UNIVERZITET U NIŠU

PRIRODNO ndash MATEMATIČKI FAKULTET

DEPARTMAN ZA FIZIKU

PPrroobblleemmsskkaa nnaassttaavvaa ffiizziikkee ndashndash kkaarraakktteerriissttiikkee

ii pprriimmeennaa

Master rad

Student Mentor

Ivana Ilić prof dr Ljiljana Kostić

broj indeksa 23

Niš septembar 2017

2

Zahvaljujem se mentoru prof dr Ljiljani Kostić i svima

koji su mi pomogli prilikom izrade ovog rada Posebno se

zahvaljujem roditeljima i prijateljima za podršku i

razumevanje tokom studija

3

Sadržaj

1 Uvod 4

2 Problemska nastava 6

21 Istorijski pregled 6

22 Aktivno učenje 8

23 Kognitivni razvoj 9

24 Karakteristike problemske nastave fizike 10

25 Principi problemske nastave fizike 13

26 Nivoi problemske nastave fizike 14

27 Stvaranje problemske situacije 15

28 Klasifikacija problema 20

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi 21

210 Metoda učenja po stanicama 22

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava 25

31 Učenje ili igra 25

32 Fizika bdquoDžepardirdquo 26

33 Formulacija problema pomoću jednačina 27

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika 29

35 Prednosti i mane 31

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave 33

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama 33

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta 33

412 Tok eksperimenta i rezultati 34

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama 36

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta 36

422 Tok eksperimenta i rezultati 37

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske nastave 47

6 Zaključak 53

7 Prilog 54

Literatura 56

4

1 Uvod

Pojam nastave kao vaspitno ndash obrazovnog procesa moguće je definisati na različite načine

međutim jednostavna a dovoljno sveobuhvatna definicija bila bi ona koju daje Hils Nastava je

skup interakcija nastavnik ndash učenik i učenik ndash nastavno gradivo i nastavna sredstva [1] Način

oblikovanja nastavnog procesa koncepcija ili strategija ostvarivanja zadataka nastave definiše se

kao nastavni ili didaktički sistem

Savremeni didaktički sistemi koji se u većoj ili manjoj meri primenjuju u nastavnoj praksi

su heuristička nastava programirana nastava egzemplarna nastava mentorska nastava i

problemska nastava Svaki od navedenih didaktičkih sistema karakteriše se posebnim obeležjima i

zadovoljava različite didaktičke principe i zadatke U nastavi fizike najpogodnije je kombinovati

različite didaktičke sisteme kao i nastavne metode u zavisnosti od tipa nastavne jedinice

učeničkog predznanja cilja koji se želi postići i drugih faktora

Onda kada je u pedagogiji uočeno da je aktivnost učenika u tradicionalnoj nastavi1 slaba

da ih postojeće obrazovanje ne osposobljava za samostalnu primenu stečenih znanja u novim

situacijama kao primarni zadatak postavljeno je razvijanje kreativnog mišljenja i nastao je novi

didaktički sistem ndash problemska nastava U ovom radu posebna pažnja biće posvećena problemskoj

nastavi fizike

U pogledu naziva ovog didaktičkog sistema postoje različite varijacije Naime kod nas se

pored bdquoproblemske nastaverdquo sreće i naziv bdquoučenje putem rešavanja problemardquo i bdquoproblemsko-

razvojna nastavardquo dok u drugim zemljama postoji više različitih naziva sa sličnim značenjem [2]

bull Englesko jezičko područje

Problem solving ndash rešavanje problema

Problem method ndash problemska metoda

Problem solving method ndash metoda rešavanja problema

Learning by discovery ndash učenje putem otkrivanja

bull Nemačko jezičko područje

Problemlӧsung ndash rešavanje problema

Endeckendes Lernen ndash učenje otkrivanjem

Forschendes Lernen ndash učenje istraživanjem

1Termin bdquotradicionalna nastavaldquo je korišćen za označavanje frontalnog oblika rada koga karakteriše jednosmerna

komunikacija između nastavnika i učenika

5

bull Rusko jezičko područje

Problemnoe obučenie ndash problemska nastava

Rešenie problemy ndash rešavanje problema

U master radu date su teorijske osnove problemske nastave fizike sa primerima praktičnih

primena u školskoj praksi Struktura rada sastoji se iz šest glava Nakon uvodnog dela u drugoj

glavi opisane su karakteristike problemske nastave fizike U trećoj glavi razmatrana je tzv

bdquoDžepardirdquo fizika koja predstavlja vid inverzne problemske nastave Primeri primene problemske

nastave u osnovnim i srednjim školama na području Srbije u vidu pedagoškog eksperimenta

razmatrani su u glavi četiri U glavi pet dat je predlog pripreme časa koji bi bio realizovan

primenom problemske nastave dok glava šest sadrži zaključne napomene

6

2 Problemska nastava

21 Istorijski pregled

Problemska nastava u prvom planu ima razvijanje intelekta Trajnije razvijanje intelekta

odnosno formiranje stvaralačke misaone sposobnosti i saznajne samostalnosti kod učenika nije

moguće bez savremene nastave u kojoj se stvaraju problemske situacije i rešavaju problemi [2]

Mogućnost razvijanja sposobnosti kreativnog mišljenja pažnje i interesovanja učenika

uočena je u modifikaciji projekt-metode2 primenjivane u SAD početkom 20 veka Idejni tvorac

problemske nastave je američki filozof i pedagog Džon Djui sa saradnicima Oni su transformaciju

projekt-metode predlagali još 1932 godine ali se za početak problemske nastave kao didaktičkog

sistema smatra 1965 godina kada je u Njujorku održan prvi svetski simpozijum o problemskoj

nastavi [1 3]

Ideje problemske nastave prenele su se iz Amerike u Evropu U nekadašnjem Sovjetskom

Savezu gde se izuzetna pažnja poklanja problemima pedagoške teorije problemska nastava je

postala oblast izučavanja istaknutih pedagoga Rubinštajna Mahmutovam Matjuškina i drugih gde

su vršena i eksperimentalna ispitivanja o problemskoj nastavi Poljska pedagoška nauka je takođe

prihvatila ideje problemske nastave i nastojala da je uvede u svoje škole U tome su se posebno

isticali pedagozi Okonj Kupisievič i Fleming Problemsku nastavu u nekadašnjoj Čehoslovačkoj

razvijali su i širili Pardel Stračar i Lindhart [2]

Kupisievič je u Poljskoj oko 1960 godine u cilju ispitivanja efekta rešavanja problema u

nastavi fizike i hemije u osnovnoj školi izveo pedagoški eksperiment Ovo je bio verovatno prvi

pokušaj da se egzaktno proveri učenje putem rešavanja problema Iako je eksperiment obrađivan

prostom statistikom i imao dosta drugih nedostataka on je predstavljao značajan doprinos

afirmaciji problemske nastave ne samo u Poljskoj nego i u drugim zemljama Ovaj eksperiment je

pokazao znatnu prednost ovakve nastave nad tradicionalnom neproblemskom nastavom

Prema podacima koji se sreću prvi naučni prilaz nastavi fizike učinjen je u SAD od strane

Dejvisa 1934 godine Drugo istraživanje na polju nastave fizike koliko je poznato izvršio je

Lahti 1956 godine On je objavio studiju o obrazovnim efektima primene različitih varijanti

laboratorijskog načina učenja fizike i došao do zaključka da su one grupe koje su učile rešavanjem

problema postigle nešto bolji uspeh nego one koje su koristile druge varijante [2]

2U projekt-metodi radi se na izradi bdquoprojektaldquo ndash rešavanju konkretnog aktuelnog i uzrastu primerenog problema koji

su zajedno definisali nastavnik i učenik

7

Neki od kasnijih radova autora iz SAD-a usmerenih na primenu problemske nastave u

konkretnim oblastima fizike govore o pozitivnom efektu primene problemske nastave na različitim

nivoima obrazovanja J J Ričardson 1982 daje instrukcije za rešavanje problema u fizici na

primeru modela razvijenih u oblasti elektrostatike [4] U isto vreme je JHP van Viren sa

saradnicima izučavao nastavu fizike putem rešavanja problema u okviru kursa elektromagnetizma

na prvoj godini studija tehnoloških nauka [5] Devedesetih godina prošlog veka P Heler i

saradnici proučavali su razlike efikasnosti primene rešavanja problema u okviru grupne i

individualne nastave [6 7]

Problemska nastava fizike je izuzetno aktuelna tema u savremenoj nastavi u svetu Rohas u

Venecueli (2010) Vorošilov iz Rusije (2015) Lik i saradnici u SAD-u (2017) objavili su radove

iz oblasti nastave posvećene upravo ovoj temi [8 9 10] Za razliku od tradicionalne problemske

nastave J Doktor i saradnici bavili su se konceptualnom problemskom nastavom CPS (eng

Conceptual Problem Solving) koja u prvi plan stavlja identifikaciju principa planiranje rešavanja

i primenu pre samog rešavanja problema [11]

Na tlu bivše Jugoslavije na teorijskom i eksperimentalnom planu problemsku nastavu su

proučavali sa opšteg stanovišta Ničković Kvaščev Đorđević Stojaković Erić Petrović i drugi

Ničković je od 1961 do 1965 godine vršio istraživanja problemske nastave putem pedagoškog

eksperimenta na primerima iz fizike Nastala studija obuhvata teorijska razmatranja opštih pitanja

problemske nastave opisuje pedagoški eksperiment i interpretaciju rezultata primene učenja putem

rešavanja problema u osnovnoj školi Iako je Ničković dobio veoma dobre rezultate primenom

problemske nastave fizike nastava fizike u Srbiji se nije bitno izmenila Razloga za to je više

problemska nastava je ostala nedovoljno poznata većini nastavnika a sa druge strane oni

nastavnici koji su je primenjivali smatrali su da je ovaj način rada sa učenicima složen i mukotrpan

posao

Veća pažnja i bolje mogućnosti problemskoj nastavi fizike se pružaju od kada je započeto

sa izvođenjem specijalističkih i magistarskih studija fizike nastavnog smera Erić je u okviru svog

magistarskog rada 1981 godine u Srbiji proučavao problemski pristup u realizaciji nastavne teme

bdquoZakoni stalne električne strujerdquo i došao do zaključka da se problemskom nastavom ostvaruju

znatno bolji rezultati nego klasičnim načinom rada U ovom istraživanju je potvrđeno da učenici

imaju veliki afinitet prema učenju fizike putem rešavanja problema Do sličnih rezultata i

zaključaka došao je i Tečić 1982 godine u Hrvatskoj koji je vršio ispitivanje uticaja problemskog

pristupa pri izvođenju laboratorijskih vežbi na odnos prema radu Probleme eksperimentalnog

karaktera učenici su mogli da rešavaju samostalno polazeći od ideje do realizacije Jedno od

novijih istraživanja kod nas koje se odnosi na problemsku nastavu fizike izvedeno je na nivou

osnovne škole [12 13] a detalji istraživanja biće prikazani u delu 42

Karakter fizike kao nauke čini fiziku kao školski predmet najpogodnijom nastavnom

oblašću za primenu učenja putem rešavanja problema Pojedini autori smatraju da je problemska

nastava fizike najbolji put aktivizacije učenika i njihovog intelektualnog razvoja Međutim smatra

8

se da takva nastava nažalost nije zastupljena zbog preopširnosti nastavnih programa složenosti

problemske nastave nepripremljenosti nastavnika i neiskustva u izvođenju takve nastave

nedostatka odgovarajućih udžbenika i priručnika

Moderna nastava fizike postavlja za sve učesnike nastavnog procesa nove zahteve

osposobiti učenika da posmatra predviđa prikuplja informacije organizuje neke eksperimente

analizira rezultate tih eksperimenata sam daje zaključke i tako dolazi do novih saznanja Takav

put stvaralačke aktivnosti učenika razvija njegovu intuiciju maštu i u svakom pogledu aktivira

učenika Danas se u proces obrazovanja uvode nove reforme vrši se reorganizacija nastavnog

procesa i organizuju se seminari za obuku nastavnika za primenu ideja aktivnog načina rada u

školi [14]

22 Aktivno učenje

Osnovni cilj savremene škole nije samo sticanje znanja već i razvijanje stvaralačkih

sposobnosti učenika Postizanje ovog cilja nastave moguće je povećanjem aktivnosti učenika na

časovima tj aktivizacijom nastavnog procesa [1]

Aktivna škola je usmerena na dete koje se tretira kao celovita ličnost a razni aspekti

njegove ličnosti su angažovani u nastavnom procesu Cilj aktivne škole je razvoj ličnosti i

individualnosti svakog deteta a ne samo usvajanje školskog programa Ocenjuje se zadovoljstvo

dece preduzetim aktivnostima napredak deteta u poređenju sa početnim njegovim stanjem

motivisanost i zainteresovanost za rad u aktivnosti razvoj ličnosti [15]

Metode aktivnog učenja podrazumevaju različite načine za ostvarivanje što veće aktivnosti

učenika Definisanje metoda aktivne nastave izvršeno je na osnovu šest kriterijuma [14-16]

1) smisleno naspram mehaničkog (doslovnog) učenja

2) praktično naspram verbalnog učenja

3) receptivno naspram učenja putem otkrića

4) konvergentno naspram divergentnog učenja

5) transmisivno naspram interaktivnog učenja

6) oblici učenja bez pomagala naspram metoda učenja koje se oslanjaju na različita

pomagala

U školi se masovno sreće smisleno učenje ali i učenje napamet (doslovno mehaničko

učenje i bdquobubanjerdquo) Osnovna odlika metode mehaničkog učenja je učenje u obliku u kojem je

zadato bez ikakvih izmena i bez uspostavljanja smislenih veza u samom gradivu i između tog

gradiva i drugih znanja i iskustva učenika Ocenjuje se tačnost reprodukcije Sa druge strane

smisleno učenje je oblik aktivne nastave koji dovodi do intelektualnog aktiviranja učenika Učenik

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

2

Zahvaljujem se mentoru prof dr Ljiljani Kostić i svima

koji su mi pomogli prilikom izrade ovog rada Posebno se

zahvaljujem roditeljima i prijateljima za podršku i

razumevanje tokom studija

3

Sadržaj

1 Uvod 4

2 Problemska nastava 6

21 Istorijski pregled 6

22 Aktivno učenje 8

23 Kognitivni razvoj 9

24 Karakteristike problemske nastave fizike 10

25 Principi problemske nastave fizike 13

26 Nivoi problemske nastave fizike 14

27 Stvaranje problemske situacije 15

28 Klasifikacija problema 20

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi 21

210 Metoda učenja po stanicama 22

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava 25

31 Učenje ili igra 25

32 Fizika bdquoDžepardirdquo 26

33 Formulacija problema pomoću jednačina 27

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika 29

35 Prednosti i mane 31

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave 33

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama 33

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta 33

412 Tok eksperimenta i rezultati 34

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama 36

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta 36

422 Tok eksperimenta i rezultati 37

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske nastave 47

6 Zaključak 53

7 Prilog 54

Literatura 56

4

1 Uvod

Pojam nastave kao vaspitno ndash obrazovnog procesa moguće je definisati na različite načine

međutim jednostavna a dovoljno sveobuhvatna definicija bila bi ona koju daje Hils Nastava je

skup interakcija nastavnik ndash učenik i učenik ndash nastavno gradivo i nastavna sredstva [1] Način

oblikovanja nastavnog procesa koncepcija ili strategija ostvarivanja zadataka nastave definiše se

kao nastavni ili didaktički sistem

Savremeni didaktički sistemi koji se u većoj ili manjoj meri primenjuju u nastavnoj praksi

su heuristička nastava programirana nastava egzemplarna nastava mentorska nastava i

problemska nastava Svaki od navedenih didaktičkih sistema karakteriše se posebnim obeležjima i

zadovoljava različite didaktičke principe i zadatke U nastavi fizike najpogodnije je kombinovati

različite didaktičke sisteme kao i nastavne metode u zavisnosti od tipa nastavne jedinice

učeničkog predznanja cilja koji se želi postići i drugih faktora

Onda kada je u pedagogiji uočeno da je aktivnost učenika u tradicionalnoj nastavi1 slaba

da ih postojeće obrazovanje ne osposobljava za samostalnu primenu stečenih znanja u novim

situacijama kao primarni zadatak postavljeno je razvijanje kreativnog mišljenja i nastao je novi

didaktički sistem ndash problemska nastava U ovom radu posebna pažnja biće posvećena problemskoj

nastavi fizike

U pogledu naziva ovog didaktičkog sistema postoje različite varijacije Naime kod nas se

pored bdquoproblemske nastaverdquo sreće i naziv bdquoučenje putem rešavanja problemardquo i bdquoproblemsko-

razvojna nastavardquo dok u drugim zemljama postoji više različitih naziva sa sličnim značenjem [2]

bull Englesko jezičko područje

Problem solving ndash rešavanje problema

Problem method ndash problemska metoda

Problem solving method ndash metoda rešavanja problema

Learning by discovery ndash učenje putem otkrivanja

bull Nemačko jezičko područje

Problemlӧsung ndash rešavanje problema

Endeckendes Lernen ndash učenje otkrivanjem

Forschendes Lernen ndash učenje istraživanjem

1Termin bdquotradicionalna nastavaldquo je korišćen za označavanje frontalnog oblika rada koga karakteriše jednosmerna

komunikacija između nastavnika i učenika

5

bull Rusko jezičko područje

Problemnoe obučenie ndash problemska nastava

Rešenie problemy ndash rešavanje problema

U master radu date su teorijske osnove problemske nastave fizike sa primerima praktičnih

primena u školskoj praksi Struktura rada sastoji se iz šest glava Nakon uvodnog dela u drugoj

glavi opisane su karakteristike problemske nastave fizike U trećoj glavi razmatrana je tzv

bdquoDžepardirdquo fizika koja predstavlja vid inverzne problemske nastave Primeri primene problemske

nastave u osnovnim i srednjim školama na području Srbije u vidu pedagoškog eksperimenta

razmatrani su u glavi četiri U glavi pet dat je predlog pripreme časa koji bi bio realizovan

primenom problemske nastave dok glava šest sadrži zaključne napomene

6

2 Problemska nastava

21 Istorijski pregled

Problemska nastava u prvom planu ima razvijanje intelekta Trajnije razvijanje intelekta

odnosno formiranje stvaralačke misaone sposobnosti i saznajne samostalnosti kod učenika nije

moguće bez savremene nastave u kojoj se stvaraju problemske situacije i rešavaju problemi [2]

Mogućnost razvijanja sposobnosti kreativnog mišljenja pažnje i interesovanja učenika

uočena je u modifikaciji projekt-metode2 primenjivane u SAD početkom 20 veka Idejni tvorac

problemske nastave je američki filozof i pedagog Džon Djui sa saradnicima Oni su transformaciju

projekt-metode predlagali još 1932 godine ali se za početak problemske nastave kao didaktičkog

sistema smatra 1965 godina kada je u Njujorku održan prvi svetski simpozijum o problemskoj

nastavi [1 3]

Ideje problemske nastave prenele su se iz Amerike u Evropu U nekadašnjem Sovjetskom

Savezu gde se izuzetna pažnja poklanja problemima pedagoške teorije problemska nastava je

postala oblast izučavanja istaknutih pedagoga Rubinštajna Mahmutovam Matjuškina i drugih gde

su vršena i eksperimentalna ispitivanja o problemskoj nastavi Poljska pedagoška nauka je takođe

prihvatila ideje problemske nastave i nastojala da je uvede u svoje škole U tome su se posebno

isticali pedagozi Okonj Kupisievič i Fleming Problemsku nastavu u nekadašnjoj Čehoslovačkoj

razvijali su i širili Pardel Stračar i Lindhart [2]

Kupisievič je u Poljskoj oko 1960 godine u cilju ispitivanja efekta rešavanja problema u

nastavi fizike i hemije u osnovnoj školi izveo pedagoški eksperiment Ovo je bio verovatno prvi

pokušaj da se egzaktno proveri učenje putem rešavanja problema Iako je eksperiment obrađivan

prostom statistikom i imao dosta drugih nedostataka on je predstavljao značajan doprinos

afirmaciji problemske nastave ne samo u Poljskoj nego i u drugim zemljama Ovaj eksperiment je

pokazao znatnu prednost ovakve nastave nad tradicionalnom neproblemskom nastavom

Prema podacima koji se sreću prvi naučni prilaz nastavi fizike učinjen je u SAD od strane

Dejvisa 1934 godine Drugo istraživanje na polju nastave fizike koliko je poznato izvršio je

Lahti 1956 godine On je objavio studiju o obrazovnim efektima primene različitih varijanti

laboratorijskog načina učenja fizike i došao do zaključka da su one grupe koje su učile rešavanjem

problema postigle nešto bolji uspeh nego one koje su koristile druge varijante [2]

2U projekt-metodi radi se na izradi bdquoprojektaldquo ndash rešavanju konkretnog aktuelnog i uzrastu primerenog problema koji

su zajedno definisali nastavnik i učenik

7

Neki od kasnijih radova autora iz SAD-a usmerenih na primenu problemske nastave u

konkretnim oblastima fizike govore o pozitivnom efektu primene problemske nastave na različitim

nivoima obrazovanja J J Ričardson 1982 daje instrukcije za rešavanje problema u fizici na

primeru modela razvijenih u oblasti elektrostatike [4] U isto vreme je JHP van Viren sa

saradnicima izučavao nastavu fizike putem rešavanja problema u okviru kursa elektromagnetizma

na prvoj godini studija tehnoloških nauka [5] Devedesetih godina prošlog veka P Heler i

saradnici proučavali su razlike efikasnosti primene rešavanja problema u okviru grupne i

individualne nastave [6 7]

