1 ÚVOD V málokteré oblasti lidské činnosti můžeme sledovat tak rychlý rozvoj jako v oblasti informačních a komunikačních technologií. Informační a komunikační technologie v současné době určitým způsobem ovlivňují většinu oborů lidské činnosti a stejně je tomu tak i u vzdělávání. Proto je třeba, aby aplikace výpočetní techniky prostupovaly celým výchovně vzdělávacím procesem, a tím připravovaly jedince na novou úlohu v moderní informační společnosti. Důvodem k výběru tohoto tématu byl můj zájem o moderní informační technologie a snaha ukázat efektivní syntézu se vzdělávací oblastí Matematika a její aplikace. Jako budoucí pedagog jsem přemýšlel nad možnostmi zefektivnění a zkvalitnění výuky matematiky prostřednictvím vhodných programů. Konkrétním prostředkem vedoucím k naplnění této syntézy se mi jako nejlepší jevil program MS Excel. Ačkoliv o programu MS Excel existuje široké spektrum literatury, o aplikaci programu do výuky matematiky nenajdeme prakticky žádnou. V nedávné době proběhlo pouze školení učitelů matematiky v rámci modulu P-MAT, jehož garantem byla katedra matematiky Pedagogické fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, a jehož cílem bylo mimo jiné i ukázat pedagogům možné aplikace programu MS Excel ve výuce. Další, v současné době probíhající kurzy, organizuje Společnost učitelů matematiky JČMF. 6
92
Embed
1 · Web view3.3 Historie MS Excel Historie tabulkových procesorů se datuje od roku 1970, kdy Richarda Mattessich poprvé načrtnul tuto myšlenku. Zásluha na vynálezu tabulkového
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1 ÚVOD
V málokteré oblasti lidské činnosti můžeme sledovat tak rychlý rozvoj jako
v oblasti informačních a komunikačních technologií. Informační a komunikační
technologie v současné době určitým způsobem ovlivňují většinu oborů lidské činnosti
a stejně je tomu tak i u vzdělávání. Proto je třeba, aby aplikace výpočetní techniky
prostupovaly celým výchovně vzdělávacím procesem, a tím připravovaly jedince na novou
úlohu v moderní informační společnosti.
Důvodem k výběru tohoto tématu byl můj zájem o moderní informační technologie
a snaha ukázat efektivní syntézu se vzdělávací oblastí Matematika a její aplikace. Jako
budoucí pedagog jsem přemýšlel nad možnostmi zefektivnění a zkvalitnění výuky
matematiky prostřednictvím vhodných programů. Konkrétním prostředkem vedoucím
k naplnění této syntézy se mi jako nejlepší jevil program MS Excel.
Ačkoliv o programu MS Excel existuje široké spektrum literatury, o aplikaci
programu do výuky matematiky nenajdeme prakticky žádnou. V nedávné době proběhlo
pouze školení učitelů matematiky v rámci modulu P-MAT, jehož garantem byla katedra
matematiky Pedagogické fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, a jehož
cílem bylo mimo jiné i ukázat pedagogům možné aplikace programu MS Excel ve výuce.
Další, v současné době probíhající kurzy, organizuje Společnost učitelů matematiky JČMF.
Z tohoto důvodu jsem ve své práci chtěl ukázat možnosti konkrétního využití, které
by pomohly učitelům výuku zkvalitnit, udělat ji zajímavou a přitažlivou pro žáky. Hlavním
pozitivem je možnost experimentování a objevování nových vztahů a závislostí. Ačkoliv
MS Excel může přinést do výuky spoustu inovací, musíme si být vědomi, že je to hlavně
učitel, který musí správně řídit hodinu tak, aby bylo dosaženo výukových cílů.
Práce je rozvržena do čtyř hlavních kapitol. První kapitola se zabývá obecnou
integrací informačních a komunikačních technologií do výchovně-vzdělávacího procesu.
Druhá kapitola se teoreticky zabývá programem MS Excel, tabulkovými procesory, jejich
historií, účelem použití apod. Třetí kapitola zahrnuje aspekty integrace programu v rovině
pedagogické, psychologické a didaktické a věnuje se popisu hlavních komponent a funkcí.
V kapitole poslední jsou realizovány konkrétní sešity pro učivo jednotlivých
tématických okruhů a návrhy úloh, které lze efektivně pomocí nich řešit.
6
2 Integrace informačních a komunikačních technologií do
procesu výuky
V současné době, kdy společnost přechází z industrializované na společnost
informační, je použití moderních informačních technologií nezbytnou součástí výuky na
každé škole.1
Informační technologie (ICT) ve výuce se nejprve využívaly na vysokých školách
v oborech souvisejících s výpočetními systémy a s informatikou, teprve potom začaly
pronikat i na střední školy. Jakmile se počítače staly jednoduššími na obsluhu
a použitelnějšími i v jiných oborech než matematicko-přírodovědných, pronikaly stále víc
do každodenní praxe na základních školách.2
Integrací ICT do škol se zabývá dokument Státní informační politika ve vzdělávání
(SIPVZ), který tímto ovlivnil strukturu rámcových vzdělávacích programů. Bez integrace
ICT do výuky by nebylo možné výuku prostřednictvím počítačů, respektive výukových či
jiných programů vůbec realizovat. Tyto snahy probíhaly už od druhé poloviny 80. let
a vrcholí v současné době, kdy si velká část pedagogů nedovede bez počítače,
dataprojektoru nebo multimediální tabule vyučování představit. Stejně velkou roli hraje
používání nejrozmanitějších výukových, kancelářských, modelovacích nebo jiných
programů.
Využívání ICT ve vzdělávání bude nepochybně již v blízké budoucnosti získávat
stále větší váhu. Určitou nevýhodou je přirozeně závislost výsledků na funkčnosti
technologií, počáteční finanční nákladnost a náročnost přípravy výuky.3
2.1 Charakteristika informačních a komunikačních technologií
Podle Chrásky4 jsou informační technologie standardní postupy automatizovaného
zpracování informací, které nemusí být nutně počítačové, ale zahrnujeme sem i všechny
způsoby tvorby, získávání, výměny a zpracování informací.
