Módszertani műhely

Csak hiszed! – Hibás tanulói elképzelések a csillagászati földrajzban

SCHLACHTER GABRIELLA

Debreceni Egyetem Földtudományi Intézet, VI. éves hallgató, sgabriella0326@gmail.com

A téves és hiányos képzetek, téveszmék felmérése

Napjainkban az oktatás folyamatában egyre gyakrabban találkozunk hibás tanulói elképzelésekkel. A felgyorsult, globalizálódó világunkban egyre több olyan informális csatornát vehetnek igénybe a fiatalok, amelyek hamis információkat terjesztenek tudományos „megalapozottsággal”. Mivel ezek a csatornák nem kerülnek szűrésre, így a tanulók gyakran abba a hibába esnek, hogy beépítik tudástárukba ezeket az igaznak vélt információkat, megalkotják önmaguk hibás elképzeléseit. Az iskolába kerülő diákok meglévő világképet hoznak magukkal, ami nem tudományos alapokon nyugszik, hanem az őket körülvevő világ megfigyeléseiből és azokból levont következtetésekből (Pine K. et al. 2001). A téves elképzelések már gyermekkorban beépülhetnek a diákok tudatába, tartósan ott maradva a későbbiekben megakadályozhatják az információk megfelelő felhasználását. Kisgyermekkorban ezek a hibás elképzelések egyszerű módon is kialakulhatnak, például a Föld és a Nap kapcsolatáról. A szülők arra tanítják a gyermeküket, hogy a Nap felkel és lenyugszik egy napon során. Ezzel a szülők (akaratukon kívül) a geocentrikus világképet erősítik a gyermekeikben. De mik is a téves és hiányos képzetek? 

Operatív definícióként a következőt látom használhatónak: a téves elképzelések és téveszmék alapvetően a gyerekek (és felnőttek) tudásába beépült olyan elképzelések, amelyek a mostani tudományos eredményekkel nem egyeztethetők össze, mégis tudományosnak hitt megalapozottsággal használják az érintettek. A hiányos képzetek valamilyen megértési akadály, avagy információhiány által kialakult, téves elképzelésekhez hasonló jelenség.

A tanulási folyamat sikerességéhez az szükséges, hogy az új információk hibátlanul beépüljenek a diákok már meglévő információ- és tudásrendszerébe. Ebbe a folyamatba ékelődik be az informális csatornákon érkező nem megfelelő adatsokaság. Ezek okozzák azokat a téveszméket és a hibás elképzeléseket, amelyek később megjelennek (Revákné Markóczi I. – Malmos E. 2015). A tanítás és tanulás egyik célja az előismereti rendszer helyes rögzítése és a belső fogalmi rendszer sikeres átalakítása a meglévő, bizonyított természettudományi ismereteknek megfelelően (Kádár A. – Farsang A. 2015). 

A téveszmék feltárása fontos szerepet játszik az oktatási folyamatban (Tóth Z. – Bárány Zs. 2017). A téveszmék ismeretével válik egyértelművé a pedagógusok számára, hogy melyek azok a területek, amelyekre különösen nagy hangsúlyt kell fektetni a tanítás során, hiszen azokban a tanult információkat a közvetlen tapasztalatok helyettesítik (Máth J. 2014). Ezek nem csupán tudáshiányt jelentenek, hanem kognitív akadályt jeleznek, ami a tanulók belső fogalmi rendszerében mélyen gyökerezik (Kádár A. et al. 2018).

A téves elképzelések megjelennek a csillagászati földrajzban is. A hagyományos középiskolai oktatás réseket hagy a témakörön belül, amiket a szülőktől, illetve a médiából szerzett információkkal próbálnak kitölteni a tanulók. Ezek a csatornák (sok esetben csupán rossz asszociációk okán is) könnyen vezethetnek téves elképzelések kialakulásához. Mivel a csillagászati földrajzi tananyag is a környezet által történő tapasztalásból építi fel az ismereteket, ezért sok olyan terület van, amelyhez nem tudnak képzetet társítani. Ilyen például a Nap mérete, a Föld Holdjának „túlsó” oldala. Ezeknél a területeknél különösen fontos odafigyelni a helyes információkra (Hargitai H. 2008).