Problemska nastava fizike je izuzetno aktuelna tema u savremenoj nastavi u svetu Rohas u

Venecueli (2010) Vorošilov iz Rusije (2015) Lik i saradnici u SAD-u (2017) objavili su radove

iz oblasti nastave posvećene upravo ovoj temi [8 9 10] Za razliku od tradicionalne problemske

nastave J Doktor i saradnici bavili su se konceptualnom problemskom nastavom CPS (eng

Conceptual Problem Solving) koja u prvi plan stavlja identifikaciju principa planiranje rešavanja

i primenu pre samog rešavanja problema [11]

Na tlu bivše Jugoslavije na teorijskom i eksperimentalnom planu problemsku nastavu su

proučavali sa opšteg stanovišta Ničković Kvaščev Đorđević Stojaković Erić Petrović i drugi

Ničković je od 1961 do 1965 godine vršio istraživanja problemske nastave putem pedagoškog

eksperimenta na primerima iz fizike Nastala studija obuhvata teorijska razmatranja opštih pitanja

problemske nastave opisuje pedagoški eksperiment i interpretaciju rezultata primene učenja putem

rešavanja problema u osnovnoj školi Iako je Ničković dobio veoma dobre rezultate primenom

problemske nastave fizike nastava fizike u Srbiji se nije bitno izmenila Razloga za to je više

problemska nastava je ostala nedovoljno poznata većini nastavnika a sa druge strane oni

nastavnici koji su je primenjivali smatrali su da je ovaj način rada sa učenicima složen i mukotrpan

posao

Veća pažnja i bolje mogućnosti problemskoj nastavi fizike se pružaju od kada je započeto

sa izvođenjem specijalističkih i magistarskih studija fizike nastavnog smera Erić je u okviru svog

magistarskog rada 1981 godine u Srbiji proučavao problemski pristup u realizaciji nastavne teme

bdquoZakoni stalne električne strujerdquo i došao do zaključka da se problemskom nastavom ostvaruju

znatno bolji rezultati nego klasičnim načinom rada U ovom istraživanju je potvrđeno da učenici

imaju veliki afinitet prema učenju fizike putem rešavanja problema Do sličnih rezultata i

zaključaka došao je i Tečić 1982 godine u Hrvatskoj koji je vršio ispitivanje uticaja problemskog

pristupa pri izvođenju laboratorijskih vežbi na odnos prema radu Probleme eksperimentalnog

karaktera učenici su mogli da rešavaju samostalno polazeći od ideje do realizacije Jedno od

novijih istraživanja kod nas koje se odnosi na problemsku nastavu fizike izvedeno je na nivou

osnovne škole [12 13] a detalji istraživanja biće prikazani u delu 42

Karakter fizike kao nauke čini fiziku kao školski predmet najpogodnijom nastavnom

oblašću za primenu učenja putem rešavanja problema Pojedini autori smatraju da je problemska

nastava fizike najbolji put aktivizacije učenika i njihovog intelektualnog razvoja Međutim smatra

8

se da takva nastava nažalost nije zastupljena zbog preopširnosti nastavnih programa složenosti

problemske nastave nepripremljenosti nastavnika i neiskustva u izvođenju takve nastave

nedostatka odgovarajućih udžbenika i priručnika

Moderna nastava fizike postavlja za sve učesnike nastavnog procesa nove zahteve

osposobiti učenika da posmatra predviđa prikuplja informacije organizuje neke eksperimente

analizira rezultate tih eksperimenata sam daje zaključke i tako dolazi do novih saznanja Takav

put stvaralačke aktivnosti učenika razvija njegovu intuiciju maštu i u svakom pogledu aktivira

učenika Danas se u proces obrazovanja uvode nove reforme vrši se reorganizacija nastavnog

procesa i organizuju se seminari za obuku nastavnika za primenu ideja aktivnog načina rada u

školi [14]

22 Aktivno učenje

Osnovni cilj savremene škole nije samo sticanje znanja već i razvijanje stvaralačkih

sposobnosti učenika Postizanje ovog cilja nastave moguće je povećanjem aktivnosti učenika na

časovima tj aktivizacijom nastavnog procesa [1]

Aktivna škola je usmerena na dete koje se tretira kao celovita ličnost a razni aspekti

njegove ličnosti su angažovani u nastavnom procesu Cilj aktivne škole je razvoj ličnosti i

individualnosti svakog deteta a ne samo usvajanje školskog programa Ocenjuje se zadovoljstvo

dece preduzetim aktivnostima napredak deteta u poređenju sa početnim njegovim stanjem

motivisanost i zainteresovanost za rad u aktivnosti razvoj ličnosti [15]

Metode aktivnog učenja podrazumevaju različite načine za ostvarivanje što veće aktivnosti

učenika Definisanje metoda aktivne nastave izvršeno je na osnovu šest kriterijuma [14-16]

1) smisleno naspram mehaničkog (doslovnog) učenja

2) praktično naspram verbalnog učenja

3) receptivno naspram učenja putem otkrića

4) konvergentno naspram divergentnog učenja

5) transmisivno naspram interaktivnog učenja

6) oblici učenja bez pomagala naspram metoda učenja koje se oslanjaju na različita

pomagala

U školi se masovno sreće smisleno učenje ali i učenje napamet (doslovno mehaničko

učenje i bdquobubanjerdquo) Osnovna odlika metode mehaničkog učenja je učenje u obliku u kojem je

zadato bez ikakvih izmena i bez uspostavljanja smislenih veza u samom gradivu i između tog

gradiva i drugih znanja i iskustva učenika Ocenjuje se tačnost reprodukcije Sa druge strane

smisleno učenje je oblik aktivne nastave koji dovodi do intelektualnog aktiviranja učenika Učenik

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

3

Sadržaj

1 Uvod 4

2 Problemska nastava 6

21 Istorijski pregled 6

22 Aktivno učenje 8

23 Kognitivni razvoj 9

24 Karakteristike problemske nastave fizike 10

25 Principi problemske nastave fizike 13

26 Nivoi problemske nastave fizike 14

27 Stvaranje problemske situacije 15

28 Klasifikacija problema 20

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi 21

210 Metoda učenja po stanicama 22

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava 25

31 Učenje ili igra 25

32 Fizika bdquoDžepardirdquo 26

33 Formulacija problema pomoću jednačina 27

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika 29

35 Prednosti i mane 31

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave 33

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama 33

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta 33

412 Tok eksperimenta i rezultati 34

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama 36

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta 36

422 Tok eksperimenta i rezultati 37

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske nastave 47

6 Zaključak 53

7 Prilog 54

Literatura 56

4

1 Uvod

Pojam nastave kao vaspitno ndash obrazovnog procesa moguće je definisati na različite načine

međutim jednostavna a dovoljno sveobuhvatna definicija bila bi ona koju daje Hils Nastava je

skup interakcija nastavnik ndash učenik i učenik ndash nastavno gradivo i nastavna sredstva [1] Način

oblikovanja nastavnog procesa koncepcija ili strategija ostvarivanja zadataka nastave definiše se

kao nastavni ili didaktički sistem

Savremeni didaktički sistemi koji se u većoj ili manjoj meri primenjuju u nastavnoj praksi

su heuristička nastava programirana nastava egzemplarna nastava mentorska nastava i

problemska nastava Svaki od navedenih didaktičkih sistema karakteriše se posebnim obeležjima i

zadovoljava različite didaktičke principe i zadatke U nastavi fizike najpogodnije je kombinovati

različite didaktičke sisteme kao i nastavne metode u zavisnosti od tipa nastavne jedinice

učeničkog predznanja cilja koji se želi postići i drugih faktora

Onda kada je u pedagogiji uočeno da je aktivnost učenika u tradicionalnoj nastavi1 slaba

da ih postojeće obrazovanje ne osposobljava za samostalnu primenu stečenih znanja u novim

situacijama kao primarni zadatak postavljeno je razvijanje kreativnog mišljenja i nastao je novi

didaktički sistem ndash problemska nastava U ovom radu posebna pažnja biće posvećena problemskoj

nastavi fizike

U pogledu naziva ovog didaktičkog sistema postoje različite varijacije Naime kod nas se

pored bdquoproblemske nastaverdquo sreće i naziv bdquoučenje putem rešavanja problemardquo i bdquoproblemsko-

razvojna nastavardquo dok u drugim zemljama postoji više različitih naziva sa sličnim značenjem [2]

bull Englesko jezičko područje

Problem solving ndash rešavanje problema

Problem method ndash problemska metoda

Problem solving method ndash metoda rešavanja problema

Learning by discovery ndash učenje putem otkrivanja

bull Nemačko jezičko područje

Problemlӧsung ndash rešavanje problema

Endeckendes Lernen ndash učenje otkrivanjem

Forschendes Lernen ndash učenje istraživanjem

1Termin bdquotradicionalna nastavaldquo je korišćen za označavanje frontalnog oblika rada koga karakteriše jednosmerna

komunikacija između nastavnika i učenika

5

bull Rusko jezičko područje

Problemnoe obučenie ndash problemska nastava

Rešenie problemy ndash rešavanje problema

U master radu date su teorijske osnove problemske nastave fizike sa primerima praktičnih

primena u školskoj praksi Struktura rada sastoji se iz šest glava Nakon uvodnog dela u drugoj

glavi opisane su karakteristike problemske nastave fizike U trećoj glavi razmatrana je tzv

bdquoDžepardirdquo fizika koja predstavlja vid inverzne problemske nastave Primeri primene problemske

nastave u osnovnim i srednjim školama na području Srbije u vidu pedagoškog eksperimenta

razmatrani su u glavi četiri U glavi pet dat je predlog pripreme časa koji bi bio realizovan

primenom problemske nastave dok glava šest sadrži zaključne napomene

6

2 Problemska nastava

21 Istorijski pregled

Problemska nastava u prvom planu ima razvijanje intelekta Trajnije razvijanje intelekta

odnosno formiranje stvaralačke misaone sposobnosti i saznajne samostalnosti kod učenika nije

moguće bez savremene nastave u kojoj se stvaraju problemske situacije i rešavaju problemi [2]

Mogućnost razvijanja sposobnosti kreativnog mišljenja pažnje i interesovanja učenika

uočena je u modifikaciji projekt-metode2 primenjivane u SAD početkom 20 veka Idejni tvorac

problemske nastave je američki filozof i pedagog Džon Djui sa saradnicima Oni su transformaciju

projekt-metode predlagali još 1932 godine ali se za početak problemske nastave kao didaktičkog

sistema smatra 1965 godina kada je u Njujorku održan prvi svetski simpozijum o problemskoj

nastavi [1 3]

Ideje problemske nastave prenele su se iz Amerike u Evropu U nekadašnjem Sovjetskom

Savezu gde se izuzetna pažnja poklanja problemima pedagoške teorije problemska nastava je

postala oblast izučavanja istaknutih pedagoga Rubinštajna Mahmutovam Matjuškina i drugih gde

su vršena i eksperimentalna ispitivanja o problemskoj nastavi Poljska pedagoška nauka je takođe

prihvatila ideje problemske nastave i nastojala da je uvede u svoje škole U tome su se posebno

isticali pedagozi Okonj Kupisievič i Fleming Problemsku nastavu u nekadašnjoj Čehoslovačkoj

razvijali su i širili Pardel Stračar i Lindhart [2]

Kupisievič je u Poljskoj oko 1960 godine u cilju ispitivanja efekta rešavanja problema u

nastavi fizike i hemije u osnovnoj školi izveo pedagoški eksperiment Ovo je bio verovatno prvi

pokušaj da se egzaktno proveri učenje putem rešavanja problema Iako je eksperiment obrađivan

prostom statistikom i imao dosta drugih nedostataka on je predstavljao značajan doprinos

afirmaciji problemske nastave ne samo u Poljskoj nego i u drugim zemljama Ovaj eksperiment je

pokazao znatnu prednost ovakve nastave nad tradicionalnom neproblemskom nastavom

Prema podacima koji se sreću prvi naučni prilaz nastavi fizike učinjen je u SAD od strane

Dejvisa 1934 godine Drugo istraživanje na polju nastave fizike koliko je poznato izvršio je

Lahti 1956 godine On je objavio studiju o obrazovnim efektima primene različitih varijanti

laboratorijskog načina učenja fizike i došao do zaključka da su one grupe koje su učile rešavanjem

problema postigle nešto bolji uspeh nego one koje su koristile druge varijante [2]

2U projekt-metodi radi se na izradi bdquoprojektaldquo ndash rešavanju konkretnog aktuelnog i uzrastu primerenog problema koji

su zajedno definisali nastavnik i učenik

7

Neki od kasnijih radova autora iz SAD-a usmerenih na primenu problemske nastave u

konkretnim oblastima fizike govore o pozitivnom efektu primene problemske nastave na različitim

nivoima obrazovanja J J Ričardson 1982 daje instrukcije za rešavanje problema u fizici na

primeru modela razvijenih u oblasti elektrostatike [4] U isto vreme je JHP van Viren sa

saradnicima izučavao nastavu fizike putem rešavanja problema u okviru kursa elektromagnetizma

na prvoj godini studija tehnoloških nauka [5] Devedesetih godina prošlog veka P Heler i

saradnici proučavali su razlike efikasnosti primene rešavanja problema u okviru grupne i

individualne nastave [6 7]

Problemska nastava fizike je izuzetno aktuelna tema u savremenoj nastavi u svetu Rohas u

Venecueli (2010) Vorošilov iz Rusije (2015) Lik i saradnici u SAD-u (2017) objavili su radove

iz oblasti nastave posvećene upravo ovoj temi [8 9 10] Za razliku od tradicionalne problemske

nastave J Doktor i saradnici bavili su se konceptualnom problemskom nastavom CPS (eng

Conceptual Problem Solving) koja u prvi plan stavlja identifikaciju principa planiranje rešavanja

i primenu pre samog rešavanja problema [11]

Na tlu bivše Jugoslavije na teorijskom i eksperimentalnom planu problemsku nastavu su

proučavali sa opšteg stanovišta Ničković Kvaščev Đorđević Stojaković Erić Petrović i drugi

Ničković je od 1961 do 1965 godine vršio istraživanja problemske nastave putem pedagoškog

eksperimenta na primerima iz fizike Nastala studija obuhvata teorijska razmatranja opštih pitanja

problemske nastave opisuje pedagoški eksperiment i interpretaciju rezultata primene učenja putem

rešavanja problema u osnovnoj školi Iako je Ničković dobio veoma dobre rezultate primenom

problemske nastave fizike nastava fizike u Srbiji se nije bitno izmenila Razloga za to je više

problemska nastava je ostala nedovoljno poznata većini nastavnika a sa druge strane oni

nastavnici koji su je primenjivali smatrali su da je ovaj način rada sa učenicima složen i mukotrpan

posao

Veća pažnja i bolje mogućnosti problemskoj nastavi fizike se pružaju od kada je započeto

sa izvođenjem specijalističkih i magistarskih studija fizike nastavnog smera Erić je u okviru svog

magistarskog rada 1981 godine u Srbiji proučavao problemski pristup u realizaciji nastavne teme

bdquoZakoni stalne električne strujerdquo i došao do zaključka da se problemskom nastavom ostvaruju

znatno bolji rezultati nego klasičnim načinom rada U ovom istraživanju je potvrđeno da učenici

imaju veliki afinitet prema učenju fizike putem rešavanja problema Do sličnih rezultata i

zaključaka došao je i Tečić 1982 godine u Hrvatskoj koji je vršio ispitivanje uticaja problemskog

pristupa pri izvođenju laboratorijskih vežbi na odnos prema radu Probleme eksperimentalnog

karaktera učenici su mogli da rešavaju samostalno polazeći od ideje do realizacije Jedno od

novijih istraživanja kod nas koje se odnosi na problemsku nastavu fizike izvedeno je na nivou

osnovne škole [12 13] a detalji istraživanja biće prikazani u delu 42

Karakter fizike kao nauke čini fiziku kao školski predmet najpogodnijom nastavnom

oblašću za primenu učenja putem rešavanja problema Pojedini autori smatraju da je problemska

nastava fizike najbolji put aktivizacije učenika i njihovog intelektualnog razvoja Međutim smatra

8

se da takva nastava nažalost nije zastupljena zbog preopširnosti nastavnih programa složenosti

problemske nastave nepripremljenosti nastavnika i neiskustva u izvođenju takve nastave

nedostatka odgovarajućih udžbenika i priručnika

Moderna nastava fizike postavlja za sve učesnike nastavnog procesa nove zahteve

osposobiti učenika da posmatra predviđa prikuplja informacije organizuje neke eksperimente

analizira rezultate tih eksperimenata sam daje zaključke i tako dolazi do novih saznanja Takav

put stvaralačke aktivnosti učenika razvija njegovu intuiciju maštu i u svakom pogledu aktivira

učenika Danas se u proces obrazovanja uvode nove reforme vrši se reorganizacija nastavnog

procesa i organizuju se seminari za obuku nastavnika za primenu ideja aktivnog načina rada u

školi [14]

22 Aktivno učenje

Osnovni cilj savremene škole nije samo sticanje znanja već i razvijanje stvaralačkih

sposobnosti učenika Postizanje ovog cilja nastave moguće je povećanjem aktivnosti učenika na

časovima tj aktivizacijom nastavnog procesa [1]

Aktivna škola je usmerena na dete koje se tretira kao celovita ličnost a razni aspekti

njegove ličnosti su angažovani u nastavnom procesu Cilj aktivne škole je razvoj ličnosti i

individualnosti svakog deteta a ne samo usvajanje školskog programa Ocenjuje se zadovoljstvo

dece preduzetim aktivnostima napredak deteta u poređenju sa početnim njegovim stanjem

motivisanost i zainteresovanost za rad u aktivnosti razvoj ličnosti [15]

Metode aktivnog učenja podrazumevaju različite načine za ostvarivanje što veće aktivnosti

učenika Definisanje metoda aktivne nastave izvršeno je na osnovu šest kriterijuma [14-16]

1) smisleno naspram mehaničkog (doslovnog) učenja

2) praktično naspram verbalnog učenja

3) receptivno naspram učenja putem otkrića

4) konvergentno naspram divergentnog učenja

5) transmisivno naspram interaktivnog učenja

6) oblici učenja bez pomagala naspram metoda učenja koje se oslanjaju na različita

pomagala

U školi se masovno sreće smisleno učenje ali i učenje napamet (doslovno mehaničko

učenje i bdquobubanjerdquo) Osnovna odlika metode mehaničkog učenja je učenje u obliku u kojem je

zadato bez ikakvih izmena i bez uspostavljanja smislenih veza u samom gradivu i između tog

gradiva i drugih znanja i iskustva učenika Ocenjuje se tačnost reprodukcije Sa druge strane

smisleno učenje je oblik aktivne nastave koji dovodi do intelektualnog aktiviranja učenika Učenik

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

4

1 Uvod

Pojam nastave kao vaspitno ndash obrazovnog procesa moguće je definisati na različite načine

međutim jednostavna a dovoljno sveobuhvatna definicija bila bi ona koju daje Hils Nastava je

skup interakcija nastavnik ndash učenik i učenik ndash nastavno gradivo i nastavna sredstva [1] Način

oblikovanja nastavnog procesa koncepcija ili strategija ostvarivanja zadataka nastave definiše se

kao nastavni ili didaktički sistem

Savremeni didaktički sistemi koji se u većoj ili manjoj meri primenjuju u nastavnoj praksi

su heuristička nastava programirana nastava egzemplarna nastava mentorska nastava i

problemska nastava Svaki od navedenih didaktičkih sistema karakteriše se posebnim obeležjima i

zadovoljava različite didaktičke principe i zadatke U nastavi fizike najpogodnije je kombinovati

različite didaktičke sisteme kao i nastavne metode u zavisnosti od tipa nastavne jedinice

učeničkog predznanja cilja koji se želi postići i drugih faktora

Onda kada je u pedagogiji uočeno da je aktivnost učenika u tradicionalnoj nastavi1 slaba

da ih postojeće obrazovanje ne osposobljava za samostalnu primenu stečenih znanja u novim

situacijama kao primarni zadatak postavljeno je razvijanje kreativnog mišljenja i nastao je novi

didaktički sistem ndash problemska nastava U ovom radu posebna pažnja biće posvećena problemskoj

nastavi fizike

U pogledu naziva ovog didaktičkog sistema postoje različite varijacije Naime kod nas se

pored bdquoproblemske nastaverdquo sreće i naziv bdquoučenje putem rešavanja problemardquo i bdquoproblemsko-

razvojna nastavardquo dok u drugim zemljama postoji više različitih naziva sa sličnim značenjem [2]

bull Englesko jezičko područje

Problem solving ndash rešavanje problema

Problem method ndash problemska metoda

Problem solving method ndash metoda rešavanja problema

Learning by discovery ndash učenje putem otkrivanja

bull Nemačko jezičko područje

Problemlӧsung ndash rešavanje problema

Endeckendes Lernen ndash učenje otkrivanjem

Forschendes Lernen ndash učenje istraživanjem

1Termin bdquotradicionalna nastavaldquo je korišćen za označavanje frontalnog oblika rada koga karakteriše jednosmerna

komunikacija između nastavnika i učenika

5

bull Rusko jezičko područje

Problemnoe obučenie ndash problemska nastava

Rešenie problemy ndash rešavanje problema

U master radu date su teorijske osnove problemske nastave fizike sa primerima praktičnih

primena u školskoj praksi Struktura rada sastoji se iz šest glava Nakon uvodnog dela u drugoj

glavi opisane su karakteristike problemske nastave fizike U trećoj glavi razmatrana je tzv

bdquoDžepardirdquo fizika koja predstavlja vid inverzne problemske nastave Primeri primene problemske

nastave u osnovnim i srednjim školama na području Srbije u vidu pedagoškog eksperimenta

razmatrani su u glavi četiri U glavi pet dat je predlog pripreme časa koji bi bio realizovan

primenom problemske nastave dok glava šest sadrži zaključne napomene

6

2 Problemska nastava

21 Istorijski pregled

Problemska nastava u prvom planu ima razvijanje intelekta Trajnije razvijanje intelekta

odnosno formiranje stvaralačke misaone sposobnosti i saznajne samostalnosti kod učenika nije

moguće bez savremene nastave u kojoj se stvaraju problemske situacije i rešavaju problemi [2]