1 BINTEROVÁ, H., 20042 KROPÁČ, J. a kol., 20043 CIHLÁŘ, J., NOCAR, D., ZELENKA, M., 20064 KROPÁČ, J. a kol., 2004
7
Stoffová5 definuje informační technologie v užším a širším smyslu. V užším smyslu
jsou informační technologie metody, postupy a způsoby sběru, uchovávání, zpracování,
ověřování, vyhodnocování, selekce, distribuce a včasné doručení potřebných informací ve
vyžadované formě a kvalitě. V širším smyslu chápeme pod pojmem IT i technické
a programové prostředky, které zabezpečují (případně podporují) realizaci činností podle
předcházející definice. Pojmy „informační technologie“ a „informační a komunikační
technologie“ můžeme podle výše uvedeného smyslu považovat za synonyma.
Podle Čandíka a Chudého6 jsou informační a komunikační technologie takové
technologie, které souvisí se sběrem, archivací a zpracováním informací. Z pohledu jejich
aplikace ve vzdělávání využívají výpočetní a komunikační prostředky, které různými
způsoby podporují výuku, studium a další aktivity v oblasti vzdělávání.
2.2 Státní informační politika ve vzdělávání
Integrace ICT do vzdělávání se stává základem při zajišťování kvalitního
vzdělávacího systému. V posledních letech mnohé zahraniční státy přizpůsobují své
vzdělávací soustavy potřebám informační společnosti a investují jak do vzdělávání jako
celku, tak i integrace ICT do vzdělávacího procesu. Hlavním cílem SIPVZ je vytvořit
prostředí, které umožní připravit všechny občany pro jejich aktivní a kreativní působení
v informační společnosti tím, že zajistí jejich funkční gramotnost v oblasti ICT a připraví je
pro efektivní využití ICT ve všech oblastech jejich konání.7
Koncepce se přednostně věnuje dvěma základním okruhům:
zajištění informační infrastruktury vzdělávání, tzn. zpřístupnění informačních
a komunikačních technologií všem, kdo procházejí vzdělávací soustavou
v kterékoliv její fázi, nebo v průběhu dalšího a celoživotního vzdělávání
vytvoření rámce, který umožní integrovat informační technologie do vzdělávacích
kurikulí na všech stupních
Program SIPVZ je realizován pod názvem Informační gramotnost, nebo také
Internet do škol a dělí se na tři projekty:8
5 STOFFOVÁ, V. a kol., 20016 ČANDÍK, M., CHUDÝ, Š., 20057 KAPOUNOVÁ, J., PAVLÍČEK J., 20038 KROPÁČ, J. a kol., 2004
8
1. Projekt I – vzdělávání učitelů a ICT koordinátorů, které zahrnuje vyškolení
všech učitelů, koordinátorů a správců ICT
2. Projekt II – podpora při zajištění software pro výuku informatiky
a ostatních vyučovacích předmětů
3. Projekt III – podpora při zajištění konektivity, nabídka na dodávky
hardware a podpora při zajištění dodávek sítí, což má za důsledek
systematické vybudování infrastruktury a základních pracovišť s výpočetní
technikou
2.3 ICT v Rámcovém vzdělávacím programu Základní vzdělávání
RVP se nezabývá informačními a komunikačními technologiemi jen jako
samostatnou vzdělávací oblastí, ale i jejich systematickým začleněním do dalších
vzdělávacích oblastí a tím i naplnění klíčových kompetencí.
Vzdělávací oblast Informační a komunikační technologie má za cíl dosáhnout
u žáků základní úrovně informační gramotnosti – získat elementární dovednosti v ovládání
výpočetní techniky a moderních informačních technologií, orientovat se ve světě informací,
tvořivě pracovat s informacemi a využívat je při dalším vzdělávání i v praktickém životě.
Dovednosti získané ve vzdělávací oblasti Informační a komunikační technologie
umožňují žákům aplikovat výpočetní techniku s bohatou škálou vzdělávacího software
a informačních zdrojů ve všech vzdělávacích oblastech celého základního vzdělávání. Tato
aplikační rovina přesahuje rámec vzdělávacího obsahu vzdělávací oblasti Informační
a komunikační technologie a stává se součástí všech vzdělávacích oblastí základního
vzdělávání.
Ve vzdělávací oblasti Matematika a její aplikace se informační a komunikační
technologie mohou uplatnit ve všech vzdělávacích okruzích.
Již samotná změna názvu vzdělávacího oboru v RVP – Matematika a její aplikace –
navozuje nutnost určité změny pojetí vyučování matematice, větší akcent než doposud
bude položen na aplikace. Zdaleka to však neznamená, že by se vyučování matematice
mělo stát primárně podáváním návodů, jak řešit praktické příklady a situace. Není
myslitelné k současné výuce matematiky jen přidat více aplikací, na to by ani vyučovací
9
čas nestačil. Je třeba opravdu výuku změnit. Jednou z možností, jak tohoto cíle dosáhnout,
je užívat a naučit žáky užívat výpočetní techniku.9
Domníváme se, že nezastupitelnou roli hrají ICT zvláště ve vzdělávacím okruhu
Závislosti, vztahy a práce s daty, kde žáci rozpoznávají určité typy změn a závislostí, které
jsou projevem běžných jevů reálného světa, a seznamují se s jejich reprezentacemi.
Uvědomují si změny a závislosti známých jevů. Tyto změny a závislosti žáci analyzují
z tabulek, diagramů a grafů, v jednoduchých případech je konstruují a vyjadřují
matematickým předpisem nebo je podle možností modelují s využitím vhodného
počítačového software nebo grafických kalkulátorů. Zkoumání těchto závislostí směřuje
k pochopení pojmu funkce. Zde vidíme použití programu MS Excel jako klíčové.
Ve vzdělávacím okruhu Geometrie v rovině a prostoru se rovněž nabízí aplikace
ICT. Žáci určují a znázorňují geometrické útvary a geometricky modelují reálné situace,
hledají podobnosti a odlišnosti útvarů, které se vyskytují všude kolem nás, uvědomují si
vzájemné polohy objektů v rovině (resp. v prostoru), učí se porovnávat, odhadovat, měřit
délku, velikost úhlu, obvod a obsah (resp. povrch a objem), zdokonalovat svůj grafický
projev. Zkoumání tvaru a prostoru vede žáky k řešení polohových a metrických úloh
a problémů, které vycházejí z běžných životních situací. Domníváme se, že v tomto
vzdělávacím okruhu je vhodné použití programů typu Cabri10 nebo CAD11.
