Obserwacja jako metoda w badaniach naukowych i kształceniu
Obserwacja będąca zarówno metodą naukową, badawcza, jak i metodą kształcenia jest podstawą wszelkiego poznawania i rozumowania. Obserwacja dostarcza niezbędnych informacji na temat wybranych elementów środowiska przyrodniczego i polega na celowym, planowym, selektywnym i świadomym postrzeganiu różnorodnych obiektów, zjawisk oraz procesów zachodzących w wybranej przestrzeni geograficznej (Łobocki, 1999; Mietzel, 2002; Piotrowska, 2005, 2011; Piskorz, 1995). W zależności od miejsca jej prowadzenia wyróżnia się obserwację bezpośrednią lub pośrednią. Obserwacja bezpośrednia przeprowadzana jest w terenie (fot. 1), natomiast pośrednia obserwacja jest spostrzeganiem obiektów przy wykorzystaniu map, obrazów satelitarnych, zdjęć lotniczych, fotografii, okazów, modeli lub rysunków (fot. 2). Biorąc pod uwagę kryterium czasu, wyróżnia się obserwacje regularne – prowadzone w stałych terminach – oraz dorywcze dotyczące zjawisk nieregularnych i nagłych lub ich skutków (Piskorz 1995).
- rozwijanie zdolności obserwacyjnych,
- wyrabianie umiejętności spostrzegania,
- poznawanie zjawisk, a także kształtowanie na podstawie procesów poznawczych wyobrażeń i pojęć geograficznych/ przyrodniczych (Piskorz 1995; Piotrowska 2005).
S. Piskorz wyróżnia następujące etapy przeprowadzania obserwacji: postrzeganie, gromadzenie oraz interpretacja zebranych informacji o wybranych elementach środowiska (Piskorz, 1995). Z koeli W. Okoń (1996) stwierdza, że obserwacja polega na poszukiwaniu faktów i ich odkrywaniu, a sam proces badawczy obejmuje opis, rejestrację, analizę oraz interpretację (Okoń, 1996) (ryc. 1).
Jest to układ konieczny do przeprowadzenia prawidłowego procesu poznawania otaczającego środowiska, zachowania logicznej kolejności warunkującej otrzymanie odpowiednich danych/ informacji o obiektach, co w efekcie pozwala na wyjaśnianie obserwowanych zjawisk czy procesów przyrodniczych. Obserwacja jest więc poszukiwaniem i odkrywaniem świata stosownie do postawionego celu czy zadania. Według R.I. Arendsa ważna jest refleksja badacza, którym może być uczeń, nad obserwowanym obiektem, zjawiskiem czy procesem przyrodniczym (Arends, 1995). Aby obserwacja była prawidłowo przeprowadzona i dydaktycznie poprawna, musi być celowa, zaplanowana, dokładna, obiektywna oraz wnikliwa (Piskorz 1995) (ryc. 2).
Istotne są także warunki, jakie powinny być zapewnione do przeprowadzenia skutecznej obserwacji. Zaproponowane okoliczności są ważne i decydują o ilości oraz jakości informacji, które pozyskuje się, obserwując dany obiekt, zjawisko czy proces przyrodniczy (ryc. 3).
Obserwacja pobudza do samodzielności myślenia i rozumowania, jest więc ważnym czynnikiem rozwijającym intelekt, ponieważ obserwując, staramy się zrozumieć dane zjawisko. Stosowane coraz doskonalsze narzędzia umożliwiają bardziej wnikliwe poznanie i rozumienie funkcjonowania środowiska geograficznego. Zastosowanie technik GIS (System Informacji Geograficznej) lokuje geografię wśród dyscyplin rozwijających swoje narzędzia badawcze, jednocześnie podnosząc rzetelność i większą wiarygodność uzyskiwanych wyników.
W jaki sposób pozyskujemy informacje i orientujemy się w przestrzeni?