Mogućnost razvijanja sposobnosti kreativnog mišljenja pažnje i interesovanja učenika

uočena je u modifikaciji projekt-metode2 primenjivane u SAD početkom 20 veka Idejni tvorac

problemske nastave je američki filozof i pedagog Džon Djui sa saradnicima Oni su transformaciju

projekt-metode predlagali još 1932 godine ali se za početak problemske nastave kao didaktičkog

sistema smatra 1965 godina kada je u Njujorku održan prvi svetski simpozijum o problemskoj

nastavi [1 3]

Ideje problemske nastave prenele su se iz Amerike u Evropu U nekadašnjem Sovjetskom

Savezu gde se izuzetna pažnja poklanja problemima pedagoške teorije problemska nastava je

postala oblast izučavanja istaknutih pedagoga Rubinštajna Mahmutovam Matjuškina i drugih gde

su vršena i eksperimentalna ispitivanja o problemskoj nastavi Poljska pedagoška nauka je takođe

prihvatila ideje problemske nastave i nastojala da je uvede u svoje škole U tome su se posebno

isticali pedagozi Okonj Kupisievič i Fleming Problemsku nastavu u nekadašnjoj Čehoslovačkoj

razvijali su i širili Pardel Stračar i Lindhart [2]

Kupisievič je u Poljskoj oko 1960 godine u cilju ispitivanja efekta rešavanja problema u

nastavi fizike i hemije u osnovnoj školi izveo pedagoški eksperiment Ovo je bio verovatno prvi

pokušaj da se egzaktno proveri učenje putem rešavanja problema Iako je eksperiment obrađivan

prostom statistikom i imao dosta drugih nedostataka on je predstavljao značajan doprinos

afirmaciji problemske nastave ne samo u Poljskoj nego i u drugim zemljama Ovaj eksperiment je

pokazao znatnu prednost ovakve nastave nad tradicionalnom neproblemskom nastavom

Prema podacima koji se sreću prvi naučni prilaz nastavi fizike učinjen je u SAD od strane

Dejvisa 1934 godine Drugo istraživanje na polju nastave fizike koliko je poznato izvršio je

Lahti 1956 godine On je objavio studiju o obrazovnim efektima primene različitih varijanti

laboratorijskog načina učenja fizike i došao do zaključka da su one grupe koje su učile rešavanjem

problema postigle nešto bolji uspeh nego one koje su koristile druge varijante [2]

2U projekt-metodi radi se na izradi bdquoprojektaldquo ndash rešavanju konkretnog aktuelnog i uzrastu primerenog problema koji

su zajedno definisali nastavnik i učenik

7

Neki od kasnijih radova autora iz SAD-a usmerenih na primenu problemske nastave u

konkretnim oblastima fizike govore o pozitivnom efektu primene problemske nastave na različitim

nivoima obrazovanja J J Ričardson 1982 daje instrukcije za rešavanje problema u fizici na

primeru modela razvijenih u oblasti elektrostatike [4] U isto vreme je JHP van Viren sa

saradnicima izučavao nastavu fizike putem rešavanja problema u okviru kursa elektromagnetizma

na prvoj godini studija tehnoloških nauka [5] Devedesetih godina prošlog veka P Heler i

saradnici proučavali su razlike efikasnosti primene rešavanja problema u okviru grupne i

individualne nastave [6 7]

Problemska nastava fizike je izuzetno aktuelna tema u savremenoj nastavi u svetu Rohas u

Venecueli (2010) Vorošilov iz Rusije (2015) Lik i saradnici u SAD-u (2017) objavili su radove

iz oblasti nastave posvećene upravo ovoj temi [8 9 10] Za razliku od tradicionalne problemske

nastave J Doktor i saradnici bavili su se konceptualnom problemskom nastavom CPS (eng

Conceptual Problem Solving) koja u prvi plan stavlja identifikaciju principa planiranje rešavanja

i primenu pre samog rešavanja problema [11]

Na tlu bivše Jugoslavije na teorijskom i eksperimentalnom planu problemsku nastavu su

proučavali sa opšteg stanovišta Ničković Kvaščev Đorđević Stojaković Erić Petrović i drugi

Ničković je od 1961 do 1965 godine vršio istraživanja problemske nastave putem pedagoškog

eksperimenta na primerima iz fizike Nastala studija obuhvata teorijska razmatranja opštih pitanja

problemske nastave opisuje pedagoški eksperiment i interpretaciju rezultata primene učenja putem

rešavanja problema u osnovnoj školi Iako je Ničković dobio veoma dobre rezultate primenom

problemske nastave fizike nastava fizike u Srbiji se nije bitno izmenila Razloga za to je više

problemska nastava je ostala nedovoljno poznata većini nastavnika a sa druge strane oni

nastavnici koji su je primenjivali smatrali su da je ovaj način rada sa učenicima složen i mukotrpan

posao

Veća pažnja i bolje mogućnosti problemskoj nastavi fizike se pružaju od kada je započeto

sa izvođenjem specijalističkih i magistarskih studija fizike nastavnog smera Erić je u okviru svog

magistarskog rada 1981 godine u Srbiji proučavao problemski pristup u realizaciji nastavne teme

bdquoZakoni stalne električne strujerdquo i došao do zaključka da se problemskom nastavom ostvaruju

znatno bolji rezultati nego klasičnim načinom rada U ovom istraživanju je potvrđeno da učenici

imaju veliki afinitet prema učenju fizike putem rešavanja problema Do sličnih rezultata i

zaključaka došao je i Tečić 1982 godine u Hrvatskoj koji je vršio ispitivanje uticaja problemskog

pristupa pri izvođenju laboratorijskih vežbi na odnos prema radu Probleme eksperimentalnog

karaktera učenici su mogli da rešavaju samostalno polazeći od ideje do realizacije Jedno od

novijih istraživanja kod nas koje se odnosi na problemsku nastavu fizike izvedeno je na nivou

osnovne škole [12 13] a detalji istraživanja biće prikazani u delu 42

Karakter fizike kao nauke čini fiziku kao školski predmet najpogodnijom nastavnom

oblašću za primenu učenja putem rešavanja problema Pojedini autori smatraju da je problemska

nastava fizike najbolji put aktivizacije učenika i njihovog intelektualnog razvoja Međutim smatra

8

se da takva nastava nažalost nije zastupljena zbog preopširnosti nastavnih programa složenosti

problemske nastave nepripremljenosti nastavnika i neiskustva u izvođenju takve nastave

nedostatka odgovarajućih udžbenika i priručnika

Moderna nastava fizike postavlja za sve učesnike nastavnog procesa nove zahteve

osposobiti učenika da posmatra predviđa prikuplja informacije organizuje neke eksperimente

analizira rezultate tih eksperimenata sam daje zaključke i tako dolazi do novih saznanja Takav

put stvaralačke aktivnosti učenika razvija njegovu intuiciju maštu i u svakom pogledu aktivira

učenika Danas se u proces obrazovanja uvode nove reforme vrši se reorganizacija nastavnog

procesa i organizuju se seminari za obuku nastavnika za primenu ideja aktivnog načina rada u

školi [14]

22 Aktivno učenje

Osnovni cilj savremene škole nije samo sticanje znanja već i razvijanje stvaralačkih

sposobnosti učenika Postizanje ovog cilja nastave moguće je povećanjem aktivnosti učenika na

časovima tj aktivizacijom nastavnog procesa [1]

Aktivna škola je usmerena na dete koje se tretira kao celovita ličnost a razni aspekti

njegove ličnosti su angažovani u nastavnom procesu Cilj aktivne škole je razvoj ličnosti i

individualnosti svakog deteta a ne samo usvajanje školskog programa Ocenjuje se zadovoljstvo

dece preduzetim aktivnostima napredak deteta u poređenju sa početnim njegovim stanjem

motivisanost i zainteresovanost za rad u aktivnosti razvoj ličnosti [15]

Metode aktivnog učenja podrazumevaju različite načine za ostvarivanje što veće aktivnosti

učenika Definisanje metoda aktivne nastave izvršeno je na osnovu šest kriterijuma [14-16]

1) smisleno naspram mehaničkog (doslovnog) učenja

2) praktično naspram verbalnog učenja

3) receptivno naspram učenja putem otkrića

4) konvergentno naspram divergentnog učenja

5) transmisivno naspram interaktivnog učenja

6) oblici učenja bez pomagala naspram metoda učenja koje se oslanjaju na različita

pomagala

U školi se masovno sreće smisleno učenje ali i učenje napamet (doslovno mehaničko

učenje i bdquobubanjerdquo) Osnovna odlika metode mehaničkog učenja je učenje u obliku u kojem je

zadato bez ikakvih izmena i bez uspostavljanja smislenih veza u samom gradivu i između tog

gradiva i drugih znanja i iskustva učenika Ocenjuje se tačnost reprodukcije Sa druge strane

smisleno učenje je oblik aktivne nastave koji dovodi do intelektualnog aktiviranja učenika Učenik

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

5

bull Rusko jezičko područje

Problemnoe obučenie ndash problemska nastava

Rešenie problemy ndash rešavanje problema

U master radu date su teorijske osnove problemske nastave fizike sa primerima praktičnih

primena u školskoj praksi Struktura rada sastoji se iz šest glava Nakon uvodnog dela u drugoj

glavi opisane su karakteristike problemske nastave fizike U trećoj glavi razmatrana je tzv

bdquoDžepardirdquo fizika koja predstavlja vid inverzne problemske nastave Primeri primene problemske

nastave u osnovnim i srednjim školama na području Srbije u vidu pedagoškog eksperimenta

razmatrani su u glavi četiri U glavi pet dat je predlog pripreme časa koji bi bio realizovan

primenom problemske nastave dok glava šest sadrži zaključne napomene

6

2 Problemska nastava

21 Istorijski pregled

Problemska nastava u prvom planu ima razvijanje intelekta Trajnije razvijanje intelekta

odnosno formiranje stvaralačke misaone sposobnosti i saznajne samostalnosti kod učenika nije

moguće bez savremene nastave u kojoj se stvaraju problemske situacije i rešavaju problemi [2]

Mogućnost razvijanja sposobnosti kreativnog mišljenja pažnje i interesovanja učenika

uočena je u modifikaciji projekt-metode2 primenjivane u SAD početkom 20 veka Idejni tvorac

problemske nastave je američki filozof i pedagog Džon Djui sa saradnicima Oni su transformaciju

projekt-metode predlagali još 1932 godine ali se za početak problemske nastave kao didaktičkog

sistema smatra 1965 godina kada je u Njujorku održan prvi svetski simpozijum o problemskoj

nastavi [1 3]

Ideje problemske nastave prenele su se iz Amerike u Evropu U nekadašnjem Sovjetskom

Savezu gde se izuzetna pažnja poklanja problemima pedagoške teorije problemska nastava je

postala oblast izučavanja istaknutih pedagoga Rubinštajna Mahmutovam Matjuškina i drugih gde

su vršena i eksperimentalna ispitivanja o problemskoj nastavi Poljska pedagoška nauka je takođe

prihvatila ideje problemske nastave i nastojala da je uvede u svoje škole U tome su se posebno

isticali pedagozi Okonj Kupisievič i Fleming Problemsku nastavu u nekadašnjoj Čehoslovačkoj

razvijali su i širili Pardel Stračar i Lindhart [2]

Kupisievič je u Poljskoj oko 1960 godine u cilju ispitivanja efekta rešavanja problema u

nastavi fizike i hemije u osnovnoj školi izveo pedagoški eksperiment Ovo je bio verovatno prvi

pokušaj da se egzaktno proveri učenje putem rešavanja problema Iako je eksperiment obrađivan

prostom statistikom i imao dosta drugih nedostataka on je predstavljao značajan doprinos

afirmaciji problemske nastave ne samo u Poljskoj nego i u drugim zemljama Ovaj eksperiment je

pokazao znatnu prednost ovakve nastave nad tradicionalnom neproblemskom nastavom

Prema podacima koji se sreću prvi naučni prilaz nastavi fizike učinjen je u SAD od strane

Dejvisa 1934 godine Drugo istraživanje na polju nastave fizike koliko je poznato izvršio je

Lahti 1956 godine On je objavio studiju o obrazovnim efektima primene različitih varijanti

laboratorijskog načina učenja fizike i došao do zaključka da su one grupe koje su učile rešavanjem

problema postigle nešto bolji uspeh nego one koje su koristile druge varijante [2]

2U projekt-metodi radi se na izradi bdquoprojektaldquo ndash rešavanju konkretnog aktuelnog i uzrastu primerenog problema koji

su zajedno definisali nastavnik i učenik

7

Neki od kasnijih radova autora iz SAD-a usmerenih na primenu problemske nastave u

konkretnim oblastima fizike govore o pozitivnom efektu primene problemske nastave na različitim

nivoima obrazovanja J J Ričardson 1982 daje instrukcije za rešavanje problema u fizici na

primeru modela razvijenih u oblasti elektrostatike [4] U isto vreme je JHP van Viren sa

saradnicima izučavao nastavu fizike putem rešavanja problema u okviru kursa elektromagnetizma

na prvoj godini studija tehnoloških nauka [5] Devedesetih godina prošlog veka P Heler i

saradnici proučavali su razlike efikasnosti primene rešavanja problema u okviru grupne i

individualne nastave [6 7]

Problemska nastava fizike je izuzetno aktuelna tema u savremenoj nastavi u svetu Rohas u

Venecueli (2010) Vorošilov iz Rusije (2015) Lik i saradnici u SAD-u (2017) objavili su radove

iz oblasti nastave posvećene upravo ovoj temi [8 9 10] Za razliku od tradicionalne problemske

nastave J Doktor i saradnici bavili su se konceptualnom problemskom nastavom CPS (eng

Conceptual Problem Solving) koja u prvi plan stavlja identifikaciju principa planiranje rešavanja

i primenu pre samog rešavanja problema [11]

Na tlu bivše Jugoslavije na teorijskom i eksperimentalnom planu problemsku nastavu su

proučavali sa opšteg stanovišta Ničković Kvaščev Đorđević Stojaković Erić Petrović i drugi

Ničković je od 1961 do 1965 godine vršio istraživanja problemske nastave putem pedagoškog

eksperimenta na primerima iz fizike Nastala studija obuhvata teorijska razmatranja opštih pitanja

problemske nastave opisuje pedagoški eksperiment i interpretaciju rezultata primene učenja putem

rešavanja problema u osnovnoj školi Iako je Ničković dobio veoma dobre rezultate primenom

problemske nastave fizike nastava fizike u Srbiji se nije bitno izmenila Razloga za to je više

problemska nastava je ostala nedovoljno poznata većini nastavnika a sa druge strane oni

nastavnici koji su je primenjivali smatrali su da je ovaj način rada sa učenicima složen i mukotrpan

posao

Veća pažnja i bolje mogućnosti problemskoj nastavi fizike se pružaju od kada je započeto

sa izvođenjem specijalističkih i magistarskih studija fizike nastavnog smera Erić je u okviru svog

magistarskog rada 1981 godine u Srbiji proučavao problemski pristup u realizaciji nastavne teme

bdquoZakoni stalne električne strujerdquo i došao do zaključka da se problemskom nastavom ostvaruju

znatno bolji rezultati nego klasičnim načinom rada U ovom istraživanju je potvrđeno da učenici

imaju veliki afinitet prema učenju fizike putem rešavanja problema Do sličnih rezultata i

zaključaka došao je i Tečić 1982 godine u Hrvatskoj koji je vršio ispitivanje uticaja problemskog

pristupa pri izvođenju laboratorijskih vežbi na odnos prema radu Probleme eksperimentalnog

karaktera učenici su mogli da rešavaju samostalno polazeći od ideje do realizacije Jedno od

novijih istraživanja kod nas koje se odnosi na problemsku nastavu fizike izvedeno je na nivou

osnovne škole [12 13] a detalji istraživanja biće prikazani u delu 42

Karakter fizike kao nauke čini fiziku kao školski predmet najpogodnijom nastavnom

oblašću za primenu učenja putem rešavanja problema Pojedini autori smatraju da je problemska

nastava fizike najbolji put aktivizacije učenika i njihovog intelektualnog razvoja Međutim smatra

8

se da takva nastava nažalost nije zastupljena zbog preopširnosti nastavnih programa složenosti

problemske nastave nepripremljenosti nastavnika i neiskustva u izvođenju takve nastave

nedostatka odgovarajućih udžbenika i priručnika

Moderna nastava fizike postavlja za sve učesnike nastavnog procesa nove zahteve

osposobiti učenika da posmatra predviđa prikuplja informacije organizuje neke eksperimente

analizira rezultate tih eksperimenata sam daje zaključke i tako dolazi do novih saznanja Takav

put stvaralačke aktivnosti učenika razvija njegovu intuiciju maštu i u svakom pogledu aktivira

učenika Danas se u proces obrazovanja uvode nove reforme vrši se reorganizacija nastavnog

procesa i organizuju se seminari za obuku nastavnika za primenu ideja aktivnog načina rada u

školi [14]

22 Aktivno učenje

Osnovni cilj savremene škole nije samo sticanje znanja već i razvijanje stvaralačkih

sposobnosti učenika Postizanje ovog cilja nastave moguće je povećanjem aktivnosti učenika na

časovima tj aktivizacijom nastavnog procesa [1]

Aktivna škola je usmerena na dete koje se tretira kao celovita ličnost a razni aspekti

njegove ličnosti su angažovani u nastavnom procesu Cilj aktivne škole je razvoj ličnosti i

individualnosti svakog deteta a ne samo usvajanje školskog programa Ocenjuje se zadovoljstvo

dece preduzetim aktivnostima napredak deteta u poređenju sa početnim njegovim stanjem

motivisanost i zainteresovanost za rad u aktivnosti razvoj ličnosti [15]

Metode aktivnog učenja podrazumevaju različite načine za ostvarivanje što veće aktivnosti

učenika Definisanje metoda aktivne nastave izvršeno je na osnovu šest kriterijuma [14-16]

1) smisleno naspram mehaničkog (doslovnog) učenja

2) praktično naspram verbalnog učenja

3) receptivno naspram učenja putem otkrića

4) konvergentno naspram divergentnog učenja

5) transmisivno naspram interaktivnog učenja

6) oblici učenja bez pomagala naspram metoda učenja koje se oslanjaju na različita

pomagala

U školi se masovno sreće smisleno učenje ali i učenje napamet (doslovno mehaničko

učenje i bdquobubanjerdquo) Osnovna odlika metode mehaničkog učenja je učenje u obliku u kojem je

zadato bez ikakvih izmena i bez uspostavljanja smislenih veza u samom gradivu i između tog

gradiva i drugih znanja i iskustva učenika Ocenjuje se tačnost reprodukcije Sa druge strane

smisleno učenje je oblik aktivne nastave koji dovodi do intelektualnog aktiviranja učenika Učenik

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

6

2 Problemska nastava

21 Istorijski pregled

Problemska nastava u prvom planu ima razvijanje intelekta Trajnije razvijanje intelekta

odnosno formiranje stvaralačke misaone sposobnosti i saznajne samostalnosti kod učenika nije

moguće bez savremene nastave u kojoj se stvaraju problemske situacije i rešavaju problemi [2]

Mogućnost razvijanja sposobnosti kreativnog mišljenja pažnje i interesovanja učenika

uočena je u modifikaciji projekt-metode2 primenjivane u SAD početkom 20 veka Idejni tvorac

problemske nastave je američki filozof i pedagog Džon Djui sa saradnicima Oni su transformaciju

projekt-metode predlagali još 1932 godine ali se za početak problemske nastave kao didaktičkog

sistema smatra 1965 godina kada je u Njujorku održan prvi svetski simpozijum o problemskoj

nastavi [1 3]

Ideje problemske nastave prenele su se iz Amerike u Evropu U nekadašnjem Sovjetskom

Savezu gde se izuzetna pažnja poklanja problemima pedagoške teorije problemska nastava je

postala oblast izučavanja istaknutih pedagoga Rubinštajna Mahmutovam Matjuškina i drugih gde

su vršena i eksperimentalna ispitivanja o problemskoj nastavi Poljska pedagoška nauka je takođe

prihvatila ideje problemske nastave i nastojala da je uvede u svoje škole U tome su se posebno

isticali pedagozi Okonj Kupisievič i Fleming Problemsku nastavu u nekadašnjoj Čehoslovačkoj

razvijali su i širili Pardel Stračar i Lindhart [2]

Kupisievič je u Poljskoj oko 1960 godine u cilju ispitivanja efekta rešavanja problema u

nastavi fizike i hemije u osnovnoj školi izveo pedagoški eksperiment Ovo je bio verovatno prvi

pokušaj da se egzaktno proveri učenje putem rešavanja problema Iako je eksperiment obrađivan

prostom statistikom i imao dosta drugih nedostataka on je predstavljao značajan doprinos

afirmaciji problemske nastave ne samo u Poljskoj nego i u drugim zemljama Ovaj eksperiment je

pokazao znatnu prednost ovakve nastave nad tradicionalnom neproblemskom nastavom

Prema podacima koji se sreću prvi naučni prilaz nastavi fizike učinjen je u SAD od strane

Dejvisa 1934 godine Drugo istraživanje na polju nastave fizike koliko je poznato izvršio je

