LEGO Education Science: Případová studie STEM vzdělávání

Program LEGO Education Science představuje moderní přístup k STEM vzdělávání, který kombinuje LEGO stavebnice s badatelskými aktivitami a podporuje výuku přírodních věd na základních školách.

Jaký může být reálný dopad programu LEGO Education Science na učitele a jejich sebevědomí při výuce? Odpověď nabízí rozsáhlá případová studie provedená v jarních měsících roku 2025 ve třech různých školních obvodech USA. Studie sledovala devět učitelů a více než dvě stě žáků napříč ročníky a přinesla pozoruhodné výsledky – po pouhých pěti lekcích vzrostla sebedůvěra učitelů ve výuce přírodních věd o téměř 10 %.

Níže přinášíme překlad této případové studie původně publikované na blogu LEGO Education. Pro české pedagogy a školy, které zvažují zavedení programu LEGO Education Science, nabízí text cenný vhled do praktické implementace programu v běžné školní praxi. Praktické seznámení s programem umožňují naše projektové dny LEGO Education, které realizujeme přímo ve školách (více informací na našem webu zde).

---

Případová studie LEGO® Education Science

Zvyšování sebevědomí učitelů přírodních věd

Představte si: Skupina učitelů chce žákům nabídnout poutavé hodiny s praktickými aktivitami. Chtějí, aby jejich žáci přírodovědu aktivně poznávali. Řada překážek jim však brání tuto vizi uskutečnit.

Mnoha učitelům základních škol chybí čas i prostředky potřebné pro praktickou výuku přírodovědy. Proto raději sahají po pracovních listech a dalších osvědčených, ale méně poutavých metodách. Skutečnost, že musí organizovat hodinu a následně uklidit prostory v omezeném čase, je odrazuje – zvlášť když jsou už tak přetížení mnoha povinnostmi a často vyučují i další předměty.

Na přípravu hodin přírodovědy mají učitelé jen několik minut, praktické aktivity obvykle vyžadují zajištění a přípravu rozmanitých pomůcek. Obraz učitele běžícího po vyučování do obchodu koupit jedlou sodu na školní pokusy – vyvolává stres i u čtenáře této studie.

Pro mnoho pedagogů, zejména na prvním stupni, je situace ještě náročnější, protože nejsou odborníky na přírodní vědy. I přes poctivou snahu připravit pro žáky zajímavé hodiny čelí nelehkému úkolu: v omezeném čase určeném pro přípravu musí kromě plánování hodin, tvorby prezentací a hodnocení žáků také vyhledat badatelské aktivity. Tyto překážky často představují nepřekonatelnou bariéru kvalitní a poutavé výuky přírodovědy.

Testování nového přístupu: Rozmanité badatelské aktivity připravené k okamžitému použití s materiály pro učitele

Nad výše jmenovanými výzvami se zamýšleli zaměstnanci LEGO Education: Co by se stalo, kdyby učitelé základních škol měli k dispozici praktické hodiny přírodovědy včetně přípravy, v délce odpovídající výukové hodině a v souladu s rámcovými vzdělávacími programy?

Tato otázka představuje první krok k vývoji LEGO® Education Science. Ucelený přírodovědný program, který zahrnuje výukové materiály pro vytížené učitele a flexibilní praktické nástroje k okamžitému použití, zapojuje do aktivity všechny žáky v průběhu celé výuky. Soubor lekcí se skládá z rozmanitých badatelských přírodovědných aktivit pro žáky navržených v souladu s 5E / 5Z a zároveň odpovídajícím jak standardům jednotlivých států USA, tak i Next Generation Science Standards (NGSS).

Ústřední bod našeho přístupu představuje výzkumem podložená pedagogická metoda učení se hrou. Vzdělávání hrou začleňuje herní prvky do procesu učení s cílem zvýšit motivaci objevovat nové informace, osvojovat si nové znalosti, rozvíjet klíčové schopnosti, logické myšlení, řešení problémů a kreativitu. Aplikací metody se výuka stává:

• Radostnou: Potěšení z objevování zvyšuje hladinu dopaminu, díky čemuž je proces učení příjemný.
• Smysluplnou: Propojením nových zkušeností s předchozími znalostmi si žáci rozšiřují své chápání světa a vytvářejí nová spojení v mozku.
• Aktivní: Když děti převezmou kontrolu nad svým učením, rozvíjejí si výkonné kontrolní dovednosti, jako je soustředění, plánování, zapamatování si pokynů a stanovování priorit úkolů.
• Iterativní: Přizpůsobování a vylepšování výtvorů pomáhá žákům rozvíjet flexibilní a inovativní myšlení.
• Sociálně interaktivní: Budování vztahů založených na spolupráci pomáhá zlepšit duševní zdraví žáků a učí je, jak spolupracovat a budovat empatii.

Kromě učení hrou ovlivňují design LEGO Education Science tyto tři rámce:

• Konstruktivismus a konstrukcionismus: Žáci aktivně podporují vlastní porozumění tím, že vytváří konkrétní projekty nebo artefakty, které propojují vnitřní mentální modely s vnější fyzickou realitou, v interakci s vrstevníky a pod vedením učitele.
• Fáze bádání s modelem 5Z: Lekce jsou naplánované v souladu s konstruktivistickým modelem 5Z postupného budování porozumění prostřednictvím zapojení, zkoumání, zpracování, zobecnění, zhodnocení.
• Univerzální design pro učení: Lekce jsou vytvořeny tak, aby umožňovaly více způsobů reprezentace, zapojení a vyjádření, které podporují potřeby různých žáků.

