ankieta astronomiczna

Jak dobrze znam Wszechświat

ankieta badająca poziom wiedzy astronomicznej

autorzy: Joanna Molenda-Żakowicz, Sylwester Kołomański

Streszczenie

Kontekst: Jednym z elementów działania i misji uczelni wyższych jest kształcenie studentów. Aby proces ten był efektywny, konieczne jest dostosowanie oferty dydaktycznej i metod nauczania do potrzeb, zainteresowań, a także wiedzy jaką posiadają absolwenci szkół średnich.

Cele: Naszym celem było zbadanie aktualnego poziomu elementarnej wiedzy z dziedziny astronomii wśród uczniów szkół średnich oraz zbadanie, czy poziom ten uległ zmianie na przestrzeni ostatnich 30-tu lat.

Metoda: Przeprowadzone przez nas badanie miało formę anonimowej ankiety zawierającej 20 zdań, których prawdziwość należało zweryfikować.

Wyniki: Wykazaliśmy, że ciągu ostatnich 30 lat nastąpił przyrost elementarnej wiedzy astronomicznej wśród dziewcząt i chłopców, choć wciąż jej średni poziom jest niezadowalający, a różnica tego poziomu pomiędzy płciami jest bardzo wyraźna. Wskazaliśmy, co jest elementem kluczowym do systematycznego podnoszenia poziomu wiedzy oraz zidentyfikowaliśmy grupy, które wydają się podlegać częściowemu wykluczeniu ze świata nauki.

Wnioski: Nasze badanie wykazało konieczność naprawienia fundamentów procesu edukacji dzieci i młodzieży oraz zintensyfikowania wysiłków mających na celu wykorzystanie potencjału intelektualnego uczniów, którzy należą do zidentyfikowanych przez nas grup podatnych na wykluczenia.

Opis projektu

Niniejszy projekt miał dwa cele. Pierwszym, było zbadanie aktualnego poziomu elementarnej wiedzy z dziedziny astronomii wśród uczniów szkół średnich oraz znalezienie korelacji między informacjami charakteryzującymi respondentów i uzyskanymi przez nich wynikami. Drugim celem było zbadanie, czy poziom tej wiedzy uległ zmianie na przestrzeni ostatnich 30-tu lat.

W tym celu wykonaliśmy badanie ankietowe na próbie uczniów, którym zostało przedstawionych 20 testowych zdań twierdzących, zwierających podstawowe informacje z dziedziny astronomii. Zadaniem każdego z uczniów było zweryfikowanie prawdziwości tych zdań. Mogli to uczynić zaznaczając odpowiedź „tak”, potwierdzając, że zadnie jest prawdziwe, „nie”, uznając, że zdanie jest fałszywe, lub „nie wiem”, przyznając, że nie wiedzą, czy mają do czynienia ze zdaniem prawdziwym, czy fałszywym. Użyte przez nas zdania testowe zostały zaczerpnięte z ankiety przeprowadzonej w średnich szkołach w Bydgoszczy w roku 1989 na próbie 994 uczniów przez Mućka, Papaja i Wegnera (1991). Zadnia te nie były powiązane z ówczesnym (ani obecnym) programem nauczania w szkołach średnich. Ich celem było określenie, na ile młodzież jest świadoma ogromu, rozmaitości i dynamiki Wszechświata. Tak ówczesne jak i obecne badanie było anonimowe, lecz zawierało dodatkowe pytania dotyczące szkoły (nazwa i miasto), numeru i profilu klasy, do której uczeń uczęszcza, wieku i płci. Badanie przeprowadzone przez nas zawierało dodatkowe pytanie o posiadanie zainteresowania astronomią.

Metodologia naszej analizy była taka sama, jak u Mućka, Papaja i Wegnera (1991). Za każdą poprawną weryfikację zdania testowego, dalej nazywaną „odpowiedzią”, przyznawaliśmy jeden punkt. Odpowiedź „nie wiem” traktowaliśmy jako błędną. Za zadowalający poziom wiedzy, którą powinna mieć każda osoba posiadająca wykształcenie średnie, przyjęliśmy uzyskanie co najmniej 15-tu punktów. Za osoby o bardzo niskiej wiedzy astronomicznej uznaliśmy tych uczniów, którzy zdobyli siedem i mniej punktów. Jest to uzasadnione, jako że wykonane przez nas symulacje statystyczne odpowiedzi udzielanych losowo pokazały, że maksimum dobrych odpowiedzi uzyskanych w ten sposób przypada na liczbę 7.