Použití ICT ve škole přispívá i k osvojování klíčových kompetencí žáků a to hlavně
kompetencí k učení a kompetencí k řešení problémů, zejména v případech kdy žák:
vybírá a využívá pro efektivní učení vhodné způsoby, metody a strategie
vyhledává a třídí informace a na základě jejich pochopení, propojení
a systematizace je efektivně využívá v procesu učení
samostatně pozoruje a experimentuje, získané výsledky porovnává, kriticky
posuzuje a vyvozuje z nich závěry pro využití v budoucnosti
vyhledá informace vhodné k řešení problémů, využívá získané vědomosti
a dovednosti k objevování různých variant řešení
Pozitivní rysy integrace ICT do vzdělávání podle Chrásky:12
nenásilné získání základních znalostí a dovedností práce s ICT
vytváření návyků na nový styl učení a práce s využitím ICT9 CIHLÁŘ, J., NOCAR, D., ZELENKA, M., 200610 Program sloužící k vytváření geometrických konstrukcí a znázornění dynamické geometrie11 CAD (Computer Aided Design) = počítačem podporované projektování, nebo počítačem podporovaný návrh12 KROPÁČ, J. a kol., 2004
10
výrazně lepší možnost integrace žáků s nejrůznějšími handicapy
prostor pro kreativní projektovou výuku
rozvoj komunikačních schopností žáků – možnost prezentace vlastní práce, dialogy
o jejich smyslu a kvalitě
ICT umožňují přinést kvalitní výukové metody i do míst bez kvalitního učitele,
usnadňují učení „kdykoliv a kdekoliv“, podporují potřebné návyky celoživotního
sebevzdělávání
Negativní důsledky necitlivého nasazení ICT do výuky:13
vysoké nároky na přípravu a údržbu ICT před vlastní hodinou, možnost výpadku
ICT narušující výukový proces
zvýšení nároků na výukové kapacity školy
ICT mohou vést k trivializaci komunikace a ke snížení její jazykové úrovně
ICT zvyšují pravděpodobnost sociálního úniku
I když jsou prostředky ICT stále častěji využívány ve vyučování matematiky,
respektive v celém výchovně-vzdělávacím procesu, je to především pedagog, jeho
schopnosti, vědomosti a pedagogické dovednosti, které zde sehrávají klíčovou roli. Nelze
se domnívat, že využívání ICT samo o sobě zvýší efektivitu vyučování.14
2.4 Počítače ve výuce
Použití moderních technologií se stává v současné době nezbytnou součástí
vyučovacího procesu i každodenního života. Musíme je tedy akceptovat i ve vyučování
matematice. Nejedná se pouze o usnadnění a zkvalitnění práce učitele, ale současně
o zefektivnění práce žáka nebo studenta, který získá potřebné znalosti a dovednosti
v kratším čase než při studiu z tradičních materiálů.15
Přeneseme-li se o několik desítek let do minulosti, zjistíme, že zvrat v životě škol,
pedagogů i žáků přinesl nástup mikropočítačů koncem 70. let.
13 KROPÁČ, J. a kol., 200414 ROBOVÁ , J., 200615 KRPEC, R. a kol., 2006
11
V této době se počítači zabývalo jen několik málo učitelů základních a středních
škol, kteří vyučovali předměty jako výpočetní technika či programování. Dále se začali
v rámci základních škol organizovat zájmové kroužky výpočetní techniky a diskutovalo se
o pojmu informační gramotnosti.
Informační gramotnost je možné chápat jako schopnost člověka využívat moderní
informační technologie a prostředky v běžném životě. Za moderní informační technologie
a prostředky považujeme hlavně počítače, počítačové sítě a mobilní a telekomunikační
prostředky.16
Podle toho, jak šel vývoj výpočetní techniky stále kupředu, se zdálo, že se každý
žák v průběhu výuky na ZŠ bude muset naučit základům programování. S nástupem
osobních počítačů ale přišla nabídka příjemného programového vybavení, tudíž byl
uživatel této povinnosti zbaven. Kromě odborníků začali postupně počítače využívat i laici.
Nová technologie se stala přínosem i pro oblast vzdělávání. Kromě výuky
programování se počítačů začalo využívat i k řízení experimentů, modelování procesů ve
vyučovacích předmětech exaktních věd (chemie, biologie, fyzika), matematickým
výpočtům i výuce cizích jazyků, zpracování dat v zeměpise a dějepise. Počítač dále
umožnil vzdělávat se i mimo školu – z domova či různých míst na světě se prostřednictvím
připojení na počítačovou síť můžeme radit s učitelem, posílat mu vypracované úkoly apod.
Čandlík a Chudý17 dělí využití počítače na dvě hlavní kategorie podle subjektu
využívající počítač.
Učitel využívá počítač jako technický výukový prostředek sloužící k prezentaci
látky, modelování, grafickému vyjádření, k simulacím atd., nebo jako pracovní nástroj pro
přípravu výuky, řízení výuky v učebnách, administrativu výuky, konzultace, kontrolu
vědomostí, hodnocení výuky.
Žák využívá počítač jako technický výukový prostředek realizující výukový dialog
(prezentace látky, počítačová konzultace apod.) či výukové prostředí pro neřízené řešení
úloh (učení se objevováním, experimentováním), nebo jako aktivní či pasivní pracovní
nástroj. Aktivním nástrojem rozumíme například textové a grafické editory, nástrojem
pasivním například informační služby.