Lahti 1956 godine On je objavio studiju o obrazovnim efektima primene različitih varijanti

laboratorijskog načina učenja fizike i došao do zaključka da su one grupe koje su učile rešavanjem

problema postigle nešto bolji uspeh nego one koje su koristile druge varijante [2]

2U projekt-metodi radi se na izradi bdquoprojektaldquo ndash rešavanju konkretnog aktuelnog i uzrastu primerenog problema koji

su zajedno definisali nastavnik i učenik

7

Neki od kasnijih radova autora iz SAD-a usmerenih na primenu problemske nastave u

konkretnim oblastima fizike govore o pozitivnom efektu primene problemske nastave na različitim

nivoima obrazovanja J J Ričardson 1982 daje instrukcije za rešavanje problema u fizici na

primeru modela razvijenih u oblasti elektrostatike [4] U isto vreme je JHP van Viren sa

saradnicima izučavao nastavu fizike putem rešavanja problema u okviru kursa elektromagnetizma

na prvoj godini studija tehnoloških nauka [5] Devedesetih godina prošlog veka P Heler i

saradnici proučavali su razlike efikasnosti primene rešavanja problema u okviru grupne i

individualne nastave [6 7]

Problemska nastava fizike je izuzetno aktuelna tema u savremenoj nastavi u svetu Rohas u

Venecueli (2010) Vorošilov iz Rusije (2015) Lik i saradnici u SAD-u (2017) objavili su radove

iz oblasti nastave posvećene upravo ovoj temi [8 9 10] Za razliku od tradicionalne problemske

nastave J Doktor i saradnici bavili su se konceptualnom problemskom nastavom CPS (eng

Conceptual Problem Solving) koja u prvi plan stavlja identifikaciju principa planiranje rešavanja

i primenu pre samog rešavanja problema [11]

Na tlu bivše Jugoslavije na teorijskom i eksperimentalnom planu problemsku nastavu su

proučavali sa opšteg stanovišta Ničković Kvaščev Đorđević Stojaković Erić Petrović i drugi

Ničković je od 1961 do 1965 godine vršio istraživanja problemske nastave putem pedagoškog

eksperimenta na primerima iz fizike Nastala studija obuhvata teorijska razmatranja opštih pitanja

problemske nastave opisuje pedagoški eksperiment i interpretaciju rezultata primene učenja putem

rešavanja problema u osnovnoj školi Iako je Ničković dobio veoma dobre rezultate primenom

problemske nastave fizike nastava fizike u Srbiji se nije bitno izmenila Razloga za to je više

problemska nastava je ostala nedovoljno poznata većini nastavnika a sa druge strane oni

nastavnici koji su je primenjivali smatrali su da je ovaj način rada sa učenicima složen i mukotrpan

posao

Veća pažnja i bolje mogućnosti problemskoj nastavi fizike se pružaju od kada je započeto

sa izvođenjem specijalističkih i magistarskih studija fizike nastavnog smera Erić je u okviru svog

magistarskog rada 1981 godine u Srbiji proučavao problemski pristup u realizaciji nastavne teme

bdquoZakoni stalne električne strujerdquo i došao do zaključka da se problemskom nastavom ostvaruju

znatno bolji rezultati nego klasičnim načinom rada U ovom istraživanju je potvrđeno da učenici

imaju veliki afinitet prema učenju fizike putem rešavanja problema Do sličnih rezultata i

zaključaka došao je i Tečić 1982 godine u Hrvatskoj koji je vršio ispitivanje uticaja problemskog

pristupa pri izvođenju laboratorijskih vežbi na odnos prema radu Probleme eksperimentalnog

karaktera učenici su mogli da rešavaju samostalno polazeći od ideje do realizacije Jedno od

novijih istraživanja kod nas koje se odnosi na problemsku nastavu fizike izvedeno je na nivou

osnovne škole [12 13] a detalji istraživanja biće prikazani u delu 42

Karakter fizike kao nauke čini fiziku kao školski predmet najpogodnijom nastavnom

oblašću za primenu učenja putem rešavanja problema Pojedini autori smatraju da je problemska

nastava fizike najbolji put aktivizacije učenika i njihovog intelektualnog razvoja Međutim smatra

8

se da takva nastava nažalost nije zastupljena zbog preopširnosti nastavnih programa složenosti

problemske nastave nepripremljenosti nastavnika i neiskustva u izvođenju takve nastave

nedostatka odgovarajućih udžbenika i priručnika

Moderna nastava fizike postavlja za sve učesnike nastavnog procesa nove zahteve

osposobiti učenika da posmatra predviđa prikuplja informacije organizuje neke eksperimente

analizira rezultate tih eksperimenata sam daje zaključke i tako dolazi do novih saznanja Takav

put stvaralačke aktivnosti učenika razvija njegovu intuiciju maštu i u svakom pogledu aktivira

učenika Danas se u proces obrazovanja uvode nove reforme vrši se reorganizacija nastavnog

procesa i organizuju se seminari za obuku nastavnika za primenu ideja aktivnog načina rada u

školi [14]

22 Aktivno učenje

Osnovni cilj savremene škole nije samo sticanje znanja već i razvijanje stvaralačkih

sposobnosti učenika Postizanje ovog cilja nastave moguće je povećanjem aktivnosti učenika na

časovima tj aktivizacijom nastavnog procesa [1]

Aktivna škola je usmerena na dete koje se tretira kao celovita ličnost a razni aspekti

njegove ličnosti su angažovani u nastavnom procesu Cilj aktivne škole je razvoj ličnosti i

individualnosti svakog deteta a ne samo usvajanje školskog programa Ocenjuje se zadovoljstvo

dece preduzetim aktivnostima napredak deteta u poređenju sa početnim njegovim stanjem

motivisanost i zainteresovanost za rad u aktivnosti razvoj ličnosti [15]

Metode aktivnog učenja podrazumevaju različite načine za ostvarivanje što veće aktivnosti

učenika Definisanje metoda aktivne nastave izvršeno je na osnovu šest kriterijuma [14-16]

1) smisleno naspram mehaničkog (doslovnog) učenja

2) praktično naspram verbalnog učenja

3) receptivno naspram učenja putem otkrića

4) konvergentno naspram divergentnog učenja

5) transmisivno naspram interaktivnog učenja

6) oblici učenja bez pomagala naspram metoda učenja koje se oslanjaju na različita

pomagala

U školi se masovno sreće smisleno učenje ali i učenje napamet (doslovno mehaničko

učenje i bdquobubanjerdquo) Osnovna odlika metode mehaničkog učenja je učenje u obliku u kojem je

zadato bez ikakvih izmena i bez uspostavljanja smislenih veza u samom gradivu i između tog

gradiva i drugih znanja i iskustva učenika Ocenjuje se tačnost reprodukcije Sa druge strane

smisleno učenje je oblik aktivne nastave koji dovodi do intelektualnog aktiviranja učenika Učenik

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

7

Neki od kasnijih radova autora iz SAD-a usmerenih na primenu problemske nastave u

konkretnim oblastima fizike govore o pozitivnom efektu primene problemske nastave na različitim

nivoima obrazovanja J J Ričardson 1982 daje instrukcije za rešavanje problema u fizici na

primeru modela razvijenih u oblasti elektrostatike [4] U isto vreme je JHP van Viren sa

saradnicima izučavao nastavu fizike putem rešavanja problema u okviru kursa elektromagnetizma

na prvoj godini studija tehnoloških nauka [5] Devedesetih godina prošlog veka P Heler i

saradnici proučavali su razlike efikasnosti primene rešavanja problema u okviru grupne i

individualne nastave [6 7]

Problemska nastava fizike je izuzetno aktuelna tema u savremenoj nastavi u svetu Rohas u

Venecueli (2010) Vorošilov iz Rusije (2015) Lik i saradnici u SAD-u (2017) objavili su radove

iz oblasti nastave posvećene upravo ovoj temi [8 9 10] Za razliku od tradicionalne problemske

nastave J Doktor i saradnici bavili su se konceptualnom problemskom nastavom CPS (eng

Conceptual Problem Solving) koja u prvi plan stavlja identifikaciju principa planiranje rešavanja

i primenu pre samog rešavanja problema [11]

Na tlu bivše Jugoslavije na teorijskom i eksperimentalnom planu problemsku nastavu su

proučavali sa opšteg stanovišta Ničković Kvaščev Đorđević Stojaković Erić Petrović i drugi

Ničković je od 1961 do 1965 godine vršio istraživanja problemske nastave putem pedagoškog

eksperimenta na primerima iz fizike Nastala studija obuhvata teorijska razmatranja opštih pitanja

problemske nastave opisuje pedagoški eksperiment i interpretaciju rezultata primene učenja putem

rešavanja problema u osnovnoj školi Iako je Ničković dobio veoma dobre rezultate primenom

problemske nastave fizike nastava fizike u Srbiji se nije bitno izmenila Razloga za to je više

problemska nastava je ostala nedovoljno poznata većini nastavnika a sa druge strane oni

nastavnici koji su je primenjivali smatrali su da je ovaj način rada sa učenicima složen i mukotrpan

posao

Veća pažnja i bolje mogućnosti problemskoj nastavi fizike se pružaju od kada je započeto

sa izvođenjem specijalističkih i magistarskih studija fizike nastavnog smera Erić je u okviru svog

magistarskog rada 1981 godine u Srbiji proučavao problemski pristup u realizaciji nastavne teme

bdquoZakoni stalne električne strujerdquo i došao do zaključka da se problemskom nastavom ostvaruju

znatno bolji rezultati nego klasičnim načinom rada U ovom istraživanju je potvrđeno da učenici

imaju veliki afinitet prema učenju fizike putem rešavanja problema Do sličnih rezultata i

zaključaka došao je i Tečić 1982 godine u Hrvatskoj koji je vršio ispitivanje uticaja problemskog

pristupa pri izvođenju laboratorijskih vežbi na odnos prema radu Probleme eksperimentalnog

karaktera učenici su mogli da rešavaju samostalno polazeći od ideje do realizacije Jedno od

novijih istraživanja kod nas koje se odnosi na problemsku nastavu fizike izvedeno je na nivou

osnovne škole [12 13] a detalji istraživanja biće prikazani u delu 42

Karakter fizike kao nauke čini fiziku kao školski predmet najpogodnijom nastavnom

oblašću za primenu učenja putem rešavanja problema Pojedini autori smatraju da je problemska

nastava fizike najbolji put aktivizacije učenika i njihovog intelektualnog razvoja Međutim smatra

8

se da takva nastava nažalost nije zastupljena zbog preopširnosti nastavnih programa složenosti

problemske nastave nepripremljenosti nastavnika i neiskustva u izvođenju takve nastave

nedostatka odgovarajućih udžbenika i priručnika

Moderna nastava fizike postavlja za sve učesnike nastavnog procesa nove zahteve

osposobiti učenika da posmatra predviđa prikuplja informacije organizuje neke eksperimente

analizira rezultate tih eksperimenata sam daje zaključke i tako dolazi do novih saznanja Takav

put stvaralačke aktivnosti učenika razvija njegovu intuiciju maštu i u svakom pogledu aktivira

učenika Danas se u proces obrazovanja uvode nove reforme vrši se reorganizacija nastavnog

procesa i organizuju se seminari za obuku nastavnika za primenu ideja aktivnog načina rada u

školi [14]

22 Aktivno učenje

Osnovni cilj savremene škole nije samo sticanje znanja već i razvijanje stvaralačkih

sposobnosti učenika Postizanje ovog cilja nastave moguće je povećanjem aktivnosti učenika na

časovima tj aktivizacijom nastavnog procesa [1]

Aktivna škola je usmerena na dete koje se tretira kao celovita ličnost a razni aspekti

njegove ličnosti su angažovani u nastavnom procesu Cilj aktivne škole je razvoj ličnosti i

individualnosti svakog deteta a ne samo usvajanje školskog programa Ocenjuje se zadovoljstvo

dece preduzetim aktivnostima napredak deteta u poređenju sa početnim njegovim stanjem

motivisanost i zainteresovanost za rad u aktivnosti razvoj ličnosti [15]

Metode aktivnog učenja podrazumevaju različite načine za ostvarivanje što veće aktivnosti

učenika Definisanje metoda aktivne nastave izvršeno je na osnovu šest kriterijuma [14-16]

1) smisleno naspram mehaničkog (doslovnog) učenja

2) praktično naspram verbalnog učenja

3) receptivno naspram učenja putem otkrića

4) konvergentno naspram divergentnog učenja

5) transmisivno naspram interaktivnog učenja

6) oblici učenja bez pomagala naspram metoda učenja koje se oslanjaju na različita

pomagala

U školi se masovno sreće smisleno učenje ali i učenje napamet (doslovno mehaničko

učenje i bdquobubanjerdquo) Osnovna odlika metode mehaničkog učenja je učenje u obliku u kojem je

zadato bez ikakvih izmena i bez uspostavljanja smislenih veza u samom gradivu i između tog

gradiva i drugih znanja i iskustva učenika Ocenjuje se tačnost reprodukcije Sa druge strane

smisleno učenje je oblik aktivne nastave koji dovodi do intelektualnog aktiviranja učenika Učenik

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

8

se da takva nastava nažalost nije zastupljena zbog preopširnosti nastavnih programa složenosti

problemske nastave nepripremljenosti nastavnika i neiskustva u izvođenju takve nastave

nedostatka odgovarajućih udžbenika i priručnika

Moderna nastava fizike postavlja za sve učesnike nastavnog procesa nove zahteve

osposobiti učenika da posmatra predviđa prikuplja informacije organizuje neke eksperimente

analizira rezultate tih eksperimenata sam daje zaključke i tako dolazi do novih saznanja Takav

put stvaralačke aktivnosti učenika razvija njegovu intuiciju maštu i u svakom pogledu aktivira

učenika Danas se u proces obrazovanja uvode nove reforme vrši se reorganizacija nastavnog

procesa i organizuju se seminari za obuku nastavnika za primenu ideja aktivnog načina rada u

školi [14]

22 Aktivno učenje

Osnovni cilj savremene škole nije samo sticanje znanja već i razvijanje stvaralačkih

sposobnosti učenika Postizanje ovog cilja nastave moguće je povećanjem aktivnosti učenika na

časovima tj aktivizacijom nastavnog procesa [1]

Aktivna škola je usmerena na dete koje se tretira kao celovita ličnost a razni aspekti

njegove ličnosti su angažovani u nastavnom procesu Cilj aktivne škole je razvoj ličnosti i

individualnosti svakog deteta a ne samo usvajanje školskog programa Ocenjuje se zadovoljstvo

dece preduzetim aktivnostima napredak deteta u poređenju sa početnim njegovim stanjem

motivisanost i zainteresovanost za rad u aktivnosti razvoj ličnosti [15]

Metode aktivnog učenja podrazumevaju različite načine za ostvarivanje što veće aktivnosti

učenika Definisanje metoda aktivne nastave izvršeno je na osnovu šest kriterijuma [14-16]

1) smisleno naspram mehaničkog (doslovnog) učenja

2) praktično naspram verbalnog učenja

3) receptivno naspram učenja putem otkrića

4) konvergentno naspram divergentnog učenja

5) transmisivno naspram interaktivnog učenja

6) oblici učenja bez pomagala naspram metoda učenja koje se oslanjaju na različita

pomagala

U školi se masovno sreće smisleno učenje ali i učenje napamet (doslovno mehaničko

učenje i bdquobubanjerdquo) Osnovna odlika metode mehaničkog učenja je učenje u obliku u kojem je

zadato bez ikakvih izmena i bez uspostavljanja smislenih veza u samom gradivu i između tog

gradiva i drugih znanja i iskustva učenika Ocenjuje se tačnost reprodukcije Sa druge strane

smisleno učenje je oblik aktivne nastave koji dovodi do intelektualnog aktiviranja učenika Učenik

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

9

novo gradivo mora da razume uoči njegov smisao i usvoji ga U proveri razumevanja novog

gradiva od učenika se očekuje da ga objasne svojim rečima da povežu sa ranije usvojenim

znanjima [15]

Praktično učenje je učenje složenih praktičnih veština sa razumevanjem njihovog smisla

(motoričke veštine i aktivnosti) Obuhvata sve oblike učenja u kojima je aktivnost praktična

Verbalno učenje obuhvata sve one oblike učenja koji isključuju praktični aspekt

Pod receptivnim učenjem se podrazumeva svako učenje u kome učenik ne dolazi

samostalno do saznanja ne otkriva ih već ih dobija doslovno i usvaja Učenje putem otkrića

obuhvata metode učenja u kojima učenik samostalno dolazi do otkrića i saznanja Rešavanje

problema je oblik nastaveučenja u kome ono što se uči nije dato u finalnom obliku u kojem treba

da bude usvojeno

Konvergentno (logičko) učenje zasniva se na strogim pravilima logičkog mišljenja tj na

logički strogo uređenom redosledu intelektualnih radnji koji vodi do jedinog ispravnog rešenja

Divergentno (kreativno ili stvaralačko) mišljenje obuhvata sve intelektualne aktivnosti u kojim se

produkuje veliki broj ideja

Transmisivna metoda se zasniva na jednosmernom prenošenju znanja od nastavnika (ili

izvora znanja) ka učenicima Interaktivno (kooperativno) učenje se zasniva na interakciji nastavnik

ndash učenik kao i na interakciji između samih učenika

S obzirom na vrstu pomagala moguće su sledeće nastavne situacije verbalna predavanja

bez korišćenja pomagala korišćenje table i krede korišćenje udžbenika i drugih pisanih izvora

informacija korišćenje audiovizuelnih sredstava korišćenje računara korišćenje specijalnih

nastavnih sredstava i opreme

23 Kognitivni razvoj

Učenici počinju da izučavaju fiziku u 6 razredu osnovne škole iako neke predstave o

fizičkim fenomenima stiču u okviru razredne nastave u nižim razredima Period kada počinje

izučavanje fizike u okviru zasebnog školskog predmeta je i period u kome se snažno razvija

sposobnost logičkog apstraktnog mišljenja prema Pijažeovoj teoriji kognitivnog razvoja (stadijum

razvitka apstraktnih operacija počinje od 11 godine života na dalje) U tom periodu učenik je

istraživač i najbolje uči u akcijama težeći ka ostvarenju određenih ciljeva [13 17]

Veliki broj učenika tada menja način i strukturu mišljenja Učenici postepeno stiču

sposobnost za izvođenje formalnih misaonih operacija kao što su apstrakcija pretpostavljanje

modelovanje uopštavanje i dedukcija Pri tome je veoma važan i odlučujući razvojni faktor

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

10

rešavanje problema Rešavanje problema zauzima centralno mesto u nastavnom procesu Problem

se rešava misaonim operacijama a ne na osnovu naučenih tehnika To znači da postoji tesna veza

između mišljenja i rešavanja problema [13]

Rešavanje problema je proces u kome dolazi do punog izražaja aktivnost mišljenja Učenik

rešavajući probleme mora da razmišlja posmatra analizira uočava veze i odnose uopštava sudi i

zaključuje Međutim rešavanje problema nije samo oblik i funkcija mišljenja nego i učenja To je

situacija u kojoj dominira neka teškoća spornost praznina u misaonom toku koju uz pomoć novih

podataka treba popuniti i rešiti problem Rešavajući problem učenici dolaze do novih saznanja

uočavaju nove zakonitosti obogaćuju svoje iskustvo i formiraju navike ovladavaju metodama

rešavanja i kulturom istraživanja kulturom intelektualnog rada a sve to doprinosi oblikovanju

naučnog pogleda na svet

Da bi se rešio problem u fizici najpre je potrebno uočiti ga zatim shvatiti postaviti

hipotezu proceniti njenu valjanost i verifikovati je Da bi se ostvario takav postupak potrebno je

odabrati literaturu poslužiti se eksperimentima uvideti i pronaći put ka rešenju Na taj način se

razvija sposobnost divergentnog mišljenja u kom se ispoljavaju stvaralačke sposobnosti ličnosti

Divergentno mišljenje je fleksibilno vodi u različitim pravcima do rešenja problema

Problemski zadaci koji se postavljaju učenicima su stvaralački samo za njih jer su ti zadaci

već rešeni Znajući tok rešavanja i njegove moguće varijante nastavnik konstruiše zadatke Da li

će ličnost ispoljiti kreativnost ili će biti spremna na dugotrajan i uporan rad zavisi od

temperamenta i motivacije To znači da je za nastavu veoma značajna uspešna motivacija

Problemska nastava kao oblik učenja poseduje dve bitne karakteristike postojanje cilja i

postojanje potrebe (motiva) za odgovarajuću aktivnost Dakle problem pored kognitivne ima i

vaspitnu ulogu jer razvija upornost istrajnost i volju Osnovna uloga nastavnika u problemskoj

nastavi je rešavanjem problemske situacije motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran

razvoj ličnosti

24 Karakteristike problemske nastave fizike

Aktivizacija učenika je nužna jer se sve sposobnosti čoveka razvijaju u procesu njegove

delatnosti Kao teorijska koncepcija oblik učenja putem rešavanja problema zasnovan je na

zakonostima logike naučnog istraživanja i psihologije interakcije nastavnika i učenika u uslovima

postojanja problemske situacije i misaonog procesa rešavanja problema

Najpre definišimo ključne pojmove vezane za problemsku nastavu problem i problemska

situacija Postoji više definicija problema koje su suštinski sličnog sadržaja [1]

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

11

bull bdquoProblem je svako pitanje na kome se ljudsko mišljenje spotaknerdquo ndash Džon Djui

bull bdquoProblem je teškoća teorijskog ili praktičnog karaktera koja izaziva istraživački stav

subjekta i dovodi ga do obogaćivanja znanjima koja do tada nije imaordquo ndash C

