Dziecięca astronomia – przegląd badań zagranicznych

BADANIA
DZIECIĘCA ASTRONOMIA

Przegląd niektórych światowych badań dotyczących ustalania dziecięcych poglądów na temat astronomicznych zjawisk. Badania pochodzą z następujących krajów: USA, Indii, Wielkiej Brytanii, Turcji, Estonii, Grecji, Szwecji.

Źródła na podstawie których opracowałem poniższy tekst

1. Kampeza M., Konstantinos R., Transforming the representations of preschool-age children regarding geophysical entities and physical geography (w:) Review of Science, Mathematics and Ict Education (2009) 3 (1), s. 141-158.
2. Nobes G., Martin A., Panagiotaki G., The development of scienti?c knowledge of the Earth, (w:) British Journal of Developmental Psychology (2005) 23, s. 47-64.
3. Ozsoy S., Is the Earht Flat or Round? Primary School Children`s Understanding of Planet Earth: The Case of Turkish Children, (w:) International Electronic Journal of Elementary Education (2012) 4 (2), s. 407-415.
4. Panagiotaki G., Nobes G., Banerjee R., Children’s representations of the earth: A methodological comparison (w:) British Journal of Developmental Psychology (2006) 24, s. 353-372.
5. Panagiotaki G., Nobes G., Banerjee R., Is the world round or flat? Children’s understanding of the earth, (w:) European Journal of Developmental Psychology (2006) 3 (2), s. 124-141.
6. Samarapungavan A., Vosniadou S., Brewer W., Mental Models of the Earth, Sun, and Moon: Indian Children’s Cosmologies, (w:) Cognitive Development (1996) 11, s. 491-521.
7. Hannust T., Kikas E., Changes in Children’s Answers to Open Questions about the Earth and Gravity, (w:) Hindawi Publishing Corporation, Child Development Research, Volume 2012, Article ID 613674.
8. Nobes G., Moore D., Martin A., Clifford B., Butterworth G., Panagiotaki G., Siegal M., Children`s understanding of the earth in a multicultural community: mental models or fragments of knowledge? Blackwell Science, Ltd. Developmental Science 6:1 (2003), s. 72-85.
9. Vosniadou S., Brewer W., Mental Models of the Day/Night Cycle, (w:) Cognitive Science 18, s. 123-183 (1994).
10. Nobes G., Panagiotaki G., Adult`s representation of the Earth: Implications for children`s acquisition of science concepts, (w:) British Journal of Psychology (2007), 98, s. 645-665.

Modele umysłowe. Teoriami wyjaśniającymi zagadnienia „modeli umysłowych” można doszukać się w koncepcjach uczenia się przez konstruowanie wiedzy (J. Piageta, L. S. Wygotskiego i J. S. Bruner). Na potrzeby tego tekstu wyjaśnię tylko, że modele umysłowe dotyczą nienaukowych teorii, tworzonych w umysłach dzieci w oparciu o doświadczenie dla wyjaśnienia pewnych zjawisk. Dodam, że są to wewnętrzne przekonania jednostki (samorodne lub wywołane w rozumieniu Piageta), które ulegają powolnym modyfikacjom wynikającym z nowo zdobywanych informacji. Jak twierdzą współcześni badacze modele umysłowe, szczególnie przedkoncepcje mogą ograniczać przyswajanie nowych koncepcji (szczególnie tych naukowych). Dlatego podkreśla się obecnie wagę badań nad ustalaniem dziecięcych przekonań, które pozwolą lepiej dostosować proces edukacji do sposobu ich rozumowania. Dziecięce przekonania są możliwe do ustalenia tylko w oparciu o zewnętrzne przejawy zachowania, a więc w rozmowie, zachowaniu i wytworach (tj. pracach plastyczno-technicznych). Mogą jednak zostać zatajone gdy nauczyciel w sposób sugestywny będzie oczekiwał odpowiedzi (dzieci mogą udzielać takich odpowiedzi jakich oczekuje badacz). Źródła które dostarczają dziecko informacji (kształtują modele umysłowe) to: własne obserwacje, wyjaśnienia osób dorosłych, ludowe podania i bajki a także media (telewizja).