Jiné dělení počítačů ve výuce je podle Jandové18 následující:
1. Výuka o počítačích – touto oblastí se na školách zabývají specializované
předměty zahrnující technické a programové vybavení počítače, jeho 16 KROPÁČ, J. a kol., 200417 ČANDÍK, M., CHUDÝ, Š., 200518 JANDOVÁ, L., 1996
12
funkce, ovládání a programování. Počítač je v tomto případě objektem
výuky
2. Výuka s počítači – zahrnuje všechny způsoby využití počítače pro účely
výuky, tedy jako pomůcku pro učitele a žáka. Výuka s počítači
nepředpokládá jako nutnou podmínku svého použití znalosti technického
vybavení či programování počítačů, ale do určité míry navazuje na
předchozí oblast. Tato oblast se dělí na dvě podoblasti:
výuka počítačově řízená – počítač je v roli systému zajišťující
většinu funkcí vyučování, učitel zde plní funkci konzultanta,
případně přenášejícího
výuka počítačově podporovaná – počítač je v roli doplňujícího média
v rámci celkového řízení vyučování učitelem pro dílčí didaktické
funkce jako procvičování látky, testování, simulace apod.
Koníček19 dělí využití počítačů ve výuce na oblasti určující konkrétní činnost při
práci s počítačem:
Počítač jako zdroj informací – žáci získávají informace pomocí tématicky
zaměřených programů, učí se prostřednictvím počítače; pokud program obsahuje
i sebehodnotící či zkušební testy, žák nebo učitel získá zpětnou vazbu
Počítač jako prostředek pro vyhodnocování dat – žáci naměřená data získaná
klasickými přístroji vkládají do tabulkového procesoru a vyhodnocují je
prostřednictvím tabulek a grafů
Počítač jako prostředek ke komunikaci – žáci komunikují s ostatními žáky nebo
učiteli prostřednictvím počítače jako komunikačního prostředku
Počítač jako prostředek pro publikování – žáci mohou prostřednictvím počítače
publikovat své seminární práce, referáty, výsledky práce projektů
2.4.1 Přínosy počítačem podporovaného vzdělávání
19 KONÍČEK, L., 2003
13
V této kapitole ukážeme na některé pozitiva aplikací počítačů ve výuce, jak je uvádí
Burianová.20
Pedagogicko-psychologické přínosy
Zvýšení motivace studentů – vhodné začlenění multimédií do prezentace výukových
dat zvyšuje atraktivnost výukového software vedoucí k posílení zájmu studenta
o proces výuky
Zvýšení úrovně chápání a zapamatování informací – pomocí vhodné vizualizace
prezentovaných dat (obrázky, grafy, animace, videa) vzniká žákovi prostor pro
a konstruktivistických programů založených na bázi modelování a simulace vzniká
žákům prostor pro rozvíjení samostatné tvůrčí činnosti, při níž jsou žáci vedeni
k zvládnutí konkrétní situace navržením přesně definovaného řešení (modelování)
a provedením příslušných experimentů na tomto řešení (simulace).
Příprava žáka do praxe – simulací konkrétních problémů a jejich vhodnou
multimediální prezentací se žák přibližuje interpretaci svých teoretických znalostí
do situací blízkých praxi
Vytvoření vnitřní a vnější zpětné vazby – včleněním testovacích modulů do
struktury výukového programu, získá žák zpětnou vazbu o úrovni svých aktuálních
znalostí a požadovaných znalostí, čímž získává informace nutné pro organizaci
svého dalšího studia
Přizpůsobení tempa výuky potřebám žáka – díky interaktivitě vzdělávacího procesu
si žák sám určuje tempo, jakým mu jsou nové informace podávány. Tak se proces
vzdělávání přizpůsobuje úrovni znalostí a inteligenčním kvalitám žáka
Organizační přínosy
20 BURIANOVÁ, E., 2003
14
Efektivní využití času žáků – nezávislost určitého výukového programu na
přítomnosti pedagoga v sobě zahrnuje možnost žáka plánovat si čas na vzdělávání
v daném oboru podle svých potřeb, a tak efektivně svůj čas využít
Pomoc při organizaci vzdělávacích kurzů – mnohý vzdělávací software v sobě již
obsahuje organizační metodiku vzdělávacího procesu, která udává plán a obsah
dílčích kurzů tak, aby konečným efektem práce s programem bylo kompletní
zvládnutí prezentovaných témat
Ekonomické přínosy
Redukce pedagogických sil – nevázanost některého výukového programu na účasti
pedagoga v sobě skrývá možnost racionálního přehodnocení počtu pedagogů
vyučujících daný předmět
Snížení počtu hodin organizované výuky – výukový program sestavený pro účely
individuálního studia převádí proces vzdělávání z budov vzdělávacích institucí do
domovů žáků
2.5 Software používaný ve výuce
V současné době je na trhu k dispozici široká škála nejrůznějšího software, který se
ve výchovně vzdělávacím procesu používá. V tomto komplexu můžeme rozlišit tři hlavní
kategorie.21
První, nejvíce používanou kategorií na školách jsou všeobecné profesionální
softwarové balíky, jako jsou textové a tabulkové editory, prezentační software, grafické
editory, databázové programy, hudební software, případně profesionální softwarové balíky
typu AutoCad22. Další skupinou je tzv. zábavný software zaměřený na rodinu a domácnost,
kdy se v naprosté většině jedná o multimediální CD encyklopedie. Třetí kategorií,
používanou na našich školách paradoxně nejméně, je software navržený speciálně pro
školu a vzdělávání.
Jiné dělení softwaru podle jeho funkce ve výuce uvádí Fehérová.23
21 ČANDÍK, M., CHUDÝ, Š., 200522 Profesionální program pro 2D a 3D konstruování23 FEHÉROVÁ, Š., KUČINOVÁ, E., KVĚTOŇ, P., 2006
15
Prezentační – software mající za úkol učivo vysvětlit, prezentovat, předložit žákům
nové definice, věty zákonitosti, postupy, algoritmy, vztahy, názorné příklady apod.
Procvičovací – cílem této softwarové skupiny je poskytnout žákům možnost
probrané učivo procvičit a nabídnout jim okamžitou zpětnou vazbu; kontrola učitele
hraje úlohu spíše doplňující, motivační nebo řídící
Kombinované – software obsahující výklad učiva i úkoly k procvičování
Testovací – skupina software mající za úkol umožnit žákům ověřit si svoje znalosti
a dovednosti
Zábavné – software motivující žáky hrami, kvízy, soutěžemi a hádankami
V této práci se budeme zabývat pouze programem MS Excel. MS Excel v členění podle
Čandíka a Chudého určitě spadá do první kategorie. V členění Fehérové je zařazení
programu do konkrétní skupiny poněkud problematické. Určitě jej nelze kategoricky
zařadit do jedné skupiny. Spatřujeme zde ale hned několik základních rysů různých skupin,
které Excel splňuje. Domníváme se, že nepochybně splňuje funkci prezentační, může
splňovat funkci procvičovací, případně kombinaci obou skupin.