Kupisievič

bull bdquoProblem je pitanje ili zadatak koji u sebi sadrži protivrečnost između datih podataka i

neophodnih znanja za rešavanje te protivrečnostirdquo ndash M M Mahmutov

bull bdquoProblem je stavaralački zadatak za čije izvršenje nije dovoljno samo posedovanje

znanja već treba naći ideju za put rešavanjardquo ndash V G Razumovski

Dakle problem nije zadatak na koji se može dati rešenje na osnovu posedovanih znanja i

pripremljenih odgovora Problem nije obično već zagonetno pitanje koje treba da privuče učenike

da ih zainteresuje i učini aktivnim

Svaki zadatak sadrži date veličine tj uslove zadatka i tražene veličine odnosno konkretan

cilj Nalaženje načina postizanja cilja pri datim uslovima predstavlja proces rešavanja zadataka

Ako je taj način poznat zadatak se rešava receptivno i takav zadatak nije problemski Uvek kada

učenik ne zna algoritam javiće se protivrečnost između traženog i datog Takav zadatak je

problemski jer ga nije moguće rešiti bez produktivnog mišljenja Karakteristika svakog problema

je to što za njega nema unapred poznatog algoritma rešavanja Problem obavezno obuhvata neku

protivrečnu situaciju koja kod učenika izaziva začuđenost osećanje neophodnosti da se rešenje

traži verovanje da postoji potencijalna mogućnost da se do rešenja dođe

Problemska situacija podrazumeva osećanje izvesne poteškoće za čije savlađivanje

učenicima nisu poznati putevi To je stanje specifične psihičke napetosti Svrha stvaranja

problemskih situacija u nastavnom procesu je da se aktivira mišljenje učenika i stimuliše želja za

traganjem Takva situacija se javlja onda kada čovek zapaža činjenice a ne može da ih shvati i

objasni znanjima koje poseduje

Problemska situacija se može smatrati inicijatorom misaonog procesa Čovek počinje da

misli onda kada se kod njega javi potreba da nešto shvati Treba imati u vidu da je problemska

situacija poteškoća koju sa određenim ciljem nastavnik stvara ali ta teškoća mora biti takva da

učeniku nagoveštava da je rešenje moguće Odgovarajući spoljni faktori (pojave ogledi pitanja

zadaci objekti) dovode učenike u stanje izvesne tenzije zbog uočene paradoksalnosti ili bilo kog

drugog nesklada između uočenog i očekivanog

Pod uticajem problemskih situacija i problema postiže se kod učenika osim osećanja

poteškoća snažna radoznalost i želja da se takve teškoće prevaziđu a nejasnoće rastumače U

takvim psihičkim stanjima lakše se dolazi do novih saznanja i postizanja uslova za razvijanje

sposobnosti za rešavanje problema što je upravo i cilj problemske nastave

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

12

Iz navedenog može se zaključiti da su bitne karakteristike problemske nastave [13]

1 postojanje teškoća prepreka što deluje motivaciono

2 protivrečnost između poznatog i nepoznatog

3 svesna stvaralačka i što samostalnija aktivnost

4 uočavanje odnosa između datog i zadatog

5 nalaženje novih pravaca rešenja

6 usvajanje novih znanja

7 stvaranje novih generalizacija

8 dolazak do cilja

U pogledu strukture tok problemske nastave obuhvata sledeće etape

1) stvaranje problemske situacije

2) formulisanje problema

3) dekompoziciju problema na manje probleme (podprobleme)

4) rešavanje podproblema i problema

5) proveru rešenja

6) izvođenje zaključaka i generalizaciju

Za uspešnu organizaciju i izvođenje problemske nastave neophodno je poštovati sistem

didaktičkih uputstava

bull sve nastavne jedinice nisu pogodne za bdquoproblematizovanjerdquo

bull problem treba postaviti na početku časa na način koji će motivisati učenike

bull težina problema treba da odgovara uzrastu učenika

bull novi problem treba da se bar delimično zasniva na prethodnom iskustvu i znanju

učenika

bull kod učenika treba razvijati sposobnost za kritičko i stvaralačko pristupanje

rešavanju problema

bull u nastavi je najznačajnije da učenici uoče suštinske veze i odnose

bull treba stvarati situacije u kojima će učenik upoznavati različite tehnike učenja i

samostalnog rada

bull veoma je važno pružiti mogućnost svakom učeniku da izloži svoje hipoteze i

predloge za rešavanje problema

bull rešavanje problema ne treba shvatiti kao krutu šemu

bull treba prepustiti učenicima da sami postavljaju probleme i planiraju rešavanje

bull u tradicionalnoj nastavi može se koristiti problemski način rada i mišljenja

bull plodonosniji je rad kada učenici sami ocenjuju rezultate i organizaciju u procesu

učenja pomoću rešavanja problema

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

13

25 Principi problemske nastave fizike

Da bi se nastava smatrala problemskom treba da zadovoljava određene zahteve načela

principe kojih nastavnik treba da se pridržava Principi problemske nastave definišu uslove koje

treba da ispunjavaju problemska situacija i problem da bi mogli da služe ciljevima obrazovanja

Problemska nastava fizike može biti uspešna ako su ostvareni sledeći principi [1 2]

1 Princip atraktivnosti problemske situacije

2 Princip odmerenosti težine problema

3 Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave

4 Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi

5 Princip motivisanosti učenika

Princip atraktivnosti problemske situacije Problemska situacija svojom neobičnošću

protivrečnošću neočekivanošću treba da zaokupi pažnju učenika i da probudi interesovanje za

rešavanje problema Napetost nemir i potrebu za saznanjem može da izazove samo problemska

situacija koja je za učenike atraktivna i privlačna Princip atraktivnosti problemske situacije nalaže

da se pri izvođenju problemske nastave koristi problemska situacija koja je učenicima dopadljiva i

interesantna

Princip odmerenosti težine problema Ukoliko se u problemskoj nastavi fizike

upotrebljavaju problemi koji nisu u skladu sa iskustvom učenika ili nisu u vezi sa znanjima koja

već poseduju najčešće dolazi do toga da u procesu rešavanja problema učenici nasumično

pogađaju odgovore Tada rad nastavnika i učenika nije efikasan Problemska situacija i problem

treba da za učenike predstavljaju neku teškoću koju nije moguće rešiti bez misaonog napora i

analize ali mora da izaziva utisak postojanja mogućnosti da se rešenje pronađe U susretu sa

suviše teškim problemom učenici će izgubiti želju i volju za rešavanje postavljenog problema U

suprotnom slučaju kada je problem suviše lak izostaće interesovanje učenika i misaoni napor

Dakle princip odmerenosti težine problema nalaže da se pri planiranju časa vodi računa o tome da

problem i problemska situacije ne budu ni suviše teški ni suviše laki

Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti problemske nastave Nisu svi nastavni sadržaji

podjednako pogodni za obradu putem rešavanja problema zato se mora naći najadekvatniji

didaktički sistem i nastavna metoda u skladu sa karakterom gradiva Za obradu nastavne jedinice

putem rešavanja problema treba više vremena nego pri primeni nekog drugog sistema Najveći

utrošak vremena je potreban u procesu pripreme ali to ne treba da bude razlog za izbegavanje

izvođenja problemske nastave jer se veći utrošak vremena nadoknađuje boljim kvalitetom i

trajnošću znanja Princip svrsishodnosti i ekonomičnosti obuhvata procenu da li je u konkretnom

slučaju učenje putem rešavanja problema opravdano

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

14

Princip privrženosti nastavnika problemskoj nastavi Koliko god da je problemska

nastava dobar i koristan oblik učenja njena primena i očekivani efekti neće postojati ako nastavnik

prema takvoj nastavi ima nepoverenje izbegava je i smatra je preteškom Uspešnost problemske

nastave zavisi od stepena aktivnosti učenika pri rešavanju problema i od toga koliko su oni

zainteresovani Ali učešće i aktivnost učenika zavise od organizacije časa i ponašanja nastavnika

od toga koliko se nastavnik angažuje na času Da bi se postigao uspeh u problemskoj nastavi

nastavnik treba da pokazuje privrženost problemskoj nastavi da ima pozitivan emocionalan odnos

prema njoj i da je često koristi

Princip motivisanosti učenika Problem u problemskoj nastavi treba da uvuče učenika u

proces rešavanja Zahtev da problemi njihova formulacija i način rešavanja budu u skladu sa

željama sposobnostima interesovanjima i sklonostima učenika označava se kao princip

motivisanosti učenika za rešavanje problema u problemskoj nastavi Motivisanost učenika je bitan

uslov uspešnog učenja Ako postoji značajna radoznalost i znatiželja pri rešavanju problema doći

će do pojačane aktivizacije mišljenja

26 Nivoi problemske nastave fizike

Problemska nastava zahteva i kod nastavnika i kod učenika određen intelektualni napor i

umeće Za dati nastavni sadržaj i uslove rada neophodno je pravilno izabrati odgovarajući stepen

angažovanja učenika u rešavanju problema odnosno potrebno je pravilno izabrati nivo

problemske nastave Nivoi problemskog učenja mogu se razvrstati na sledeći način [1 2 13]

Problemsko izlaganje predstavlja najniži nivo problemske nastave To je oblik rešavanja

problema pri čemu su učenici najmanje aktivni jer nastavnik postavlja i rešava problem a učenici

slušaju i pokušavaju da razumeju nastavne sadržaje Nastavnik stvara problemsku situaciju i

formuliše problem u obliku u kome se on pojavio u nauci On nastoji da učenike upozna sa fazama

koje su naučnici prolazili rešavanjem problema Na ovom nivou problemske nastave problem se

formuliše bez zahteva da ga učenici rešavaju nastavnik realizuje sve etape problemske nastave

analizira problem uspostavlja uzročno-posledične veze iskazuje hipoteze proverava ih i izvodi

zaključke Na taj način se učenicima demonstrira postupak učenja putem rešavanja problema

Primena viših nivoa problemske nastave će dati dobre rezultate tek kada su učenici upoznati sa

problemskom nastavom putem problemskog izlaganja

Problemski dijalog je drugi po redu nivo problemske nastave Na ovom nivou problemske

nastave postiže se veća aktivnost učenika u odnosu na problemsko izlaganje I ovde nastavnik

stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali ga ne rešava sam već zajedno sa učenicima

dolazi do rešenja Može se desiti da učenici ne mogu sami da dođu do ispravnog rešenja tada je

racionalno da nastavnik učenicima kaže rešenje Ukoliko se to desi ne treba smatrati da

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

15

problemska nastava nije uspešno izvedena Mnogo je postignuto i time što su učenici učestvovali u

traženju rešenja što su o podproblemima razmišljali ili neke i rešili

Samostalno rešavanje problema je treći nivo problemske nastave koji se ostvaruje kada

nastavnik stvara problemsku situaciju i formuliše problem ali se u rešavanju problema i

podproblema nastoji da učenici samostalno dođu do rešenja Ovaj nivo problemske nastave se

najčešće ostvaruje izradom laboratorijskih vežbi problemskim domaćim zadatkom problemskom

temom za seminarski radhellip

Samostalno postavljanje i rešavanje problema je najviši nivo problemske nastave

Nastavnik samo stvori problemsku situaciju a učenici treba da formulišu problem i samostalno

tragaju za rešenjem Nastavnik na ovaj način dobija uvid u to da li su učenici shvatili problemsku

situaciju i njene protivrečnosti Osim toga dobija se i niz povratnih informacija od učenika o tome

kojim znanjima raspolažu kakve su im sposobnosti mišljenja da li poseduju formalna ili dublja

znanja

Izbor niova problemske nastave zavisi od didaktičkih ciljeva časa karaktera nastavne teme

i jedinice stepena pripremljenosti učenika za problemsku nastavu materijalnih i drugih uslova

rada u školi

27 Stvaranje problemske situacije

Umesto da počne uvodnim razgovorom koji bi predstavljao pripremu učenika za novo

gradivo čas može da počne postavljanjem problema koji bi učenike podstakao na razmišljanje Da

bi se problemski zadatak rešio nije dovoljno znanje koje učenici poseduju Nedostatak podataka

čine zadatak stvaralačkim a ovakvi zadaci deluju motivaciono i razvijaju inteligenciju

Stvaranje problemskih situacija je kreativan i nimalo lak rad U nastavi fizike problemska

situacija se može stvoriti verbalnim putem ili praktičnim putem (pomoću demonstracionog

eksperimenta i pomoću računskog zadatka) [13]

Verbalni načini stvaranja problemske situacije se zasnivaju na nastavnikovom poznavanju

istorije fizike biografija naučnika anegdota o otkrićima korišćenju popularne naučne literature i

zanimljivosti iz fizike povezivanju iskustava i pojava u prirodi ili iz svakodnevnog života

Praktični načini stvaranja problemske situacije su za učenike privlačniji zbog

konkretizacije i očiglednosti Za praktični način stvaranja problemske situacije najpogodnije je

koristiti demonstracione oglede koji bude pažnju i interesovanje učenika ili računske zadatke čiji

postupak rešavanja sadrži neku nelogičnost ili protivrečnost vezanu za postojeće znanje učenika

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

16

Ukoliko znanja učenika nisu dovoljna da objasne izvedeni ogled ili su njihova znanja u suprotnosti

sa ogledom koji je izveden nastaje problemska situacija

Stvaranje problemske situacije verbalnim putem

Za stvaranje problemske situacije verbalnim putem mogu se koristiti iskustva učenika iz

svakodnevnog života tj situacije koje su već videli ili iskusili Na primer u okviru izučavanja

oblasti Toplotne pojave može se razmatrati brzina isparavanja prosipanih kapljica vode sa vruće

ringle što je svako od nas iskusio Na taj način se formira sledeći problem Zašto se na mlakoj

ringli prosuta voda razlije i brzo ispari a na vreloj se formiraju kuglice vode koje poigravaju i vrlo

sporo isparavaju Situacija je naizgled paradoksalna jer bi većini učenika bilo logičnije da na

vreloj ringli voda brže ispari Pojava formiranja vodenih kuglica njihovo poskakivanje i sporo

isparavanje je neočekivano za učenike s obzirom da poseduju znanja o ponašanju tečnosti i pojavi

isparavanja [1]

Na času bi trebalo dopustiti učenicima da iskažu svoje mišljenje i daju svoje objašnjenje

Verovatno je da nijedan od ponuđenih odgovora nije ispravan Zbog toga je potrebno izvršiti

raščlanjivanje problema na manje probleme Zašto se obrazuju vodene kuglice Zašto kuglice

poskakuju Zašto voda na vreloj ringli sporo isparava

Tačni odgovori na postavljena pitanja su Ako je ploča vrela deo prosute vode naglo ispari

Pri tome se formira bdquovazdušni jastukrdquo između ringle i ostale količine vode Taj međuprostor oslabi

adhezione sile3između ringle i tečnosti tako da preovladava sila površinskog napona vode koja

nastoji da površinsku energiju svede na minimum Minimumu energije odgovara sferna forma

tečnosti pa se stoga formiraju vodene kuglice Poskakivanje kuglica se tumači činjenicom da

kuglica svojom težinom potiskuje vazdušni jastuk tako da voda ponovo dodiruje vrelu ploču Tada

još jedan deo kuglice ispari i stvara se novi vazdušni jastuk koji podiže preostalu količinu vode

Proces se ponavlja dok kuglica potpuno ne ispari Dakle kod dovoljno vruće ringle stvara se

vazušni jastuk koji predstavlja dobar toplotni izolator koji sprečava brzo isparavanje vode

Stvaranje problemske situacije demonstracionim ogledom

Najčešće se problemske situacije u nastavi fizike stvaraju demonstracionom ogledima

Problem nastaje kada znanja i iskustva učenika nisu dovoljna da objasne eksperiment odnosno

kada su u suprotnosti sa rezultatom ogleda

3Adhezione sile su sile koje deluju između molekula tečnosti i molekula čvrstog tela dok kohezione sile deluju

između molekula same tečnosti

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

17

Upoznavanje učenika sa atmosferskim pritiskom u osnovnoj školi može se započeti na času

jednostavnim ogledom sa čašom vodom i papirom (slika 21) Stvaranje problemske situacije

ogledom se izvodi na sledeći način učenicima se najpre opiše postupak eksperimenta i učenici

treba da daju svoje mišljenje o rezultatima eksperimenta Ako se čaša napuni vodom i pokrije se

listom papira nešto većim od otvora čaše a zatim se čaša prevrne šta će se desiti kada se ruka sa

čaše skloni Učenici daju pretpostavke zatim nastavnik izvodi eksperiment a pošto se učenici

uveravaju da papir ipak zadržava vodu nastavnik formuliše problem Koja sila sprečava pad

papira i isticanje vode iz prevrnute čaše

Slika 21 Demonstracioni ogled ndash atmosferski pritisak

Na list papira sa gornje strane deluje težina vode u čaši a sa donje strane papira deluje sila

atmosferskog pritiska vazduha Sila atmosferskog pritiska je veća od težine vode u čaši pa je na taj

način sprečeno isticanje vode Voda se neće prosuti ni kad čašu okrenemo na bilo koju stranu

Odavde se vidi da pritisak deluje u svim pravcima [1 18]

Stvaranje problemske situacije računskim zadatkom

Stvaranje problemskih situacija moguće je i pomoću računskih zadataka U takvim

zadacima postoji mogućnost da se u toku rešavanja učini greška čiji je uzrok teško uočiti

primenjuje se neobičan postupak rešavanja ili se dobija paradoksalan rezultat Računski zadatak u

funkciji problema se najčešće koristi za proveru znanja sposobnosti mišljenja i mogućnosti

primene stečenih znanja Primena računskog zadatka za stvaranje problemske situacije ilustrovana

je sledećim zadatkom [1]

Telo koje je bačeno vertikalno uvis posle 4 s nalazi se na visini 6 m

a) Kojom početnom brzinom je bačeno telo

b) Kojom početnom brzinom treba baciti telo da bi se ono našlo na istoj visini posle 2 s

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

18

Rešenje

Podaci

119905 = 4 s

ℎ = 6 m

119905prime = 2 s

___________

1199070minus

1199070prime minus

Analiza

a) Za navedeno kretanje zakon kretanja ima skalarni oblik

ℎ = 1199070119905 minus

1

21198921199052

(21)

Dobija se

1199070 =ℎ +

1198921199052

2

119905= 215

m

s

(22)

b) Pošto se radi o istoj vrsti kretanja korišćenjem istog zakona kretanja dobija se

1199070prime =

ℎ +119892119905prime2

2

119905ʹ= 130

m

119904

(23)

Pri proračunu za ubrzanje Zemljine teže uzeta je zaokružena vrednost 119892 asymp 10 m

s2

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

19

Diskusija rešenja

Rešenje zadatka pokazuje da telo pri izbacivanju sa većom početnom brzinom datu visinu

dostiže kasnije nego telo izbačeno manjom početnom brzinom Zbog toga se javlja problem Kako

je moguće da telo bačeno manjom početnom brzinom dostiže istu visinu za kraće vreme

Najbolje je najpre izvršiti dekompoziciju problema na manje probleme i razmatrati pitanja

Kakva je zavisnost puta od vremena U kom trenutku kamen dostiže maksimalnu visinu pri

prvom a u kom pri drugom izbacivanju

Zavisnost puta od vremena je kvadratna što znači da u opštem slučaju postoje dva rešenja

po 119905 Jedna od te dve vrednosti je data u podacima zadatka i na osnovu nje se i nalazi početna

brzina bacanja Izrazimo jednačinu (21) na malo drugačiji način

1198921199052 minus 21199070119905 + 2ℎ = 0 (24)

Rešavanjem kvadratne jednačine (24) dobijaju se dve vrednosti

1199051 = 4 119904 (25)

1199052 = 03 119904 (26)

Telo je dostiglo datu visinu u prvom bacanju posle 03 s tj prilikom penjanja a na istoj

visini se našlo i posle 4 s od bacanja prilikom padanja (spuštanja)

Rešimo sada kvadratnu jednačinu uzimanjem za početnu brzinu vrednost od 13 ms

Pokazuje se da je i pri drugom bacanju telo dostiglo visinu od 6 m za 119905prime = 2 s prilikom povratka

Prema tome ukoliko bi se pretpostavilo da je telo istu visinu pri drugom bacanju dostiglo prilikom

penjanja pogrešilo bi se

Učenici razmišljanjem treba da daju odgovor i objasne zašto se za kraće vreme pri drugom

bacanju telo nađe na datoj visini Pri prvom bacanju kada je veća početna brzina telo doseže veću

maksimalnu visinu pa je njemu potrebno duže vreme za vraćanje na istu visinu nego drugom telu

koje ima manji domet

Može se razmatrati i drugi podproblem koji je jednostavniji i ne zahteva rešavanje

kvadratnih jednačina Trenutak u kome telo dostiže maksimalnu visinu nalazi se iz zakona brzine

119907 (119905) uz unošenje uslova da je u momentu dostizanja maksimalne visine 119907 = 0 ms

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

20

Iz uslova

1199070 minus 119892119905119898 = 0 (27)

sledi

119905119898 =1199070

119892= 215 s (28)

gde je 119905119898 vreme za koje telo dostigne maksimalnu visinu Na osnovu ovog rezultata učenici

zaključuju da se telo na visini od 6 m u trenutku 119905 = 4 s našlo vraćajući se

U slučaju drugog bacanja na sličan način se nalazi da telo maksimalnu visinu dostiže u

trenutku 119905119898prime = 13 s posle izbacivanja Prema tome i kod drugog bacanja trenutak 119905prime = 2 s

odgovara kretanju u povratku

28 Klasifikacija problema

Kao kriterijum za klasifikaciju problema pogodno je uzeti tip časa Prema ovom

kriterijumu problemi mogu biti [13]

a) problemi koji se postavljaju na časovima sticanja novih znanja

b) problemi kojima se utvrđuje primena znanja

c) problemi na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja

d) problemi na časovima proveravanja znanja

Za problemsku nastavu su najznačajniji problemi koji se postavljaju na časovima sticanja

novih znanja Ovakvi problemi mogu se dalje podeliti na još dve grupe

1) problemi za koje učenik ima neko predznanje a zna i način dolaženja do krajnjeg cilja

