5.2 Aktívne poznávanie

Na Slovensku sa v rokoch 1993-98 overoval medzinárodný program integrovaného vyučovania prírodovedných predmetov známy ako FAST
(Foundational Approaches in Science Teaching), ktorého fundamentálnym koncepčným prvkom je žiacke samostatné, aktívne poznávanie. V klasických vzdelávacích programoch, za ktoré možno považovať aj vyučovanie fyziky podľa koncepcie predchádzajúcej obsahovej reforme pred rokom 2008, samostatná práca žiaka má prevažne funkciu verifikačnú, prípadne doplnkovú, a teda ju učiteľ môže v krajnom prípade aj vynechať. V programe FAST tvorí samostatná práca základnú súčasť žiakovho poznávania, bez ktorej by celý program stratil zmysel.

V ďalšom sa budeme venovať porovnaniu koncepcie vyučovania programu FAST, ktorá je zohľadnená aj v koncepcii vyučovania fyziky po obsahovej reforme v roku 2008, a koncepcie vyučovania fyziky pred rokom 2008, t.j. pred obsahovou reformou. Na tomto porovnaní vyzdvihneme prvky aktívneho vzdelávania.

V programe FAST sa používajú rôzne spôsoby získavania vedomostí (vedecký opis, explanačno-experimentálny postup a pod.), ale dôležité je, že analytické vzťahy fyzikálnych veličín sa zavádzajú neskôr ako v programe fyziky na ZŠ pred rokom 2008, prípadne sa vôbec nezavádzajú a ponechávajú sa len v grafickom vyjadrení (napr. určenie hustoty látok).

Charakteristické pre program, v ktorom žiak aktívne poznáva, je osvojenie si istých nástrojov, ktoré mu to umožňujú. Jeden z dôležitých nástrojov je aj schopnosť získavať informácie, napríklad z pozorovaní a meraní, a schopnosť tieto informácie spracovať. S tým súvisí aj osvojenie si zručností v experimentovaní, či vytváranie hypotéz a ich overovanie.

Pre klasické modely vzdelávania, kde dominuje učiteľov výklad, je charakteristické, že sa na prvé miesto v hierarchii cieľov kladie osvojenie si systému pojmov. Z toho dôvodu sa v týchto programoch explicitne neuvádza, ale ani systematicky sa v procese vyučovania nerealizuje taký cieľ, ako je schopnosť získavať informácie. Táto schopnosť je však pre samostatnú prácu žiakov kľúčová a jej získanie si vyžaduje systémový prístup. Vo vyučovaní fyziky by sa mal žiak postupne oboznamovať s nasledovnými zdrojmi informácií:
- pozorovanie prírody, prírodných javov,
- experimentálna činnosť, meranie hodnôt fyzikálnych veličín, vypracovanie tabuliek, zostrojenie grafov,
- používanie tabuliek,
- používanie odbornej literatúry, internetu,
- komunikovanie so spolužiakmi, učiteľom, odborníkmi,
- výmena skúseností z riešenia úloh so spolužiakmi.
Rozdiel medzi programom FAST a vyučovaním prírodovedných predmetov na Slovensku pred reformou v roku 2008 nebol len v tom, že naše programy sa vyučujú v oddelených predmetoch, ale aj vo výbere tematických celkov a prvkov obsahu vyučovania. Pod prvkami obsahu vyučovania rozumieme pojmy, pravidlá, zákony, spôsobilosti, stratégie a postupy, ktoré sú uvedené v štandardoch a sú spracované v učebnici, prípadne v iných metodických materiáloch.

