Model ARCS - czyli o zasadach nauczania

Zbliża się koniec semestru szczególnego roku szkolnego i koniec wyjątkowego roku kalendarzowego. Pomyślałem więc, że zamknę ten czas wpisem ilustrującym złożoność tego, co ważne dla warsztatu pracy nauczyciela. I tym razem będzie o modelu, bo przecież wszystko wokół nas, lepszymi bądź gorszymi, ale tylko modelami opisujemy.

Z modelem projektowania działań edukacyjnych ARCS (akronim od angielskich słów Attention, Relevance, Confidence i Satisfaction) autorstwa Johna Kellera spotkałem się już jakiś czas temu, wszak jest niemal moim rówieśnikiem (model, nie autor). Wówczas jednak wydał mi się niczym innym, jak zgrabnym zapisaniem zasad nauczania, a te jawiły mi się jako powszechnie znane - nawet oklepane.

ilustracja za: http://www.tomgodwin.co.uk/ 

Jednak czas, zwłaszcza zdalnie zagospodarowywany, pokazał, że mówienia o zasadach organizowania i wspierania procesu uczenia się oraz motywowaniu do podejmowania wysiłku kształcenia kompetencji nigdy nie za wiele.

Model ARCS został opracowany jako odpowiedź na wcześniejsze behawiorystyczne i zogniskowane poznawczo podejścia do projektowania procesu nauczania-uczenia się, które, jak twierdził autor, nazbyt skupiały się na bodźcach zewnętrznych i niedostatecznie akcentowały znaczenie motywacji uczących się. Pozwolę sobie zatem przedstawić model ARCS w kontekście zasad nauczania, ale postrzeganych w świetle konstruktywizmu (z elementami konektywizmu). W obu tych teoriach nauczyciel to organizator i animator działań edukacyjnych służących wspieraniu NASZYCH uczniów w ICH uczeniu się.

By nawiązać do mojej pierwszego wrażenia o model Johna Kellera przybliżę jego elementy, które pozwoliłem sobie zapisać w najlepszym w moim odczuciu brzmieniu w języku polskim, zestawiające je ze starymi-dobrymi zasadami nauczania. Za Krzysztofem Kruszewskim, regułami organizowania i prezentowania wiadomości, ogólnymi normami postępowania nauczyciela w czasie przygotowania oraz prowadzenia lekcji umożliwiającymi uwzględnienie jednocześnie informacji z wielu źródeł i utrzymanie kierunku czynności uczenia się uczniów. Dodatkowo, tu i ówdzie, wyliczę narzędzia, zwłaszcza te współczesne - czerpiące z technologii informacyjno-komunikacyjnej (TIK), które na danym etapie znajduję szczególnie pomocnymi.

• Skupienie uwagi (Attention)

Działania o tym charakterze powinny zaczynać każdą lekcję. Można skupienie uwagi osiągnąć na wiele sposobów np. przygotowując aktywność, która naszych uczniów zaskoczy, będzie miała elementy nowości, a nawet niepewności. Postawmy przed nimi jakiś problem lub dylemat. Można zacząć od muzyki lub filmu (choćby Tik-Tok, FB, YouTube), quizu (np. LearningApps, Quizizz), doświadczenia z nieoczywistym finałem, gry czy pospolitej acz nietuzinkowej czytanki. Warto pamiętać wówczas o ZASADZIE ENTUZJAZMU - profesjonalny nauczyciel zdaje sobie sprawę ze swoich mocnych i słabych stron, wykorzystuje te pierwsze, co pomaga mu w realizacji wyznaczonych w procesie nauczania – uczenia się celów. Zaczynajmy od celów, ale nie trzymajmy się ich kurczowo. Podstawa to tylko baza. Dlatego śmiało dzielmy się przykładami dobrych praktyk, uczmy się od siebie nawzajem oraz nie wstydźmy się uczyć od naszych uczniów. Zwróćmy uwagę na ZASADĘ INDYWIDUALIZACJI I ZESPOŁOWOŚCI, która odnosi się do sfery społeczno-emocjonalnej relacji w szkole oraz jej otoczeniu i określa równowagę między potrzebami indywidualnymi a grupowymi, a także efektywnością pracy indywidualnej oraz zespołowej. Różnorodność jest immanentną cechą skutecznej szkoły.

