Vážení čtenáři, 
na stránkách Instantních astronomických novin probíhá diskuse o podobě astronomických učebnic a vůbec jakýchkoli astronomických publikací. Samozřejmě, že nás zajímá i váš názor. Chcete-li přispět do diskuse, stačí nám poslat e-mail. Váš příspěvek vyjde v nejbližším vydání IAN. 
Na toto téma dosud vyšlo: 
 
 
Príspevok do diskusie o učebnici "Astrofyzika pre gymnázia" 

Rada by som tiež vyjadrila svoj názor na recenziu učebnice Martina Macháčka "Astrofyzika pre gymnázia", ktorú napísal Dr. Štefl. Prednášam tiež na vysokej škole a preto sa pravdepodobne aj u mňa prejavujú určité profesijné deformácie, ale nedovolila by som si tvrdiť, že astrofyzika je predovšetkým o hviezdach. Pravda je, že pod astrofyzikou sa na vysokých školách predovšetkým myslí stavba a vývoj hviezd a prenos žiarenia vo hvieznych atmosférach. Obávam sa však, že by sa kolegovia, ktorý pracujú v iných oblastiach astronómie, asi urazili, keby sme tvrdili, že tá ich oblasť do astrofyziky nepatrí. Slnečná sústava, so Slnkom v centre -- mimochodom tiež hviezdou -- a zahrňujúca aj Zem, je našim domovom a my všetci by sme mali o ňom vedieť čo najviac. Tým skôr, že najnovšie objavy na Slnku a na iných telesách slnečnej sústavy sú často prezentované médiami všetkých druhov. Azda každému z nás sa stalo, že je potom zaplavený naivnými otázkami i vysokoškolsky vzdelanými známymi. 
Myslím si, že najkvalifikovanejšie by sa k danej problematike vyjadril stredoškolský učiteľ, najlepšie taký, pre ktorého astronómia nie je koníček. Ten najlepšie pozná úroveň vedomostí študentov aj učiteľov. Ale aspoň niekoľko postrehov. 
Aj keď po rozdelení Československej republiky sa slovenské školstvo vyvíja svojou cestou, predsa nám zostalo veľa spoločného. Čo máme iné, je prístup k výuke astronómie na stredných školách. Kým u vás je astronómia pevnou súčasťou výuky, u nás patrí k tým kapitolám fyziky, ktoré vyučujúci môže bez rizika vynechať. Kedže medzi vyučujúcimi nie je každý astronóm-amatér a učebnica je napísaná nezáživne, veľa pedagógov ju jednoducho neučí a radšej rozšíri výuku tých častí fyziky, o ktorých vie, že z nich budú príklady na prijímacích pohovoroch na vysoké školy. Tak sa stáva, že absolventi gymnázií trpia priam neuveriteľnými nevedomosťami z astronómie. 
U nás si musíme cez učebnicu nájsť cestu aj k učiteľom, nielen ku študentom. Predchádzajúce učebnice M. Macháčka pre základné školy boli preložené aj do slovenčiny a pokiaľ viem, tak sa podľa nich aj vyučuje na väčšine základných škôl. Ak bude preložená aj Astrofyzika, pevne verím, že si pútavým výkladom podmaní učiteľov, ktorí ho podajú ďalej študentom. A ak sa to nepodarí u učiteľa, takýto text zaujme aj samotných študentov. Nemyslím si, že by mal byť plný matematických výrazov. Je dôležitejšie vedieť ako a prečo než podľa akého vzorca. Ten vzorec sa dá nájsť v príručke, ale pochopiť ho je podstatne ťažšie. Aj študenti na vysokých školách často skvele ovládajú matematiku a vzťahy, ale fyzika im uniká. Najťažšie je naučiť ich, že vzorec nie cieľ, ale len prostriedok k pochopeniu a popísaniu javu. 
Ja sama som testovala úroveň vedomostí študentov na vybraných príkladoch práve z tejto učebnice M. Macháčka. Výsledky ma rozhodne nepotešili, problémy robil už spomínaný príklad s pozorovateľom na Uráne a tiež odhad hmotnosti vzdušného obalu Zeme. Dokonca určitým študentom boli neznáme aj niektoré pojmy, jednoducho sa ich nemali kde naučiť. 
Obávam sa, že presný obsah akejkoľvek učebnice si každý z nás predstavuje inak. Vždy by sa mala chápať v kontexte k ostatným učebniciam fyziky pre gymnáziá. Mala som v ruke učebnicu fyziky pre stredné školy typu "International Bakalar", čo je európsky štandart výuky. Školy tohoto typu sú prakticky vo všetkých krajinách Európy, určite aj v Českej repulike, u nás je v Bratislave. V časti venovanej astronómii sú len asi 3 rovnice. Ale mnohé vzorce, majúce vyťah k astronómii, sú prezentované v úplne iných kapitolách fyziky, napr. III. Keplerov zákon je uvádzaný v kapitole venovanej gravitácii. Čiže problém vzorcov je aj problém celkovej koncepcie výuky fyziky na gymnáziách počas celých štyroch rokov. 
Osobne sa mi páči spôsob, akým je učebnica napísaná, pretože prinúti čitateľa premýšľať. Pri riešení mnohých príkladov musia študenti využívať poznatky aj z iných oblastí fyziky, napr. už spomínaný problém s hmotnosťou vzdušného obalu Zeme. Učebnica dáva ucelený obraz o okolitom vesmíre, ktorý si je schopná zapamätať väčšina z nás, aj nefyzici. Ruku na srdce: Koľko z nás si pamätá vzorce zo stredoškolskej fyziky, pokiaľ sa fyzike nevenuje profesionálne? Ale myslím si, že by sa mi už nemalo stať, že vysokoškolský učiteľ fyziky sa ma opýta: "Ako ďaleko je tamto súhvezdie?" 
 