V programe fyziky pred rokom 2008 sa za kľúčové pojmy označovali – časticová stavba látok, fyzikálne pole, sila, energia. Už z ich porovnania vidieť, že obsah vyučovania fyziky a následné vysvetľovanie javov bolo postavené na abstraktných pojmoch. Zámerom vyučovania fyziky na ZŠ bolo už od začiatku vysvetľovať javy na základe časticovej stavby látok, a preto sa pojem atómu a jeho model zavádzal už v prvom tematickom celku v 6. ročníku. V programe FAST je vysvetľovanie javov založené na konkrétnych pojmoch, ku ktorým možno dospieť pozorovaním a meraním, teda aktívnou, samostatnou prácou. Dokazuje to aj analýza a porovnanie pojmových štruktúr vybraných tematických celkov z oboch programov približne s tým istým obsahom – Mechanické vlastnosti kvapalín a plynov a Úvod do poznávania vlastností látok (obrázok 5.2, obrázok 5.3).

Ak porovnáme obe schémy, na prvý pohľad vidieť, že pojmový aparát v programe FAST je založený na konkrétnych pojmoch, ako je objem, hmotnosť či hustota a na meraní. V programe fyziky podľa predchádzajúcej koncepcie sa pristupuje k vysvetľovaniu správania sa telies v kvapalinách a plynoch cez abstraktné pojmy, ako sú sila a tlak.

Z uvedeného možno zovšeobecniť, že v programe založenom na samostatnom poznávaní žiakov je potrebné voliť na vysvetlenie javov čo najjednoduchší pojmový aparát, vyberať pojmy, ku ktorým možno dospieť pozorovaním, experimentálnou činnosťou, meraním a spracovaním údajov z meraní. Žiak však dokáže aj s týmto jednoduchším pojmovým aparátom riešiť rovnako náročné úlohy týkajúce sa všetkých dôležitých vlastností kvapalín a plynov, ako v klasickom programe. Napr. určiť, koľko by vážil predmet zavesený na ramene váh, ak je časťou svojho objemu ponorený vo vode, alebo určiť množstvo kvapaliny vytlačenej predmetom, ak je známy jeho objem, hmotnosť a poznáme hustotu kvapaliny, v ktorej je tento ponorený. Pritom u žiakov vzdelávaných klasicky, konfrontovaných s abstraktným pojmovým aparátom, to často nedokážeme dosiahnuť.

Porovnajme vysvetlenia z vybraných tematických celkov v oboch programoch vyučovania fyziky, ku ktorým sa má vo vyučovaní dospieť.

Za konečné vysvetlenie správania sa telies v kvapalinách sa v obsahu fyziky na ZŠ považuje Archimedov zákon, ktorý má v učebnici pre 7. ročník (Bohuněk, 2000) nasledovnú formuláciu: „Na teleso ponorené do kvapaliny pôsobí zvislo nahor vztlaková sila. Veľkosť vztlakovej sily F_vz = Vρ_k g, keď V je objem ponorenej časti telesa a ρ_k je hustota kvapaliny“.
Záverečné vysvetlenie správania sa telies v kvapalinách a plynoch by po vykonaní série experimentov a určení vzťahov medzi veličinami, malo podľa učebnice FAST 1 (Pottenger, Young, 1993) znieť takto: Telesá v prostredí kvapalín alebo plynov sa správajú rôzne – môžu plávať, vznášať sa, alebo sa potopia. Hmotnosť telesa, ktoré v kvapaline pláva alebo sa vznáša, je rovnaká ako hmotnosť kvapaliny vytlačenej objemom ponorenej časti telesa. Hmotnosti telies, ktoré sa v kvapaline potopia, sú väčšie ako hmotnosť kvapaliny vytlačenej ich objemom.

V tomto prípade nejde o citáciu textu z učebnice, ale o súbor zhrnutí vytvorených žiakmi.
Jeden zo zásadných rozdielov medzi porovnávanými obsahmi vyučovania fyziky je v dôraze na fyzikálne veličiny a ich jednotky. Pokiaľ klasické programy tieto jednotky preferujú, v novších programoch sa zdôrazňuje najmä výber javov, vysvetľovanie javov a hľadanie vzťahov, využitie grafickej metódy zobrazovania fyzikálnych funkcií ako matematického modelovania.