3. Úvod do programu Microsoft Excel
V následující kapitole se budeme zabývat programem Excel jako tabulkovým
procesorem, jeho historií a hardwarovými požadavky
16
3.1 Co je to MS Excel
Microsoft Excel je nejrozšířenější tabulkový procesor, nebo také tabulkový
kalkulátor, který je určen pro operační systémy Windows a Mac OS24. Je to nástroj pro
hromadné zpracování a analýzu dat, tvorbu tabulek, grafů, statistik, databází apod. Z toho
také plyne jeho hlavní použití v administrativě a statistice. Díky těmto vlastnostem je
Microsoft Excel vhodný také pro použití v matematice, respektive výuce matematiky.
Program je součástí periodicky vycházejícího softwarového balíčku společnosti Microsoft
– Microsoft Office, spolu s dalšími kancelářskými aplikacemi jako je textový editor
MS Word, program pro správu a tvorbu databází MS Access, program pro tvorbu
webových stránek MS FrontPage, aplikace pro tvorbu prezentací MS PowerPoint a další.
Jde o několik programů, které společně tvoří komplexní vybavení a umožňují veškeré
administrativní práce. Tyto programy mají velice podobné prostředí a umožňují vzájemné
exporty dat.
3.2 Tabulkové procesory (kalkulátory)
Tabulkové procesory jsou spolu s textovými editory jedny z nejpoužívanějších
programů vůbec. Umožňují hromadné zpracování a správu dat. Prostřednictvím
tabulkových procesorů můžeme vytvářet rozsáhlé tabulky a třídit je podle různých atributů,
definovat vzorce a funkce, vytvářet filtry podle definovaných parametrů nebo vytvářet
grafy podle zdrojových dat obsažených v tabulce. Jde o mohutné nástroje pro zpracování,
výpočty a vyhodnocování dat.
Hlavenka25 definuje tabulkový procesor jako aplikační program určený pro
interaktivní provádění výpočtů v rámci uživatelem definované tabulky. Tabulkové
procesory v sobě kombinují vlastnosti uživatelsky příjemného prostředí pro návrh a tvorbu
tabulek a zároveň obsahují řadu funkcí, které jsou schopny provádět elementární i velice
složité statistické či finanční výpočty. Jejich základní princip vychází ze samotné tabulky,
jejíž jednotlivá políčka (cells, buňky) jsou horizontálně označena písmeny a vertikálně
čísly. Kombinace písmene a čísla tedy vytváří přesný a jednoznačný odkaz na konkrétní
políčko tabulky (např. levá horní buňka nese označení A1). Těchto odkazů se pak využívá
24 Operační systém určený pro počítače Apple Macintosh25 HLAVENKA, J., 1996
17
ve vzorcích, které se podobně jako čísla a legenda umísťují do různých buněk tabulky.
Tabulkové procesory umožňují kromě uvedených funkcí i grafické zobrazování
tabulkových dat, import položek z databázových souborů, propojení na další aplikace
a zařízení a další.
Burianová26 definuje tabulkový procesor jako síť buněk, do které můžeme vkládat
údaje textového, ale především numerického charakteru. Podstatou tabulkového
kalkulátoru jsou pak vzorce, pomocí kterých lze provádět s údaji v buňkách matematické,
statistické, finanční, vědecké, logické a textové operace.
Mezi tabulkové procesory nepatří jen MS Excel, ale například programy Calc602,
602Tab, SuperCalc, Quattro Pro, Lotus 1-2-3, Gnumeric, KSpread, OpenOffice Calc a jiné.
3.3 Historie MS Excel
Historie tabulkových procesorů se datuje od roku 1970, kdy Richarda Mattessich
poprvé načrtnul tuto myšlenku. Zásluha na vynálezu tabulkového procesoru náleží i pánům
Pardo a Landau, kteří v tom samém roce podali návrh na patent některých algoritmů, který
byl ale zpočátku zamítnut a uznán až na základě žaloby. Skutečný vynález tabulkového
procesoru je připsán Danu Bricklinovi, který v roce 1979 napsal program VisiCalc – první
tabulkový procesor. Později VisiCalc následovaly výkonnější a modernější aplikace jako
SuperCalc, MultiPlan, Quattro Pro, Lotus 1-2-3, Gnumeric a mnoho dalších.27
Jedním z nástupců byl i jmenovaný produkt firmy Microsoft - MultiPlan, určený
pro operační systém MS-DOS, který byl však později vytlačen úspěšnějším programem
Lotus 1-2-3. To přivedlo firmu Microsoft k rozhodnutí vyvinout nový a modernější
tabulkový procesor. Výsledkem byl v roce 1985 MS Excel, který byl nejprve určen pouze
pro počítače Apple Macintosh. Hlavní výhodou Excelu byla skutečnost, že využíval
v grafickém uživatelském rozhraní rozbalovacích menu, ovládaných klikáním myši. To
z Excelu učinilo uživatelsky přívětivý program s pohodlným ovládáním. Pro operační
systém Windows se Excel objevil až v roce 1987. V následujícím roce Excel překonal
v prodejnosti svého největšího konkurenta Lotus 1-2-3, což z něj učinilo nejrozšířenější
program na trhu, kterým je dodnes. Pro přehled uvádíme tabulku verzí programu
MS Excel.28
26 BURIANOVÁ, E., 200327 http://cs.wikipedia.org/wiki/Tabulkov%C3%BD_procesor28 Microsoft Excel – The spreadsheet page, http://j-walk.com/ss/excel/index.htm
18
Verze Rok vydání Komentář
1 1985 první verze pro počítače Apple Macintosh
2 1987 první verze pro OS Windows, označená jako číslem 2, tak aby korespondovala s verzí pro Mac OS
3 1990 verze, která obsahovala novinky jako lištu nástrojů, rýsování, 3D grafy a diagramy a další
4 1992 první „populární“ verze
5 1993 významný upgrade, který umožnil práci s více listy a podporu pro VBA29
730 1995 verze známá jako Excel 95, první 32-bitová verze
8 1997 verze známá jako Excel 97 s novým rozhraním pro VBA vývojáře, možností validace dat
9 1999 verze známá jako Excel 2000, podporující hypertextové HTML31odkazy, s rozšířenou schránkou pro Windows
10 2001 verze známá pod označením Excel 2002, součástí instalačního balíčku Office XP
11 2003 verze s označením Excel 2003 s podporou souborů ve formátu XML
12 2007 zatím poslední, nejnovější verze s označením Excel 2007Tab. č. 1 – Verze MS Excel
3.4 Hardwarové požadavky
K tomu, abychom s programem MS Excel mohli plnohodnotně a plynule pracovat,
je zapotřebí určité technické vybavení počítače zvané hardware. První verze programu
Microsoft Excel určeného pro OS32 Windows nebyly z pohledu dnešního uživatele nijak
náročné. Za doporučenou konfiguraci se považoval počítač s procesorem 286 a alespoň