Elena Dzifčáková
 
 
K obsahu a pojetí učiva astrofyziky na gymnáziu    

Problematika výuky astronomie respektive astrofyziky byla z širšího hlediska výstižně diskutována v článku Dr. Pokorného Patří astronomie do školních osnov? 
Můj příspěvek je proto zaměřen na vlastní obsah a pojetí učiva astrofyziky na středních školách, zejména na gymnáziích, která by měla vzhledem k tomu, že jde o školy se završujícím středním všeobecným vzděláním, vytvářet u studentů astrofyzikální obraz vesmíru (analogie s fyzikou, kde je vytvářen fyzikální obraz světa). 
Jaká by měla být struktura obsahu učiva? Měla by odrážet strukturu současné vědecké astrofyziky i její předpokládané vývojové tendence a být natolik obecná, aby umožňovala případné zařazování nových poznatků. Vymezený obsah učiva by měl zachycovat základní souvislosti současné astrofyziky. Hvězdy jsou nejrozšířenějším typem kosmických těles a základní stavební jednotkou v hierarchii vesmíru. V nich je soustředěna podstatná část hmoty a zdrojů energie vesmíru. Obsah učiva by měl být proto soustředěn právě k problematice hvězd. 
U nás je v současné době astrofyzikální výuka zařazena do fyzikální, pro její úspěšnost je tudíž prvořadá vazba na fyzikální výuku. 
Koncepce fyzikálního pojetí i cíle výuky astrofyziky na gymnáziu byly formulovány prof. Vanýskem a jsou obecné i perspektivní, z nich vyzdvihuji  dvě myšlenky: 