So žiakmi tercie na osemročnom gymnáziu, Vazovova ul. v Bratislave bol odskúšaný postup zavedenia vzťahu pre výpočet hydrostatickej vztlakovej sily (s. 109) z učebnice fyziky pre 1. ročník gymnázia. Dnes je ekvivalent tejto úlohy spracovaný v učebnici pre 8. ročník základnej školy na strane 108 (Lapitková, 2012). Išlo o jednoduchý experiment s ponáraním kovového valčeka zaveseného na silomere do odmerného valca s vodou, prípadne s kvapalinami iných hustôt.

V znení úlohy boli zahrnuté len najnutnejšie kroky, ktoré by mali žiakom pomôcť samostatne objaviť vzťah medzi hydrostatickou vztlakovou silou a ponorenou časťou objemu valčeka.
Úloha znela:
Pozoruj ponáranie telesa zaveseného na silomere do odmerného valca s vodou.
- Navrhni veličiny, ktoré budeš pri ponáraní telesa merať.
- Navrhni tabuľku, do ktorej zaznamenáš namerané hodnoty.
- Spracuj výsledky merania do grafu.
Prakticky každá skupina navrhla merať tiaž telesa a objem vody telesom vytlačenej. To boli priamo pozorovateľné veličiny. Časť žiakov ponorenú časť objemu telesa vypočítala a zaznamenala do tabuľky, čo im prinieslo presnejšie výsledky.

Po priamej skúsenosti žiakov s meraním tiaže valčeka ponáraného do vody nasledovala diskusia o sile, ktorá na ponorenú časť valčeka pôsobí – o vztlakovej sile. Považujeme túto priamu skúsenosť žiakov za kľúčovú. Každá skupina prišla k záveru, že medzi vztlakovou silou a ponoreným objemom valčeka je lineárna závislosť (obrázok 5.4).
Vzťah medzi veľkosťou vztlakovej sily a hustotou kvapaliny bol vlastne objavený žiakmi. Ďalej môžu nasledovať merania v rôzne hustých kvapalinách. Dobré výsledky sa dajú získať pri pokuse s alpou a koncentrovaným roztokom soli do kúpeľa. Vyžaduje si to však väčšiu presnosť merania a využitie počítačového programu na zostrojenie grafov.

Učiteľská skúsenosť hovorí, že vyučovanie založené na riešení problémov samostatnou, aktívnou činnosťou žiakov prináša výsledky v podobe lepšieho pochopenia učiva a rozvoja myslenia. Domnievame sa, že interferenciu pojmov hydrostatický tlak, hydrostatická tlaková sila a vztlaková sila možno odstrániť riešením podobných experimentálnych úloh, ako je analyzovaná predchádzajúca úloha.

5.2.1 Výber metód práce
Prenos a transformácia faktov, pojmov, zákonov z vednej disciplíny do didaktického programu sa týka tzv. rezultatívneho aspektu vedy, teda súboru poznatkov, ktoré veda už získala a usporiadala. Veda má však aj svoju procesuálnu rovinu, pod ktorou sa rozumejú metódy poznávania, objavovania nových skutočností. Aspekt, ktorý vedu posúva dopredu. A práve s touto stránkou transformácie vedy sa bude musieť didaktika fyziky vysporiadať, pretože, ako sa ukazuje (Koubek, Pišút, 1997), osvojenie si stratégií a metód fyzikálneho poznávania vo fyzike je pre človeka trvalejšia a praktickejšia hodnota ako statické ovládanie súboru pojmov.

Rovnakú dôležitosť prikladá metódam poznávania aj program STL (Science and Technology Literacy) (Kulčák, Baník, 1996). Ciele tohto programu pre intelektuálnu oblasť zdôrazňujú využívanie vedeckých prístupov, spracovanie informácii, ktoré vedú k vysvetľovaniu prírodných javov, metódy testovania vysvetlení a pod. Ide o napodobňovanie práce vedca a transformovanie metód poznávania, ktorými sa zaoberá metodológia fyziky. S podobnými myšlienkami sa stretávame aj v projekte MILENIUM (Rosa, 2000).