Badanie odbyło się w dziewięciu szkołach, dzięki współpracy nauczycieli koordynujących jego realizację, którym niniejszym dziękujemy za poświęcony czas i wykonaną pracę.

Szkoły i nauczyciele biorący udział w projekcie:

• II Liceum Ogólnokształcące im. Mikołaja Kopernika w Głogowie, Ludwik Lehman
• I Liceum Ogólnokształcące im. Marcina Kromera w Gorlicach, Robert Góra
• III Liceum Ogólnokształcące im. Mikołaja Kopernika w Kaliszu, Małgorzata Masłowska
• I Liceum Ogólnokształcące z Oddziałami Dwujęzycznymi im. Mikołaja Kopernika w Kołobrzegu, Marek Muciek
• I Liceum Ogólnokształcące im. Adama Mickiewicza w Sulęcinie, Jerzy Baranowski
• Zespół Szkół Ogólnokształcących i Mistrzostwa Sportowego im. J. I. Sztaudyngera w Szklarskiej Porębie, Mirosław Hochół
• V Liceum Ogólnokształcące im. gen. Jakuba Jasińskiego we Wrocławiu, Dobromiła Nowak
• XIII Liceum Ogólnokształcące im. Aleksandra Fredry we Wrocławiu, Grzegorz Żakowicz
• XVII Liceum Ogólnokształcące im. Agnieszki Osieckiej we Wrocławiu, Anna Bukiewicz-Szul

Statystyki projektu

Próba uczniów, którą poddaliśmy badaniu ankietowemu, liczyła 1012 osób. Po odrzuceniu ankiet, które zawierały niekompletne odpowiedzi, otrzymaliśmy próbę o liczności 959, którą następnie poddaliśmy analizie statystycznej. Zawierała ona 402 chłopców (42% próby) i 557 dziewcząt (58% próby) z klas o profilu matematyczno-fizycznym (380 uczniów) i pozostałych profilach (579 uczniów). Reprezentowane były wszystkie klasy trzyletniego liceum, czyli pierwsza (238 uczniów), druga (404 uczniów) i trzecia (317 uczniów). Liczba uczniów deklarujących zainteresowanie astronomią wyniosła 141 wśród chłopców (15% liczności całej próby i 35% liczności próby chłopców) i 124 wśród dziewcząt (13% liczności całej próby i 22% liczności próby dziewcząt).

Wyniki naszego projektu zostały opublikowane w zwięzłej postaci przez Molendę-Żakowicz i Kołomańskiego (2019). Niniejsze opracowanie zawiera wiele dodatkowych wykresów, które nie zmieściły się w zacytowanej pracy.

Średnia dobrych odpowiedzi uzyskanych w całej próbie wyniosła 11.8, a mediana, 12. To niewiele, biorąc pod uwagę łatwość zdań testowych i wyżej sformułowane oczekiwanie, aby osoby o wykształceniu średnim udzieliły co najmniej 15-tu dobrych odpowiedzi. Maksymalna liczba punktów (czyli 20) została zdobyta przez sześć osób, zaś najniższy wynik (3 punkty) uzyskały trzy osoby.

Histogram dobrych odpowiedzi udzielonych w badanej populacji, razem z zaznaczonym położeniem mediany, znajduje się na rys. 1 (otwórz wykres). Widać, że badany rozkład jest dość asymetryczny i daje wrażenie, że składają się na niego dwie lub więcej podgrupy danych o różnych własnościach statystycznych. Poniżej przedstawiamy wyniki uzyskane w grupach, które wyróżniliśmy w badanej populacji.

Chłopcy i dziewczęta

Pierwszego podziału na grupy dokonaliśmy, wyróżniając dobre odpowiedzi udzielone przez chłopców i dziewczęta. Są one zilustrowane na histogramach i wykresach pudełkowych na rys. 2 (otwórz wykres) i rys. 3 (otwórz wykres). Na histogramach zostało wskazane położenie odpowiedniej mediany. Na wykresach pudełkowych, pudełko zawiera 50% obserwacji, linia ciągła wewnątrz pudełka zaznacza położenie mediany, linie poziome ciągłe zaznaczają rozpiętość próby bez obserwacji odstających, a obserwacje odstające są zaznaczone kropkami. Czerwona i zielona pionowa linia wskazują położenie, odpowiednio, 7-miu i 15-tu dobrych odpowiedzi.

