Převrácená výuka a nová role učitele
| 6. 9. 2021Co je a co určitě není převrácená výuka? Jaké jsou její cíle? Pokusím se vyvrátit několik oblíbených mýtů a nabídnu vlastní učitelské zkušenosti s tímto typem výuky inženýrských předmětů na vysoké škole.
Převrácená výuka je, když… Když se ve výuce používají videa nahraná na YouTube…, když jsou studenti ochuzeni o přímý kontakt s vyučujícím i s ostatními studenty…, když vyučující přenese zodpovědnost za samotný proces učení (se) na studenty („naučte se to sami, přijďte, až to budete umět, a já vás přezkouším“)…, když má tak vysokoškolský učitel s učením méně práce a může se místo toho věnovat bádání…
Tyto a několik dalších „definic“ či spíše pověr o pedagogickém přístupu známém jako převrácená výuka (anglicky flipped learning) či také převrácená třída (angl. flipped či inverted classroom) se velmi často objevují v diskusích o tomto pedagogickém přístupu. Mou motivací pro napsání tohoto článku je tyto pověry vyvrátit a podělit se o definici, která je v souladu s tím, jak je pojem používán nemalou mezinárodní komunitou pedagogů. Popíšu také vlastní učitelskou zkušenost s několikaletým systematickým využíváním prvků převrácené výuky ve dvou inženýrských předmětech ve studijním programu Kybernetika a robotika na Fakultě elektrotechnické ČVUT v Praze.
Co sami a co společně?
Pro vysvětlení podstaty převrácené výuky bude užitečné nejdříve popsat podstatu výuky tradiční. Či alespoň jak ji (nepochybně subjektivně) sám vnímám. Jakkoliv je níže uvedená charakteristika dost možná platná i pro nižší výukové stupně, zaměřím se na výuku vysokoškolskou. A i tam se omezím na obory technické a přírodovědné. Mnohé aspekty výuky budou jistě společné s výukou v oborech humanitních a společenskovědních, nicméně v některých rozdíly být mohou a já chci vycházet z vlastních zkušeností docenta technické kybernetiky získaných při učení i učení se.
Troufnu si prohlásit, že primárním způsobem výuky technických a přírodovědných oborů je dnes přednáška v kombinaci se samostatnou studentskou prací. Studenti se nejdříve v domluvený čas dostaví do auly či učebny a ve společnosti dalších několika desítek (ale třeba i stovky nebo dvou set) studentů sledují po dobu typicky 90 minut výklad experta v daném oboru. Právě v průběhu tohoto setkání se studenti poprvé setkají s vyučovanou látkou: studentům je představena základní terminologie i značení, jsou jim podány základní definice a vysvětleny základní koncepty a principy, které bývají následně ilustrovány pomocí jednoduchých příkladů. Dotazy kladou studenti nemnohé, a to i přes výzvy přednášejícího, a typicky jde spíše o žádosti o opětovné dílčí vysvětlení či o upozornění na překlepy v rovnicích napsaných přednášejícím na tabuli.
Někdy bývá tato častá pasivita studentů při přednášce (připomenu tady své omezení na technické a přírodovědné předměty) vysvětlována údajnou obecnou pasivitou českých studentů, ale má zkušenost studentská i učitelská z kvalitních zahraničních univerzit není výrazně jiná. A není to vůbec překvapivé vzhledem k tomu, že studenti byli s novou problematikou sotva seznámeni. I ti nejlepší potřebují nějaký čas na vstřebání nových poznatků, než mohou zareagovat kvalifikovaným dotazem.
V závislosti na rétorických schopnostech přednášejícího (s nadsázkou dodávám: a na hloubce hlasu) odcházejí studenti z přednášky více či méně přesvědčeni, že nové látce rozumějí. Tento uspokojující pocit jim však nezřídka vydrží jen do druhého setkání s vyučovanou látkou – tentokrát už ve svém „individuálním prostoru“ (doma, na koleji, ve vlaku, v kavárně, v knihovně) –, když se pokusí vyřešit zadané domácí úkoly. Běžnou studentskou zkušeností v této fázi výuky je… náraz. Při druhém střetu s novou látkou totiž studenti nezřídka zjišťují, že ona plynulost příběhu předloženého na přednášce jim možná (snad nechtěně) skryla různé nejasnosti a komplikace, a jejich dosavadní porozumění jim tak nestačí pro vyřešení zadaných problémů. Nicméně v té chvíli mají smůlu, protože už není po ruce ani vyučující pro vysvětlení nejasností, ale vlastně ani spolužáci pro dohadování se o správném postupu a řešení.