  1. "Astrofyziku je nutno začlenit do výuky tak, aby lépe vynikla logická struktura fyzikálního poznávání kosmického prostoru a vesmíru vůbec."
  2. "Není účelem nového pojetí astrofyziky na gymnáziu informovat studenta o všech hlavních výsledcích, kterých dosáhla, ale na vybraných příkladech ukázat na fyzikální podstatu celého vesmíru." 
Při takto formulované koncepci nejde o hromadění pouze izolovaných vědomostí, ale o hlubší poznání souvislostí s předcházejícími vědomostmi fyzikálními. 
Současný stav vzájemné návaznosti fyzikální a astrofyzikální výuky bylo možné částečně analyzovat z výsledků některých položek didaktických astrofyzikálních testů, které byly v ČR i  v zahraničí na středních všeobecně vzdělávacích školách prováděny. Mimo jiné nejnižší relativní četnost správných odpovědí byla zjištěna v položce ověřující znalost souvislosti charakteru spekter hvězd a teploty. U studentů neexistují jasné představy o závislosti  spojitého a čárového spektra na fyzikálních a chemických podmínkách v atmosférách hvězd při jejich vzniku. Detailnější průzkum následně ukázal, že málo obecné představy o vzniku spekter jsou již budovány ve fyzikální výuce. Vedle toho gymnaziálním studentům činí potíže také transfer fyzikálních vědomostí do astrofyziky, např. aplikace ZZČT na spojité spektrum záření hvězd. Obecné předpoklady k úspěšnému transferu i v rámci současných učebních osnov gymnaziální fyziky existují, ale pochopitelně uplatnění fyzikálního pojetí astrofyzikální výuky lze dále prohlubovat. 
Profesor fyziky již není striktně vázán učebními osnovami, tudíž k posílení návaznosti může do fyzikální výuky zařadit i některé další zákony, jejichž aplikace v astrofyzice je žádoucí a vhodná. Jejich zavedení do fyzikální výuky  se zpravidla opírá o matematická odvození, která mohou být zdlouhavá a při omezeném počtu hodin fyziky i problematická.  Existují však i zkrácenější a jednodušší odvození, například metodou rozměrové analýzy, což bylo na vybraných případech ověřováno v zahraničí. 
Některé zákony lze do fyzikální výuky zařadit bez větších problémů, příkladně zákon zachování momentu hybnosti, jehož aplikace při výkladu kosmogonie objektů různých typů má zcela zásadní význam pro objasnění pozorovaných zákonitostí. Návrh na zařazení zákona zachování momentu hybnosti do učiva mechaniky, včetně propracování metodiky jeho výkladu, byl podrobně rozveden v  diplomové práci obhájené na Katedře obecné fyziky PF MU v roce 1995, astrofyzikální aplikace tohoto zákona jsou rozebírány v článcích u nás a v Polsku. Právě v tomto státě s vyšší úrovní vzdělávání na všeobecně vzdělávacích středních školách -- lyceích, je zákon zachování momentu hybnosti zařazen i v učivu pro humanitní větve. Z hlediska astrofyziky je důležité, že aplikací jednoho zákona lze vyložit širší okruh jevů různých prostorových měřítek, ale stejné fyzikální podstaty. Takových témat je v astrofyzice více. 
Právě využívání fyzikálních zákonů v astrofyzikálním výkladovém textu učebnice, včetně řešených příkladů, umožňuje vytvářet u studentů žádoucí představy o platnosti fyzikálních zákonů na kosmických tělesech a při astrofyzikálních jevech. Tím se   nepochybně zvýší i vzdělávací hodnota obsahu učiva. 
Klíčovým pro úspěšnou výuku astrofyziky v XXI. století bude zabudovaní poznatků moderní fyziky -- statistické a kvantové fyziky, teorie relativity jakož i fyziky elementárních částic. Jen tak lze nezkresleným způsobem vyložit například průběh termonukleárních reakcí v nitru hvězd či závěrečná stadia vývoje hvězd. V řadě států Evropy již probíhají dílčí pokusy o řešení této problematiky, nalezení přijatelného  výkladu. 
Při hledání nového obsahu astrofyzikálního učiva je užitečné rovněž přejímat vhodné zahraniční zkušenosti. Na konferenci  IAU č. 162 v Londýně 1996 "New Trends in Astronomy Teaching" dr. Rosová v příspěvku "Teaching Astronomy at Secondary School Level in Europe" podala přehled již prověřených námětů, podložených teoreticky i propracovaných prakticky. Pro nás inspirující může být činnost francouzské organizace CLEA (Comité de Liaison Enseignants et Astronomes), řízené minulou předsedkyní komise 46 Teaching Astronomy IAU prof. Gouguenheimovou. Z řady témat byl v Londýně prezentován jeden úspěšný praktický námět  -- spektrální klasifikace hvězd. Obdobně americký projekt CLEA (Contemporary Laboratory Exercises in Astronomy) zpracoval několik vhodných laboratorních úloh simulujících na PC praktickou činnost astrofyziků. 
Problematiku pojetí a obsahu učiva všech předmětů, zejména ale prudce se rozvíjející astrofyziky, nelze nikdy pokládat za vyřešenou. Je třeba neustále hledat a prověřovat  způsoby, jak žákům přiblížit v některých případech i složitější astrofyzikální témata. Ta je nutné propracovávat a ověřovat experimentální výukou a didaktickým průzkumem s většími skupinami žáků. Tak, aby vybraný obsah učiva byl žákům přiměřený, dostupný a aby nezkresloval vědecké poznatky. 
 