• Stosowność działań (Relevance)

Pracując z klasą odnośmy się do ich doświadczeń oraz potrzeb uwzględniając i artykułując cele. Wyjaśniajmy, jeśli to konieczne czasem po stokroć, dlaczego podejmujemy konkretne działania, zachęcajmy uczniów do wybrania lub definiowania celów i poddawania ich wartościowaniu. Niech mają świadomość, że to ICH proces doskonalenia. W tym miejscu nie obejdzie się bez motywowania, a to należy dostosować do preferencji dotyczących tego, czym uczniowie chcą się zająć lub jak chcą to zrobić. Zwracajmy uwagę na korzyści i przeszkody płynące z faktu, że uwzględniamy zainteresowania i potrzeby uczniów. Bez dobrego kontaktu z nimi i wzajemnego szacunku to się nie uda. I tutaj przydaje się ZASADA SYSTEMATYCZNOŚCI, wyrażona zbiorem reguł postępowania: realizacją treści zgodnie z logiką przedmiotu, określeniem wiedzy i umiejętności wyjściowych (stanowiących bazę), uwypuklaniem zagadnień głównych, tworzeniem sieci oraz map mentalnych, powtarzaniem i syntezowaniem. Ważna jest także ZASADA SAMODZIELNOŚCI bezpośrednio związana z podmiotowością ucznia i określająca rolę nauczyciela, jako organizatora procesu kształcenia tak, by uczeń miał możliwość samodzielnie wybrać temat pracy/projektu, zaplanować działania związane z tym tematem, dokonać dobru treści, metod, form, środków i warunków działania oraz mieć sposobność do samodzielnego kontrolowania efektów oraz ich oceny (samokontrola i samoocena). A ileż jest do tego narzędzi TIK: różnorodne źródeł informacji - portale (np. Wiki, GO-LAB, RCL), narzędzia do wspólnej pracy (choćby Teams, Trello, Canva), aplikacji specjalistycznych (moje ulubione PhyPhox, Tracker).

• Pewność siebie (Confidence)

Przeświadczenie ucznia, że dzięki spotkaniom z nami wie oraz umie więcej jest naszą nagrodą i naszym wspólnym sukcesem. Jest go osiągnąć łatwiej (choć wcale niełatwo), jeśli ustalimy wymagania dotyczące uczenia się - nasze cele edukacyjne są jasne i zaakceptowane, a standardy, wymagania oraz kryteria oceniania transparentne. Niewątpliwie pomaga także stwarzanie warunków, w których uczniowie odnoszą sukcesy, przy czym pamiętajmy o ambicjach naszych podopiecznych, dopasowujmy warunki do ich możliwości, dostępnych zasobów i czasu. Nie tłumaczmy się tym, że któregoś elementy jest za mało. Własnym przykładem pokazujmy, że wysiłek wymaga samokontroli, sukces determinuje ciężka praca, której efektów trudno szukać ,gdy nie czujemy się bezpośrednio odpowiedzialni za swoje wybory. A zasady: ZASADA ZWIĄZKU TEORII Z PRAKTYKĄ - służy przede wszystkim kształtowaniu przeświadczenia, iż wiedza i umiejętności mają charakter użyteczny i praktyczny; ZASADA EFEKTYWNOŚCI - w praktyce odnosi się przede wszystkim do skuteczności działań podejmowanych przez nauczyciela, jego oddziaływań przejawiających się w organizacji, planowaniu, wyznaczaniu celów, doborze metod, formy oraz środków - wszystko to kształtuje warunki uczenia się; ZASADA SUKCESU - poczucie odniesionego zwycięstwa jest zwyczajnie niezbędne do prawidłowego przebiegu procesu uczenia się - nauczania.