Jistě lze namítnout, že mnou poskytnutý popis vysokoškolské výuky není úplný, protože snad ve všech studijních oborech i jednotlivých předmětech bývají přednášky doplněny i dalšími formáty organizované výuky, jako jsou cvičení, semináře či laboratoře, ve kterých studenti dostávají příležitost při dalších střetech s novou látkou bezprostředně využít přítomnosti vyučujícího či spolužáků. To je jistě pravda. Nicméně stále budu trvat na tom, že přednáška je ze všech formátů organizované výuky všemi zúčastněnými vnímána jako nástroj hlavní. Je to patrné i z toho, že na ně univerzity alokují pracovní čas svých nejlepších a nejzkušenějších (a nejlépe placených) pracovníků – profesorů a docentů –, zatímco další výukové příležitosti bývají typicky zajišťovány juniorními učiteli (nezřídka studenty doktorského studia).
S tímto popisem tradiční, na přednášce založené vysokoškolské výuky je pro mě teď jednoduché definovat výuku převrácenou. Jednoduše se role společného a individuálního „časoprostoru“ prohodí. První setkání s novou látkou, seznámení s definicemi i formálním značením, pochopení základních principů, a to i zhlédnutím jejich demonstrace formou jednoduchých příkladů, absolvuje student individuálně. Druhé setkání (nezřídka doslova náraz), kdy se nastudované základy poprvé pokouší sám aktivně použít pro řešení problémů a budovat si tak hlubší porozumění i praktické dovednosti, absolvuje společně s učitelem a s dalšími studenty. Stručněji (třebaže ne úplně přesně): přednáška samostatně doma, domácí úkoly společně ve škole.
Rád bych zdůraznil, že jsem při tomto popisu převrácené výuky nemusel použít slovo videopřednáška. Vskutku, podstata onoho převrácení výuky je zásadnější než pouhé zavedení videí do výuky. Videopřednášky jsou jedním z možných nástrojů, pomocí kterých lze realizovat individuální první setkání studentů s novou látkou, avšak ne nástrojem jediným. V některých oborech a předmětech (odhaduji, že v matematice) může být i sama schopnost práce s odborným textem natolik zásadní, že bude tato fáze realizována právě studiem zadané literatury. V předmětech orientovaných na programování a numerické výpočty mohou tím vhodným formátem být interaktivní či „nedokončené“ kusy počítačových programů.
Spěchám také s vyvrácením dalšího z mýtů zmíněných v úvodu článku. Sám jsem totiž v diskusích s kolegy musel často vyvracet jejich obavu, že tímto „převrácením výuky“ studenty ochudím o přímou lidskou interakci studenta s vyučujícím. Vždyť tu přece nic nenahradí. Souhlasím naprosto! Ve skutečnosti mne ale právě toto uvědomění hodnoty přímého mezilidského kontaktu ve výuce před lety motivovalo k změně v mém pedagogickém přístupu. Převrácená výuka studenta nijak neobírá o čas strávený s vyučujícím (ale i ostatními studenty). Čas rezervovaný pro setkávání pedagoga a studentů zůstává zachován – mění se pouze způsob jeho využití.
Kdy je učitel nejužitečnější?
Ale proč vlastně vůbec převracet výuku? Pro vysvětlení motivace zde nejdříve potřebuji představit jeden pedagogický koncept, který je sice nepochybně dobře znám absolventům pedagogických fakult, avšak klidně si vsadím na to, že je téměř neznámý mezi ostatními vysokoškolskými učiteli.1) Jde o Bloomovu taxonomii výukových cílů podle jejich kognitivní náročnosti [1], kterou čtenáři najdou v příspěvku Clémenta Lafona Placetta.