Vladimír Štefl
(Poznámka redakce: příspěvek V. Štefla přišel do redakce současně s předchozím a není proto bezprostřední reakcí na příspěvek E. Dzifčákové.)
 
 
Poznatky výzkumu vesmíru jako motivace pro studium fyziky a exaktních věd 
 
Jedním z negativních trendů vývoje naši společnosti je odklon od racionálního myšlení. Je to problém celosvětový, ale v naši zemi se po uvolnění svobodného myšlení projevil výrazněji. Sdělovací prostředky zvláště na počátku prezentovaly různé myšlenkové proudy zcela chaoticky a bez zdůraznění vědecké váhy daného myšlenkového směru. Naši studenti, a nejen oni, se pak dovídali, že Zemi je jen řádově deset tisíc let, jak to vyhovuje jisté bohaté církvi. Uvolněný prostor začala zaplňovat řada nejen pro mládež, zajímavých myšlenkových proudů a "rádobyvěd" (astrologie a pod.) (záměna astronomie-astrologie
Pro valnou část společnosti jsou tyto proudy zajímavější nevšedností svých námětů, než jednotvárná preciznost exaktních věd. Závěry teorie relativity jsou pak pro ně stejně otázkou víry, jako závěry např. astrologického horoskopu. Navíc tvůrci a přívrženci těchto proudů věnují neuvěřitelnou energii propagaci svých pohledů, které jím přinášejí peníze a slávu. V protikladu k nim, tvůrci exaktních teorií a jejich přívrženci tento důležitý výstup zanedbávají, tedy hlavně v naši zemi. Ve vyspělých zemích je mezi kulturní častí společnosti v "módě" kosmologie, teoretická fyzika, astrofyzika a lidé jako Stephen Howking jsou na výsluní společnosti. Bohužel i tam je to jen většinou povrchní zdání, snaha dodat si intelektuálního lesku. 
S tímto stavem bychom se my vyučující fyziky a exaktních věd vůbec neměli smířit. Vždyť v současném stavu maturit se studenti bez exaktního myšlení mohou obejít. Naštěstí nová koncepce maturit už umožní exaktním vědám a hlavně matematice prosadit se. Jak exaktní způsob myšlení v dnešní společnosti chybí, se dnes a denně může přesvědčit každý z nás. Několik příkladů: 
Mnoho lidí věří horoskopům a různým šarlatánům, naletí podvodným reklamám. Případ předpovědí šťastných čísel, kdy si filutové pořizují databázi důvěřivců. 
Nekorektně pokládané otázky. V Risku se odborný poradce ptá "Kolik je v naši galaxii hvězd?" Chce přesnou odpověď na stovky milionů? -- Já ji neznám. 
Bohužel i nekorektně vedené přijímací řízení, kde se netestují potřebné schopnosti, ale paměť uchazeče. 
Einsteinův výrok, "Nejkrásnější, co můžeme prožívat je tajemno. To je základní pocit, který stojí u kolébky pravého umění a vědy. Komu to není známo, kdo už se neumí divit, neumí žasnout, ten je tak říkajíc mrtev a jeho oko vyhaslé", by se měl stát základním principem výuky hlavně exaktních věd na našich školách. Jedině tak můžeme obstát při získáváni zájmu studentů o studium těchto věd. (Samozřejmě společnost se musí snažit napravit pokřivený systém hodnot, avšak to není tématem tohoto příspěvku.) Právě v získáváni zájmu studentů, by mohla rozhodující úlohu sehrát astronomie. V ní je prvek tajemna obsažen v inspirující míře. Mnoho budoucích vědců, umělců, techniků a učitelů má své prvé krůčky duševního rozvoje spojeno s touto vědou. Láska k astronomii pak tyto lidi provází celým životem. 
Velmi dobře si inspirující sílu nových poznatků uvědomují v USA. Tam své síly spojily hned všechny tři nejdynamičtěji se rozvíjející obory: elektronika, hardware i software počítačů a astronomie (často prostřednictvím kosmonautiky) a v projektech NASA, JPL a jiných na stránkách Internetu předvádí zajímavým způsobem nejen nová fakta , ale i klasické poznatky všech exaktních věd. Krásným příkladem je projekt Cassini, na němž autoři vysvětluji nebeskou mechaniku, optiku, navigaci a chemii, vše smysluplně skloubeno v cíli získat podrobnější informace o zajímavé planetě Saturnu a jeho největším souputníku Titanu... 
 