• Zadowolenie (Satisfaction)

Kto z nas nie lubi usiąść w pięknych okolicznościach przyrody i rozmyślać o tym, co było i będzie? Wszyscy potrzebujemy wakacji (ferii, przerw świątecznych, itp.), by zregenerować siły i ducha. To moment, w którym zarówno uczniowie, jak i my czujemy się zmęczeniu, bo kształcenie to WYSIŁEK. Po wszystkim powinniśmy czuć się usatysfakcjonowani z dobrze spędzonego razem czasu. Wiemy przecież, że staraliśmy się wspierać uczniów, by realizowali postawione sobie zadanie i dążyli do własnych celów, a na tej drodze dawaliśmy im wskazówki i informacje zwrotne. Dołożyliśmy starań, by być obiektywnymi i postępować zgodnie ze standardami i zaakceptowanymi wcześniej regułami. Wiedza, umiejętności i postawy są czymś, co kształcimy całe życie. Paradoksalnie fakt ten znajduje potwierdzenie w ZASADZIE TRWAŁOŚCI WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI, w której zawierają się wskazówkami dla nauczyciela, związane ze wszystkimi wcześniej przytoczonymi zasadami - aby w procesie kształcenia nauczyciel: wzbudzał pozytywną motywację, stosował różnorodne metody kształcenia angażując sferę poznawczą, emocjonalną i praktyczną uczniów, stosował polisensoryczność środków kształcenia, aktywizował uczniów, stosował powtórzenia, układał treści w struktury i systemy, stosował kontrolę bieżącą i regularnie sprawdzał osiągnięcia uczniów, nie dla stopni szkolnych, ale dla NICH samych.

Pewnie wielu z czytelników zorientowało się, że nie znając opisanego przeze mnie modelu projektowania działań edukacyjnych, stosuje się do wskazówek w nim zawartych. W codziennej praktyce nauczycielskiej zwyczajnie przekonało się, że to działa. Spróbujmy dodatkowo zwrócić uwagę na to, by:

• podkreślać interdyscyplinarność kształcenia m. in poprzez wskazywanie na integrację różnych dziedzin nauk (przyrodniczych i humanistycznych) oraz analizować te same zjawiska z punktu widzenia różnych dyscyplin naukowych (punktów widzenia);
• promować uczenie się przez odkrywanie wzorowane na dociekaniu naukowym (Inquiry Based Science Education - IBSE) przede wszystkim rozumiane jako prowadzenie eksperymentów fizycznych metodami umożliwiającymi uczniom samodzielne dochodzenie do wiedzy, kształtowanie umiejętności i postaw;
• organizować nauczenie kontekstowe przejawiające się przede wszystkim w korelacji z codziennymi zjawiskami z życia ucznia, a będące w powiązaniu z otaczającym go środowiskiem, przy jednoczesnym kształceniu umiejętności potrzebnych zwłaszcza w późniejszym życiu prywatnym i zawodowym;
• zachęcać do wykorzystania technologii informacyjno-komunikacyjnych i doskonalenia związanych z jej wykorzystaniem umiejętności np. dzięki nauczaniu wyprzedzającemu (idea odwróconej szkoła z ang. flipped classroom);

Wzburzonym utopijnością oczekiwań, a także tym zainteresowanym i wierzącym w skuteczność tak zaplanowanego przez belfra nauczania-uczenia się polecam wywiad z autorem koncepcji ARCS Johnem Kellerem.

Zdalne laboratoria wokół nas

O zdalnym eksperymentowaniu pisałem już w tym miejscu przy okazji projektu GO-LAB oraz RCL. Ponieważ tematyka jest ważka warto także poznać i rozważyć wykorzystanie stanowisk pomiarowych innych zdalnych laboratoriów. Propozycję przygotowałem na podstawie stron prowadzonych w językach różnych od polskiego (czeskim, angielskim, niemieckim, hiszpańskim i portugalskim), co jednak nie powinno stanowić problemu, choćby za sprawą dostępnego w przeglądarkach przycisku "Przetłumacz tę stronę".

Rozpocznijmy od portalu RELLE prowadzonego przez Federal University of Santa Catarina (UFSC). To witryna prezentuje 24 stanowiska pomiarowe do zdalnej obsługi, z których niemal każde zwiera wyczerpujący opis oraz film instruktażowy. Na uwagę zasługuje przyporządkowanie doświadczeń do przedmiotów, tutorial oraz szacowany czas ich realizacji. Zdalne laboratorium nie wymaga rejestracji ani wprowadzania danych o użytkowniku. Wśród stanowisk znaleźć można m. in. eksperyment Thomsona oraz doświadczenie nt. przewodnictwa cieplnego metali.