W trakcie procesu kształcenia i poznawania, a tym bardziej uczenia się, odbiorca postrzega i stara się rozumieć świat. W odniesieniu do odkrywania J. Bruner określił jako przedstawienia (rozumienia), czyli reprezentacje zbudowane z systemu reguł. Owe przedstawienia to: 1. przez działanie, tak zwana reprezentacja enaktywna; 2. przedstawianie obrazowe, mentalne, ułatwiające kształtowanie wyobrażeń, tak zwana reprezentacja ikoniczna; oraz 3. przedstawianie słowne i językowe, czyli reprezentacja symboliczna (Bruner, 1976) (ryc. 4). Są to podstawowe systemy przetwarzania i przedstawiania informacji. Wobec tego podczas odbioru obserwowanych obiektów, obecne są wszystkie wymienione reprezentacje. Według Brunera, wiedza, jaką posiada człowiek, którą nabył podczas własnych doświadczeń, nadaje sens temu, co jest przez niego poznawane (Bruner, 1976).
Postrzeganie świata realnego jest procesem indywidualnego odbioru rzeczywistości i środowiska geograficznego (Grabowska, Budohoska, 1995; Piotrowska, 2014; Szkurłat, 2007) zachodzącego poprzez różne modalności sensoryczne (Bandler, Grinder za: Taraszkiewicz, Rose 2006) (ryc. 5).
Najbardziej efektywnym systemem sensorycznym jest poznanie polisensoryczne obejmujące wszystkie zmysły, nazywane Złotą regułą Komeńskiego, oczywiście przy podstawowym zmyśle preferowanym przez daną osobę.
W trakcie poznawania, postrzegania i prowadzonych obserwacji w każdej sekundzie przez mózg człowieka przepływa niewyobrażalnie dużo informacji. Szacuje się, że zmysły człowieka zbierają w ciągu sekundy ponad 11 milionów bitów. I jednocześnie w każdym momencie mózg odrzuca, zgodnie z regułą głębi logicznej Bennetta, miliony bitów po to, aby osiągnąć specjalny stan, zwany świadomością (Piotrowska 2016). Jak pisze M. Fiedorowicz, „Mentalnym miejscem, w którym operacja przechowywania ma miejsce jest pamięć robocza, a jej neuronalnym odpowiednikiem jest grzbietowo-boczna kora przedczołowa mózgu. Pamięć robocza kory przedczołowej jest odpowiedzialna za zdolność do myślenia i wyciągania wniosków, zarządzania dużymi ilościami informacji w sposób szybki i wydajny oraz generowania interesujących pomysłów i skutecznych strategii działania. Bez pamięci roboczej nie ma inteligencji płynnej, pozwalającej umysłowi przystosować się do nowych, złożonych i pełnych wyzwań środowisk” (Fiedorowicz, 2013).
Według brytyjskich naukowców, „Ludzki mózg ma wyspecjalizowane neurony odpowiedzialne za zapamiętywanie i tworzenie informacji przestrzennych. Występowanie tego rodzaju neuronów opisano dotychczas jedynie u gryzoni. Charakterystyczną cechą tych komórek jest to, że kiedy szczur porusza się po płaskiej przestrzeni, neurony ulegają pobudzeniu w geometrycznie regularny sposób: po naniesieniu na mapę tej powierzchni uzyskuje się obraz siatki, zbudowanej z trójkątów. Odkrycie tych niezwykłych neuronów jakiś czas temu dało początek hipotezie, że gryzonie mają możliwość tworzenia wirtualnych map, dzięki którym lepiej orientują się w swoim terytorium, a także zapamiętują nowe miejsca w nieznanym otoczeniu” (Fiedorowicz 2013; Kudła, 2014).
Siatka w mózgu – GPS pomaga w orientacji przestrzennej i w prowadzeniu obserwacji
Jedno z bardziej szczególnych badań dotyczących orientacji przestrzennej i zwierząt przeprowadził John O’Keefe z University College London oraz para naukowców z norweskiego Instytutu Nauki i Technologii Trondheim, May-Britt i Edvard Moser. John O’Keefe odkrył w 1971 roku, że pewne komórki były aktywowane w zależności od miejsca w otoczeniu. Stwierdził, że owe „komórki miejsca”, które znajdują się w hipokampie, tworzą wewnętrzną mapę otoczenia. Z kolei May-Britt i Edvard Moser w 2005 roku odkryli, że inne komórki znajdujące się blisko hipokampu – w korze śródwęchowej – aktywowały się, kiedy badany gryzoń przechodził przez pewne obszary. Obszary te tworzyły regularny kształt siatki składającej się z heksagonów, a każda z komórek w heksagonie reagowała według innego wzorca przestrzennego.