A kutatás bemutatása

Ezen kutatás előzményei közé tartozott egy 2017-ben megkezdett, a csillagászati földrajz alapismereteire is kiterjedő felmérés, amiben a megkérdezett diákok nagy részénél megjelent a napfogyatkozás jelenségével kapcsolatos hibás elképzelés. Az akkor megkérdezett tanulók 32%-a úgy gondolta, hogy a napfogyatkozás az a jelenség, melynek során a nap térfogata jelentősen lecsökken. Ennek az adatnak a tükrében megkíséreltem összegyűjteni azokat a csillagászati földrajzi területeket, amelyek a hiányos és téves elképzelések terén problémásnak bizonyulhatnak. A feladatot gyakorló, földrajzot oktató pedagógusok segítségével végeztem el. A három fő vizsgálandó tartalom körvonalazódott: a holdfázisok, a napfogyatkozások, illetve a tengerjárás jelensége. Ezekről feladatlapot állítottam össze 11. évfolyamos diákok számára, aminek kitöltetése és értékelése után még három (földrajz érdemjegyeikben szignifikánsan különböző) 10. évfolyamos tanulóval készítettem interjút. 

Az eredmények

Egybecsengően a mindennapi tapasztalatokkal a kutatás is rámutatott a csillagászati földrajz megértési nehézségei, hiányosságai, tantárgyközi kapcsolatok felhasználásának hiányai által kialakult hibás és hiányos elképzelésekre. 

A teljes minta 234 főt foglal magába. Ebben 114 nő, 89 férfi és 31 nemet be nem jelölő diák volt. 63 fő budapesti, míg 171 debreceni. Ez részben az eltérő osztálylétszámnak és az egy évfolyamon lévő eltérő osztályszámnak köszönhető. Az egyes iskolák tanulóinak válaszai között nem tapasztaltam szignifikáns különbségeket. 

Az első feladatban fikciós és eldöntendő kérdéseket kaptak a diákok.

A kérdések az alábbiak voltak:

Mi történne, ha…

  • megnőne a Nap és a Föld távolsága? A keringési idő…nőne / csökkenne.
  • megállna a Föld és nem forogna tovább a tengelye körül? Az éghajlatok…nem változnának / változnának.
  • a Föld pontosan 365 nap alatt kerülné meg a Napot? A szökőévben szökőnapot tartani…kell / már nem kell.
  • a csillagok kevesebb héliumot tartalmaznának? Az élettartalmuk…nagyobb / kisebb lenne.
  • a Hold eltakarná a Napot?napfogyatkozás / holdfogyatkozás.
  • keleten kelne fel a Nap? A napi ritmus és az időzónák beosztása…nem változna / megváltozna.
  • a Föld tömege 50-szeresére nőne? A Föld-Jupiter alapú bolygóbesorolásban a helye…nem változna / megváltozna.
  • Kepler most élne? Csodálkozna, hogy…a Föld nem lapos / a bolygómozgás szabályai érvényesülnek.
Az eldöntendő kérdésre adott válaszok (forrás: szerző)

A legtöbb esetben nagy volt a differencia a jó és rossz válaszok aránya között. Az egyedüli kivétel (besorolás) alapját több dolog is előidézheti. Az egyik, hogy a bolygók egymáshoz viszonyított méretét és tömegét nem érzékelik megfelelően a tanulók (kézzelfogható, primer ismeret hiányában). Ehhez mérten nem képesek annak felmérésére, hogy egy tömegnövekedés mennyiben befolyásolja a bolygó besorolási helyzetét a szilikát-gáz kategorizálási rendszerbe. A másik, hogy nem ismeri a diák a bolygók kategorizálásának rendszerét. Ez nem feltétlenül jelez hibás elképzelést, hanem inkább primer ismerethiányból adódó, fikciós jellegű téves elgondolásként értelmezhető.

A vizsgálat másik területe a holdfázisok és az e mögött rejlő megértési nehézségek, illetve a valóságban történő elképzelés hiányai voltak.