Na obu tych rysunkach widać, że rozkłady liczby dobrych odpowiedzi udzielanych przez chłopców i dziewczęta znacznie się od siebie różnią. Mediana dobrych odpowiedzi chłopców jest o 3 punkty wyższa od mediany dobrych odpowiedzi dziewcząt. Aż 40% chłopców udzieliło co najmniej 15-tu dobrych odpowiedzi, zaś w przypadku dziewcząt było to zaledwie 9%.

Zainteresowani i niezainteresowani

Podobny obraz zobaczymy, gdy podzielimy populację na uczniów zainteresowanych i niezainteresowanych astronomią. Rozkłady dobrych odpowiedzi udzielonych w tych grupach są zilustrowane na rys. 4 (otwórz wykres) i rys. 5 (otwórz wykres). Jak widać, i tym razem różnica median wynosi 3 punkty, a odsetki uczniów, którzy uzyskali co najmniej 15 punktów są podobne jak w poprzednim przypadku.

Klasy o profilu matematyczno-fizycznym i o pozostałych profilach

Taką samą różnicę median oraz zbliżony wygląd histogramów i wykresów pudełkowych zobaczymy, gdy zbadamy dobre odpowiedzi uczniów z klas o profilu matematyczno-fizycznym i uczniów z klas o pozostałych profilach (rys. 6 (otwórz wykres) i rys. 7 (otwórz wykres)).

Wyżej opisana analiza pokazuje interesującą prawidłowość. Mediany punktów zdobytych przez chłopców, uczniów zainteresowanych astronomią i uczniów z klas o profilu mat-fiz są równe sobie i wynoszą 14. W każdej z tych grup występuje też około 40% prawdopodobieństwo, że losowo wybrany uczeń udzieli co najmniej 15-tu dobrych odpowiedzi.

Równe sobie też są mediany punktów zdobytych przez dziewczęta, uczniów niezainteresowanych astronomią i uczniów z klas o profilach pozostałych (nie mat-fiz) i wynoszą 11. W każdej z tych grup występuje też około 10% prawdopodobieństwo, że losowo wybrany uczeń udzieli co najmniej 15-tu dobrych odpowiedzi.

Oczywiste jest, że choć grupy te mają bardzo podobne charakterystyki, to nie składają się z tych samych osób. Nie jest tak, mamy jedną grupę złożoną z dziewcząt niezainteresowanych astronomią i uczęszczających do klas o profilach pozostałych oraz drugą grupę, złożoną z chłopców zainteresowanych astronomią i uczęszczających do klas o profilu mat-fiz. W dalszej części analizy postaramy się odpowiedzieć na pytanie, kim dokładnie są uczniowie, którzy uzyskują co najmniej 15 punktów w naszym badaniu.

Przyrost wiedzy w czasie

Jako, że studentami astronomii zostają absolwenci szkół średnich, najbardziej interesują nas wyniki uzyskane przez uczniów trzecich klas. Dlatego przeprowadziliśmy naszą analizę pod kątem badania przyrostu wiedzy uczniów podczas przechodzenia z klasy do klasy. Naszym celem była identyfikacja czynnika kluczowego dla występowania stałego przyrostu wiedzy i uzyskania co najmniej 15-tu punktów w badaniu.

Jak pokazują rys. 8 (otwórz wykres) i rys. 9 (otwórz wykres), przyrost wiedzy z klasy do klasy jest ewidentny. W pierwszej klasie uczniowie zyskują wprawdzie najwięcej, (mediana wzrasta o 2 w porównaniu z klasą drugą), lecz i potem ich wiedza przyrasta. Pytanie, czy przyrasta u wszystkich uczniów i czy u wszystkich tak samo? Na rys. 10 (otwórz wykres) i rys. 11 (otwórz wykres) można zobaczyć, że uczniowie pierwszych klas o profilu mat-fiz zaczynają edukację ze znacznie większą wiedzą niż uczniowie klas pierwszych pozostałych profili. Różnica median wynosi aż 3 punkty! Niestety, przepaść ta nie zmniejsza się w miarę przechodzenia z klasy do klasy. Wydaje się też, że po skokowym przyroście wiedzy w rezultacie nauki w klasie pierwszej (była to jedyna klasa z fizyką i elementami astronomii w klasach o profilach pozostałych), w kolejnej, trzeciej klasie uczniowie pozostają na tym nowym poziomie. Szczególnie smutne jest to, że uczniowie klas o profilach ogólnych do końca edukacji szkolnej nie osiągają poziomu uczniów pierwszej klasy o profilu mat-fiz.