2) problemi za koje učenik nema nikakvo predznanje i da bi ga rešio mora najpre da stekne

nova znanja bez kojih ne može da dođe do rešenja problema

Na časovima utvrđivanja nastavnik koristi probleme kojima se utvrđuje primena tj da li je

znanje učenika na nivou primene Za ove časove nastavnik bira probleme sa kojima se učenik do

tada nije susreo jer onaj problem koji je rešen na času nije više problem

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

21

Problem na časovima ponavljanja i sistematizacije znanja koristi se tako što se tim

problemom obuhvati nekoliko nastavnih jedinica Zadatak ovakvih časova je da se izvrši

sistematizacija znanja i po kvalitetu i po kvantitetu

Fizika spada u teorijske ali i u eksperimentalne nauke pa se prema drugom kriterijumu

problemi u nastavi fizike mogu podeliti na eksperimentalne i računske Veliki značaj za nastavu

fizike imaju eksperimentalni problemi jer sadrže sve prednosti problemske nastave i sve prednosti

eksperimentalne nastave Ove probleme možemo podeliti u tri grupe

1) eksperimenti za stvaranje problemske situacije

2) eksperimenti kojima se odgovara na glavno pitanje časa (postavljeni cilj časa)

3) problemi-eksperimenti kojima se ilustruje zaključak na času

Eksperimenti-problemi su pogodni za stvaranje problemske situacije u bilo kom delu časa

Još jedan od kriterijuma za podelu problema može biti i mesto rešavanja problema Po tom

kriterijumu problemi se mogu podeliti na školske i domaće Kada učenik rešava problemski

domaći zadatak on mora samostalno da koristi različite izvore znanja ili konsultuje ljude koji mu

mogu pomoći u rešavanju

29 Aktivnost nastavnika i učenika u problemskoj nastavi

Aktivnost nastavnika

Stepen angažovanja nastavnika u problemskoj nastavi može biti različit Nastavnik treba da

odmeri težinu zadatka prema intelektualnom obrazovnom i motivacionom nivou učenika Ako

problem nije dobro odmeren ako je suviše težak ili pak suviše lak njegova pedagoška vrednost

biće mala [13]

Nastavnikova aktivnost u problemskoj nastavi se ogleda u sledećem preformulacija

pitanja postavljanje potpitanja diskusija sa učenicima postavljanje hipoteze dodavanje novog

podatka sugerisanje određenog pristupa ukazivanje na izbor literature kao i praćenje aktivnosti

učenika Nastavnik takođe stvara i uslove za aktivnost učenika za slobodna pitanja i slobodno

razmišljanje aktivira njihova prethodna znanja i iskustva podseća na ono što protivreči zaključku

koji su učenici izveli U realizaciji problemske nastave nastavnik uvažava samostalne pokušaje

dece priznaje pravo na grešku kao znak da dete čini samostalne napore da misli Nastavnik ne

treba da žuri sa davanjem gotovih i konačnih odgovora na pitanja Zadatak nastavnika je da

podstiče učenike da obrazlažu i brane svoje zaključke

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

22

Osnovna uloga nastavnika u problemskoj nastavi jeste da rešavanjem problemske situacije

motiviše učenike za sticanje novih znanja i svestran razvoj ličnosti Motivacija ali i trud

poverenje anksioznost upornost i znanje veoma su značajni za proces rešavanja problema

Aktivnost učenika

Aktivnost učenika određuje obrazovne i vaspitne ishode Ona zavisi od nivoa problemske

nastave primenjene na času Učenik uočava definiše i precizira problem što predstavlja prvi korak

u ovladavanju tehnikama i strategijama intelektualnog rada Učenik postavlja relevantna pitanja

sebi i drugima što je vid inicijative učenika Aktivnost učenika ogleda se i u planiranju rešenja

samostalnom prikupljanju i analiziranju činjenica koje su potrebne za rešenje donošenju odluka

Učenik samostalno čita tekstove i prikuplja podatke koji su mu potrebni za rešavanje problema

otkriva tehnike i metode rešavanja problema i proverava rešenja diskutuje sa nastavnikom i

drugim učenicima saopštava rezultate do kojih je došao piše izveštaje [13]

210 Metoda učenja po stanicama

Metoda učenja po stanicama poznata je još i kao metoda kružnog učenja a može se

primenjivati pri obradi ponavljanju utvrđivanju ili sistematizaciji nastavnih sadržaja Metoda

učenja po stanicama nudi alternativne mogućnosti za rešavanje problema a ne samo jedno rešenje

kao jedino ispravno [19]

Priprema samog časa za izvođenje metode učenja po stanicama zahteva obimnu pripremu

nastavnika Na različitim mestima u učionici na takozvanim stanicama nastavnik raspoređuje

materijal koji je izabran tako da učenici bez stalne pomoći nastavnika mogu da ga obrade i uče

kroz otkrivanje Stanice mogu da sadrže i materijal koji pruža mogućnost individualne provere

Stanice se raspoređuju na jedan od dva moguća načina

1 u smeru kazaljke na časovniku ili

2 u vidu otvorene forme unakrsno ili poprečno raspoređivanje

U prvom slučaju učenicima se dostavlja mapa sa pregledom svih stanica u cilju

olakšavanja orjentacije kretanja po stanicama a na kojoj je moguće označiti izvršene zadatke

Drugi način omogućava da učenici sami izaberu sled stanica Da bi se izbegli zastoji i čekanja

ispred stanica njihov broj se prilagođava broju učenika u razredu

Stanice se mogu podeliti na obavezne i neobavezne na taj način se stvara minimalni

program koji svaki učenik može ispuniti Učenici samostalno prolaze kroz stanice učenja tokom

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

23

zadatog vremena Pri tome mogu sami da izaberu obim i stepen težine svog rada kao i da provere

svoj napredak u učenju

Metoda učenja po stanicama predstavlja metodu samostalnog učenja a nastavnik prelazi u

ulogu posmatrača On prati podržava ohrabljuje i pohvaljuje svaki predlog tačnih rešenja

problema Učenici moraju da se oslone na sopstveno predznanje i iskustva ali i na iskustva i

strategije drugih učenika

Nastavnik na nekoliko primera demonstrira sadržaj pojedinih stanica dajući učenicima

uputstvo za rad i definiše vreme koje će učenici imati za rad na stanicama Zatim sledi rad na

stanicama gde svaki učenik individualno u paru ili u grupi čita određeni tekst odgovara na

postavljena pitanja rešava zadate probleme izvodi oglede i beleži zapažanja i dolazi do ključnih

pojmova nastavne jedinice Na kraju časa sledi sažimanje učeničkih rezultata njihovo

pojašnjavanje i prezentovanje zaključaka

Metoda učenja po stanicama budi radoznalost i pažnju Ona motiviše učenika na aktivno

bavljenje nastavnim sadržajima Raznovrsnost u oblicima zadataka i problema ovakav oblik

nastave čini efikasnim i atraktivnim za učenika

U nastavku teksta biće navedeni primeri problema dve stanice prilikom obrade nastavne

jedinice Inertnost tela i zakon inercijeu šestom razredu Osnovne škole

Stanica 1

Deca nadvlače konopac Ti si sudija i moraš biti pravičan Tvoj izveštaj kroz odgovore na

pitanja je veoma važan

1 Šta će se desiti kada takmičari vuku konopac jednakim silama u suprotnim smerovima

Kakav je intenzitet pravac i smer tih sila

2 Da li to znači da telo može da miruje iako interaguje sa drugim telima Kada

Cilj ove stanice je upoznavanje i razumevanje međusobnog odnosa sila koje deluju na

telo kao i uslova koji moraju biti ispunjeni da bi telo mirovalo

Stanica 2

Mali eksperiment Potreban pribor čaša komad kartona metalni novac Priprema i

izvođenje ogleda Karton se postavi iznad čaše a na njega se postavi novčić (slika 22) Da li je

moguće pomeriti karton a da pritom novčić upadne u čašu Šta se desilo Objasni

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

24

Slika 22 Ilustrovanje intercije tela pomoću kartona i novčića

Cilj ogleda na drugoj stanici je uočiti težnju tela da ostanu u stanju mirovanja (ili

ravnomernog pravolinijskog kretanja) tj pojavu inercije Na novčić deluju dve sile u pravcu

kretanja kartona sila trenja i inercijalna sila kada se karton naglo povuče Njihova rezultanta je

jednaka nuli a u vertikalnom pravcu deluje sila teže i sila reakcije podloge (ove dve sile se

poništavaju) Kada se karton naglo povuče novčiću izmiče podloga pa on upada u čašu pod

dejstvom sile teže Inercijalna sila je usmerena suprotno od smera kretanja kartona Dakle novčić

teži da zadrži stanje mirovanja odnosno opire se promeni položaja

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

25

3 Fizika bdquoDžepardirdquo ndash inverzna problemska nastava

bdquoJeopardyrdquo je američki televizijski kviz čiji je autor Merv Grifin Reč bdquojeopardyrdquo doslovno

znači bdquoopasnost rizikrdquo Specifičnost ovog kviza je u tome što takmičari moraju da formulišu

ispravno pitanje na niz odgovora Kviz je stvoren 1964 godine i prikazuje se do danas

Pravila igre se sastoje u tome da se tri takmičara nadmeću u toku tri faze kviza Pitanja su u

prve dve faze kviza grupisana prema oblastima koje obuhvataju širok spektar tema uključujući

istoriju i aktuelne događaje nauku umetnost kulturu književnost i jezike U prve dve faze kviza

pitanja su podeljena u šest oblasti pri čemu se u svakoj nalazi pet odgovora odnosno tragova koji

vode do ispravnog pitanja Svaki od pet tragova je različite težine i nosi drugačiju novčanu

nagradu U ove dve faze učesnici svoje odgovore daju usmeno javljajući se na tastere Poslednja

faza kviza razlikuje se po tome što sadrži samo jedan trag pri čemu takmičari imaju trideset

sekundi da napišu svoj odgovor

31 Učenje ili igra

Princip kviza bdquoJeopardyrdquo i način odgovaranja može se primeniti u nastavi fizike kao

sredstvo podsticanja učenja aktivnosti i pažnje kod učenika Jedan od najvećih izazova nastavnika

današnjice je obrada gradiva sa velikom i nehomogenom grupom učenika Svaki od učenika ima

različit stepen motivacije posvećenosti predznanja sposobnosti kao i različit način učenja Igre

omogućavaju učenicima da istraže i ispitaju informacije na zabavan i interaktivan način

Igre ne samo da motivišu učenike na zanimljiv način omogućavajući im takmičarsku

atmosferu za učenje već imaju i mnoge druge pozitivne karakteristike Igre poboljšavaju

raspoloženje omogućavaju učenicima da iskažu svoju kreativnost i individualnost povećavaju

zainteresovanost za učenje Još jedna pozitivna karakteristika je omogućavanje da učenici

posmatraju sopstveni napredak i da bolje razumeju gradivo kao i trenutna povratna informacija o

učinku [20]

Igra u nastavi ostvaruje svoju funkciju samo onda kada je dobro osmišljena tj kad od

učenika zahteva određen intelektualni napor (postavlja problem do čijeg rešenja treba da se dođe)

Izbor obrazovne igre nije nimalo jednostavan zadatak neophodno je sagledati u kom momentu i na

koji način igra može da pomogne u procesu učenja Veoma je važno da igra bude odabrana

organizovana i usmerena tako da podstiče učenike na određene vrste aktivnosti koje pomažu

njihov razvoj i učenje

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

26

Primena obrazovnih igara u nastavi ne isključuje druge tehnike i aktivnosti i može se

odvijati tokom celog časa ili u njegovim pojedinim delovima Kako bi se olakšao i unapredio

vaspitnondashobrazovni rad u realizaciji nastavnih jedinica najčešće se koriste igre koje razvijaju

koncentraciju memoriju istrajnost i maštu

32 Fizika bdquoDžepardirdquo

Jedan od najvažnijih i najzahtevnijih ciljeva u nastavi fizike jeste da znanja koja učenici

stiču budu usvojena sa razumevanjem čime se obezbeđuje njihova funkcionalnost i trajnost Ipak

dešava se da učenici gradivo nauče bez razumevanja i shvatanja njegove fizičke suštine što za

posledicu ima brzo zaboravljanje pad interesovanja i gubitak motivacije za dalje učenje [21]

S druge strane dešava se i to da učenici koji provežbaju veliki broj zadataka steknu

određenu rutinu i upoznaju izvesne šablone koje primenjuju prilikom rešavanja zadataka iz

određenih oblasti a da potom nedovoljno poznaju i razumeju fizičke pojave koje se pominju u tim

zadacima Učenici zapravo nauče da primenjuju matematičke algoritme i fizičke veličine

posmatraju kao brojeve zanemarujući njihovu fizičku suštinu pri čemu ovakav numerički pristup

uglavnom dovodi do tačnog rešenja Tako neki učenici uspešno rešavaju čak i relativno složene

računske zadatke a da pritom nisu sasvim razumeli gradivo na koje se ti zadaci odnose

Fizika bdquoDžepardirdquo je nastavna tehnika koja se hvata u koštac upravo sa ovim problemima

Prilikom rešavanja klasičnih računskih zadataka od učenika se uvek zahteva da vode računa o

jedinicama fizičkih veličina ali je zadatak moguće rešiti i bez toga Zato se ponekad dešava da

učenici rutinski ispisuju jedinice samo da bi zadovoljili formu U bdquoDžepardirdquo zadacima jedinice

fizičkih veličina imaju mnogo veći značaj i predstavljaju suštinu rešavanja problema Zapravo baš

na osnovu jedinica učenici prepoznaju fizičke veličine koje se pojavljuju u jednačini

Do konačnog rešenja i same formulacije teksta zadataka uglavnom se dolazi u etapama i

često je potrebno da nastavnik svojim potpitanjima usmerava učenike i podstiče diskusiju Važno

je napomenuti da se u slučaju nekih bdquoDžepardirdquo zadataka može pronaći više različitih tačnih

rešenja

U bdquoDžepardirdquo fizici formulacija problema počinje jednačinom grafikom ili dijagramom

koji opisuje fizički proces ili pojavu Na primer učenicima se daje jednačina koja opisuje neki

proces na osnovu nje oni konstruišu dijagram grafik sliku ili rečima opisuju proces sadržan u

jednačini Pri tome mnogo procesa može odgovarati datoj jednačini U drugoj varijanti ove

metode učenicima se prikazuje grafik ili dijagram fizičkog procesa Potom učenici konstruišu

odgovarajuću reprezentaciju uključujući i opis procesa

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

27

33 Formulacija problema pomoću jednačina

Kod ovakve vrste bdquoDžepardirdquo problema do rešenja se dolazi na obrnut način u odnosu na

klasično rešavanje jednačina ili zadataka Ovde je jednačina jedina data informacija i na osnovu

nje učenici konstruišu fizičku situaciju koja se može opisati datom jednačinom [22]

Primer 1 Pođimo od najjednostavnijeg primera

16 m

4 s= 2

m

s

(31)

Rešenje tj forma zadatka do koje treba doći nije potpuno jednoznačna jer se može

odnositi na kretanje konstantnom brzinom od 2 m

s kao i na kretanje prosečnom brzinom istog

intenziteta

Primer 2 Razmotrimo sledeću jednačinu

119873 minus (60 kg) (981m

s2) = 0 (32)

Ovo može biti objekat mase 60 kg npr čovek koji stoji na horizontalnoj podlozi (slika

31a) Manje očigledno rešenje je da se radi o osobi mase 60 kg koja se kliza konstantnom brzinom

po horizontalnoj podlozi bez trenja (slika 31b)

a) b)

Slika 31 Mogući odgovori učenika na postavljeni problem

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

28

Verovatnije je da će učenici dati neki oblik prve verzije odgovora Nastavnik ih onda može

pitati da li je i druga verzija sa slike takođe moguća dajući im na taj način alternativno rešenje

Primer 3 Sledeći primer odnosi se na proces koji ima svoj početak i kraj (inicijalno i

finalno stanje procesa) U ovom primeru na levoj strani jednačine opisano je inicijalno stanje a na

desnoj finalno

1

2(6000

N

m) (2 m)2 = (72 kg) (981

m

s2) (17 m)

(33)

Na levoj strani jednačine nalazi se proizvod 1

2 broja čije su jedinice

N

m i kvadrata

rastojanja što iskusnog fizičara može da navede na to da se radi o elastičnoj potencionalnoj

energiji Na desnoj strani jednačine nalazi se proizvod mase ubrzanja Zemljine teže i rastojanja

(visine) Ako leva strana jednačine označava početno stanje a desna krajnje onda se ovaj problem

može odnositi na izbacivanje objekta (na primer čoveka) mase 72 kg iz sedišta sa oprugom na

visinu od 17 m I drugi procesi mogu biti opisani ovom jednačinom npr izbacivanje objekta mase

72 kg uz vertikalnu ili strmu ravan bez trenja do visine od 17 m u odnosu na početni položaj

Primer 4 bdquoDžepardirdquo problem koji opisuje statično stanje može biti dat jednačinom

12 V = 119868 [

1

5 Ω + 6 Ω+

1

8 Ω]

minus1

+ 14 Ω (34)

Ovde je zadatak da se nacrta strujna kontura Učenik mora da prevede matematički

problem u fizičku situaciju pri tome je pogodnije da se problem reši grafički nego verbalno (slika

32)

a) b)

Slika 32 Moguća rešenja bdquoDžepardildquo problema iz primera 4

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

29

Razmatrajući problem u jednačini (34) zaključuje se da je reč o Omovom zakonu a zbir u

zagradi predstavlja ekvivalentnu otpornost Poznavajući rednu i paralelnu vezu otpornika učenici

bi mogli da dođu do zaključka da su otpornici otpornosti 5 120570 i 6120570 vezani redno zatim da je na njih

otpornik od 8 120570 vezan paralelno dok se na tu konstukciju otpornik od 14 120570 nadovezuje redno

Rešenja sa slike 32 pod a i b predstavljaju ekvivalentne šeme tako da su oba navedena rešenja

tačna

Primer 5 Razmotrimo bdquoDžepardirdquo problem koji može biti praćen serijom pitanja u cilju da

učenici bolje razumeju koncept problema

minus(139 kg) (981

m

s2) + (780

kg

m3) (981

m

s2) (178 ∙ 10minus3m3) = 0

(35)

Kada učenici odgovore da jednačina opisuje objekat koji lebdi u nekoj tečnosti koja nije

voda nastavnik može postaviti niz dodatnih pitanja o kojoj se tečnosti radi koja je zapremina

objekta koji lebdi izražena u litrima itd

Složeniji problemi mogu se odnositi na spregnute jednačine koje su posledica primene

Njutnovih zakona na sistem objekatakoji se krećemeđusobno povezanih konopcem Slični

problemi sa više spregnutih jednačina mogu biti formulisani za mnoge druge oblasti fizike sistemi

statičkih naelektrisanih čestica sistemi u statičkoj ravnoteži primena Kirhofovih pravila na strujne

konture kinematičke jednačine za sistem koji čini više objekata (npr kamion koji pretiče auto) ili

problem kretanja jednog objekta koji se može podeliti na delove sa različitim ubrzanjem na

svakom delu (npr kretanje rakete) Uopšteno ovakvi inverzni tipovi problema mogu se primeniti

na sve oblasti fizike u okviru nastave fizike

34 Formulacija problema pomoću dijagrama i grafika

Kod ovakve formulacije učenicima su dati problemi u vidu dijagrama ili grafika Oni

problem mogu rešiti verbalno pomoću slike ili pomoću matematičkog opisa procesa koji je

sadržan u dijagramu ili grafiku [22]

Primer 1 Grafik na slici 33 može da se iskoristi kao bdquoDžepardirdquo problem

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

30

Slika 33 Grafik zavisnosti pređenog puta od vremena

Na osnovu ovog grafika učenik treba da shvati da je u zadatku reč o kretanju stalnom

brzinom i da se traži pređeni put nakon određenog vremena (ili vreme za koje će biti pređen

odgovarajući put) Na osnovu ovog grafika može se tražiti da se izračuna i brzina uniformnog

kretanja da se brzina izrazi u drugim jedinicama itd

Primer 2 Grafikon energije prikazan na slici 34 takođe može biti jedan od tipova

formulacije bdquoDžepardirdquo problema pomoću dijagrama i grafika

a) b)

Slika 34 Grafikon energije

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

31

Sa slike se vidi da sistem u početnom stanju ima značajnu vrednost elastične potencijalne

energije 119864119901119890119897 dok su kinetička 119864119896 i gravitaciona potencijalna energija 119864119901119892 jednake nuli U

konačnom stanju sistem ima određenu brzinu odnosno kinetičku energiju 119864119896prime i gravitacionu

potencijalnu energiju 119864119901119892prime različitu od nule dok je elastična potencijalna energija 119864119901119890119897

prime jednaka

nuli Jedan od mogućih procesa koji opisuju ovaj sistem odnosi se na sabijenu oprugu koja lansira

objekat uz strmu ravan ili u vazduh Učenici moraju da razumeju značenje različitih vrsta energije

i zakon održanja energije da bi mogli da pronađu proces koji bi mogao biti objašnjen datim

grafikonom Zakon održanja energije prikazan ovim primerom imao bi oblik prikazan jednačinom

(36)

119864119896 + 119864119901119892 + 119864119901119890119897 = 119864119896prime + 119864119901119892

prime + 119864119901119890119897prime

(36)