Rozvoj fyzikálneho poznania súvisí s rozvojom poznávacích metód. Spravidla sa hovorí o empirických a teoretických prostriedkoch. Aristoteles venoval veľkú pozornosť pozorovaniu prírody a podľa neho všetky aktivity, ktoré sa vyskytujú spontánne, sú prirodzené. Na druhej strane experiment, pri ktorom dochádza k zmene prirodzených podmienok, však prirodzený nie je a preto ním nemožno riešiť podstatu veci. Nie div, že experiment nebol pre grécku vedu charakteristický. Predpokladal, že vhodným nástrojom na získanie poznatkov je indukcia a že abstraktné myslenie a usudzovanie musí byť podporené zisteniami z reálneho sveta. Tieto metódy aplikoval takmer na všetko, od poézie a politiky až po astronómiu a prírodnú históriu (Ruisel, 2016, s. 50).

Je známe, že moderné fyzikálne experimenty, pri ktorých sa používajú zložité technické zariadenia, sú nemysliteľné bez zodpovedajúcich teoretických predstáv. Ako príklad možno uviesť Becquerelovo pozorovanie sčernenia fotografickej platne pôsobením solí uránu, ktoré spočiatku pokladal za dôsledok pôsobenia luminiscencie. Práce Curieovcov viedli k novému vysvetleniu založenému na myšlienke rádioaktívneho žiarenia.

Za prvého oficiálneho vedca s pokladá Alhazen (965 – 1040) (vlastným menom Ibn alHaitham), otec optiky, pretože samostatne navrhol modernú vedeckú metódu, ktorú pri výskumoch aj prakticky využíval. Podľa slávneho optika je nevyhnutné:
1. podrobne formulovať problém založený na pozorovaní a experimentovaní,
2. testovať alebo kritizovať hypotézy prostredníctvom experimentovania,
3. interpretovať údaje a dospieť k záveru, najlepšie použitím matematiky a
4. publikovať zistenia.

Ibn al-Haitham pochopil, že kontrolované a systematické experimentovanie a meranie je podstatné pre objavovanie nových poznatkov, postavených na existujúcich (Ruisel, 2016, s. 55).
Galilei použil induktívnu vedeckú metódu, pretože chápal, že žiaden empirický dôkaz nemôže perfektne ladiť s teoretickými predikciami. Veril, že pre experimentátora by nebolo možné brať do úvahy každú jednotlivú premennú. Bol tiež pravdepodobne prvý, kto pochopil, že vedecká metóda využíva rovnako dedukciu aj indukciu (Ruisel, 2016, s. 65).
Teda čisté stupienky od empírie k teórii neexistujú. Je však zrejmé, že pre prvotné poznanie je nevyhnutný jeho zmyslový stupeň. Premena zmyslovej skúsenosti, vnemu, na myšlienku závisí od prostriedkov, ktorými človek disponuje. Empirické poznanie sa vo vedeckom svete označuje za prvý, východiskový stupeň analýzy poznania. Racionálne spracovanie empiricky získaných poznatkov prerastá do teoretického poznania. Empirické a teoretické poznanie sa dopĺňajú a podmieňujú.
Teoretické poznanie má podľa A. A. Zinovieva (1964, s. 238) dva stupne. „Prvý stupeň zahŕňa také prostriedky teoretického skúmania, ako sú abstrakcie jednotlivých vlastností a vzťahov medzi predmetmi, tvorba pojmov, objavovanie empirických zákonov, nastoľovanie hypotéz a pod. Druhý stupeň charakterizuje budovanie systémov poznatkov, ktoré nazývame teóriami.“
Pri didaktickom spracúvaní metód poznávania je potrebné zaoberať sa predovšetkým transformovaním prvého stupňa teoretického poznávania. Úlohou didaktiky fyziky je hľadanie takých postupov a navodzovanie takých situácií, v ktorých by si žiak formuloval hypotézy, overoval ich a vyvodzoval vzťahy medzi skúmanými objektmi, fyzikálnymi veličinami. Sú to postupy, v ktorých sa realizujú nasledovné metódy práce:
- experimentálne procedúry,
- štatistické postupy,
- matematické metódy a pod.