Na poprzednich rysunkach widać jednak było, że i w trzeciej klasie wiedza rośnie. Najwyraźniej czynnika, który decyduje o przyroście wiedzy, jeszcze nie zidentyfikowaliśmy. Po wprowadzeniu kolejnego podziału populacji, tym razem na płci (rys. 12 (otwórz wykres) i rys. 13 (otwórz wykres)) widać, kolejne interesujące zjawiska. Po pierwsze, u chłopców z klas o profilach pozostałych przyrost wiedzy jest symboliczny, a mediana zmniejsza się z każdą kolejna klasą. Druga obserwacja jest taka, że choć w pozostałych grupach widać większy lub mniejszy przyrost wiedzy, tylko pudełka dotyczące chłopców z klas o profilu mat-fiz wychodzą poza granicę 15-tu punktów i to już w drugiej klasie. W klasie trzeciej mediana dobrych odpowiedzi tych chłopców wynosi 15, a to jest już bardzo dobrze. Niestety, tego wyniku nie udaje się osiągnąć dziewczętom, których pudełko pozostaje wyraźnie z lewej strony zielonej linii w całym badanym przez nas procesie edukacji.

Czy można jeszcze dokładniej wyizolować opisać grupę uczniów, którzy z łatwością osiągają 15 i więcej punktów w naszym badaniu? Rysunek 14 (otwórz wykres) pokazuje, że gdy do cech charakteryzujących uczniów o najlepszych wynikach dołożymy deklarowane zainteresowanie astronomią, nagle w klasie trzeciej o profilu mat-fiz wyłania się duża grupa dziewcząt, które swobodnie zdobywają 15 i więcej punktów, zaś w przypadku chłopców grupa, która ma 15 i więcej punktów wyraźnie przekracza 50% trzecioklasistów. O ile w grupie zainteresowanych progres widać w klasach o wszystkich badanych profilach, wśród uczniów niezainteresowanych możemy zobaczyć zjawisko wręcz odmienne: w klasie trzeciej mediana dobrych odpowiedzi potrafi przesunąć się ku niższym wartościom lub nie zmienić się w porównaniu z klasą drugą. Być może jest to wynik skierowania uwagi na te obszary, które badanych uczniów bardziej interesują.

Poziom wiedzy w zależności od wielkości ośrodka miejskiego

Jako że badana przez nas populacja dotyczy uczniów z ośrodków miejskich różnej wielkości, zbadaliśmy, jak porównują się do siebie uzyskane tam wyniki. W tym celu podzieliliśmy miasta na duże (Wrocław), średnie (Głogów, Gorlice, Kalisz, Kołobrzeg) i małe (Szklarska Poręba i Sulęcin). Odpowiednie histogramy i wykresy pudełkowe znajdują się na rys. 15 (otwórz wykres), rys. 16 (otwórz wykres), rys. 17 (otwórz wykres), rys. 18 (otwórz wykres) i rys. 19 (otwórz wykres). Przepaść w poziomie wiedzy astronomicznej istniejąca między uczniami miast małych oraz średnich i dużych jest widoczna na każdym z tych wykresów, ale szczególnie na ostatnim z nich. Pokazuje on wyraźnie, że wyniki uzyskane przez uczniów w małych miejscowościach są znacznie gorsze od wyników uczniów z miast średnich i dużych oraz że w prawie wszystkich wyróżnionych grupach nie widać przyrostu wiedzy między klasą drugą a trzecią. Wyjątkiem jest grupa dziesięciu zainteresowanych astronomią chłopców. Chłopcy ci mogą stanowić anomalię statystyczną, niemniej zasługują na wielkie uznanie. Uczęszczali oni do klasy o profilu nie mat-fiz, a zatem ani w drugiej, ani w trzeciej klasie nie mieli fizyki, więc całą swoją astronomiczną wiedzę musieli zdobyć samodzielnie!