Stella Vosniadou (prekursorka badań nad dziecięcą astronomią) stwierdziła, że umysłowe modele w tym zakresie przekształcają się w trzech etapach:

• Model wstępny (initial model) – zawiera esencję codziennych doświadczeń
• Model uproszczony (synthetic model) – łączy kulturowo akceptowane, naukowe wyjaśnienia z własnymi obserwacjami
• Model naukowy (scientific model) – akceptuje naukowy punkt widzenia

Ponieważ badanie modeli umysłowych dzieci pozwala opisać to, w jaki sposób dzieci postrzegają zjawiska, które doświadczają na co dzień mówi się obecnie o naiwnej fizyce, biologii, a także o psychologii. Jednak w przypadku ustalania przekonań dotyczących astronomii jest inaczej niż w przypadku wyżej wymienionych. Zjawiska fizyczne dzieci poznają polisensorycznie (wielozmysłowo), tymczasem wiedza o astronomii jest o tyle specyficzna, że wiedza dzieci na ich temat nie jest związana z bezpośrednim poznaniem np. kształtu Ziemi, ruch obiektów w Układzie Słonecznym itp. Wszystkie te zagadnienia dziecko tworzy w swoim umyśle w oparciu o: wyjaśnienia dorosłych, przekazy telewizyjne oraz własne próby wyjaśnienia zjawisk. W przypadku astronomii nie można mówić o bezpośrednim przełożeniu teorii naiwnych fizyki czy biologii na wiedzę dzieci o kosmosie ponieważ astronomiczne doświadczenia dzieci wywodzą się wyłącznie z konstruktów intuicyjnych i w dodatku wynikają one z praw przyrody, która panuje na Ziemi (grawitacji Ziemskiej), tymczasem ciała niebieskie w kosmosie podlegają zupełnie innym prawom.

Metody badań dotyczących ustalania modeli umysłowych prowadzi się równolegle najczęściej na kilka sposobów, oto one:

• Werbalne – drogą rozmowy z dziećmi tworzy się deklaracyjny obraz rozumienia dziecka
• Narysuj rysunek – dzieci rysują jak wygląda Ziemia, następnie w oparciu o rysunek badacz dopytuje dziecko w celu ustalenia dodatkowych informacji
• Rysunek kontrolny – dzieci otrzymują obraz przedstawiający różne schematy Ziemi, jego zadaniem jest wybrać ten, który uważa za właściwy
• Tworzenie modelu – dzieci otrzymują grudkę gliny i mają za zadanie uformować taki kształt Ziemi jaki wydaje się im właściwszy
• Modele kontrolne – dzieciom prezentuje się modle Ziemi (ustalone przez S. Vosniadou), zadaniem dziecka jest wybrać właściwy model (przykłady takich modelu podaję na rysunku)

Mimo wielu wad, które stosowanych niosą ze sobą stosowane metody obecnie nie znajduje się innych (lepszych) sposobów ustalania dziecięcych przekonań.

Podstawowym, najważniejszym wynikiem badań (według mnie) jest to, że niektóre dzieci 5-letnie przestawiają naukowe wyjaśnienie zjawisk astronomicznych – jest to bardzo zaskakujące, bo w Polskiej formalnej edukacji zagadnienia związane z astronomią dzieci mają okazję poznać dopiero w 4 klasie szkoły podstawowej (?!). Jeżeli dzieci 5-letnie są już w stanie wyjaśniać tak zawiłe zjawiska to oznacza, że wcześniej były nimi żywo zainteresowane, a brak szans na to aby dzieci poznały zagadnienia astronomiczne w przedszkolu i w pierwszych trzech klasach szkoły podstawowej powoduje to, że czas ten jest niewykorzystywany.