Wobec tego komórki siatkowe i inne komórki kory śródwęchowej, które rozpoznają kierunek ustawienia głowy i granice pomieszczenia, tworzą sieć z „komórkami miejsca” w hipokampie. Te tak zwane komórki siatkowe tworzą wewnętrzny system nawigacji, który mówi zwierzęciu, gdzie jest, gdzie było i którędy dalej iść. Zatem układ ten to system pozycjonowania, wewnętrzny GPS mózgu. Układ odpowiedzialny za określanie pozycji w mózgu człowieka zbudowany jest podobnie do tego, jaki mają zwierzęta. Efekty prac May-Britt i Edvard Moser opublikowano w grudniu 2012 roku i stanowią one „prawdziwy przełom w rozumieniu zmysłu orientacji przestrzennej” (Medyczny Nobel, 2015).
Cała trójka badaczy, John O’Keefe oraz May-Britt i Edvard Moser, otrzymała w 2014 roku to najważniejsze na świecie wyróżnienie naukowe właśnie za odkrycie struktur w mózgu, które działają jak nasz wewnętrzny GPS i są odpowiedzialne za lokalizację oraz zdolność nawigowania w przestrzeni (ryc. 6).
W uzasadnieniu swojej decyzji członkowie Komitetu Noblowskiego napisali: „Udało im się wyjaśnić, które neurony i w jaki sposób zapisują w mózgu informacje o tym, gdzie jesteśmy, którą drogą najszybciej dostaniemy się do domu”. „Skąd wiemy, gdzie jesteśmy? Jak potrafimy znaleźć drogę z jednego miejsca do drugiego? I w jaki sposób przechowujemy tę informację, że następnym razem, gdy przemierzamy tę samą trasę, potrafimy ją natychmiast odnaleźć? „Tegoroczni laureaci Nobla odkryli w mózgu system pozycjonowania, „wewnętrzny GPS”, który pozwala nam orientować się w przestrzeni” (Medyczny Nobel, 2015).
Jak pisał M. Fiedorowicz: „odkrycie komórek siatkowych u człowieka pozwoli odpowiedzieć na pytanie, gdzie się aktualnie znajdujemy i w jaki sposób zapamiętujemy, gdzie dotąd byliśmy” (Fiedorowicz, 2013). Stwierdzenie to nie czekało długo na potwierdzenie, ponieważ badania nad mózgiem postępują. Kolejne badania przeprowadził w 2010 roku zespół dr. Joshuy Jacobsa z Drexel University w Filadelfii i Michaela J. Kahana z University of Pennsylvania. Potwierdziły one, że identyczne komórki siatkowe istnieją w mózgu człowieka (artykuł dotyczący tych badań zamieszczono w czasopiśmie „Nature Neuroscience” 5.08.2013 roku). Zatem podjęte kolejne badania umożliwiły odkrycie w mózgu człowieka komórek miejsca i komórek siatkowych. Można stwierdzić, że każdy człowiek w swoim mózgu posiada swój wewnętrzny GPS. Mózgowa nawigacja, ten nasz wewnętrzny GPS, przetwarza informacje przesyłane przez zmysły, głównie wzrok, na szczegółowe mapy otaczającego nas świata. Tym samym pozwala na orientowanie się w przestrzeni, także tej geograficznej.
Postrzeganie świata realnego i odbiór środowiska geograficznego
Postrzeganie świata realnego i odbiór środowiska geograficznego, miejsc, krajobrazów, zależy od wnikliwości obserwatora, jego wiedzy, umiejętności kojarzenia, wyobraźni zarówno przestrzennej, jak i dotyczącej konkretnych obiektów geograficznych (ryc. 7). J.C. Wieber nazwał to w 1981 rokufiltrem percepcji, który rozdziela to, co jest obserwowane, od w dalszej kolejności ukształtowanych wyobrażeń, po ich wykorzystanie (por. Malinowska i in., 2004).