Nejnižší patro pyramidy tvoří schopnost uchovat nové poznatky v paměti a dle potřeby je z paměti vyvolat. Přestože je zapamatování informací samo o sobě velkou výzvou pro naprostou většinu z nás (s výjimkou těch několika málo jedinců obdarovaných mimořádnou pamětí), schopnost porozumět jistě všichni umístíme na vyšší příčku kognitivní náročnosti. Skutečně jde o vyšší kognitivní náročnost, a nikoliv důležitost – důležité jsou jistě oba cíle. A jakkoliv je porozumění samo o sobě již dost ambiciózní cíl, schopnost toto porozumění použít k vyřešení nějakého problému si jistě zaslouží ještě vyšší příčku v Bloomově pyramidě náročnosti. A tak dále přes analyzování a vyhodnocování až po nejvyšší bod pyramidy – schopnost vytvořit něco nového.
S tímto teoretickým minizákladem teď mohu převrácenou výuku popsat jednoduše jako odpověď pedagoga na otázku: „Ve které fázi procesu učení (se) mohu být svým studentům a studentkám nejužitečnější svou fyzickou přítomností, jestliže s nimi nemohu být ve všech fázích?“
Byla to přesně tato otázka, která mě samotného roky trápila. Sotva jsem své předměty vytvořil a během dvou tří let odladil největší problémy, začal jsem mít při vlastních přednáškách pocit, že svým studentům nesloužím nejlépe, jak bych mohl. Že bych jim mohl lépe sloužit svou zkušeností v řešení problémů než reprodukcí obsahu (vlastně téměř jako gramofon). Je pravda, že obsah přednášek jsem vytvořil já sám, a i v tom už je otisk mé zkušenosti a expertízy: zvolil jsem témata a našel způsoby, jakými budou studentům předložena, a to včetně problémů k samostatnému řešení. Ano, nakonec jsem dosáhl vlastní i studentské spokojenosti s obsahem i formou přednášek. Jen jsem zkrátka začal nabývat pocitu, že u nich už ani nemusím fyzicky být… Vyhodnotil jsem si tedy sám pro sebe a své předměty, že lépe svým studentům posloužím fyzickou přítomností v některých z vyšších pater Bloomovy pyramidy. Zdroje však nejsou neomezené, a tak musím redukovat společnou fyzickou přítomnost se studenty v nižších patrech. V těch musí zabojovat sami, jakkoliv jim v tom na dálku pomohu.
Nic nového pod sluncem
Snahy aktivněji zapojit studenty do výuky zadáváním témat k samostatnému nastudování ještě před samotným setkáním s vyučujícím na přednášce nejsou ničím novým. V nějaké formě a míře se o ně pokouší snad každý učitel. Systematicky se však tato metoda využívá až v posledních pár dekádách, a to nepochybně díky rozvoji dostupných technologií pro audiovizuální záznam i digitální komunikaci.
Prvními, kdo převrácenou výuku systematicky využívali ve výuce, anebo alespoň rozhodně první, kdo své zkušenosti sepsali, byli dva středoškolští učitelé chemie ve Spojených státech – Jon Bergmann a Aaron Sams. Jejich monografie [2] byla nějakou dobu hlavním studijním zdrojem pro zájemce o převrácenou výuku. K popularizaci však nepochybně přispěl i bývalý finanční analytik Salman Khan, zakladatel populární neziskové Khanovy akademie (www. khanacademy.org). Jeho vystoupení na akci TED [3] bylo pro mě spouštěčem zájmu o převrácenou výuku. Přiznám se, že když jsem toto video v roce 2014 zhlédl sám v kanceláři, nevěřícně jsem pak sledoval své ruce, jak spontánně začínají tleskat…
Jakkoliv mě Sal Khan inspiroval v začátku, za svého hlavního učitele na této cestě považuji Roberta Talberta, vysokoškolského profesora matematiky kdesi ve Spojených státech. Nejdříve jsem sledoval jeho zkušenosti prostřednictvím blogu (dnes na rtalbert.org) a později i v jeho knize [4]. Tu doporučuji jako asi nejkompletnější aktuální zdroj pro převrácenou výuku. Okolo převrácené výuky se vytvořila i širší online komunita (flippedlearning.org).