A holdfázisok megértését felmérő feladat (forrás: szerző)

Ennek kapcsán kimutatható volt, hogy a tanulók körülbelül kétharmad része nem érti miért változik a Hold képe folyamatosan a Földről nézve. Ezt alátámasztja az első és harmadik holdciklus felismerésére adott jó és inverz válaszok hasonló aránya, illetve a teli- és újhold jelenségére vonatkozó helyes válaszok alacsony szintje.

A telihold és újhold fázisára vonatkozó válaszok

A harmadik vizsgált terület, az árapály jelenség volt. Erre érkezett a legtöbb rossz válasz és itt voltak megfigyelhetők a legrosszabb válaszok is.

Az apály és a dagály között eltelt időre adott válaszok

A megkérdezett tanulók ~17%-a tudta, hogy 6 óránként követi egymást az apály és a dagály egy adott felszíni pontban. Ha ehhez azokat a tanulókat is hozzáadjuk, akik esetleg félreértelmezték a kérdést, ~32%-ot kapunk. A tengerjárás jelensége egy összetett folyamat, melyben szerepet játszik a Föld tengely körüli forgása, a Föld, illetve a Hold közös tömegközéppontjának a vándorlása és a Hold irányából érkező gravitációs erő. A hármas hatás együttes érvényesülésének átlátása, vizualizálása és megértése komoly problémákat okozott a tanulóknak.

A jelenségeket kiváltó égitestek megnevezésére adott válaszok
A jelenséget kiváltó okra és ellenpontos erőre vonatkozó válaszok 

A diákok több, mint fele nincs tudatában annak, hogy melyik két égitest egymásra ható vonzása okozza az árapály jelenségét. Az eredmény magyarázatában az is szerepet játszhat, hogy a tanulók nem tudják megérteni azt, hogy a Föld és a Hold közös tömegközéppontja a Föld belsejében, a középpont közelében található. Továbbá, a tanulók érezhetik úgy, hogy a Nap igen erős gravitációs ereje miatt a tengerjárás hátterében is a csillagunk erős tömegvonzási ereje áll. A csillagászati földrajzzal kapcsolatosan a vízburok témakörön belül magyarázatra kerül a szökőár és vakár jelensége. A speciális dagályfajták a Nap, Föld és Hold együttesének speciális, egymáshoz viszonyított elhelyezkedései következtében alakulnak ki. Emiatt érezhetik úgy a tanulók, hogy a tengerjárás létrejöttében pontosan a Nap és a Hold játszik főszerepet (utóbbi a Föld és Hold közös tömegközéppontja miatt). Ezzel ellentétben ezek az égitestek egymáshoz viszonyított helyzete csak a vakár és szökőár tekintetében kiemelendők. A tengerjárás kialakulásának okára az alábbi válaszok érkeztek.

Alapvetően mi okozza az árapály jelenség alapját jelentő gravitációs erőt? Jelöld a megfelelő választ! A két égitestnek…

  1. eltérő a mérete
  2. eltérő a sűrűsége
  3. eltérő a tömege

A két égitest közös pontjának ellentétes pontjában melyik erő a domináns? Jelöld a megfelelő választ!

  1. gravitációs erő
  2. centrifugális erő
  3. tömegvonzási erő

A válaszok alapján feltehető, hogy a közös tömegközéppont kialakulásáért felelős eltérő égitesttömeget megértik a diákok, azonban a középpont ellenpontjában kialakuló erő megnevezése, nehéz számukra, illetve az árapály kialakulási folyamatának átlátása ezen része (nadírdagály) akadályokba ütközik. 

Az összesített eredmények arra engedtek következtetni, hogy a holdfázisok, a napfogyatkozás jelensége, illetőleg az árapály jelenségnek nem minden oka és részlete egyértelmű a diákok számára. Azonban érdemes annak a vizsgálata is, hogy ezeken a témakörökön belül a válaszok között milyen kapcsolat figyelhető meg.