2 MB operační paměti.
Dnes je situace samozřejmě úplně jiná. Budeme-li brát v úvahu verzi 2003, s kterou
pracujeme v této diplomové práci, nároky stanovuje operační systém, který máme na
počítači nainstalován. Pokud je MS Excel nainstalován na počítači s OS Windows 2000,
bude v takovém případě vyhovovat počítač s procesorem řady Pentium II, popřípadě
Pentium III s frekvencí alespoň 450 MHz a 128 MB-RAM operační paměti. Jestliže ale
budeme pracovat s velkými databázemi formátu XML, nebo složitějšími tabulkami, nutno
29 VBA (Visual Basic for Applications) = programovací jazyk Visual Basic pro aplikace30 Verze pod číslem 6 nikdy nevyšla31 HTML (Hyper Text Markup Language) = „nadtextový značkový jazyk“, který je podmnožinou dříve vyvinutého rozsáhlého univerzálního značkovacího jazyka SGML (Standard Generalized Markup Language).32 OS (operation system) = operační systém
19
říci, že takováto konfigurace je nedostačující. Dnešním standardem mezi OS pro PC33 jsou
Windows XP a od toho se odvíjí i hardwarové požadavky. Doporučujeme procesor
s frekvencí alespoň 1 GHz a operační paměť s velikostí 512 MB-RAM.
Určitě důležitá je i tiskárna, pomocí které můžeme tisknout tabulky, databázové
sestavy, grafy aj. Jestliže budeme MS Excel používat při výuce matematiky, zejména při
prezentaci a procvičování učiva, doporučujeme dataprojektor a multimediální tabuli, která
se jeví jako mimořádně výhodná.
4 Microsoft Excel ve výuce matematiky
Přestože tabulkové procesory nebyly původně navrženy pro výuku matematiky na
základních či středních školách, někteří zahraniční pedagogové poukazují na skutečnost, že
mohou být užity jako nástroj pro rozvoj matematických schopností žáků. Zvláště
33 PC (personal computer) = osobní počítač
20
upozorňují na užívání induktivní a srovnávací metody jako charakteristického rysu pro
práci žáků s tabulkovým procesorem. Žáci zde zkoumají konkrétní výsledky vygenerované
tabulkovým procesorem, porovnávají je a z řady souhlasných prvků usuzují na
pravděpodobné obecné závěry.34
Z hlediska používání Excelu ve vyučování matematice je důležité, že s jeho pomocí
je možné provádět nejenom běžné výpočty jako na kalkulátorech, ale že umožňuje navíc
snadné tabelování hodnot nejrůznějších posloupností, což lze využít i k zachycení hodnot
spojitých funkcí ve vybraných bodech.35
V současné době proběhlo v celé České republice školení pedagogů v rámci modulu
„P-MAT“, jehož garantem byla katedra matematiky Pedagogické fakulty Jihočeské
univerzity v Českých Budějovicích.
Modul seznamuje s možnostmi nasazení počítače jako učební pomůcky
v matematice na střední škole a na druhém stupni základní školy se základními skupinami
kognitivních technologií pro výuku matematiky, s organizačním uspořádáním
a metodickými postupy výuky, s kritérii evaluace výukového software. Modul si kladl za
cíl orientovat učitele v problematice nasazení počítače do výuky matematiky, vybavit jej základními praktickými dovednostmi v ovládání programů podporujících výuku matematiky a metodickým přehledem v používaných postupech a úlohách.36
Během setkání s proškolenými lektory se pedagogové dozvěděli, jak mohou počítače opravdu učiteli pomoci při výuce i při přípravě vyučování. Kurz byl zaměřen na programy Cabri, Derive37, Logo38 a také na program Excel.
Další, v současné době probíhající kurzy, organizuje Společnost učitelů matematiky JČMF. Jednota českých matematiků a fyziků (JČMF) získala dva
projekty Evropského sociálního fondu zaměřené na přípravu učitelů matematiky ZŠ pro
tvorbu školních vzdělávacích programů v rámci probíhající kurikulární reformy našeho
školství.
Společnost učitelů matematiky JČMF je organizační složkou Jednoty českých
matematiků a fyziků. Vznikla 10.12. 2005 z Matematické pedagogické sekce tohoto
34 TRŽILOVÁ, D., 200035 CIHLÁŘ, J., NOCAR, D., ZELENKA, M., 200636 P-MAT – Modul „ICT ve výuce matematiky“, http://www.pf.jcu.cz/p-mat/37 Algebraický program umožňující numerické i symbolické výpočty38 Programovací jazyk pro práci s grafikou, numerickými výpočty a textem
21
občanského sdružení, jehož kořeny sahají do roku 1862, a jehož členy byli vždy nejlepší
odborníci zabývající se studiem matematiky a fyziky i vyučováním těchto disciplín u nás.39
Kurzy ESF - Praha a ESF - mimopražské regiony mají poskytnout učitelům
matematiky to nejlepší, čím didaktika matematiky u nás i ve světě v současné době
disponuje. Získaných poznatků a dovedností budou učitelé moci využít k uplatnění nových
přístupů ve vyučování matematice na základní škole. Kurz je akreditován MŠMT jako akce
dalšího vzdělávání učitelů.