....... 
 
Využít stávající koncepci volitelných seminářů pro zadávání projektů, v kterých by studenti spojili vědomosti získané během studia s vlastní prací, využívali při tom Internet a nabytých znalosti angličtiny. Mohli by tak získat uspokojení z činorodé práce, ne nepodobné tomu, které mohli dosud zažívat při kreslení ve výtvarné výchově, nebo jako tvůrci literárních pokusů v češtině. Navíc takovéto projekty umožňuji přizpůsobit náročnost tématu individuálně, podle možnosti studenta. Student je tak nenápadně vtažen do řešení problému, při němž se rozvíjí jeho schopnost samostatné tvůrčí práce. Navíc se studenti seznamují s metodami současné vědy a jejími moderními prostředky. Roste tak důvěra ve vědu jako takovou. Zanedbatelné není ani posilování vědomí, že znalost jazyků je velmi užitečná, ale pro tvořivou práci je to jen podmínka nutná, důležitější je obsah, bez něho jsme jen schopni šířit bláboly do více zemi světa. 
Perspektivně by měly školy systém projektu zařazovat do osnov cíleně, aby všichni studenti podle svého zájmu tuto možnost využili. Moderní formy výuky posilující zájem o exaktní vědy bychom měli ovšem do výuky zařazovat již teď v rámci současných osnov. Vrátím se opět k fyzice. Zde, i ve standardních hodinách lze využít materiály z Internetu, stejně jako zajímavé PC programy a multimédia vůbec. V podstatě každý student podle svých schopností si může připravit referát podle materiálů z Internetu na téma, které je mu blízké. Nejtalentovanější studenti by se pak tvorby takových programů mohli zúčastňovat v kroužcích. Tento výstup by se taky mohl stát předmětem celostátních soutěží, které by podle mého názoru měly větší šanci přivést studenty ke studiu fyziky a exaktních věd, než Fyzikální olympiáda. 
Jako příkladnou vidím v této oblasti práci Dr. Grygara a Dr. Pokorného s kolektivem na projektu Astro 2001. Ten je však široký svým záběrem ve všech směrech. V této oblasti vidím spoustu smysluplné práce v užším specializovaném záběru, jak z hlediska námětu, tak z hlediska cílové skupiny projektu. Těmito skupinami by se měli stát studenti různého zaměření. Autory pak opět studenti vedeni svými pedagogy. 
Zanedbat by se neměly ani klasické formy ,klasická učebnice zaměřená na kosmonautickou éru astronomie by byla víc než potřebná. Rovněž užší spolupráce s hvězdárnami a planetárii by motivaci studentů mohla značně zvýšit. Vhodné je taky využít populárních filmů (v současné době filmy "Armageddon", respektive "Drtivý dopad"), na nichž se dá vysvětlit spousta fyzikálních principů a nenápadně získat zájem studentů (zákony setrvačnosti, stav výzkumu asteroidu, gravitační síla). 
Celkově bychom si měli uvědomit a mít denně na paměti, že kromě přípravy profesionálů je našim stěžejním úkolem připravit opravdu vzdělané ekonomy, právníky, lékaře, filosofy a učitele jiných oborů, kteří respektují vědu jako takovou, mají exaktní způsob myšlení a rozhled na úrovni současných poznatků. 
 
Jaroslav Čížek