A korrelációs vizsgálatok eredményei 

A válaszok között nem mindenhol lelhető fel szignifikáns kapcsolat, s az előre feltételezett összefüggések nem bizonyultak igaznak minden esetben. A napfogyatkozás jelensége és az újhold fázisának leírás alapján való felismerésének kapcsolata nem mutatott erős összefüggést. A napfogyatkozás jelensége és a leírása között azonban fellelhető szignifikáns összefüggés, ami viszont igencsak gyenge, tehát nincsen szoros kapcsolat közöttük. Itt megkérdőjelezhető a tanulók gondolkodási módszere is. A kapcsolatuk lineáris, tehát minél jobban tudtak válaszolni a napfogyatkozás jelenségének leírására, annál jobban felismerték, amikor eldöntendő kérdésként szerepelt. Ugyanez elmondható az árapály jelenség kapcsán is, az égitestek megnevezésére, illetve a tömegközéppont ellenpontjában fellépő erő kapcsolatára is. Tehát, minél jobban tudták a tanulók jól megnevezni az égitesteket – tehát tudják az alapvető kiváltó okokat – annál jobban ismerték az erőt is. Ebben az esetben is egy gyengébb összefüggésről beszélhetünk. 

A kutatás kérdőívezési fázisa után az interjúk elkészítése következett. Ezek során a diákok először 10 perces időkeretben kitöltötték a feladatlapot. Ezután egyesével szóbeli beszélgetés történt, amiről a beleegyezésükkel hangfelvétel is készült. A kettő együttes elemzésével születtek meg az eredmények. 

Az interjú készítése közben összesen tízszer változtatták meg válaszaikat a tanulók. A 10. évfolyamos diákok a legtöbb eldöntendő kérdésre jól válaszoltak. Tehát ők elvetették eredetileg hibás vagy hiányos elképzeléseiket. Összesített pontszámuk 20 pont volt a 28-ból, ami magasabb érték, mint a 11. évfolyamos diákok esetében. A válaszok mögötti gondolkodás felméréséhez az interjúk elemzése jelentett támpontot. Egyes feladatmegoldásoknál különböző magyarázatokkal jutottak a diákok jó, illetve rossz válaszokhoz. Több válasznál is jelennek meg hibás elképzelések és téveszmék. Az egyik a Nap körüli keringési időt alakító faktoroknál jelenik meg. A 3. megkérdezett tanuló a bolygók forgási idejét azonosította be keringési időként. A holdfázisokhoz fűzött magyarázatok azonban nagyjából helyesnek tekinthetők, nem jelenik meg bennük téves elképzelés. A tengerjárás kapcsán több kritikus pont is van. Ilyen például, hogy a Föld kering a Hold körül, nem pedig a két égitest közös tömegközéppontja közül. A diákok válaszai nem tértek el szignifikánsan a 11. évfolyamos diákok válaszaitól, azonban felsőbb éves társaik többsége több esetben rosszul értelmezték a csillagászati folyamatokat.

Az eredmények fényében a kutatás elején megfogalmazott hipotézisek megválaszolása az alábbi módon lehetséges:

  • Hipotézis 1. A diák direkt és eldöntendő kérdések által kiszűrik hibás képzeteiket, tehát azok nem jelentkeznek a rövidebb kérdések esetén, ha ellentmondó információk szerepelnek válaszlehetőségként. Az első feladatban szereplő kérdésekre a tanulók általában véve jól válaszoltak. Ez azt mutatja (egy kérdés kivételével), hogy a hibás válaszaikat kiszűrik a rövidebb, eldöntendő kérdések. A hipotézis tehát igaz. Az eredmény pozitív, azonban fontos kiemelni azt is, hogy ezekkel a feladatokkal nem mérhető fel teljes mértékben a diákok témakörökben történő jártassága.
  • Hipotézis 2. A holdfázisokról meglévő ismeretrendszerbe nem tud sikeresen beépülni az az új információ, mely a jelenségek magyarázataként szolgál. A diákok nagy része nem tudja egyértelműen beazonosítani rajz alapján a holdfázisokat. Sem felismerni nem tudják azokat a rajzok alapján, sem beilleszteni egy ábrába a leírtak alapján a megfelelő égitestet. Tehát, a diákokban keverednek a holdfázisok, azok fogalmai és megjelenési formái. A hipotézis igaz.
  • Hipotézis 3. Azok a diákok, akik az árapály-jelenség kiváltó tényezőjét és okát ismerik, értik az egész folyamatot. Habár azok a diákok, akik tudták, melyik két égitestnek köszönhető a tényező, nagyobb arányban tudtak jól válaszolni a többi kérdésre, szignifikáns különbség nem mutatkozott köztük. Ebből adódóan nem igaz, hogy akik az árapály jelenség kiváltó tényezőjét ismerik, értik az egész jelenséget. Tehát ez a hipotézis hamis.