Modele umysłowe zjawiska cyklu dnia i nocy (badania S. Vosniadou)

Modele wstępne (initial model) – zawierające esencję codziennych doświadczeń

1. 1. Dzień powstaje dlatego, że Słońce jest przyćmione przez chmury
      
   2. Dzień powstaje dlatego, że Słońce wschodzi w przestrzeń
      
   3. Dzień i noc powstaje dlatego, że Słońce i Księżyc poruszają się w górę i dół względem Ziemi
      

Modele uogólnione (synthetic model) – łączą kulturowo akceptowane, naukowe wyjaśnienia z własnymi obserwacjami

1. 1. Dzień i noc powstaje dlatego, że Słońce i Księżyc poruszają się w górę i w dół w odmienne strony
      
   2. Dzień i noc powstaje dlatego, że Słońce i Księżyc obracają się wokół Ziemi jeden raz na dzień
      
   3. Dzień i noc powstaje dlatego, że Ziemia i Księżyc obracają się dookoła Słońca co 24 godziny
      
   4. Ziemia kręci się wokół Słońca ruchem góra-dół albo zachód-wschód, Słońce i Księżyc są naprzeciw siebie
      

Model naukowy (scientific model) – Naukowe wyjaśnienia

1. Ziemia kręci się ruchem zachód-wschód, Słońce jest stałe, a Księżyc krąży wokół Ziemi.
   

Modele umysłowe kształtu Ziemi (badania S. Vosniadou). Modele umysłowe kształtu Ziemi zostały opracowanie na podstawie badań sporządzonych wśród dzieci amerykańskich. Jednak jak wynika z badań modele te pojawiły się również w wyjaśnieniach dzieci z innych krajów świata, takich jak Estonia, Turcja czy Indie. Przy czym jak wskazały badania Samarapungavan A. (badania Indyjskie, prowadzone przy współpracy S. Vosniadou – prekursorki badań) modele umysłowe dzieci z różnych krajów różnią się między sobą modelami pseudonaukowymi. Dla przykładu wśród modeli kształtu Ziemi prezentowanych przez dzieci indyjskich nie pojawił się model podwójnej ziemi (dual Erth) występujący wśród dzieci amerykańskich, estońskich i tureckich. Co ciekawe dzieci indyjskie przedstawiały natomiast Ziemię jako dysk unoszony na wielkich wodach oceanu (model ten przedstawiło tylko jedno dziecko w amerykańskich badaniach). Autorzy badań twierdzą, że jest to wpływ kulturowy (szczególnie legend Indyjskich), a także przekazu medialnego (szczególnie bajek animowanych).

Modele wstępne (initial model) – zawierające esencję codziennych doświadczeń

1. Model horyzontalny prezentowany jest przez najmłodsze dzieci. Rysują one linię horyzontu, na której zaznaczają ludzi, domy i drzewa itp. Wszystkie te szczegóły dotyczą ich najbliższego, codziennego obrazu. Na pytania jak wygląda Ziemia dzieci udzielą opisowego wyjaśnienia. Spośród modeli trójwymiarowych najczęściej nie wybierają żadnego.
   
2. Model płaskiej Ziemi przedstawiany jest na rysunkach jako okrągła lub prostokątna płaszczyzna Wśród dostępnych modeli dzieci wybierają dysk prostokątny lub okrągły. Twierdzą, że jeśli będziesz szedł przez wiele dni dojdziesz do końca (do krawędzi) i możesz spaść. Tego typu rysunki są, jak wskazują badania, mylone z naukowym spojrzeniem, gdyż na pierwszy rzut oka wydaje się, że dziecko przedstawia zdjęcie Ziemi widziane z kosmosu. Dzieci Indyjskie przedstawiają również Ziemię jako dysk pływający na wodzie (oceanie)
   
3. Model wydrążonej wewnątrz kuli (hollow sphere) przypomina szklane kuliste akwarium Dzieci określają Ziemię jako okrągłą, a spośród modeli wybierają kulę. Twierdzą, że życie ludzi odbywa się wewnątrz kuli, a upadek z niej jest niemożliwy. Na rysunkach ludzie ze zrozumiałych względów rysowani są na dnie kuli.
   
4. Model podwójnej Ziemia (dual earth) to połączenie modelu horyzontalnego i płaskiej Ziemi. Dzieci opisują kształt Ziemi jako okrągły, ale wśród modeli wybierają piłkę lub dysk. Twierdzą, że Ziemia ma krawędź, z której można spaść. Na rysunku dzieci prezentują dwa obrazy, jeden widziany na co dzień – drzewa, domy i ludzi na płaskiej linii horyzontu oraz kulisty kształt planety na niebie. Obraz taki przypomina pejzaż na którego niebie widoczny jest rozświetlony Księżyc. Dzieci traktują tę okrąglą planetę jako drugą, inną Ziemię, z której nie można spaść. Taki obrazek przedstawiają również dzieci, które twierdzą, że nie sposób na Ziemi narysować żyjących ludzi dlatego też oprócz kulistej Ziemi rysują również linię horyzontu – takie wyjaśnienia dotyczą w pełni naukowego przedstawienia zjawiska. Model ten nie był obecny wśród dzieci Indyjskich.
   
5. Model spłaszczonej kuli wyraża Ziemię jako elipsę (lub jajko) o wyraźnie spłaszczonych. biegach. Opisy dzieci wskazywały na okrągły kształt Ziemi, podczas wyboru modelu dzieci wybierały kulę (piłkę). Twierdziły również, że idąc przez wiele dni można dojść do tego samego punktu z którego się wyszło. Na rysunkach ludzie przedstawiani są tylko w górnej części kuli, najczęściej na spłaszczeniu. Modele kształtu Ziemi jako jajka były widoczne w badaniach wśród indyjskich dzieci. Autorzy wskazują, że porównanie to pochodzi zapewne od jednej z ludowych legend, która przedstawia Ziemię w takim właśnie kształcie. Model ten może wskazywać o wiedzy dzieci w zakresie naturalnego spłaszczenia kształtu Ziemi, a także wynikać z próby połączenia modelu horyzontalnego z okrągłym kształtem planety.
   
6. Model naukowy (scientific model) – Naukowe wyjaśnienia
   Model kulistej Ziemi to w pełni naukowe wyjaśnienie. Dzieci uznają kształt Ziemi za kulisty, wybierają piłkę pośród dostępnych modeli. Uważają również, że można wrócić do tego samego miejsca, z którego się wyszło. Rysunki dzieci przedstawiają ludzi żyjących dookoła koła.
   

Modele umysłowe Układu Słonecznego (prowadzone tylko wśród dzieci Indyjskich przez: Samarapungavan A., Vosniadou S., Brewer W.)

Modele geocentryczne (ptolemeuszowski)

1. 1. Ziemia znajduje się w centrum. Ziemia kręci się wokół własnej osi. Księżyc i Słońce stoją w miejscu (są naprzeciw siebie).
      
   2. Ziemia znajduje się w centrum. Wokół Ziemi krążą (naprzeciw siebie) Księżyc i Ziemia.
      
   3. Ziemia jest kulą. Księżyc i Słońce (naprzeciw siebie) wznoszą się i opadają (góra-dół) nad Ziemię.
      
   4. Ziemia jest płaska (według wielu dzieci Indyjskich – jako pływający dysk na oceanie). Dzień i noc zależy od wielkiej chmury, która przykrywa Słońce – jest noc, a później przykrywa Księżyc – jest dzień.
      
   5. Ziemia jest płaska. Księżyc i Słońce (naprzeciw siebie) wznoszą się i opadają (góra-dół). Zanurzają się w wodzie lub wchodzą do Ziemi.
      

Modele heliocentryczne (kopernikański)

1. Słońce jest nieruchome, znajduje się w centrum. Ziemia krąży wokół Słońca i wokół własnej osi. Wokół Ziemi krąży Księżyc.
   