Druga propozycja to portal e-LABORATORY PROJECT utworzony i prowadzony przez naszych południowych sąsiadów (Charles University in Prague, Tamas Bata University in Zlin oraz University of Trnava). Strona oferuje 18 stanowisk pomiarowych, z których możemy korzystać bez dodatkowego logowania się. Wystarczyć otworzyć zakładkę wybranego eksperymentu i przejść do stosownego linku.

Na uwagę zasługują m. in. doświadczenia związane z promieniotwórczością oraz obwodami RLC. Niemal każde stanowisko pomiarowe zawiera opisy pogrupowane w sekcje m. in. prezentujące wiadomości wstępne, zdjęcia układu pomiarowego, zadania oraz powiązane z tematem symulacje.

Kolejne zdalne laboratorium warte głębszej eksploracji to WebLab-Deusto będące inicjatywą University of Deusto. To dość specyficzna oferta, ale może okazać się szczególnie interesująca zwłaszcza dla zainteresowanych zagadnieniami elektroniki i sterowania.

W tym przypadku niezbędne jest założenie konta w serwisie, aktywacja za pośrednictwem adresu e-mail i zalogowanie się. Warto to jednak zrobić, bo do naszej dyspozycji będzie aż 37 stanowisk pomiarowych podzielonych tematyczne, a wśród nich np. badanie prawa Boyle'a oraz prawa Archimedesa. Pewną trudnością może być ograniczona liczba odsłon stanowisk pomiarowych, ale dla chcącego nic trudnego.

Szczególnie godna polecenia z punktu widzenia nauczania fizyki jest strona Remote Farm prowadzona przez naszych zachodnich sąsiadów - Technische Universität Berlin. Portal wymaga rejestracji (standardowe dane - Student ID nie jest wymaganym polem). Serwis umożliwia rezerwowanie stanowisk pomiarowych (pogrupowanych jako fizyka klasyczna i współczesna) na konkretne dni i godziny. 

Wśród tematów eksperymentów znaleźć można takie "perełki" jak wahadła sprzężone, równię pochyłą oraz tranzystor. Są oczywiście także zdecydowanie bardziej zaawansowane propozycje np. spektroskopia Ramana. Szczególnie cenne są odnośniki do aplikacji (symulacji) związanych z tematyką konkretnego eksperymentu zdalnego, można więc wyniki pomiarów zestawić z wynikami symulacji komputerowych. Pewną, choć niewielką, niedogodnością jest potrzeba zainstalowania stosownych wtyczek w przeglądarce.

Kolejna propozycja pochodzi od sieci instytucji stowarzyszonych w inicjatywie UNILabs - University Network of Interactive Laboratories zrzeszającej instytucje z Hiszpanii (m. in. Spanish Open University (UNED), University of Huelva, University of Murcia, University of Alicante, Complutense University of Madrid oraz University of Almería). 

W tym przypadku także niezbędna jest rejestracja użytkownika, podczas której musimy wprowadzić podstawowe dane o sobie (m. in. imię i nazwisko oraz adres e-mail). Dzięki rejestracji uzyskujemy dostęp do otwartego kursu oferowanego na platformie zawierającego doświadczenia zdalne.

Już tylko dla formalności przedstawię jeszcze kilka komercyjnych projektów pokazujących, że temat zdalnego eksperymentowania jest w obszarze zainteresowań wiodących uczelni. Oto archiwalna strona ze zdalnymi stanowiskami pomiarowymi w ramach przedsięwzięcia Massachusetts Institute of Technology o nazwie iLab, dostępna w witrynie mit iCampus.

Podobnie rzecz wygląda w przypadku witryny Open STEM Labs prezentującej komercyjne materiały edukacyjne, których tworzenie zainicjowane zostało dzięki Higher Education Funding Council for England.

Zadanie domowe - pograj w grę!