A tanulók számos hibás elképzeléssel és téveszmével rendelkeznek, melyek kialakulása rendkívül sok tényező együttes hatása. Részben maguk az információk a tanítási-tanulási folyamat során nem megfelelően szilárdultak meg, részben pedig a külső hatások (média, kortársak) torzíthatták ezeket. A hibás elképzelések orvoslására még nincsen elfogadott és hatékony módszer, azonban a hiányos és hibás területek felmérésével közelebb kerülhetünk a probléma megoldásához.

A kutatás eredményeinek összegzése

Az eredmények alapján feltételezhető, hogy a diákok számára számos olyan terület van a csillagászati földrajzon belül, aminek megértése problémás, és így téves elképzelésekhez vezethet. A holdciklusok, illetve a tengerjárás is ilyen témakörnek számítanak. 

Ezeknek a hiányos és téves elképzeléseknek a megléte nem függ a tanulók életkorától, évfolyamától. A rosszul beágyazódott információ hosszú távon nem korrigálja önmagát, s így később is hibásan jelenhet meg. Ezeknek a megváltoztatásához elsősorban a Nap, a Föld és a Hold kapcsolati rendszerének és egymáshoz viszonyított helyzetének alaposabb szemléltetésére van szükség. Emellett természetesen a holdfázisok rendszerébe helyesen kell beépíteni a nap- és holdfogyatkozások jelenségét. A Föld és a Hold gravitációs erejének, közös tömegközéppontjának és a vízburokra gyakorolt hatásának mélyebb megértése is feltétlenül szükségszerű a téveszmék kivédéséhez. A szóbeli interjúkból is látható, hogy ezek a területek (főként az apály kialakulásának jelensége) nem teljesen érthetők a diákok számára. 

A téves és hibás képzetek stabilak, könnyű, feleletválasztós kérdésekkel nehezen lehetett felfedezni azokat. A változatos feladatok azonban segítettek ebben. A kutatás megerősítette, hogy a földrajzi téveszmék vizsgálata indokolt, mert ezeknek a területeknek a feltárása és gyakorló pedagógusoknak történő bemutatása segítheti olyan módszerek kidolgozását, amelyekkel a hamis hiedelmeket nagyobb esélyünk van megváltoztatni. A cél érdekében a legfontosabb, hogy a belső fogalmi rendszert kiegészítsük és megszilárdítsuk azokkal az új információkkal, melyek a jelenségeket magyarázzák.

Irodalom

  • Hargitai H. 2008: Csillagászati ismeretek és téveszmék óvodáskortól időskorig. Új Pedagógiai Szemle. 2008/6-7. pp. 122–149.
  • Kádár A. – Farsang A. 2015: Általános és középiskolás tanulók földrajz tantárgyhoz köthető tévképzetei. VI. Magyar Földrajzi Konferencia Absztraktkötet. pp. 339–353. 
  • Kádár A. – Farsang A. – Gulyás Á. 2018: Általános- és középiskolás diákok éghajlati folyamatokhoz kapcsolódó tévképzeteinek összehasonlító jellemzése. Földrajzi Közlemények. pp. 219–234.
  • Máth J. 2014: A természettudományos oktatás válsága. A Magyar Tehetségsegítő Szervezetek Szövetsége Kiadványsorozat. 18 p.
  • Pine, K. – Messer, D. – St. John, K. 2001: Children’s Misconceptions in Primary Science: A Survey of Teachers’ Views. Research in Science and Technological Education. pp. 79–96.
  • Revákné Markóczi I. – Malmos E. 2015: Biológia fogalmakhoz kapcsolódó tévképzetek vizsgálata szóasszociációs módszerrel. Iskolakultúra. pp. 190–200.
  • Tóth Z. – Bárány Zs. B. 2017: Csak hiszed! Középiskolás tanulók naiv axiómái. Hungarian Conference on Educational Research Absztraktkötet. Budapest. pp. 227.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük