7.3 Analýza učebníc fyziky pre ZŠ z hľadiska rozvíjania grafickej gramotnosti

    Analýzu učebníc fyziky pre ZŠ z hľadiska rozvíjania grafickej gramotnosti vykonala vo svojej dizertačnej práci Vanyová (2015).
    Grafy sú vhodné nielen na čítanie informácií, ale aj na kvantitatívne a kvalitatívne vyhodnotenie aktívnej činnosti žiakov na hodinách, resp. experimentu. Výstupom poznávacej činnosti žiaka je graf alebo nákres, ktorý je treba vyhodnotiť a získať z neho nejaké údaje, vysloviť záver k aktivite. I keď nie vždy je záver aktivity, ktorý vyslovia žiaci fyzikálne správny, resp. úplný. Spresnenie vysvetlenia daného fyzikálneho javu je potom námetom pre ďalšiu činnosť žiakov a pre prácu s už získanými poznatkami.
    Prvou úlohou v učebnici Fyzika 6 (Lapitková a kol., 2010a), ktorá vedie žiakov k práci so súradnicovým systémom a s grafmi, je úloha zistiť dĺžku vlastnej stopy a na základe tohto údaja zobraziť grafickú závislosť dĺžky od počtu stôp. Na tomto príklade sa žiak oboznamuje s pojmom graf a so spôsobom zostrojovania grafu. V učebnici je uvedený presný postup, ako zostrojovať súradnicové osi; čo zobraziť na vodorovnú x-ovú os a zvislúy-ovú os; ako výstižne pomenovať graf a pri zostrojovaní čiary spájajúcej jednotlivé body previesť úvahu, či jednotlivé body spojiť alebo nie.
    V učebniciach fyziky pozorujeme postupné zavádzanie grafických vyjadrení pojmov a javov sledovaných počas experimentálnej činnosti. Jedným z pojmov, zavedených grafickou formou, je hustota. Graf vyjadruje závislosť medzi hmotnosťou telesa a jeho objemom. Na základe zobrazených dát majú žiaci zistiť hustotu telesa. Je potrebné, aby už mali skúsenosť s jednotkou hustoty a s tým, čo vyjadruje (je to počet gramov látky na 1 cm3 objemu). Týmto grafom je modelovaná fyzikálna veličina hustota. 
    Tejto úlohe predchádza úloha, v ktorej majú žiaci do grafu závislosti hmotnosti telesa od jeho objemu zakresliť telesá rôzne sa správajúce vo vode. Na odlíšenie je potrebné iným spôsobom označiť telesá, ktoré plávajú vo vode a telesá, ktoré sa potopia. Žiaci majú sledovať rozmiestnenie bodov, ktoré patria jednotlivým  telesám, v sústave súradníc a pokúsiť sa vyjadriť záver z merania (Lapitková a kol., 2010a, str. 82).
    Ďalší graf v učebnici Fyzika 6 je určený na zistenie hustoty kvapaliny už známym spôsobom. V kontrolnej fáze (súčasťou učebníc sú testy určené na kontrolu vedomostí a zručností) je žiakom zadaná praktická úloha, v ktorej majú grafickou formou určiť hustotu kamienkov z rovnakej horniny. V tejto úlohe sa sleduje, ako si žiak rozvinul zručnosti spojené s experimentovaním a prezentáciou výsledkov experimentu. Namerané hodnoty má zakresliť do súradnicovej sústavy, pričom musí označiť súradnicové osi a následne zistiť hustotu kamienkov odčítaním súradnice hmotnosti prislúchajúcej k súradnici objemu 1 cm3.
    Poslednou úlohou učebnice šiesteho ročníka je zostrojiť graf z nameraných hodnôt, zobrazujúci vzťah medzi objemom vytlačenej kvapaliny a hmotnosťou predmetov, ktoré vo vode plávajú. Hodnoty majú žiaci zapísať do tabuľky a potom vyniesť do grafu závislosť hmotnosti plávajúcich predmetov vo vode od objemu vytlačenej kvapaliny. Na záver majú žiaci odpovedať na otázku: Čo by mal potvrdiť zostrojený graf? 
    V učebnici Fyzika 7 (Lapitková a kol., 2010b)sa zavádzajú pojmy teplota a teplo. Tu sa ponúka priestor pre prácu s tabuľkami a grafmi závislosti teploty nameranej v čase v reálnych meraniach. Prvým meraním je meranie teploty vody počas jej zohrievania v rýchlovarnej kanvici. Žiaci majú navrhnúť tabuľku na zaznamenávanie hodnôt času a teploty. Na základe zostavenej tabuľky majú zostrojiť graf závislosti teploty vody od času. Prostredníctvom odpovedí na otázky majú analyzovať graf a čítať údaje z grafu.
    V ďalších úlohách sú výsledky fiktívnych meraní zaznamenané formou tabuľky a je potrebné zobraziť závislosť v podobe grafu, alebo sú výsledky merania spracované do grafu a odpoveďami na otázky žiaci majú kvantitatívne (priradiť dvojicu súradníc) alebo kvalitatívne opísať prebiehajúci dej. 
    V druhej časti učebnice sú úlohy tematicky zamerané na premenu skupenstva látok a sledovanie priebehu teploty látky práve počas skupenskej premeny. Do pripravenej tabuľky majú žiaci zapisovať hodnoty [čas, teplota tiosíranu sodného] a pripojiť poznámku o pozorovaní priebehu zohrievania danej látky. Následne majú hodnoty vyznačiť na grafe závislosti teploty od času. Dôležitá v tejto úlohe je analýza a čítanie grafu. Ako pomôcka slúžia otázky na konci aktivity. Pri topení a tuhnutí parafínu sú v učebnici opísané na grafe aj jednotlivé fázy procesu.
    Názorné vyjadrenie závislosti zmeny teploty kovu od zmeny teploty vody pri tepelnej výmene je práve grafické znázornenie. Porovnaním/prekrytím grafov viacerých skupín (žiaci skúmajú tepelnú výmenu medzi vodou a rôznymi kovmi) majú žiaci prísť na rozdielnosť v zobrazení grafov – krivky s rôznymi sklonmi pre rôzne kovy. 
    Obsah učebnice Fyzika 8 (Lapitková a kol., 2012b)je tematicky zameraný na dve oblasti – optika a mechanika. V prvej časti sa grafickým opisom sleduje rozdiel medzi slnečným žiarením a svetlom z umelého zdroja. Do grafu sa vynáša závislosť osvetlenej plochy od vzdialenosti clony od tienidla. Výstupom je kvalitatívne porovnanie dvoch grafov.
    V ďalších aktivitách v Optike sa už nestretávame s grafmi, ale mnohé pozorované situácie je potrebné vyjadriť schémou, náčrtom. Grafické informácie čerpáme práve z nákresov a obrázkov, napr. odraz svetla na rovinných plochách, lom svetla na rozhraniach dvoch prostredí, vyznačenie chodu svetelných lúčov cez šošovky, schémy usporiadania šošoviek a spôsob zobrazovania predmetu v optických prístrojoch.
    V časti Pohyb a sila sú informácie o pohybe sprostredkované formou tzv. kinematických grafov závislosti dráhy od času resp. rýchlosti pohybu od času. V úvode, na základe informácie z obrázka, majú žiaci zostaviť tabuľku o pohybe auta (zaznamenať prejdenú dráhu a čas pohybu) a údaje vyniesť do grafu závislosti dráhy od času. Porovnaním dvoch grafov majú posúdiť rozdiel medzi jednotlivými grafmi i pohybmi (rovnomerný a nerovnomerný pohyb).
    Ďalšie úlohy sú zamerané na čítanie informácie z grafov. Na obrázkoch sú dva hotové grafy závislosti dráhy od času, ktoré vznikli použitím senzora na záznam pohybu. V podstate ide o ilustračné obrázky, na ktorých je vysvetlené, ako sa telesá pohybujú.
    Na prepojenie dvoch grafov opisujúcich ten istý dej sú určené úlohy ukazujúce závislosť dráhy od času a závislosť rýchlosti od času rovnakého sledovaného pohybu. Príkladom je sledovanie pohybu atléta. Na obrázku je vyznačená tabuľka s nameranými hodnotami [čas, dráha] behu na 100 m. Vyznačená je aj krivka, ako sa menila rýchlosť pohybu v 20 metrových úsekoch. Pripojený je graf závislosti rýchlosti od času (Lapitková a kol., 2010a s. 154) – priemernej rýchlosti na 20 metrových úsekoch a priemernej rýchlosti počas celého behu. 
    Nakoľko je zobrazenie jedného deja dvoma rôznymi spôsobmi pre žiakov základnej školy pomerne abstraktným vyjadrením, je tejto problematike venovaných viac úloh. Na vyznačených grafoch závislostí s(t) a v(t) pre rovnomerný a nerovnomerný pohyb majú žiaci vnímať rozdiely medzi jednotlivými závislosťami a vysvetliť ich. V inej úlohe je na obrázku graf závislosti s(t) a v(t) pre dve pohybujúce sa autá súčasne. Úlohou žiakov je posúdiť tento graf a určiť, ktoré auto ide rýchlejšie a ako sa to prejavuje na grafe závislosti s(t) a v(t).
    Učebnica Fyzika 9 (Lapitková a kol., 2012b) je zameraná na oblasť elektriny a magnetizmu. Stretávame sa v nej častejšie s nákresmi a schémami. Nákresy zobrazujú napr. indukčné čiary magnetického poľa v okolí magnetov alebo siločiary elektrického poľa v okolí nabitých telies. Symbolicky sú označené kladne a záporne nabité častice na obrázkoch znázorňujúcich rozloženie nábojov na nabitých telesách, modelujúcich pohyb častíc vo vodiči. V časti Elektrina sú neoddeliteľnou súčasťou každej preberanej témy schémy elektrických obvodov, ktoré sú vo väčšine prípadov veľmi vhodne dopĺňané fotografiami reálne zostavených elektrických obvodov, čo napomáha žiakom k prepojeniu si informácie zapísanej schémou a reálnej situácie. Používanie grafov sa zdá výhodné pri zavedení Ohmovho zákona, kedy žiaci do grafu zobrazujú závislosť elektrického prúdu prechádzajúceho rezistorom od napätia na rezistore. Z tvaru grafu určujú závislosť dvoch veličín U, I. V prípade splnenia podmienky v úlohe (Lapitková a kol., 2012b, s. 51) žiaci majú možnosť porovnať tvar resp. sklon grafu pre rezistory s rôznymi odpormi. V tomto veku sa očakáva, že žiaci sú schopní prezentovať svoje výsledky a vyvodiť závery z aktivít. 
    Vhodne je zadaná úloha, v ktorej majú žiaci zistiť chyby na grafickom zobrazení závislosti U(I). Pre porovnanie voltampérovej charakteristiky rezistora a žiarovky je v učebnici príklad, v ktorom sa od žiakov očakáva, aby sa sami pokúsili vysvetliť rozdiel medzi jednotlivými charakteristikami.
    Ďalšia úloha zameraná na čítanie informácií z grafu a ich spracovanie je úloha, pri ktorej má žiak z grafu závislosti odporu vodiča od jeho dĺžky zistiť odpor vodiča pre zadané dĺžky vodiča. Z odčítaných hodnôt z grafu a hodnôt elektrického prúdu má žiak vypočítať napätie na koncoch vodiča.
    Grafické úlohy sú aj súčasťou Testu 2. V jednej z týchto úloh je potrebné z grafu U(I) určiť odpor rezistora a určiť, či platí pre daný rezistor Ohmov zákon. V druhej úlohe je potrebné, aby žiaci zostavili tabuľku merania prúdu a napätia na rezistore so známym odporom a následne hodnoty zobrazili do grafu.
    Vo viacerých úlohách v učebnici sa ešte stretávame so zapisovaním výsledkov meraní a pozorovaní do tabuľky.