Braki wiedzy są wypełniane przez przekonania i opinie. Aby to pokazać, uwzględniliśmy w naszym badaniu zadnie wyrażające opinię, że układ planet a momencie urodzin człowieka decyduje o jego przyszłych losach. Celem tego zdania było sprawdzenie, czy i jak bardzo w świadomości młodzieży utrwalone są poglądy sprzeczne ze współczesną wiedzą o Wszechświecie. Odkryliśmy, że z tymi poglądami zgadza się aż 28% młodzieży! Wierzący w astrologię rekrutują się zarówno wśród chłopców jak i dziewcząt, dodatkowo, w przypadku dziewcząt nie ma znaczenia, czy interesują się one astronomią, czy nie (zob. rys. 20 (otwórz wykres)). Odsetek uczniów wierzących w nadprzyrodzone moce gwiazd jest mniejszy w klasach o profilu mat-fiz w porównaniu z pozostałymi profilami klasami i pomału spada w klasach drugich i trzecich, ale bynajmniej nie znika (zob rys. 21 (otwórz wykres)). Wyraźnie widać też, że astrologia cieszy się największym uznaniem u uczniów z małych miast (rys. 22 (otwórz wykres)).

Warto jednak zauważyć, że większa ilość wiedzy „wypiera” zabobony występujące u obu płci. Widać to na rys. 23 (otwórz wykres), na którym pokazujemy, że w miarę zwiększania się liczby dobrych odpowiedzi, zwiększa się świadomość, że ludzkie losy nie są przypieczętowane konfiguracją planet w momencie narodzin. Jest to, oczywiście, ilustracja znanego zjawiska, w którym niski poziom wiedzy koreluje z wiarą w idee sprzeczne z nauką.

Dlatego warto i konieczne jest podnoszenie średniego poziomu wiedzy wszystkich grup społecznych, a jest co robić! Rysunek 24 (otwórz wykres) pokazuje, że tylko pięć zdań testowych zostało poprawnie zweryfikowane przez co najmniej 75% respondentów, a dwa zdania zostały poprawnie zweryfikowane przez mniej niż jedną trzecią badanej populacji. Taki obraz jest daleki od satysfakcjonującego. Zgodnie z naszym przekonaniem, poziom wiedzy w społeczeństwie będzie można określić jako dobry dopiero wtedy, gdy nie tylko średnia w populacji ale i średnia punktów dla każdej płci będzie równa co najmniej 15 oraz gdy zniknie ogon rozkładu zawierający mniej niż osiem dobrych odpowiedzi. Naszym zdaniem należałoby też dążyć do tego, by odsetek osób wierzących w prawdziwość horoskopów nie przekraczał kilku procent populacji.

Podsumowanie i wnioski

Nasze badanie wykazało, że największą wiedzę o Wszechświecie posiadają uczniowie klas trzecich, którzy deklarują zainteresowanie astronomią, przy czym chłopcy wypadają zdecydowanie lepiej niż dziewczęta.

Najlepsze wyniki spośród tych uczniów i uczennic uzyskują ci, którzy uczęszczają do klas o profilu matematyczno-fizycznym. Ponieważ jednak nawet w klasach o tym profilu elementy astronomii znajdowały się tylko w programie pierwszej klasy, cała nowa wiedza, jaką zdobyli po pierwszej klasie, musiała wynikać z własnej pracy, ta zaś musiała być pochodną ich zainteresowań.

Na podstawie tego badania wnioskujemy więc, że podstawą rozwoju intelektualnego społeczeństwa, a w konsekwencji rozwoju nauki, jest budzenie u uczniów zainteresowań, a następnie pomaganie im w ich rozwijaniu poprzez możliwie zindywidualizowaną i szeroką ofertę edukacyjną.

Konieczne jest też, żeby z taką ofertą dotrzeć do środowisk, których wiedza wyraźnie odstaje od odpowiednich grup porównawczych. Konieczne jest, by podnieść poziom wiedzy dziewcząt, tak by zmniejszyć różnice między nimi a chłopcami oraz by otoczyć szczególną troską wszystkich uczniów uczęszczających do szkół w małych miejscowościach. Takie podejście pozwoli zmaksymalizować potencjał intelektualny społeczeństwa i przyczyni się do rozwoju naszego kraju.

Odnośniki do literatury

• Molenda-Żakowicz J. i Kołomański S., 2019, „Wiedza jak plastik”, Urania - Postępy Astronomii nr 3/2019, str. 52-58 (przejdź do artykułu)
• Muciek M., Papaj J. i Wegner W., 1991, „Test wiedzy astronomicznej”, Postępy Astronomii nr 1/1991, str. 34 i 44 (przejdź do artykułu)