Vlastní zkušenost
Jsem tvůrcem a po více než deset let i přednášejícím dvou předmětů ve studijním programu Kybernetika a robotika na Fakultě elektrotechnické pražského ČVUT, jmenovitě bakalářského předmětu Modelování a simulace dynamických systémů a magisterského předmětu Optimální a robustní řízení.2) Oba patří mezi předměty (povinně) volitelné a jsou navštěvovány dvaceti až šedesáti studenty. Jde o předměty na pomezí inženýrství a aplikované matematiky a fyziky. Oba jsou poměrně náročné, ani samotné porozumění není lehce dosažitelné. Ve výkladu se objevují rovnice, diagramy, grafy, kusy kódu v různých programovacích jazycích. Uvádím to pro přiblížení mé konkrétní zkušenosti, která může, ale nemusí být přenositelná na jiné předměty.
Do formátu převrácené výuky jsem tyto předměty začal postupně transformovat v roce 2014 (hned po zhlédnutí Khanovy přednášky pro TED). Postupnost přitom nebyla vynucena ničím jiným než omezenými časovými možnostmi; nikterak nezastírám, že jde o proces časově docela náročný. Na druhou stranu můj vlastní časový vklad mohl být výrazně menší, kdybych nemusel sám prošlapávat některé slepé cestičky – neznal jsem v té době nikoho ve svém okolí, kdo by se o podobnou změnu ve výuce pokoušel.
Přestože jsem se na začátku článku snažil oddělit obecný koncept převrácené výuky od videí, u svých předmětů videa používám jako primární formát pro individuální (domácí) fázi výuky (doplněný příležitostně i vlastními výukovými texty či zdrojovými kódy). Z hlediska technického provedení videí jsem se inspiroval u zmíněného Salmana Khana – videozáznam na tabletu rukou psaných vzorečků a kreslených diagramů a k tomu audiozáznam doprovodného výkladu. Jako by se mnou někdo v té chvíli seděl u stolu a já mu látku vysvětloval za současného psaní a kreslení (někdy spíše čmárání) na listy papíru položené na stole. Videa jsou zveřejněna na kanálu AA4CC na YouTube. Pro sdílení detailnějších technických zkušeností s tvorbou videopřednášek tady není prostor, ale po covidovém roce a půl jsou podobné multimediální dovednosti mezi pedagogy jistě mnohem běžnější než před lety.
Po počáteční snaze (velmi nerozumné, dodávám dnes) v jednom videu zachytit celou původní devadesátiminutovou přednášku, jak jsem ji měl za roky fyzického přednášení už odladěnou, jsou mé novější videopřednášky strukturované do maximálně dvacetiminutových samostatných videí. Z pohledu studenta je taková délka jistě přijatelnější.
Místo jedné dlouhé monolitické přednášky teď mám pro studenty připraveno typicky tři až pět kratších videí. Nešlo o pouhé mechanické rozseknutí, bylo skutečně nutné celý výklad znovu rozmyslet a rozdělit do menších logických celků. Ale i to jejich kvalitě nejspíš prospělo. Byl jsem překvapen, že při pečlivé přípravě (a sepsání) scénáře a samostatném nahrání audio- i videostopy jsem schopen stejný obsah, na který jsem při fyzické přednášce potřeboval 90 minut, přinést studentům bez viditelného či slyšitelného spěchu za 30 až 45 minut. Tedy jednoznačně časový zisk na straně studentů. Na straně vyučujícího přiznávám investici několika hodin do tvorby každého několikaminutového videa, ale to je jistě realita tvorby jakéhokoliv audiovizuálního materiálu.
Vedení studentů v domácí fázi
V článku obhajuji své rozhodnutí nebýt se studenty fyzicky spolupřítomen v okamžiku jejich prvotního setkání s novou látkou. To však neznamená, že bych se jako vyučující zříkal své odpovědnosti za to, jak toto setkání zvládnou. Přijetí své odpovědnosti prokazuji sestavením a včasným zveřejněním sady (asi deseti) výukových cílů pro každé téma neboli sadu videí. Studenti jsou tak vedeni již při sledování videopřednášek – vědí, jakých cílů (z nižších pater Bloomovy pyramidy) mají po zhlédnutí videa dosáhnout (a výukové cíle jsou zde skutečně formulovány aktivně: definujte, napište, popište, nakreslete, spočítejte, vyřešte…).