V práci V. Koubeka (1985) nachádzame riešenie problému empirického modelu poznávania v školskej praxi. Jeho uplatnenie sa predpokladalo hlavne pri riešení úloh v etape verifikácie poznatkov a nie ako prostriedok osvojovania si pojmov, zákonov atď., teda tvorby poznatkov.

Obsah vyučovania fyziky na našej základnej, ale ani strednej škole nepristupoval pred r. 2008 k žiadnej fyzikálnej teórii v zmysle metodológie fyziky, t.j. ako k sústave fundamentálnych pojmov a tvrdení, ktorých platnosť je potrebné dokazovať. Naproti tomu v programe FAST sa stretávame s Daltonovou atómovou teóriou, ktorá je prezentovaná ako súbor tvrdení, ktoré sa dokazujú, a tým sa modeluje cesta k porozumeniu vedeckej teórii.
Voľba metód poznávania, v didaktickom chápaní, je podmienená spôsobom vysvetľovania javov. Z metodologického hľadiska ide o rozpracovanie tzv. princípu explanácie. Explanácia „ako postup spočíva v identifikácii vhodných vysvetľujúcich výrokov a v explicitnom konštatovaní určitej relácie medzi vysvetľovaným a vysvetľujúcimi výrokmi“ (Halas, 2017). Vo všeobecnosti možno vedecké metódy chápať ako postupy, ktorých aplikáciou sa modifikuje existujúca báza poznatkov. Výsledkom je „rast poznania“. Báza poznatkov sa mení tým, že na vstupnom objekte metódy sa vykonávajú operácie, pomocou ktorých sa získava výstupný objekt. Napríklad metóda merania rozširuje bázu poznatkov tým, že určitej veličine vstupného objektu priradí – okrem iného, na základe praktickej operácie s objektom a meracím zariadením – jej aktuálnu číselnú hodnotu. Výrok, ktorý konštatuje, že určitá veličina má určitú hodnotu, predstavuje výstupný objekt tejto metódy. Rast poznania, ktorý prináša metóda merania, spočíva v rozšírení bázy o daný výrok.

Metóda výpočtu aritmetického priemeru zase rozširuje bázu poznatkov tým, že pre určitú množinu hodnôt, ktorá je vstupným objektom metódy, zistí priemernú hodnotu. Aj teraz sa báza rozšírila, ale iným spôsobom. Pri meraní sa k nej pripojil nový empirický poznatok, získanie ktorého si vyžadovalo praktickú interakciu s objektom. Na získanie priemernej hodnoty nebolo treba vykonať žiadne dodatočné empirické postupy, ale len transformovať existujúce poznatky pomocou známeho pravidla na výpočet aritmetického priemeru. O metóde výpočtu aritmetického priemeru preto hovoríme, že je analytická, zatiaľ čo metóda merania je empirická. (Halas, 2017)

„Problém explanácie (vysvetlenia) vo fyzike, rovnako ako v hociktorej inej vede, spočíva v hľadaní odpovede na dve otázky: po prvé, ako vysvetliť ten-ktorý jav, a po druhé, čo treba pokladať za vysvetlenie.“ (Akčurin a kol., 1984, s. 29)

Vysvetlenie je v úzkej spojitosti s poznávacími procesmi zameranými na pochopenie, objasnenie podstaty a vnútornej povahy predmetu. Vysvetleniu patrí vo vedeckom bádaní ústredné miesto. Vedecko-výskumné postupy, ako experiment, hypotézy, opis a pod., možno považovať za prípravné etapy k vysvetleniu. Za explanáciu možno vo vede považovať len takú poznávaciu procedúru, ktorá spĺňa isté metodologické princípy.

