Nešťastná státní maturita (z fyziky)

Jsem středoškolský učitel fyziky ovlivněný projektem Heuréka. Učitelé se v něm učí vést žáky k přírodo-vědeckému myšlení pomocí experimentů a badatelských aktivit žáků. Papouškování obsahu „rámečků v učebnicích“ a schopnost „dosadit do vzorečku“ je totiž často pouhá slupka, pod kterou není vůbec nic dalšího. Žáci potřebují pracovat vlastníma rukama a hlavou, mít prostor k formulování a ověřování hypotéz. Potřebují dělat beztrestně chyby a učit se je rozpoznávat a odstraňovat.

Současné školství jim k tomu ale dává málo příležitostí. Povrchní probrání velkého objemu látky žákům nepomáhá rozumět světu okolo sebe. Možná by bylo účelnější dělat toho méně, ale o to pořádněji. Neobstojí argumenty, že by pak žáci mnoho věcí vůbec neprobrali. Už dnes je probírané učivo jen špičkou ledovce lidského poznání. A svět se neboří. Žáci se především potřebují naučit kvalitně myslet – a k tomu patří i kladení vhodných otázek.

Státní maturita z fyziky (ale i jiných předmětů) ovšem učitele od takové výuky odvádí, protože klade otázky nevhodně. Dovolím si to ukázat na jednom příkladu z cvičného testu.

Na těleso o hmotnosti 500 g začnou působit v jednom bodě současně dvěnavzájem kolmé síly o velikostech F1 = 3 N a F2 = 4 N. Jaký bude pohybtělesa? a) rovnoměrný, b) rovnoměrně zrychlený, c) rovnoměrně zpomalený, d) nerovnoměrně zrychlený.

Žáci vědí, že podle autorů testu má být vždy správná jediná z nabízených odpovědí. Zde však závisí na počáteční rychlosti tělesa. Síla může těleso urychlovat, brzdit, může také trajektorii zakřivovat – záleží na tom, jak se těleso pohybuje na začátku. Tato úloha se tak přidala k dlouhému zástupu – jen v ilustračním testu z fyziky byly chyby nejméně v 10 % otázek. Zadání bylo později „vylepšeno“ dodatkem, že těleso je na začátku v klidu. Tím byl ale potenciál výchozí situace dokonale zneškodněn.

Úloha měla ověřit, zda žák umí využívat Newtonovy pohybové zákony k předvídání pohybu těles. Aby bylo testování účinné, je potřeba žáky konfrontovat se situacemi, které jsou pro ně nové. Daleko více bychom se o míře porozumění žáků dověděli, kdybychom nelpěli na jediné správné odpovědi (to obvykle nenastává ani v životě) a věnovali se podstatě věci – ne termínům „z rámečků“. Úloha, zachováme-li její původní „laboratorní charakter“ a zaškrtávací formu, by pak mohla vypadat třeba takto:

Na těleso začnou v čase t = 0 s působit dvě kolmé síly o velikosti 1 N a 5 N a přestanou působit v čase t = 10 s. Tyto dvě síly působí stále stejným směrem a žádné další síly už na těleso nepůsobí. O počáteční rychlosti a hmotnosti tělesa nic dalšího nevíme. Napište ke každému tvrzení, zda může být pravdivé, nebo ne. Každé tvrzení posuzujte nezávisle na ostatních.
a) Výsledná síla působící na těleso je větší než 5 N.
b) Těleso se v čase t = 2 s nepohybuje.
c) Těleso je od času t = 5 s až do času t = 10 s v klidu.
d) Velikost rychlosti tělesa se bude po celou dobu zvyšovat.
e) Velikost rychlosti tělesa se bude po celou dobu snižovat.
f) Velikost rychlosti tělesa se po celou dobu nebude měnit.
g) Těleso se po celou dobu pohybuje po přímce.
h) Těleso se po celou dobu pohybuje po křivce (tedy nikoliv po přímce).
i) Těleso se po celou dobu pohybuje ve směru větší z obou působících sil.

A řešení: Pravdivá nemohou být tvrzení c, f, i.

Takto postavená úloha podle mého názoru mnohem lépe ověřuje, zda žáci této části fyziky opravdu rozumějí. Na rozdíl od původní verze může také odhalit ty, kteří se nesprávně „aristotelovsky“ domnívají, že výsledná síla působí vždy ve směru okamžité rychlosti. Úspěšnost žáků by nepochybně významně poklesla. Ale nemá přece smysl nalhávat si, že žáci zvládají aplikaci Newtonových zákonů, když tomu tak ve skutečnosti není.

Státní maturita stojí spoustu peněz a úsilí učitelů, ale ověřuje často zcela povrchní a formální (a tudíž zbytečné) dovednosti. Negativně tak ovlivňuje myšlení učitelů i žáků a navíc je plná chyb. V její současné podobě jí proto přeji krátký život.

Pavel Böhm
(bohm@edufor.cz)

Autor je učitel fyziky na gymnáziu PORG, působí také na Katedře didaktiky fyziky MFF UK v Praze a ve společnosti Edufor.