2. Słońce jest nieruchome i znajduje się w centrum. Ziemia krąży wokół Słońca. Wokół Słońca krąży również Księżyc.
   
3. Słońce znajduje się w centrum. Słońce i Księżyc jest nieruchome. Ziemia krąży wokół Słońca, pomiędzy Księżycem i Słońcem.
   
4. Słońce i Księżyc są nieruchome. Ziemia okrąża Słońce i Księżyc.
   

Autorzy stwierdzili, że dzieci mając dostęp do naukowych i nienaukowych modeli (kulturowo akceptowanych, ludowych) z każdej z nich wybierali to co było im potrzebne do wyjaśnienia fizycznego (mechanicznego) zjawiska. Dzieci próbują przyswajać naukowy model, który dostarcza im kultura dorosłych. Na bazie swojego – modelu ludowego (initial) konstruują uogólniony model (syntetic), który z czasem staje się naukowy (scientific). Dzieje się tak ponieważ dzieci w trakcie zastanawiania się (aktywności myślowej) rozwiązują problemy. Próbują wyjaśnić np. zjawisko grawitacji – chodzenia po Ziemi skoro jest ona kulą… czy prawo podparcia – Ziemia musi się na czymś podpierać – nie może „lewitować” w kosmosie., Zjawisko dnia i nocy – cykliczności zjawiska, co je powoduje… Jak pogodzić kształt Ziemi – kuli z jej obrotem i obecnością Słońca i Księżyca… Naukowy porządek powstaje z przypisania specyficznych właściwości kosmologicznych tj. Ziemi, Księżycowi i Słońcu. By dzieci opanowały naukowy model muszą ustalić podstawowe właściwości obiektów kosmicznych na drodze rozumowej – poprzez rozwiązywanie problemów (np. tych wyżej opisanych, szczególnie grawitacji i zjawiska dnia i nocy). W trakcie rozwiązywania problemów dzieci modyfikują swoje modele umysłowe poprzez co pojawiają się nowe problemy, a to świadczy, że dzieci modyfikują swoje wewnętrzne modele umysłowe dochodząc do coraz bardziej zaawansowanych naukowo modeli.

Dodam, że już XVII wieku Jan Amos Komeński pisał o konieczności przedstawiania dzieciom gwiazd i zwracania na zjawiska astronomiczne. Pisał: „Początki astronomii mogą zacząć poznawać w drugim, a najdalej w trzecim roku życia, patrząc na niebo i odróżniając słońce od księżyca i gwiazd. W czwartym i piątym roku mogą obserwować, że słońce i księżyc wschodzą i zachodzą, że księżyc raz całą tarczą świeci, to znów połową tylko lub kolistym skrawkiem, co można i trzeba także im pokazać. W szóstym roku można je nauczyć, że w zimie dni są najkrótsze, a noce najdłuższe, a w lecie przeciwnie – dzień długi, a noc krótka itd.” (źródło: Komeński J. A. Pisma Wybrane, opracowane przez B. Suchodolskiego, Wrocław-Warszawa-Kraków, Wydawnictwa Ossolińskich, 1964, s. 32).

Moje publikacje na ten temat:

• Jelinek J.A. (2017), Dziecięca astronomia. Rozumienie dziecięcych wyjaśnień jako punkt wyjścia do organizowania dydaktyki. W: Kategorie (nie)obecne w edukacji, red. Agnieszka Domagała-Kręcioch, Bożena Majeranek, Kraków: Impuls, s. 153-176.
• Jelinek J.A., Theories explaining astronomical phenomena at children and adults, w: Edukacja Biologiczna i Środowiskowa, 2016/1, s. 41-48 (wydanie anglojęzyczne).
• Jelinek J.A., Teorie wyjaśniające zjawiska astronomiczne u dzieci i dorosłych, w: Edukacja Biologiczna i Środowiskowa, 2016/1, s. 45-52.

Oto kilka propozycji dotyczących zajęć astronomicznych:

1. Dzienne obserwacje nieba
2. Planetarium