Zda se jim to podařilo, si mohou ověřit vyplněním kratičkého online kvízu. Ten zároveň přidává i jistou míru externí motivace, aby zadanou videopřednášku skutečně zhlédli ještě předtím, než přijdou na fyzické setkání s vyučujícím (a dalšími studenty). Jakkoliv se výkony v kvízech nepromítají do celkové známky, systematické selhávání ve včasném vyplnění kvízů ohrozí možnost získat zápočet a moci tak být vůbec na závěr hodnocen. Uznávám, že použití externí motivace není ideální, ale většina studentů opravdu chodí na ono fyzické setkání, které z historických i formálních důvodů stále nazýváme přednáškou, připravena.
Čas pro interakci
Dodnes si pamatuji onen okamžik, když mi po vytvoření videí pro prvních několik přednášek a jejich nahrání na YouTube došlo, co že jsem to vlastně provedl. Vždyť já jsem sám sebe nahradil! Skoro všechno, co jsem dlouhé roky v předmětu budoval a ladil (a za co jsem byl placen), jsem umístil na internet… Vzápětí jsem se však uklidnil – vždyť teď teprve mohu začít dělat to, co jsem já (ale i mnozí mí kolegové) údajně vždy dělat chtěl, ale nikdy (prý) nemohl, protože „nejdříve bylo potřeba probrat“ a pak už nezůstal čas. Tak teď už probrat nemusím, mám probráno.
Na fyzické přednášce dnes kupříkladu předvádím, jak bych sám používal pro řešení problémů některé z nových znalostí a porozumění zpřístupněných studentům prostřednictvím videopřednášek. Při tomto formátu výuky je interakce se studenty mnohem častější, než jak jsem ji (ne)zažíval při klasické přednášce. Vždyť teď už studenti látku nevidí poprvé. Často se tak dotazují poměrně kvalifikovaně. Kupříkladu proč jsem v nějaké fázi řešení problému zvolil ten či onen postup, když ve videu jsem ukazoval něco jiného. Nebo co by se stalo, kdybychom ten či onen předpoklad uvolnili (asi není potřeba zdůrazňovat, že tyto kvalifikované dotazy udržují učitele v docela adrenalinovém stavu celých 90 minut). Jako smysluplnější v této fázi působí i přímé oslovování a zapojování studentů do (společného) řešení problému, třeba i ve skupinkách vytvořených ad hoc. V tomto interaktivním módu se cítím studentům na místě výrazně užitečnější jako expert.
Tato kvalita byla samozřejmě zaplacena studenty, když jsem je „přinutil“ zhlédnout videopřednášku ještě před příchodem do přednáškové haly a sebral jim tím každý týden nějakých 30 až 60 minut času. Tento čas jim však následně vrátím. Na navazujících seminářích a cvičeních si studenti doslova začínají vypracovávat domácí úkoly za přítomnosti vyučujícího (a tedy s možností požádat o radu či pomoc v případě potřeby). Část studentů skutečně stihne vypracovat „domácí úkoly“ ještě ve škole a ti ostatní už aspoň vědí, zda je na zbytku cesty k plnému řešení čeká obtížnější úsek.
Funguje to?
Rigorózní statistickou analýzu dopadu převrácené výuky na studijní výsledky mých studentů poskytnout nedokážu. Počet studentů mých předmětů není velký a vnější podmínky (například pro přijímání studentů do studijního programu) nejsou každý rok úplně stejné. Ale hlavně mi pro takovou analýzu chybí pracovní kapacita a vlastně i expertíza, ta druhá jistě nejen mně.3) Mohu alespoň potvrdit, že výkony studentů u závěrečných zkoušek nejsou viditelně horší, než když jsem dříve používal konvenční model výuky. Více si prohlásit netroufnu. Všechny nás to však mnohem více baví, jak i studenti téměř jednohlasně a pravidelně potvrzují v anonymní studentské anketě.4) To samo mi skoro stačí.