Každý kurz je pro certifikaci nabízen jako celek v délce nejméně 30 hodin přímé
výuky. Skládá se z alespoň pěti modulů po šesti hodinách. Pro představu uvádíme některé
moduly:
Počítačem podporovaná výuka matematiky: Cabri pro začátečníky
Počítačem podporovaná výuka matematiky: Cabri pro mírně pokročilé
Využití informačních a komunikačních technologií ve vyučování matematice na
2. stupni ZŠ
Využití Excelu k řešení prakticky orientovaných matematických úloh
Podobně, jako se kdysi zefektivnilo vyučování matematice, když se kromě ručních
výpočtů a tabulek začaly používat i kalkulátory, dochází i dnes k dalšímu kvalitativnímu
posunu užíváním Excelu. S jeho pomocí je možné s porozuměním a v dosažitelném čase
řešit úlohy a problémy zcela nové třídy, které bychom s běžnými kalkulátory ve třídách
nemohli zvládnout. Je zde ovšem stejné nebezpečí jako u kalkulátorů, aby užití technických
pomůcek postupně nevymazávalo základní numerické dovednosti, je třeba žáky navykat na
potřebu neustálé kontroly výpočetních výsledků různými odhady.40
4.1 Hlavní specifika použití programu MS Excel
I když je program MS Excel navržen pro potřeby administrativy, statistiky,
prezentace a databáze dat, má široké množství matematických, logických, statistických
a finančních funkcí, jejichž použití v matematice je velmi výhodné. Ačkoliv se nejedná
o výukový program, spatřujeme v něm celou řadu atributů, které by měly dobré výukové
programy podle Burianové41 mít.
39 http://www.suma.jcmf.cz40 CIHLÁŘ, J., NOCAR, D., ZELENKA, M., 200641 BURIANOVÁ, E., 2003
22
V první řadě se jedná o kvalitně zpracovanou nápovědu, poměrně přívětivou
instalaci, jednoduché, přirozené a intuitivní ovládání, podporu multimediálních technologií
(možnost vkládání obrázků, hypertextových odkazů apod.) a do jisté míry možnost zpětné
vazby. Vhodné použití programu MS Excel žákům dodává motivaci, podporuje jejich
představivost, logické myšlení, přibližuje model reálné praxi. Uvádíme zde některé hlavní
skupiny aspektů, u nichž se domníváme, že je program MS Excel významným způsobem
ovlivňuje.
4.1.1 Psychologické aspekty
Zpětná vazba
Jedním z nejvíce zmiňovaných psychologických aspektů je poskytnutí zpětné
vazby. V klasické vyučovací hodině se žákovi často dostává zpětné vazby pozdě.
Autoritou, rozhodující o správnosti či nesprávnosti žákova řešení, bývá učitel. To posiluje
mocenskou pozici učitele ve třídě, neboť žák často řeší úlohy tak, aby vyhověl učiteli.
Excel může poskytnout zpětnou vazbu prakticky okamžitě. Žák bezprostředně vidí
dopad svého konání a především u úloh experimentálních může být vyrozuměn
o správnosti řešení, nebo může být veden prostředím Excelu k hledání chyby, může
pozorovat dopad změn vstupních parametrů úlohy na změnu výsledku. Excel navíc
poskytuje zpětnou vazbu pro žáka zcela diskrétně. Řada slabších dětí má strach
z neúspěchu, když musí pro získání zpětné vazby pokaždé vstupovat do kontaktu
s učitelem.
Vizualizace
Dalším důležitým pedagogickým aspektem je vizualizace. V programu MS Excel ji
můžeme hojně používat pro lepší názornost a představivost situace.
Zkušení učitelé intuitivně vedli žáky k používání nákresů, náčrtků, obrázků, grafů,
které podle jejich zkušenosti pomáhaly žákům v orientaci v problému, v úloze, v nové
látce. Obrázky jsou nástrojem řešení problémů i konstruování geometrických teorií.
Člověk omezenou tzv. aktivní paměť, kterou při učení nedokáže překročit. Učí-li se
nový abstraktní pojem, spotřebovává velkou část své aktuální paměťové kapacity na
představování si dané situace, na které učitel pojem vysvětluje. Slabší žáci tuto kapacitu
23
snadno vyčerpají, takže již nejsou schopni intenzívně přemýšlet. Vizualizace pomáhá část
aktuální paměti uvolnit ve prospěch dalších mentálních činností (jako je indukce, abstrakce,
komparace, dedukce, symbolizace apod.).
Dítě je tedy schopno podat lepší výkon. Lepším žákům pomáhá vizualizace také,
mohou více své mozkové kapacity věnovat na ověřování hypotéz, hledání dalších řešení,
mohou si dovolit být kreativnější a více experimentovat.
Pro názornost uvádíme obrázek, který znázorňuje aktuální zatížení paměťové
kapacity modrou barvou. Zde jasně vidíme, že pokud má žák k úloze i obrázek, náčrt, graf
apod., je jeho aktuální vytížení paměťové kapacity menší.
Je známo, že čím více smysly člověk vnímá skutečnost, tím lépe je jeho mozek
stimulován a lépe se učí. Člověk získává 80 % informací zrakem, 12 % informací sluchem, 5 % informací hmatem a 3 % informací ostatními smysly. Tedy zapojení pro vnímání člověka dominantní zrakové složky přispívá k
lepšímu vnímání skutečnosti.
Koncentrace
24
Obr.1 – Zatížení aktuální paměťové kapacity mozku
Během řešení matematické úlohy žák často přechází mezi jednotlivými úrovněmi
myšlení. Střídá vyšší úroveň myšlení (strategie) s nižší (vykonání kroku řešení). To platí
v zásadě i pro geometrické konstrukce, kde se střídá úroveň strategická (jak má žák
postupovat) s úrovní jednoho kroku (přesné a čisté rýsování). Pomoc programu Excel
spočívá v tom, že za žáka vyřeší snadné jednotlivé dílčí kroky, které vykoná na žákův
příkaz při jejich správném definování, a nechá jej koncentrovat myšlení pouze v úrovni
vyšší.