Za základné typy fyzikálnej explanácie sa považuje názorné vysvetlenie a matematické vysvetlenie (Akčurin, 1984, s. 33).
Názorné vysvetlenie, ako to už vyplýva z jeho názvu, je explanácia pomocou obraznej rekonštrukcie vysvetľovaného javu. Ako konštatoval už Aristoteles, veda sa začína údivom. Človek naráža na nezvyčajné javy. Názorné vysvetlenie odstraňuje nepochopiteľnosť javu tým, že nezvyklé redukuje na bežné a známe. Názorné vysvetlenie začleňuje vysvetľovaný jav do prirodzeného usporiadania. Anomáliou sa začína v projekte FAST poznávací cyklus pojmov, o ktorých majú žiaci už vybudovanú skúsenostnú predstavu.

Potreba matematickej explanácie vzniká v súvislosti s meraním fyzikálnych veličín. Meranie začleňuje fyzikálny fakt do kontextu matematickej schémy. Ide o to, že veličiny, ktoré sú výsledkom merania, nemajú iba fyzikálny, ale aj matematický zmysel. Klasické príklady matematického vysvetlenia nájdeme už v Galileiho fyzike. Je úlohou vedeckej komunity, aby posúdila výsledky vedeckého poznania a dohliadla na správnosť ich interpretácie.

Z hľadiska didaktiky fyziky je problém v inej rovine. Didaktika musí prijať kompromisné vysvetlenia javov, ktoré rešpektuje nie len vedecké vysvetlenie, ale aj mentálnu úroveň žiakov. V rozdielnych didaktických systémoch je aj tento kompromis odlišný.
Príkladom dvojakého didaktického vysvetlenia javu je vyššie uvedená formulácia Archimedovho zákona. V klasickom modeli má podobu matematického vysvetlenia, pravda bez adekvátnych poznávacích postupov, ktoré by mali tomuto vysvetleniu v procese vyučovania predchádzať.

Vysvetlenie správania sa telies v kvapalinách v programe FAST je príkladom názorného vysvetlenia bez analytických vzťahov.

V cieľoch vyučovania fyziky, ktoré je založené na aktívnom poznávaní a osvojovaní si poznávacích postupov by mali byť zahrnuté nasledovné tézy vyplývajúce z vedeckých postupov:
- objavy princípov si vyžadujú pozorovanie, meranie a analýzu javov,
- pokusy možno považovať za modely fyzikálnych javov, a preto slúžia na objavenie zákonov a princípov,
- pokus sa musí kontrolovať, merať a opakovať,
- opakovaním pokusu sa overujú jeho výsledky,
- diskusie o experimente, verifikácii hypotéz a teóriách sú podstatné zložky vedeckej práce,
- zostrojenie grafu z nameraných hodnôt je dôležité pri analýze vzťahov medzi veličinami,
- vedecké modely a teórie sa môžu zmeniť, keď sa objavia nové poznatky,
- niektoré hypotézy sú overiteľné, iné nie, veda však postupuje dopredu pomocou overovania hypotéz,
- dobrá teória úspešne predpovedá udalosti v novej situácii.

Postupy poznávania, ktorých súčasťou sú aj vyššie uvedené myšlienky je nutné ďalej rozpracovať v učebniciach a metodických príručkách pre učiteľa. Mali by byť integrálnou súčasťou aktívneho vytvárania, konštruovania pojmov, zákonov a teórii, a tak sa stať prvkami štruktúry poznatkov žiaka.