Aktivní výuka (v angličtině už doslova terminus technicus active learning) je pedagogický přístup cílící různými metodami na aktivizaci studentů při kontaktní výuce: kladením otázek inspirovaných neintuitivním experimentem, přičemž odpovědi studenti hledají buď samostatně, nebo ve skupinkách utvořených ad hoc, moderováním diskuse studenty samotnými, hlasováním o výsledcích v reálném čase (třeba i s využitím aplikací v chytrých telefonech); asi téměř čímkoliv, co studenty vyvede z módu pouhých pasivních posluchačů.
Proč aktivní výuku zmiňuji? Carl Wieman, laureát Nobelovy ceny za fyziku, v mnoha článcích v prestižních odborných časopisech (například [5, 6]) s použitím rigorózních vědeckých postupů dokazuje, že aktivní výuka prokazatelně prospívá výsledku výukového procesu.5) Studenti se zkrátka naučí lépe. Svou zkušenost z mnoha let systematického zavádění metod aktivní výuky na dvou amerických vysokých školách shrnul v knize [7], kterou by jistě měli číst lídři našich univerzit a fakult.
Po několika letech vyučování inženýrských předmětů (úplně či alespoň částečně) ve formátu převrácené výuky se snažím opět poodstoupit od vlastního konání a nahlédnout na něj v širších souvislostech. Ne, nemyslím, že samotné převedení přednášek do individuální studijní fáze (například umístěním videopřednášek na YouTube) vede automaticky ke zlepšení výuky. Uvolní se tím však vzácný společný časoprostor dříve nekompromisně rezervovaný pro „probrání“ látky. Od Weimana i dalších máme rigorózními vědeckými metodami potvrzeno, že se vyplatí tento časoprostor naplnit (stimulovanou a moderovanou) aktivitou studentů. Umíme to? Chceme to?
Poznámky
1) Že vysokoškolští učitelé (nejen v Česku) v drtivé většině nemají systematickou pedagogickou průpravu, je téma na samostatnou analýzu a diskusi.
2) Veřejnosti otevřené webové stránky předmětů jsou k nalezení v systému moodle.fel.cvut.cz, kódy předmětů jsou B35B35MSD a B3M35ORR.
3) Absence systematického hodnocení kvality výuky je nepochybně jednou z velkých výzev ve vzdělávání.
4) V zimním semestru 2017/18 mi to přineslo i ocenění děkanem FEL za vynikající pedagogický výkon.
5) Zájemce odkazuji na záznam loňské přednášky Cynthie Heinerové, Wiemanovy bývalé žačky a kolegyně, v Národní technické knihovně v rámci série „Dej více učení“, k dispozici na dejviceuceni.cz.
Literatura
[1] Bloom B. S.: Taxonomy of Educational Objectives, Handbook 1: Cognitive Domain. 2. vyd., Addison-Wesley Longman Ltd., London 1956, ISBN 978-0-58228010-6.
[2] Bergmann J., Sams A.: Flip Your Classroom: Reaching Every Student in Every Class Every Day. International Society for Technology in Education, Eugene, Oregon 2012, ISBN 978-1-56484-315-9.
[3] Khan S.: Let’s use video to reinvent education. TED (online), 2011. Dostupné z http://khan-ted.jdem.cz.
[4] Talbert R., Bergmann J.: Flipped Learning: A Guide for Higher Education Faculty. Stylus Publishing, Sterling, Virginia 2017, ISBN 978-1-62036-432-1.
[5] Deslauriers L., Schelew E., Wieman C.: Improved Learning in a Large-Enrollment Physics Class. Science, 332, 862–864, 2011/6031, DOI: 10.1126/science.1201783.
[6] Wieman C.: Large-scale comparison of science teaching methods sends clear message. PNAS, 111, 8319–8320, 2014/23, DOI: 10.1073/pnas.1407304111.
[7] Wieman C.: Improving How Universities Teach Science: Lessons from the Science Education Initiative. Harvard University Press, 2017, ISBN 978-0-674-97892-8.
Ke stažení
článek ve formátu pdf [493,32 kB]
O autorovi
Zdeněk Hurák
Další články k tématu
Jak můžeme dosáhnout vynikající úrovně výuky?
Teorie lidského kapitálu v době covidu-19
Začnou univerzity učit?
Doporučujeme
Pěkná fotka, nebo jen fotka pěkného zvířete?
Do srdce temnoty