Prowadzone przez I. Piotrowską badania w zakresie postrzegania i konstruowania wiedzy geograficznej przy zastosowaniu metody okulografii (eye tracking) udowodniły, że w procesie postrzegania i obserwacji określonych elementów środowiska przyrodniczego występują indywidualne różnice, które przejawiają się w ilości czasu potrzebnego na dokonanie w ogóle pierwszego spostrzeżenia, długości prowadzenia obserwacji, długości fiksacji (czyli punktów, w których wzrok się zatrzymuje), a także liczby prowadzonych obserwacji. Oznacza to, że każdy z obserwatorów potrzebuje odpowiedniego dla siebie czasu na obserwacje (przy średnim czasie długości obserwacji wynoszącym 10 sekund), a także z innym natężeniem uwagi odczytuje informacje geograficzne. Wymienione uwarunkowania wpływają zatem na jakość procesu postrzegania, ilość uzyskiwanych informacji, wnikliwość prowadzonych obserwacji, a tym samym decydują o procesie uczenia się (Piotrowska, 2014). Przytoczone powyżej badania potwierdzają wcześniejsze spostrzeżenia S. Dylaka (Dylak, 2012; Dylak, 2013).
W geograficznej interpretacji przestrzeni, krajobrazu lub miejsca, słowa je opisujące i wyjaśniające są bodźcem determinującym pojawiające się przeżycia i wyobrażenia. Według I. Kurcz i A. Polkowskiej w procesie czytania tekst podlega percepcji przez podmiot poznający (odbiorca, czytający, słuchający), czego efektem jest rozumienie tekstu, czyli powstanie reprezentacji umysłowej czytanego tekstu. Reprezentacja umysłowa obejmuje spostrzeżenie oraz reprodukcję zakodowanych informacji w pamięci długotrwałej osoby czytającej. Stąd też pojęcia geograficzne ukształtowane podczas wcześniejszych etapów edukacyjnych, znajdujące się i zakodowane w pamięci długotrwałej (proceduralnej), łączą się z wyobrażeniami, umożliwiając tym samym rozumowanie oraz wyjaśnianie .(Kurcz, Polkowska, 1990)
R.I. Arends zwraca uwagę na jeszcze jeden ważny aspekt, jakim jest refleksja badacza nad obserwowanym obiektem, zjawiskiem czy procesem przyrodniczym, ponieważ jest ona kluczowa w dochodzeniu do prawdy i obiektywnym widzeniu świata. Badaczem tym może być każdy człowiek, także uczeń. A refleksja podczas obserwacji oraz samodzielność myślenia i rozumowania, a także wyjaśniania różnorodnych geoekosystemów/ ekosystemów, warunkuje rozwój intelektu (Arends, 1995).
Obserwacja jest więc bardzo ważną metodą badawczą w naukach przyrodniczych. Częste zachęcanie uczniów do uważnego postrzegania obiektów geograficznych w najbliższym otoczeniu spowoduje, że młody człowiek stanie się bardziej wnikliwy, spostrzegawczy, rozumiejący swoje środowisko, a w dalszej konsekwencji reagujący na wszystko, co się w tej przestrzeni dzieje. Obserwowanie i spostrzeganie rozwija także bardzo ważną zdolność orientacji w przestrzeni geograficznej, czytanie tej przestrzeni, umiejętność poruszania się w niej.
Proces rozumowania i wnioskowania w kształceniu geograficznym i przyrodniczym
W procesie poznawania i postrzegania możliwe są do zastosowania różne typy rozumowania, czyli myślenie dedukcyjne, indukcyjne i redukcyjne. Każde z nich determinuje procedurę postępowania i wnioskowania o obserwowanych obiektach, zjawiskach czy procesach przyrodniczych. W każdym z nich pojawia się pytanie, teza, następstwo i oczekiwana na podstawie wnioskowania, odpowiedź. Zadaniem nauczyciela jest poprowadzenie ucznia w tym poszukiwaniu, wyjaśnianiu i udowadnianiu prawidłowości funkcjonowania procesów przyrodniczych także podczas nauczania zdalnego. Poszczególne toki rozumowania również wprowadza się podczas kształtowania pojęć geograficznych, przyrodniczych. Zasadnicze różnice między nimi przedstawia tabela 1.