Primer 3 Na slici 35 nalazi se još jedan primer mogućeg bdquoDžepardirdquo problema u vidu

dijagrama u kome se od učenika može tražiti da ustanove o kakvoj je vrsti kretanja reč

Slika 35 Dijagram kretanja

Proučavajući sliku zapaža se da telo (automobil) prelazi očigledno različite delove puta za

isti period vremena (10 sekundi) što treba da navede na zaključak da se brzina automobila menja i

da se radi o ubrzanom kretanju

35 Prednosti i mane

U cilju rešavanja bdquoDžepardirdquo problema učenici ne mogu da koriste tradicionalni način

dolaženja do rešenja Umesto toga moraju dati smisao simbolima u jednačinama kao i

dijagramima i graficima Moraju da vizualizuju proces sadržan u jednačini dijagramu ili grafiku

Matematičke relacije u jednačinama predstavljaju modele realnih fizičkih situacija

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

32

Jedinice dobijaju veće značenje s obzirom na to da one postaju ključ prepoznavanja o

kojim se veličinama radi Dakle jedinice postaju bitan izvor informacija Takođe učenici postaju

sposobni da razumeju različite reprezentacije problema Oni uče da pretvaraju jednu reprezentaciju

problema u drugu i to u bilo kom smeru Da bi ovo bilo moguće svaka reprezentacija mora biti

razumljiva učeniku Još jedna prednost bdquoDžepardirdquo problema predstavlja i to što je ovakvu vrstu

zadataka lako kreirati

Slabost bdquoDžepardirdquo problema sastoji se u tome što ovakav tip nastave predstavlja novinu za

učenike i razlikuje se od već poznatih obrazaca i načina učenja Svaki novi format problema

zahteva razvijanje novog načina ili mehanizma učenja i razmišljanja Zato je potrebno da učenici

prvo praktikuju rešavanje bdquoDžepardirdquo formulacije problema na časovima ili u vidu domaćih

zadataka pre nego što se ona primeni na testu Važno je da se počne sa jednostavnijim primerima

da bi učenici mogli da razviju veštinu rešavanja ovih problema Međutim može se javiti problem

načina ocenjivanja prilikom korišćenja ove nastavne metode zbog toga što se ovde javljaju

višestruke reprezentacije rešenja što nije slučaj kod klasične problemske nastave

Navešćemo primer i uputstvo prilikom ocenjivanja u okviru bdquoDžepardirdquo fizike Učenik

treba da je u mogućnosti da razloži datu jednačinugrafikdijagram na konstituente analizira

njihovu vezu i jedinice koje stoje uz fizičke veličine da transformiše njihovu reprezentaciju i

konstruiše odgovarajuće pitanje

1 ocena 1 učenik ne može da analizira datu jednačinugrafikdijagram

2 ocena 2 učenik može da identifikuje komponente zadatka i da im pripiše značenje

3 ocena 3 učenik može da analizira veze između komponenti npr fizičke jedinice i da im

dodeli odgovarajuće koncepte

4 ocena 4 učenik može da konstruiše pitanje parcijalno

5 ocena 5 učenik može da konstruiše odgovarajuće pitanje

Značaj bdquoDžepardirdquo fizike je u tome što pomaže učenicima da razviju novu perspektivu

kako u vezi sa procesom rešavanja problema tako i u vezi sa korišćenjem različitih reprezentacija

modela fizičkih procesa Zahvaljujući ovome fizičke jednačine mogu da se posmatraju kao kratke

priče o nekom fizičkom procesu a ne kao set simbola koji moraju biti rešeni numerički kako bi se

došlo do odgovora na pitanje Rešavanje problema postaje izazov da se fizički procesi predstave na

različite načine ndash pomoću skica slika dijagrama grafika i jednačina

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

33

4 Primeri istraživanja primene problemske nastave

Pre primene određenog pedagoškog modela u praksi pogodno je ispitati kvalitet i

efikasnost vaspitno-obrazovnog uticaja u okviru pedagoškog eksperimenta U daljem tekstu biće

navedeni primeri pedagoških eksperimenata koji su vršeni u srednjim i osnovnim školama na

teritoriji Srbije počevši od osamdesetih godina prošlog veka u cilju ispitivanja efikasnosti primene

problemske nastave fizike Biće predstavljeni rezultati istraživanja koja su vršili Tomislav Petrović

(na nivou prvog razreda srednjih škola) i Gordana Hajduković-Jandrić (na nivou šestog i osmog

razreda osnovne škole)

41 Pedagoški eksperiment u srednjim školama

411 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Značaj eksperimenta koji je izveden od strane Tomislava Petrovića u toku školske

19831984 godine je u tome što on predstavlja prvi pokušaj primene problemske nastave kod

učenika srednjih škola Putem pedagoškog eksperimenta ispitani su obrazovni i vaspitni efekti

odnos učenika prema učenju putem problemske nastave utvrđene su dobre i loše strane modela4 i

njihove primene Cilj eksperimenta je bio provera efekata problemske nastaveu eksperimentalnim

uslovima utvrđivanje u kojoj meri učenici prihvataju ovaj oblik učenja na nivou srednjoškolskog

uzrasta kao i njihove zainteresovati za način stvaranja problemskih situacija [2]

Autor je izložio sledeće očekivane rezultate eksperimenta

a) Primenom problemske nastave u eksperimentalnoj grupi učenika povećaće se

interesovanje za sticanje novih znanja kao i misaona aktivnost na časovima fizike

b) Poznavanje činjenica i generalizacija stečenih primenom ovog nastavnog modela

biće znatno bolje u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi

c) Sposobnost učenika za primenu stečenih znanja u novim situacijama biće veća u

eksperimentalnoj grupi učenika

4Odabrana nastavna jedinica prilagođena obradi putem rešavanja problema

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

34

Uzorak koji je u studiji odabran je slučajni uzorak Odabir slučajnog uzorka ne zahteva

prethodno upoznavanje strukture skupa i podjednako reprezentuje sve aspekte osnovnog skupa

Eksperimentalnu grupu je činilo 7 odeljenja prvog razreda srednjih škola i to 3 odeljenja iz

Beograda 2 odeljenja iz Loznice i 2 odeljenja iz Vranja Iz istih mesta odabran je i odgovarajući

broj odeljenja kontrolne grupe učenika Od pomenutih 7 odeljenja eksperimentalne grupe 4

odeljenja su iz gimnazije i 3 odeljenja iz tehničkih škola

Nastavnici kontrolne i eksperimentalne grupe dobili su materijal za obradu 6 nastavnih

jedinica u prvom polugodištu i još 3 na početku drugog polugodišta tzv modele Nastavne

jedinice (ukupno devet) koje su bile obuhvaćene problemskom nastavom u okviru ove studije su

1 Skalarne i vektorske veličine Sabiranje i oduzimanje vektora Projekcija vektora na

dati pravac i razlaganje vektora na komponente

2 Množenje vektora Skalarni i vektorski proizvod

3 Opisivanje kretanja sa stalnim ubrzanjem Zakon puta

4 Ravnomerno kružno kretanje

5 Princip relativnosti i postulat o konstruktivnosti brzine svetlosti Klasični zakon

sabiranja brzina

6 Vreme i dužina u raznim inercijalnim sistemima Relativistički zakon sabiranja

brzina

7 Njutnov zakon gravitacije

8 Kulonov zakon

9 Faradejev zakon elektromagnetne indukcije Lencovo pravilo

412 Tok eksperimenta i rezultati

Za istraživanje su upotrebljeni testovi (inicijalni i finalni) za eksperimentalnu i kontrolnu

grupu učenika i ankete za učenike eksperimentalne grupe i nastavnike koji su realizovali

problemsku nastavu Inicijalno testiranje izvršeno je početkom septembra 1983 godine dok je

finalno testiranje izvršeno na kraju školske godine početkom juna 1984 godine Anketiranje

učenika je izvršeno neposredno posle obavljenog finalnog testiranja pri čemu su učenici

odgovarali na pitanja kao što su koliko je teška problemska nastava šta im se dopada a šta ne i da

li bi želeli na taj način da nastave da izučavaju fiziku

Maksimalni broj bodova koji su učenici na oba testa mogli da ostvare je 100 Rezultati

inicijalnog testiranja pokazali su veliku ujednačenost eksperimentalne i kontrolne grupe učenika

svih škola Eksperimentalna grupa je imala srednji uspeh od 2843 bodova dok je kontrolna

ostvarila srednji uspeh od 2998 bodova Nešto bolji rezultat na inicijalnom testu pokazala je

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

35

kontrolna grupa a razlika uspeha između grupa od 155 bodova nije statistički značajna5

(značajnost razlike iznosi 106)

Rezultati finalnog testiranja govorili su o tome da je pod uticajem eksperimentalnog faktora

došlo do poboljšanja uspeha kod učenika eksperimentalne grupe (učenici eksperimentalne grupe

ostvarili su bolji rezultat na finalnom testiranju u odnosu na kontrolnu grupu po broju bodova)

Srednji uspeh učenika svih škola obuhvaćenih pedagoškim eksperimentom na finalnom testu

izražen u obliku broja bodova za eksperimentalnu grupu iznosi 3814 dok za kontrolnu taj broj

iznosi 3059 Razlika uspeha između ove dve grupe na finalnom testiranju jeste od statističkog

značaja (značajnost razlike iznosi 449) Uspeh eksperimentalne grupe znatno je pomeren ka višim

rezultatima dok je rezultat uspeha kontrolne grupe približan Na osnovu takvih rezultata može se

zaključiti da je primena problemske nastave delovala stimulativno na učenike eksperimentalne

grupe da su ovakvi učenici bili znatno aktivniji na časovima i zainteresovaniji što je rezultiralo u

bolji uspeh

Ukoliko se analiziraju rezultati škola iz pojedinačnih gradova u kojima je rađen

eksperiment zapaža se da je u odnosu na inicijalni test najveći učinak na finalnom testu postignut

u odeljenjima iz Vranja i Loznice a najslabiji kod učenika iz Beograda Jedan od razloga ovakvog

rezultata nalazi se u činjenici da problemskom nastavom dobijaju više one sredine u kojima je nivo

neproblemske nastave vrlo visok što je slučaj sa nastavom u Vranju a donekle i sa nastavom u

Loznici

Prema tome obrada nastavnih sadržaja zasnovana na korišćenju problemskih situacija i

problema doprinosi poboljšanju vaspitno-obrazovnog procesa odnosno učenja fizike u srednjoj

školi Analiza rezultata pokazuje da su učenici eksperimentalne grupe postigli bolji uspeh pri

usvajanju teorijskih znanja u poznavanju metoda i sredstava eksperimentalnog rada i u

poznavanju sadržaja koji nisu obrađivani pomoću problemske nastave Poslednje je posledica

pozitivnog uticaja problemske nastave u smislu načina sticanja znanja i kvalitetnijih znanja

stečenih kroz proces rešavanja problema

Obrada pojedinih nastavnih sadržaja pomoću problema i problemskih situacija za učenike i

nastavnike predstavlja vid promene načina rada u nastavi fizike Poznato je da su rezultati svakog

rada pa i učenja funkcija emocionalnog odnosa onoga koji radi prema onome što se radi

Nakon završenog finalnog testiranja a pre objavljivanja rezultata rađena je anketa učenika

i nastavnika Cilj anketiranja mišljenja učenika o problemskoj nastavi je bio utvrditi da li među

učenicima preovlada pozitivan ili negativan emocionalni odnos prema ovom tipu nastave

Pozitivan odnos dopadljivost i želju da primenom problemske nastave uči fiziku pokazalo je

4778 od ukupnog broja ispitanika Nedopadljivost i odbijanje da fiziku uči putem rešavanja

problema iskazalo je 2244 dok se 2978 nije moglo opredeliti za ili protiv takvog načina

učenja

5Definicija značajnosti razlike data je u Prilogu

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

36

Navedene brojke pokazuju da preovladava pozitivan emicionalni odnos prema problemskoj

nastavi Učenici koji imaju pozitivan stav to objašnjavaju najčešće sledećim karakteristikama

zanimljivost olakšanost učenja pružanje prilike za razmišljanje konkretnost aktivnost logičnost

bolje i trajnije pamćenje zajednički rad Negativan stav učenici objašnjavaju time što im je suviše

teško što su nezainteresovani za fiziku što fiziku ne razumeju što im je preopširno Iz odnosa

pozitivnih i negativnih mišljenja učenika može se izvesti zaključak da je i pored povećanih zahteva

problemska nastava kod najvećeg broja učenika naišla na pozitivan prijem

Osim procene stava učenika prema učenju fizike putem rešavanja problema za korektnu

procenu vrednosti i nedostataka neophodno je i poznavanje mišljenja nastavnika koji su te modele

koristili u nastavi U realizaciji pedagoškog eksperimenta učestvovalo je 5 nastavnika Svi

izvođači problemske nastave su izjavili da su učenici bili vrlo zainteresovani i znatno pažljiviji

Takođe svi anketirani profesori su naveli da je odsustvovanje učenika sa časova fizike znatno

smanjeno Kao jedan od nedostataka primenjenih modela nastavnici su istakli da su neki od njih

bili preopširni iprezahtevni za realizaciju u okviru jednog školskog časa

Na osnovu sprovedenog istraživanja dolazi se do zaključka da primena problemske nastave

omogućava kvalitetniji rad nastavnika i nastavu čini učenicima interesantnijom i produktivnijom

od tradicionalne nastave

42 Pedagoški eksperiment u osnovnim školama

421 Značaj predmet i cilj eksperimenta

Najvažnije pitanje kojim se bavi eksperiment je obrazovni učinak problemske nastave u

osnovnoj školi Cilj predstavljenog istraživanja je pronalaženje najadekvatnijeg načina izvođenja

nastave fizike u cilju aktivizacije učenika u školama U navedenom istraživanju ispitanici su

učenici osnovne škole uzrasta od trinaest do petnaest godina što predstavlja period snažnog

razvoja sposobnosti logičkog i apstraktnog mišljenja

Poređeni su efekti dva tipa nastave tradicionalne i aktivne (problemske) nastave fizike

Poređenje je prikazano na primeru nastave u oblastima Pritisak u šestom razredu i Električna

struja u osmom razredu osnovne škole Zadaci istraživanja obuhvataju utvrđivanje razlika u

postignuću učenika u zavisnosti od toga da li je u okviru nastave fizike primenjivana tradicionalna

nastava ili problemska nastava odgovor na pitanje da li uzrast učenika i u kojoj meri utiče na

efikasnost ovih metoda utvrđivanje razlika u retenciji usvojenih znanja utvrđivanje da li primena

savremenih metoda učenja utiče na stvaranje adekvatnog pogleda na prirodu nauke

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

37

Istraživanje je zasnovano na eksperimentalnoj metodi sa paralelnim grupama i vršeno je u

četiri odeljenja šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo i u četiri odeljenja

šestog i četiri odeljenja osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu Rezultati istraživanja

objavljeni su 2015 godine u doktorskoj disertaciji Gordane Hajduković-Jandrić [13]

U odeljenjima šestog razreda formirane su dve grupe eksperimentalna E1 u kojoj je

korišćena pretežno problemska nastava i kontrolna K1 u kojoj je korišćena tradicionalna nastava

pri obradi nastavne teme Pritisak U odeljenjima osmog razreda takođe su formirane

eksperimentalna E2 i kontrolna K2 grupa pri obradi nastavne teme Električna struja Ispitivanje je

realizovano u istom kabinetu za fiziku u okviru jedne škole kako bi učenici imali iste uslove rada

422 Tok eksperimenta i rezultati

Istraživanje je sprovedeno sledećim redom

1 Utvrđivanje inicijalnog stanja kvaliteta i kvantiteta znanja odeljenja šestog i osmog razreda na

osnovu koga su formirane eksperimentalna i kontrolna grupa

2 Nastavne jedinice u temama Pritisak i Električna struja u eksperimentalnim grupama

realizovane su primenom problemske nastave a u kontrolnim grupama primenom

tradicionalne nastave

3 Finalno testiranje koje je sprovedeno u svim grupama imalo je za cilj utvrđivanje kvaliteta i

kvantiteta znanja završnog stanja

4 Izračuvanje razlike između inicijalnog i finalnog testa

5 Izračunavanje razlike između kontrolne i eksperimentalne grupe

Ispitivanje je izvršeno u martu aprilu i maju 2013 godine u osnovnim školama bdquoMiroslav

Antićrdquo i bdquoDesanka Maksimovićrdquo u Futogu i obuhvatilo je 118 učenika šestog razreda i 112 učenika

osmog razreda prve škole kao i 116 učenika šestog i 114 učenika osmog razreda druge škole

respektivno Od ukupnog broja ispitanika bilo je 242 učenika ženskog i 218 učenika muškog pola

Na početku istraživanja utvrđeno je inicijalno stanje pre nego što je unet eksperimentalni

faktor Proveravane su sledeće varijable opšti uspeh uspeh iz fizike kao i predznanje učenika Za

utvrđivanje uspeha iz fizike korišćena je pedagoška dokumentacija (dnevnici rada) Predznanje

učenika proveravano je inicijalnim testiranjem Na inicijalnom testu učenici su pokazali

poznavanje činjenica odgovarali na problemska pitanja i rešavali problemske zadatke a

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

38

maksimalan broj poena koji su učenici mogli da ostvare na testu je iznosio 50 Utvrđivanje

inicijalog stanja izvršeno je sa ciljem da se utvrdi ekvivalentnost eksperimentalnih i kontrolnih

grupa

Uvidom u pedagošku dokumentaciju došlo se do zaključka da su eksperimentalna i

kontrolna grupa učenika šestog razreda škole bdquoMiroslav Antićrdquo približno ujednačene po uspehu

kako opštem tako i iz fizike (tabela 41) a da uočene razlike u uspehu učenika ne mogu bitno

uticati na rezultate istraživanja

Tabela 41 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

376 352 358 331

Slični rezultati dobijeni su i analizom uspeha učenika osmog razreda iste škole (tabela

42) Ponovo je opšta ujednačenost vrlo dobra Međutim može se uočiti razlika između opšteg

uspeha i uspeha iz fizike Poznato je da fizika pripada grupi predmeta koja unutar opšteg uspeha

ima obično nižu ocenu od opšteg uspeha Iz navedenog se može zaključiti da je uzorak ujednačen

u zadovoljavajućoj meri

Tabela 42 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

362 345 343 336

Pregled uspeha učenika šestog i osmog razreda eksperimentalne i kontrolne grupe iz OŠ

bdquoDesanka Maksimovićrdquo dat je u narednim tabelama (tabele 43 i 44) Analizirajući date rezultate

dolazi se do zaključka da su generalne razlike u uspehu između različitih razreda grupa i škola

dovoljno male tako da ne mogu u značajnijoj meri da utiču na rezultate eksperimenta

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

39

Tabela 43 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika šestog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

358 321 338 332

Tabela 44 Opšti uspeh i uspeh iz fizike učenika osmog razreda OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa Kontrolna grupa

Opšti uspeh Uspeh iz fizike Opšti uspeh Uspeh iz fizike

335 302 318 305

Inicijalnim testiranjem provereno je prethodno znanje učenika iz fizike Pregled uspeha

učenika šestog i osmog razreda na inicijalnom testu za eksperimentalnu i kontrolnu grupu u jednoj

i drugoj školi dati su na graficima 41 42 43 i 44

Grafik 41 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 6 razed OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

40

Grafik 42 Uspeh postignut na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 43 Uspeh na inicijalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

41

Grafik 44 Uspeh na inicijalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

Inicijalno merenje pokazuje da su rezultati raspoređeni po zakonu Gausove krive i da

razlike između grupa nisu statistički značajne

Posle realizovanog eksperimenta odnosno primene didaktičkog sistema ndash problemska

nastava u eksperimentalnim grupama prikupljeni su podaci o uspehu učenika na finalnom

testiranju Prilikom analize rezultata poređeni su sledeći podaci

1 prosečni broj bodova na finalnom testu između eksperimentalnih i kontrolnih grupa E1 i

K1 odnosno E2 i K2

2 prosečni broj bodova na inicijalnom i finalnom testu u eksperimentalnim i kontrolnim

grupama i između grupa

3 prosečni broj bodova osvojen na finalnom testiranju između E1 i E2 grupe

4 prosečni broj bodova na ponovljenom testu između grupa E1 i K1 kao i između grupa E2 i

K2

5 prosečni broj bodova osvojenog na finalnom testu među E1 grupama kao i među E2

grupama

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

42

Ako se posmatraju rezultati koje su postigli učenici šestog razreda E1 i K1 grupe na

finalnom testiranju uočava se značajna razlika u korist eksperimentalne grupe (grafik 45)

Grafik 45 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Obe krive teže ka simetričnosti u normalnoj distribuciji sa tom razlikom što su rezultati

eksperimentalne grupe značajno pomereni ka višim rezultatima Iz navedenog grafika vidi se da u

eskperimentalnoj grupi veći broj učenika ima bolji rezultat U eksperimentalnoj grupi maksimalni

broj osvojenih bodova je 48 dok u kontrolnoj ne prelazi 44 Bolji uspeh učenika postignut u

eksperimentalnoj grupi nije rezultat slučajnih okolnosti već je ostvaren delovanjem

eksperimentalnog faktora odnosno primenom problemske nastave

Razmotrimo sada i rezultate finalnog testiranja učenika u osmom razredu prve škole kao i

u šestom i osmom razredu druge škole gde je sprovedeno istraživanje (grafici 46 47 i 48)

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

43

Grafik 46 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoMiroslav Antićrdquo

Grafik 47 Uspeh na finalnom testiranju za 6 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

44

Grafik 48 Uspeh na finalnom testiranju za 8 razred OŠ bdquoDesanka Maksimovićrdquo