Na následujícím obrázku42 je vidět průběh myšlení žáka během řešení úlohy
s počítačem a bez počítače.
4.1.2 Pedagogické aspekty
Role učitele a žáka a komunikace mezi nimi
Práce s Excelem v matematice má vliv i na změnu role učitele a žáka, na jejich
vzájemnou komunikaci. Dochází k odbourání autority učitele, což v důsledku musí mít
velký dopad na pregraduální přípravu učitelů. Učitel se stává často technickým poradcem,
spolupracovníkem při řešení problémů (často se při práci s Excelem a počítači vůbec
objevujících) i činitelem usnadňující skupinovou práci žáků.
Mění se i hodnocení práce žáka. S programem MS Excel je snadněji realizovatelná
analýza problémových situací, použití různých druhů prezentací a vytváření a testování
vlastních hypotéz.
42 převzato z http://eamos.pf.jcu.cz/amos/kat_mat/externi/kat_mat_9782/k12.htm
25
Obr. 2 – Průběh myšlení žáka během řešení úlohy
Další dopad bude mít práce s programem Excel na časové rozvržení hodiny.
Program může žákům určitě urychlit některé úlohy, ale diskuze, které mohou vzniknout
nad jiným způsobem řešení, popřípadě objevování nových zákonitostí a ověřování hypotéz,
naopak vedou k nutnosti větší časové dotace. Individuální práce s okamžitou zpětnou
vazbou rozvrství práci ve třídě v závislosti na úrovni žáků. Organizace hodiny pak klade
zcela jiné nároky na učitele, který má možnost věnovat se žákům potřebujícím pomoc, ale
omezenou možnost vést třídu jako celek, což má za důsledek změnu ve vedení a plánování
vyučování a vyučovacích aktivit.
Rozvoj myšlení
Potřeba změny koncepce výuky matematiky je přetrvávajícím tématem diskuzí
učitelů, didaktiků, veřejnosti i matematiků. V komunitě didaktiků matematiky dnes
převládá přesvědčení, že cestou, která by mohla přispět ke zlepšení současného stavu, je
uplatnění konstruktivistických přístupů ve výuce.43
Psychologové mluví o kognitivním konstruktivizmu, kdy poznávání se děje
konstruováním tak, že si poznávající jedinec spojuje fragmenty informací z vnějšího
prostředí do smysluplných struktur a provádí s nimi mentální operace, které odpovídají
úrovni jeho kognitivního rozvoje44.
Integrace programu MS Excel do výuky matematiky dává možnost žákovi chovat se
jako „vědec matematik“45. Prostředí programu nabízí velmi vysokou podporu
konstruktivnímu přístupu k učení. Řízenou výukou může žák sám objevit některý poznatek,
postup nebo strategii řešení problému.
Projektová výuka
Projektové vyučování realizované ve školách po celém světě s různou intenzitou
a nejrůznějších podobách je v poslední době vnímáno jako trvalá součást inovačních snah.
Nechce však nahradit běžné vyučování, spíše nabízí korekci od tradičního vyučování
směrem k pluralitě vyučovacích strategií.
43 STEHLÍKOVÁ, N., CACHOVÁ, J., 200644 tamtéž45 TRŽILOVÁ, D., 2000
26
Podle Hricze a Kubínové46 využívání žákovských projektů je jedna ze vzdělávacích
strategií, která dlouhodobě vykazuje pozitivní výsledky v aktivizaci žáků. Žákovský
projekt stručně charakterizují jako přechod od myšlenky k činu, který se uskutečňuje na
žákovu zodpovědnost a má zcela konkrétní výstup.
Žákovský projekt nelze vnímat jako izolovaný pedagogický prvek. Nemůže
existovat sám o sobě. Vždy je explicitně nebo implicitně součástí nějakého systému,
prvkem určité struktury a v této struktuře plní určitou, zcela konkrétní roli v souladu
s dalšími prvky této struktury.47
Matematika je svým pojetím projektové výuce blízká. Vyučování pomocí
žákovských projektů přináší mnoho pozitiv ve výchově žáka:
trénování schopnosti plánovat svou činnost
být důsledný
pokračovat v plnění úkolu navzdory překážkám
naučit se pracovat v týmu
V případě zařazování projektů do vyučování matematiky je třeba více než v jiných
případech brát na zřetel, že výchovně vzdělávací proces, i když na prvním místě plní funkci
vzdělávací, není funkční a nedosahuje daných cílů, jestliže nerespektuje cíl nadřazeného
systému, jímž je celkové formování osobnosti žáka.48
Počítač je všeobecně uznáván jako prostředí umožňující projektovou práci jedince.
Tyto projekty se mohou realizovat prostřednictvím programů jako jsou Logo, MS
PowerPoint, MS Word a další. Oblíbená je realizace projektů prostřednictvím Internetu
a elektronických zdrojů. Prostředí programu MS Excel umožňuje učiteli i žákovi realizovat
vlastní projekty na témata vycházející z reality života ať už z oblasti matematiky, nebo
mimo ni. Program MS Excel může být podporou při prezentaci výsledků nebo dat formou
tabulek či různých typů grafů.
Příprava učitelů
46 HRICZ, M., KUBÍNOVÁ, M., 200647 tamtéž48 tamtéž
27
Příprava učitele na výuku prostřednictvím programu MS Excel zahrnuje více než
jen znalosti a dovednosti z oblasti ICT. Musí znát problematiku počítačů z didaktického
úhlu pohledu.
Učitelé by se měli seznámit s novými způsoby práce nejen teoreticky, ale především
prakticky a trénovat je v jejich používání a v přípravě tvorby obohaceného kurikula.
4.1.3 Didaktické aspekty
Z hlediska didaktiky matematiky vidíme práci v programu Excel nejpřínosnější
hlavně tím, že v programu můžeme experimentovat a modelovat. Známou skutečností je, že
jestliže žák sám něco objeví, lépe si to zapamatuje. Rovněž vztah k takto získaným
poznatkům je silnější. Možnost experimentování vidíme jako jednu z klíčových vlastností