Tak, tak! Moja edukacyjna - mocno fizyczna i zupełnie niekomercyjna - propozycja na zbliżającą się przerwę świąteczną oraz koronawirusowe ferie zimowe to zainstalowanie wersji demonstracyjnej gry, a raczej symulatora X-Plane 11. Wersję oferującą podstawowe szkolenie oraz umożliwiającą 15 minutowe zgłębianie tajników latania - czyli uczenia się praktyczne niemal wszystkich podstawowych zagadnień fizycznych - można pobrać zupełnie za darmo. Instalacja zajmuje kilka minut, ale naszym uczniom (nam także!) nie powinna sprawić najmniejszych trudności - poradzą sobie lepiej niż z MS Teams - jestem przekonany. Dzieląc się z autorami gry adresem e-mail można otrzymać 5 dodatkowych statków powietrznych także bez kosztów.

Oczywiście piszę zupełnie serio, że symulator pozwoli zgłębić niemal wszystkie obszary wiedzy fizycznej. Niedowiarków zachęcam do lektury podręcznika o lataniu, który bez przesady można nazwać podręcznikiem do fizyki pt. See How It Flies autorstwa John S. Denkera. To fascynująca i niezwykle pouczająca lektura, która - połączona z doznaniami z symulatora - jestem przekonany, że niejedną uczennicę i niejednego ucznia zmobilizuje do odkrywania tajników przyrody (m. in. fizyki). Po wyczekiwanym powrocie do szkoły można zapytać, kto potrafi w 15 minut wystartować i wylądować szczęśliwie na tym samym lotnisku - zapewniam, że się da.

Po zainstalowaniu gry/symulatora trzeba przebić się przez podstawowe informacje o sterowaniu, ale to przyjemne wyzwanie. Dodatkowo doskonali znajomość języka angielskiego. Polecam zacząć od szybowca lub Cessny i poniżej podrzucam kilka podstawowych informacji na początek. Dla wytrwałych jest cały manual.

Oczywiście radzę rozpocząć od szkolenia oferowanego w symulatorze. Niecierpliwym lub tym, którzy o lataniu już coś wiedzą, wybrali rodzaj samolotu, lotnisko, pogodę i czas startu polecam rozpocząć od naciśnięcia klawisza Esc i zgłębienia opcji znajdującym się na pasku menu głównego. Szczególnie skrótów Flight/Key shortcuts. 

Warto jest wiedzieć przynajmniej jak:

• zwolnić hamulec (klawisz b);
• zwiększyć obroty silnika (klawisz F2);
• poruszać lotkami (klawisze 8 i 0) czyli sterować przechylaniem  (ang. roll);
• poruszać sterem wysokości (klawisze [ i ] ) czyli zmieniać pochylenie (ang. pitch);
• poruszać sterem kierunku (klawisze 5 i 7) czyli zmieniać odchylenie (ang. yaw).

Należy podkreślić, że silnik symulatora bazuje oczywiście na rzeczywistych obliczeniach uwzględniających zjawiska fizyczne towarzyszące lataniu. Ogromny potencjał edukacyjny ma widok samolotu, w którym uwidocznione są np. wektory sił działających na poszczególne elementy maszyny (View/Change (External)/Circle bądź Chase oraz zaznaczone View/Cycle 3-D Flight Model Dispaly - przełączanie widoków następuje kombinacją klawiszy Crt + m).

Warto przyjrzeć się rozkładowi sił podczas wykonywania różnych manewrów, co pomaga uzmysłowić choćby ideę wektorowego obrazowania sił, przede wszystkim jednak, III zasadę dynamiki.

A gdy ktoś jeszcze ogarnie równolegle prędkościomierz, wysokościomierz i wariometr oraz spróbuje zgłębić podstawy fizyczne działania tych urządzeń zaczyna się prawdziwa lekcja...

Do zgłębiania tajników latania wystarczy komputer i klawiatura, ale gdyby jeszcze udało się namówić np. św. Mikołaja na prezent w postaci joysticka, nauka pójdzie jeszcze owocniej. Tym, którym komputer, ze względu na wiek nie pozwala na tak wiele (te wszystkie obliczenia fizyczne wykonywane na bieżąco obciążają procesor i pamięć), polecam wcześniejszą wersję symulatora X-Plane 10. Naprawdę godna uwagi - zlatałem Cessną 172 pół świata.