Tabela 1. Kształtowanie pojęć w dedukcyjnym i indukcyjnym toku myślenia
Widoczna jest różnica w kolejności, która wymusza określony rodzaj działalności i aktywności ucznia: w przypadku dedukcyjnego podejścia – dominuje kierunek „od reguły do przykładu”, natomiast w przypadku indukcji jest odwrotnie – „od przykładu do reguły” (tab. 1). Przyjęcie określonego sposobu działania będzie bardziej lub mniej inspirowało i motywowało ucznia do poznawania, myślenia i działania. Większa inspiracja i kreatywność wystąpi podczas rozumowania opartego na myśleniu indukcyjnym. Niewątpliwie, procedura ta zajmie znacznie więcej czasu, w którym uczniowie będą pracować, może wystąpić większe niebezpieczeństwo pomyłek, jednakże z punktu widzenia założonych efektów merytorycznych jest to droga najbardziej konstruktywna. Myślenie na niższych etapach rozwoju wymaga znajomości faktów, ich zrozumienia i zastosowania, na wyższych natomiast koncentruje się wokół analizy (rozdzielania faktów), syntezy (wyprowadzania z faktów nowej wiedzy) i oceniania (Niemierko 2004). Zastosowanie pojęć w praktyce i teorii wiąże się z wykonywaniem określonych operacji w myśleniu i działaniu polegających na rozwiązywaniu problemów, zarówno o charakterze praktycznym jak i teoretycznym (Korzeniewski, 1985).
Pojawia się jednak pytanie i dylemat, jak tę metodę poznania i rozwijane dzięki niej umiejętności pracy w terenie, realizować w warunkach nauczania zdalnego? Jest to wyjątkowe wyzwanie edukacyjne, a jego rozwiązaniem może być zastosowanie nowych technologii, technologii geoinformacyjnych, GIS oraz wirtualnej rzeczywistości.
Literatura:
- Arends R.I. (1995). Uczymy się nauczać, WSiP, Warszawa.
- Bruner J., Krasińska E. (tł.) (1976). W poszukiwaniu teorii nauczania, Warszawa, PIW.
- Dylak S. (2000). Konstruktywizm jako obiecująca perspektywa w kształceniu nauczycieli. [w:]Kwiatkowska H., Lewowicki T., Dylak S. (red.), Współczesność a kształcenie nauczycieli. WSP ZNP, Warszawa.
- Dylak S. (red.) (2011). Strategia kształcenia wyprzedzającego, Kolegium Śniadeckich, UAM, Poznań.
- Dylak S. (2012). Metoda projektów płaszczyzna wzajemnego dostrajania się szkoły i digital natives. Neodidagmata, nr 33/34.
- Dylak S. (2013). Architektura wiedzy w szkole, Difin, Warszawa.
- Fiedorowicz M. (2013). GPS w głowie, czyli skąd się bierze orientacja w terenie. Focus, nr 8.
- Grabowska A., Budohoska W. (1995). Procesy percepcji, PWN, Warszawa.
- Kurcz I., Polkowska A. (1990). Interakcyjne i autonomiczne przetwarzanie informacji językowych na przykładzie tekstu czytanego na głos, Ossolineum, Wrocław.
- Łobocki M. (1999). Wprowadzenie do metodologii badań pedagogicznych. Oficyna Wydawnicza Impuls, Kraków.
- Malinowska E., Lewandowski W., Harasimiuk A. (2004). Geoekologia i ochrona krajobrazu, UW, Warszawa.
- Martin Jean-Pol (1996). Das Projekt “Lernen durch Lehren” – eine vorläufige Bilanz. [in]: Henrici Gert, Zöfgen Ekkehard (Hg.): Fremdsprachen Lehren und Lernen (FLuL): Themenschwerpunkt: Innovativ-alternative Methoden, 25 Jg. Tübingen: Narr, 70-86.
- Martin Jean-Pol (2002). Lernen durch Lehren (LdL). [in:] Die Schulleitung – Zeitschrift für pädagogische Führung und Fortbildung in Bayern, Heft 4, 3-9.
- Medyczny model za “wewnętrzny GPS” w mózgu, 2015. [online] https://deon.pl/swiat/wiadomosci-ze-swiata/medyczny-nobel-za-wewnetrzny-gps-w-mozgu,304023.
- Mietzel G. (2002).Psychologia kształcenia. Gdańskie Wydawnictwo Psychologiczne, Gdańsk.