I kod ova tri grafika uočava se normalna distribucija sa tim što su bolji rezultati ostvareni

u eksperimentalnoj nego u kontrolnoj grupi Osim toga u okviru eksperimentalnih grupa zapažaju

se viši rezultati kod učenika osmog razreda i u jednoj i u drugoj školi u odnosu na učenike šestog

razreda Stariji učenici kod kojih je problemska nastava primenjivana više godina postigli su bolje

rezultate u odnosu na učenike kod kojih se ovaj vid nastave primenjuje tek prvu godinu Dakle

bolji uspeh postignut kod starijih učenika rezultat je višegodišnje primene problemske nastave ali

i razvoja mogućnosti zaključivanja kod učenika

U okviru istraživanja ispitivano je i da li je znanje stečeno primenom problemske nastave

trajnije od znanja stečenog tradicionalnom nastavom Retenciono stanje znanja učenika

eksperimentalne i kontrolne grupe mereno je ponavljanjem istog testa nakon četiri meseca Ovaj

period smatran je optimalno dugim za pouzdano utvrđivanje efekta učenja Poređenje srednje

vrednosti uspeha (srednjeg broja bodova) učenika eksperimentalne i kontrolne grupe na finalnom i

ponovljenom testu u šestom i osmom razredu dato je u tabelama 45 i 46

Kontrolna grupa

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

45

Tabela 45 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 6 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 6 razred Kontrolna grupa 6 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3473 3157 2881 2508

Tabela 46 Rezultati postignuti na testu i ponovljenom testu za 8 razred OŠ bdquoDesanka

Maksimovićrdquo

Eksperimentalna grupa 8 razred Kontrolna grupa 8 razred

Test Ponovljeni test Test Ponovljeni test

Srednji broj bodova Srednji broj bodova

3709 3408 2817 2492

Iz tabela se vidi da su srednje vrednosti broja osvojenih bodova po učeniku na

ponovljenom testu znanja manje i u eksperimentalnoj i u kontrolnoj grupi učenika za oba razreda

Uočava se takođe da je procenat zaboravljanja u kontrolnim grupama veći nego u

eksperimentalnim Opadanje uspeha u eksperimentalnoj grupi je minimalno a efekat retencije

zadovoljavajući s obzirom na dovoljno dug vremenski period

Može se iz navedenog zaključiti da nastavni sadržaji usvojeni putem problemske nastave

pokazuju viši stepen znanja koji sa vremenom ima manji pad u odnosu na tradicionalnu nastavu

Posmatrajući rezultate dobijene pedagoškim eksperimentom potvrđuje se da učenje putem

nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike utiče na značajno povećanje obrazovnog učinka i

zapažen je smer kretanja znanja ka višim rezultatima pod uticajem eksperimentalnog faktora

(uvođenje problemske nastave u nastavu fizike) Prilikom rešavanja postavljenih problema u

procesu učenja stvoreni su uslovi u kojima učenici razgovaraju analiziraju razloge i uzroke

događaja i pronalaze zaključke što stimulativno utiče na učenike

U eksperimentu nisu uzeti u obzir drugi faktori koji utiču na rezultate eksperimenta kao

što su poređenje izostajanja učenika eksperimentalne i kontrolne grupe sa časova obrade

individualne sposobnosti i predznanja svakog učenika socijalni status učenikahellip Prilikom

razmatranja rezultata starijih učenika u odnosu na rezultate mlađih nije se ulazilo u razmatranje

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

46

koliko uticaja na ostvarene rezultate ima bdquonaučenostrdquo učenika na ovakvu nastavu a koliko je

rezultat razvoja mogućnosti zaključivanja sa uzrastom učenika

Bez obzira na ograničenja istraživanjem se došlo do dovoljno relevantnih i uverljivih

činjenica koje govore o prednostima primenjenih nastavih instrukcija Rezultati postignuti na

finalnom testu upućuju na postojanje razlike između eksperimentalne i kontrolne grupe sa

dovoljnim stepenom pouzdanosti

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

47

5 Predlog pripreme za čas primenom problemske

nastave

Jedan od doprinosa master raduje i predlog pripreme časa koji može biti realizovan

primenom problemske nastave rukovodeći se svime dosad navedenim Biće dat primer časa obrade

novog gradiva u sedmom razredu osnovne škole u okviru nastavne teme Ravnoteža tela nastavna

jedinica Plivanje i tonjenje tela Ova nastavna jedinica daje dovoljno mogućnosti za primenu

učenja putem stvaranja problemske situacije i rešavanja problema a pri tome predstavlja fizički

fenomen sa kojim su se učenici susretali i pre početka izučavanja fizike na časovima

Značaj odabira date nastavne jedinice je u tome što iako se radi o pojavi sa kojom se

susrećemo u svakodnevnom životu često postoji nedovoljna jasna ili pogrešna predstava o

uslovima plivanja i tonjenja tela pa se postavlja pitanje Kako brod koji je većinom izrađen od

metala ili čelika ne tone već plovi na površini vode O ovim i sličnim pitanjima biće reči u

nastavku teksta

Predlog pripreme za čas

Razred Sedmi

Nastavna tema Ravnoteža tela

Nastavna jedinica Plivanje i tonjenje tela

Tip časa Obrada novog gradiva

Didaktički sistem Problemska nastava

Nastavne metode Demonstraciona verbalne (dijalog sa učenicima i monolog) vuzuelne (crteži)

Oblik rada Frontalni individualni

Nastavna sredstva Staklena posuda plastelin so

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

48

Cilj časa Sticanje znanja i razumevanje uslova plivanja lebdenja i tonjenja tela proučavanje

primena Arhimedovog zakona povezivanje gradiva

Obrazovni zadaci Učenici treba da steknu jasnu predstavu o tome šta je Arhimedov zakon da

budu sposobni da sagledaju mogućnosti njegove primene da zaključe da li će telo plivati lebdeti

ili tonuti u nekoj tečnosti u zavisnosti od međusobnog odnosa gustina tela i tečnosti da razumeju

pojam srednje gustine

Vaspitni zadaci Povećanje aktivnosti i znatiželje učenika na času razvijanje logičkog mišljenja i

zaključivanja osposobljavanje učenika za samostalno rešavanje problema

Aktivnost nastavnika Postavljanje problemske situacije i problema izvođenje demonstracionog

ogleda postavljanje pitanja navođenje na ispravan odgovor

Aktivnost učenika Praćenje izlaganja učestvovanje u eksperimentu postavljanje pitanja

odgovaranje na pitanja

Literatura Odobreni udžbenici za sedmi razred osnovne škole

Obrazovni standardi

Osnovni nivo

FI111 Učenikučenica ume da prepozna gravitacionu silu i silu trenja koje deluju na tela koja

miruju ili se kreću ravnomerno

FI143 Učenikučenica zna da koristi osnovne jedinice za dužinu masu zapreminu temperaturu

i vreme

Srednji nivo

FI211 Učenikučenica ume da prepozna elastičnu silu silu potiska i osobine inercije

FI212 Učenikučenica zna osnovne osobine gravitacione i elastične sile i sile potiska

FI214 Učenikučenica razume kako odnosi sila utiču na vrstu kretanja

FI215 Učenikučenica razume i primenjuje koncept gustine

Napredni nivo

FI312 Učenikučenica zna kakav je odnos sila koje deluju na telo koje miruje ili se ravnomerno

kreće

Pretpostavlja se da su učenici već upoznati sa uslovima ravnoteže tela kao i sa definicijom

sile potiska i Arhimedovog zakona jer se pomenute nastavne jedinice prema nastavnom programu

za sedmi razred osnovnog obrazovanja i vaspitanja izučavaju neposredno pre nastavne jedinice

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

49

Plivanje i tonjenje tela Sa pojmom srednje gustine učenici se susreću u šestom razredu osnovne

škole u okviru nastavne teme Masa i gustina

Umesto uobičajenog započinjanja časa obnavljanjem gradiva sa prethodnih časova cilj je

probuditi pažnju svih učenika i zaintrigirati ih Čas se može otvoriti pitanjem Znamo da brodovi

izrađeni od teških metala ne tonu na dno nego plivaju na površini mora Pitanje treba da deluje

stimulativno na učenike a poželjno je da pojava koja se obradjuje bude iskustveno bliska

učenicima iako do tada verovatno nisu razmišljali o razlozima i objašnjenjima

Dok učenici tragaju za odgovorima i razmišljaju o rešenju nastavnik pred učenike iznosi

posudu sa vodom i nekoliko kuglicaod plastelinapribližne veličine i pred njih postavlja naizgled

drugačiji i novi problem Posuda je od stakla kako bi preglednost bila veća Demonstracioni ogled

ne zahteva posebna nastavna sredstva već ga je vrlo jednostavno pripremiti i realizovati

Nastavnik poziva nekoliko učenika kako bi mu pomogli da izvede eksperiment Prvi učenik treba

da ubaci plastelin u obliku kuglice u vodu tako da svi učenici jasno vide da on tone na dno posude

Nastavnik zatim oblikuje od preostalih kuglica plastelina par malih bdquobrodovardquo ili bdquočamacardquo i

zamoli još par učenika da ih lagano postave na površinu vode Ukoliko ih pažljivo postave na vodu

bez dodavanja sile improvizovani bdquobrodićirdquo bi trebalo da plivaju na površini vode

Sada je pogodno postaviti pitanje Kako je moguće da približno ista količina plastelina u

jednom slučaju odmah pada na dno a u drugom pliva na površini vode Jedan od mogućih

odgovora učenika bi bio da rešenje ima veze sa oblikom plastelina Ovde treba podsetiti učenike

na definiciju gustine i na to od kojih veličina zavisi Očekuje se da će se bar neko od učenika

prisetiti formule za gustinu koju su učili u šestom razredu

Nastavnik ispisuje formulu za gustinu na tabli i diskutuje je sa učenicima

120588 =119898

119881 (51)

Diskusija formule bi obuhvatila navođenje na zaključivanje šta se promenom oblika

plastelina promenilo Masa kuglice ostala je ista dok je zapremina povećana Povećanje zapremine

dovodi do smanjenja srednje gustine tela koje je sada napravljeno od iste mase plastelina Dolazi

se do zaključka da ishod da li će neko telo da pliva na površini tečnosti ili da tone u njoj zavisi od

gustine tela Sledi pitanje Da li je moguće da uslov plivanja i tonjenja tela zavisi i još od nečega

Moguće je odraditi i još jedan dodatak na prikazani eksperiment Naime potrebno je

koristiti iste one kuglice plastelina koje su u vodi sa česme padale na dno posude ali sada u

posudu dodati dovoljnu količinu soli i rastvoriti mešanjem Zamoliti učenika da postavi istu

kuglicu sada u slanu vodu i (ako je odnos srednjih gustina slane vode i kuglice plastelina

odgovarajući) očekivati da će ovoga puta plivati na površini slane vode

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

50

U ovom trenutku bi učenici trebalo da navode razloge zbog kojih ista kuglica sada pliva a

očekivano je da će učenici povezati da su se osobine tečnosti promenile kada je u vodu dodata so i

to tako da joj se gustina povećala

Dakle u krajnjem učenici bi trebalo da zaključe da uslovi plivanja i tonjenja zavise od

odnosa gustina tela i tečnosti u koje je telo potopljeno Čas nastaviti grafičkim prikazom tri

moguća slučaja i analizom sila koje deluju na telo [23 24] Kako je već definisana sila potiska

može se pristupiti razmatranju koje sile deluju na telo koje se nalazi u tečnosti Smatra se da

učenici znaju izraze za silu Zemljine teže i silu potiska

119865119892 = 119898119892 (52)

119865119901 = 120588119905119890č119881119892 (53)

1 Na telo potopljeno u ovom slučaju u vodu deluju sila Zemljine teže vertikalno naniže i sila

potiska vertikalno naviše Slučaj prikazan na slici 51 predstavlja slučaj kada je sila

Zemljine teže većeg intenziteta od sile potiska kao posledica toga telo tone na dno suda

Slika 51 Slučaj kada telo tone

119865119892 gt 119865119901 (54)

Uzimajući u obzir definiciju gustine tela (51) masu tela izrazićemo na sledeći način

119898 = 120588119905119890119897119886119881 (55)

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

51

Zamenom navedenog izraza u jednačinu (52) i njenim poređenjem sa jednačinom (53)

dobija se da je uslov tonjenja tela

120588119905119890119897119886 gt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (56)

2 Na sličan način se objašnjava i uslov lebdenja tela (situacije kada telo ostaje u ravnoteži u

bilo kojem položaju u tečnosti što je prikazano na slici 52)

Slika 52 Slučaj kada telo lebdi

Ovde važi

119865119892 = 119865119901

(57)

Odavde se dobija uslov lebdenja tela

120588119905119890119897119886 = 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (58)

3 Sličan postupak se može primeniti i na telo koje pliva u vodi (slika 53)

U ovom slučaju važi uslov

119865119892 lt 119865119901 (59)

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

52

Slika 53 Slučaj kada telo pliva

Odnosno važi uslov plivanja tela

120588119905119890119897119886 lt 120588119905119890č119899119900119904119905119894 (510)

Zbog toga telo isplivava na površinu sila potiska se smanjuje jer se smanjuje zapremina

dela tela koja se nalazi ispod površine vode Kada se sila potiska i sila teže izjednače telo se

zaustavlja i pliva na površini vode delimično potopljeno

Kada je glavni deo obrade završen treba se vratiti na pitanje postavljeno na početku časa

Na koji način brod pliva na površini vode Masa broda je raspoređena duž njegove velike

zapremine sa druge strane deo zapremine broda koji se nalazi ispod površine vode dobrim delom

uz metale čini i vazduh što doprinosi smanjenju njegove srednje gustine

Čas se može završiti novim problemom koji bi se radio u okviru domaćeg zadatka Domaći

zadatak bi obuhvatao primenu znanja stečenih na času obrade Na primer učenici bi trebalo do

sledećeg časa da razmisle i pisanim putem reše sledeći problem

Poznato je da podmornica može da pliva na površini vode da lebdi unutar vode i da se

spusti na dno Na koji način

Odgovor leži u činjenici da u podmornici postoji poseban rezervoar u koji se pomoću

pumpi dovodi voda i iz njega odvodi voda Tako da se regulacijom srednje gustine podmornice

omogućava da ona pliva lebdi ili tone

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

53

6 Zaključak

Problemskoj nastavi fizike odnosno učenju putem rešavanja problema u svetu i kod nas se u

poslednjih nekoliko decenija poklanja sve veća pažnja Takva nastava je jedan od načina da se reši

veliki problem današnje nastave ndash neaktivnost učenika Upotreba problemske nastave kod znatnog

broja učenika omogućava postizanje boljih obrazovnondashvaspitnih rezultata u odnosu na druge

tradicionalne oblike rada

Savremena nastava ističe sledeće najvažnije zahteve sticanje znanja razvitak stvaralačkih i

saznajnih sposobnosti učenika osposobljavanje za samostalno učenje i usavršavanje svestrano

razvijanje ličnosti Pojmovi koji leže u osnovi problemske nastave su problemska situacija i

problem

Problemska nastava fizike je zasnovana i oblikovana na dostignućima više nauka Sa

stanovišta psihologije učenje putem rešavanja problema je najprirodniji način učenja Kvaliteti

ove nastave su nizom pedagoških eksperimenata proveravani i potvrđivani Glavni nedostatak

problemske nastave fizike je njena neekonomičnost u pogledu pripreme časa ali je ipak njena

primena opravdana jer su efekti koji se postižu što se tiče nivoa i retencije znanja zaista značajni

U ovom radu razmatrana su svojstva problemske nastave fizike njene prednosti i slabosti

dok je posebna pažnja usmerena na konkretne primene problemske nastave fizike u školama u

Srbiji kao i na rezultate koje daje njena primena u praksi

Fizika kao nastavni predmet pruža velike mogućnosti za primenu učenja putem rešavanja

problema Veliki broj nastavnih tema je pogodan za obradu problemskom nastavom a upravo

priprema jednog tako organizovanog časa opisana je u master radu

Aktuelnost ove teme ogleda se u potrebi za promenom organizacije nastave i njenom

osavremenjivanju Učenje putem iskustva i rešavanja problema omogućava realizaciju nastavnih

situacija u kojima će u prvom planu biti učenik a ne nastavni plan

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

54

7 Prilog

Za statističku obradu rezultata testiranja koriste se sledeće veličine [26]

1 Aritmetička sredinakoja se izračunava po formuli

119872 =

sum 119883

119873

(71)

X ndash broj poena na testu svakog pojedinačnog učenika

N ndash ukupan broj učenika u odeljenju

2 Standardna devijacija

120590 = radicsum(119883 minus 119872)2

119873

(72)

3 Značajnost razlike se izračunava na sledeći način

119905 =

∆119872

radic(120590119864 )2 + (120590119870 )2

(73)

gde su

∆119872 = 119872119864 minus 119872119870

(74)

120590119864 =120590119864

radic119873119864

(75)

120590119870 =120590119870

radic119873119870

(76)

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

55

119872119864 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u eksperimentalnoj grupi

119872119870 ndash aritmetička sredina broja osvojenih poena u kontrolnoj grupi

119873119864 ndash broj učenika u eksperimentalnoj grupi

119873119870 ndash broj učenika u kontrolnoj grupi

120590119864 ndash standardna devijacija za eksperimentalnu grupu

120590119870 ndash standardna devijacija za kontrolnu grupu

Granica značajnosti razlike iznosi 195 uz 95-procentualnu pouzdanost (na nivou 005) i

258 uz 99-procentualnu pouzdanost (na nivou 001)

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

56

Literatura

1 Tomislav Petrović Didaktika fizike Fizički fakultet Univerzitet u Beogradu Beograd 1994

2 Tomislav Petrović Problemsko razvojna nastava fizike Prosveta Beograd 1998

3 Ljubiša Nešić Poglavlja metodike nastave fizike Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički

fakultet Niš 2015

4 J Jeffrey Richardson Problem Solving Instruction for Physics Washington DC

Distributed by ERIC Clearinghouse 1982

5 JHP van Weeren FFM de Mul MJ Peters Hennie Kramers-Pals HJ Roossink

Teaching problem‐solving in physics a course in electromagnetism American journal of

physics 50 725-732 1982

6 Patricia Heller Ronald Keith and Scott Anderson Teaching Problem Solving Through

Cooperative Grouping Part 1 Group Versus Individual Problem Solving American Journal

of Physics 60 627-636 1992

7 Patricia Heller and Mark Hollabaugh Teaching Problem Solving Through Cooperative

Grouping Part 2 Designing Problems and Structuring Groups American Journal of

Physics 60 637-644 1992

8 S Rojas On the teaching and learning of physics problem solving REVISTA MEXICANA

DE FISICA 56 (1) 22ndash28 JUNIO 2010

9 Valentin Voroshilov Learning aids for students taking physics Physics Education 50 694

2015

10 Anne E Leak Susan L Rothwell Javier Olivera and Benjamin Zwickl Jarrett Vosburg

Kelly Norris Martin Examining problem solving in physics-intensive PhD research

PHYSICAL REVIEW PHYSICS EDUCATION RESEARCH 13 020101 2017

11 Jennifer L Docktor Natalie E Strand Joseacute P Mestre Brian H Ross Conceptual problem

solving in high school physics PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - PHYSICS

EDUCATION RESEARCH 11 020106 2015

12 Gordana Hajduković Jandrić Dušanka Ž Obadović and Maja Stojanović The Problem

Solving Method in Teaching Physics in Elementary School AIP Conference Proceedings

1203 1320 2010

57

13 Gordana Hajduković-Jandrić Razvoj nastavnih instrukcija u aktivnoj nastavi fizike

doktorska disertacija Prirodno-matematički fakultet Univerzitet u Novom Sadu Novi Sad

2015

14 Biljana Daničić Metode interaktivnog učenja i rešavanja problema u nastavi fizike

specijalistički rad Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički fakultet Niš 2006

15 Ivan Ivić Ana Pešikan Slobodanka Antić Aktivno učenje Institut za psihologiju Beograd

2001

16 Dragica Krvavac Primena metoda aktivnog učenjanastave u nastavi fizike diplomski rad

Prirodno-matematički fakultet Univerzitet u Novom Sadu Novi Sad 2007

17 Rudolf Krsnik Suvremene ideje u metodici nastave fizike Školska knjiga Zagreb 2008

18 httposorsmaterijalipdfFizika606Pritisak64pdf

19 Luka Tanasijin Inertnost tela i zakon inercije metodom učenja po stanicama Nastava fizike

broj 1 248-251 2015

20 Deborah Kirkland Fiona OrsquoRiordan Games as an Engaging Teaching and Learning

Technique Learning or playing Griffith College Dublin 2010

21 Alan Van Heuvelen David P MaloneyPlaying Physics Jeopardy Physics Department The

Ohio State University Columbus Ohio 43210 Physics Department Indiana Universityndash

Purdue University Fort Wayne Indiana 1998

22 Ljubiša Nešić Slađana Nikolić Priručnik za nastavnike u šestom razredu osnovne škole

Klett Beograd 2013

23 httpssitesgooglecomsitefizikazaosnovce678podsetnicisedmi-razred3-ravnoteza5-

plivane-tela

24 Duško Latas Antun Balaž Fizika 7 Udžbenik sa zbirkom zadataka i laboratorijskim

vežbama za sedmi razred osnovne škole Novi Logos Beograd 2012

25 Ivan Aničin Srđan Verbić Marija Krneta Vladimir Marić Božidar Nikolić Slaviša

Stanković Radmila Tošović Obrazovni standardi za kraj obaveznog obrazovanja za

nastavni predmet Fizika Ministarstvo prosvete Republike Srbije Zavod za vrednovanje

kvaliteta obrazovanja i vaspitanja Beograd 2010

26 Ljiljana Kostić Vrednovanje i ocenjivanje učenika u nastavi fizike magistarska teza

Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički fakultet Niš 2004