5.2.2 Grafická metóda zobrazovania ako spôsob matematického modelovania javov

Problém hľadania matematického modelu pri sprístupňovaní fyzikálnych javov na vyučovaní patrí medzi najzložitejšie problémy didaktiky. Preto sa často medzi odborníkmi rieši otázka, či možno vypracovať taký program vyučovania fyziky, ktorý by bol založený len na názornom vysvetľovaní javov.
Prikláňame sa k tej skupine didaktikov, ktorí tvrdia, že takto jednostranne postavený program by ignoroval z metodologického hľadiska dôležitý nástroj poznávania tejto vednej disciplíny. Na druhej strane to, že matematické modelovanie má vo vyučovaní fyziky na všetkých stupňoch vzdelávania svoje problémy, ukazujú aj viaceré výskumy učebných výsledkov žiakov, ktoré sú zamerané na riešenie úloh s použitím analytických vzťahov. Stáva sa, že aj keď sa žiaci naučia riešiť úlohy využitím matematických prostriedkov, neznamená to, že pochopili javy a pojmy s nimi súvisiace (Fenclová, 1980, Vantuch, 1988, TIMSS, 1996).

V didaktike fyziky sa za matematický model, ktorý by bol vhodný pre vzdelávací program, a ktorý by správnym metodickým postupom mohol odstrániť formálnosť vedomostí žiakov, označuje grafická metóda zobrazovania fyzikálnych funkcii. Táto metóda je „dôležitým zdrojom kvalitatívnych a kvantitatívnych informácii o zobrazovanom fyzikálnom deji“ (Koubek, 1978).

Grafická metóda zobrazovania je spojená so školským experimentom. 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 (Vanyová, 2015). Meranie vykonané počas experimentu poskytuje údaje, ktoré pri vhodnom usporiadaní do tabuľky predstavujú jednu z možností pre matematickú formuláciu funkčnej závislosti veličín sledovaných v priebehu experimentu. Tabelárne vyjadrenie fyzikálnej funkcie a následné zostrojenie súradnicového grafu možno použiť ako prostriedok na zavedenie pojmu – fyzikálnej veličiny. Tento prostriedok však možno v školských podmienkach využiť ako názorný prostriedok iba vtedy, ak žiaci dokážu čítať a interpretovať graf, teda vedia z neho získať fyzikálne informácie.

Graf sa považuje za nositeľa dvojakých informácii: kvantitatívnych a kvalitatívnych. Kvalitatívne informácie o zobrazenom deji čítame z tvaru čiary grafu. Kvantitatívne informácie zodpovedajú jednotlivým geometrickým prvkom grafu – dĺžkam úsečiek, ich pomerom, uhlom zovretým úsečkami.

Ďalej možno fyzikálnu závislosť vyjadriť aj analytickým vzťahom, alebo (na nižšom stupni vzdelávania) naďalej pracovať v aplikáciách len s kvalitatívnym vyjadrením závislosti a využívať súradnicový graf.

Analýza práce žiakov v práci s grafmi ukázala, že v klasickom vyučovaní fyziky sa u žiakov nevytvorí konkrétna predstava o priebehu deja zobrazeného grafom (Ješková, Pencáková, 2000).

Graf súvisí s určitou dynamickou realitou, ktorá je sprostredkovaná súborom nameraných a zaznamenaných hodnôt fyzikálnych veličín. Graf je niekoľkonásobne transformovaná realita s postupnosťou: reálny dej a jeho pozorovanie – meranie a zápis hodnôt fyzikálnych veličín, záznam hodnôt do súradníc a zostrojenie čiary grafu – čítanie a interpretácia grafu. Ak žiak preskočí jednu etapu – pozorovanie a meranie hodnôt fyzikálnych veličín reálneho deja, z grafu sa stáva len sprostredkovaná a abstraktná informácia, náročná na predstavivosť, za ktorou nestojí nijaká reálna skúsenosť. Túto skutočnosť dávame do vzťahu so zlyhávaním žiakov pri práci s grafickou metódou zobrazovania.

Dnes možno zostrojovanie grafov na vyučovaní značne urýchliť využitím počítačových programov, ale to ale neznamená, že možno zanedbať reálnu skúsenosť s experimentovaním a meraním hodnôt fyzikálnych veličín.