- Niemierko B. (2004). Cele kształcenia.[w:] Kruszewski K. (red.), Sztuka nauczania. Czynności nauczyciela, PWN, Warszawa.
- Okoń S. (1996). Wprowadzenie do dydaktyki ogólnej, PWN, Warszawa.
- Piotrowska I. (2005). Observation and presentation of phenomena in Geography education. [w:] Donert K., Charzyński P. (ed.), Changing horizons in geography education. Geography in European higher education, 2. Herodot Network & Association of Polish Adult Educators, Liverpool-Toruń, 52-57.
- Piotrowska I. (2006). Edukacja geograficzna jako podstawa postrzegania, rozumienia i ochrony środowiska przyrodniczego. [w:] Łanczont M., Janicki G. (red.), Wartości w geografii. UMCS, Lublin, 97-99.
- Piotrowska I. (2011). Fieldwork projects in bilingual geography teaching – orientation in geographical space. [in:] Donert K., Charzyński P., Podgórski Z. (ed.), Fieldwork in bilingual geography teaching. Geography in European higher education. EUROGEO & Association of Polish Adult Educators, Toruń, 15:115-125.
- Piotrowska I. (2012a). Kształtowanie pojęć geomorfologicznych w dwujęzycznym nauczaniu geografii fizycznej. Studia i Prace z Geografii i Geologii 24, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań.
- Piotrowska I. (2012b). The didactic model LdL (Lernen durch Lehren; Learning by Teaching)
as way to learn in regional Geography. [in:] Donert K., Charzyński P., Podgórski Z. (ed.), Bilingual teaching – globalization, regional geography and english integration. Geography in European higher education. EUROGEO & Association of Polish Adult Educators, Toruń, 16: 120-125. - Piotrowska I. (2014). Okulografia w badaniach postrzegania i konstruowania wiedzy geograficznej. [w:] Szkurłat E., Głowacz A. (red.) Edukacja geograficzna na świecie i w Polsce – wybrane problemy. Prace Komisji Edukacji Geograficznej PTG, Wydawnictwo UŁ, Łódź, 4:175-189.
- Piotrowska I., 2016. Brain’s GPS – not only for geographer. [in:] P. Charzyński, K. Donert, Podgórski Z. (eds.) (2016), Mapping the world – spatial skills in bilingual education. Geography in European higher education. EUROGEO & SOP Oświatowiec, Toruń, 20:167-177.
- Piotrowska I. (2018). Technologie geoinformacyjne w podstawie programowej – wyzwanie dla nauczyciela geografii. [w:] Hibszer A., Szkurłat E. (red.) Nauczyciel geografii wobec wyzwań reformowanej szkoły. Prace Komisji Edukacji Geograficznej PTG, Sosnowiec, 8:33-49.
- Piotrowska I., Cichoń M., Mrula A., Nowak-Pierszalska K. (2013). Scenariusze zajęć z geografii.[w:] Dylak S. (red.), Strategia kształcenia wyprzedzającego, UAM, OFEK, Poznań.
- Piskorz S. (1995). Zarys dydaktyki geografii, PWN, Warszawa.
- Sypniewski J. (2015). Wpływ Strategii Nauczania przez dociekanie naukowe na rozwój zainteresowań przyrodniczych uczniów oraz nabywanie kompetencji przyrodniczo-geograficznych w toku pozalekcyjnych zajęć Kółka Przyrodniczego, UAM, maszynopis.
- Szkurłat E. (2007). Psychologiczne i kulturowe uwarunkowania percepcji środowiska. [w:] Madurowicz M. (red.), Percepcja współczesnej przestrzeni miejskiej, WGiSR UW, Warszawa: 63-–72.
- Szkurłat E., Hibszer A., Piotrowska I., Rachwał T., Wieczorek T. (2019). Vademecum nauczyciela. Geografia. Wdrażanie podstawy programowej w szkole ponadpodstawowej. MEN, ORE, Warszawa.
- Taraszkiewicz M., Rose C. (2006). Atlas efektywnego uczenia (się), cz. I, Transfer Learning Sp. z o.o., Gdańsk.
- Wieber J.C. (1981). Étude du paysage et (ou?) analyse écologique. Travaux de l’ Institute de Géographie de Reims.