Program LEGO Education Science obsahuje 120 lekcí, jejichž náplň odpovídá rámcovým výukovým plánům (RVP). Soubor lekcí doplňuje obsáhlý online portál pro učitele s připravenými výukovými materiály, dále praktické pomůcky včetně LEGO® kostek a bezdrátového vybavení. Každá lekce je strukturována jako kolaborativní učební zkušenost splňující předpoklady učení se hrou. Žáci pracují ve čtyřčlenných skupinách s vymezenými úkoly, což podporuje spolupráci, komunikaci a aktivní zapojení.

Program LEGO Education Science byl testován v hodinách přírodovědy v celých Spojených státech počínaje mateřskými školami až po osmou třídu. Studie si kladla za cíl prozkoumat názor učitelů na kvalitu programu, jeho vliv na jejich sebedůvěru ve výuce a náročnost přípravy výuky a snadnost začlenění do stávajících přírodovědných osnov – a výsledky byly výmluvné.

Klíčové poznatky: LEGO Education Science je intuitivní a umožňuje flexibilní přístup

• Připravené k okamžitému použití: Na základě zkušeností testujících učitelů byly digitální zdroje (materiály pro učitele, prezentace a další podpůrné materiály) hodnoceny jako „velmi dobře“ nebo „extrémně“ snadno použitelné.
• Intuitivní: Učitelé hodnotí LEGO^® Education Teacher Portal jako „vynikající“ z pohledu jeho použitelnosti.
• Příprava lekcí s minimální námahou: 98 % všech lekcí bylo učiteli hodnoceno jako „velmi dobře“ nebo „výborně“ připravené.
• Zvýšená sebedůvěra učitelů: Po pouhých pěti lekcích vzrostla důvěra učitelů v jejich schopnost vyučovat přírodní vědy a přesvědčení o vlastním pozitivním vlivu na znalosti žáků o 9,6 %.

Případová studie
Společnost LEGO Education zvolila metodu vnořené případové studie pro zkoumání účinků programu v autentickém prostředí. V rozmanitých třídách učitelé se žáky absolvovali pět lekcí LEGO Education Science. Studie tak přinesla poznatky o flexibilitě programu a jeho použitelnosti v běžné školní praxi.

Výsledky výzkumu: Intuitivní flexibilita a větší sebevědomí učitelů
Ačkoli učitelé nižších ročníků základní školy hodnotili snadnost práce s programem nejvýše, pozitivní hodnocení získal program napříč všemi ročníky. Několik učitelů poznamenalo, že lekce byly „ihned k použití bez složité přípravy“ a posílily jejich sebedůvěru ve výuce přírodovědy.

Rychlý nárůst sebevědomí ve výuce
Učitelé se nápadně rychle naučili s LEGO Education Science pracovat, přičemž většina uvedla, že se cítili sebejistě již po jedné lekci. Tento vzorec se opakoval napříč všemi ročníky a učitelé jej přičítali srozumitelnosti a uživatelské přívětivosti programu.
Všichni učitelé absolvovali jednodenní odborné školení k programu LEGO Education Science a následně dvouhodinovou individuální konzultaci – obě tyto formy podpory jsou doporučené, ne však vyžadované pro všechny učitele začínající s programem LEGO Education Science. Tato setkání podpořila sebejistotu učitelů – osm z devíti učitelů uvedlo, že je školení připravilo „velmi“ nebo „mimořádně“ dobře.

Jasné poznámky pro lektora a učitelské zdrojové materiály pomohly učitelům implementovat učivo s jistotou.
Z rozhovorů s učiteli:

„Cítila jsem se opravdu sebejistě. Neměla jsem žádné obavy. Měla jsem pocit, že to bylo opravdu dobře uspořádané. Poznámky pro učitele považuji za mimořádné.“

Amber Hollowayová učitelka 7. třídy v Kalifornii

Zvýšená sebedůvěra učitelů
Již po absolvování pěti lekcí zaznamenali učitelé znatelné zlepšení sebejistoty ve výuce přírodovědy. Jejich důvěra ve vlastní pedagogické schopnosti v přírodovědě a víra v účinnost vlastní výuky vzrostly celkově téměř o 10 % měřeno standardizovanou škálou učitelské sebedůvěry. Tento nenápadný, přesto však podstatný růst vychází ze dvou oblastí: posílení víry učitelů, že jsou schopni vyučovat přírodovědu efektivně, a přesvědčení, že jejich výuková praxe dokáže pozitivně ovlivnit každého jednotlivého žáka.

Flexibilní mezipředmětová integrace a sladění s učebními osnovami
Při rozhovorech učitelé uváděli, že lekce přírodních věd LEGO Education dobře odpovídaly přírodovědným standardům (např. NGSS, TEKS, STEELS), mezioborovým cílům – včetně integrace anglického jazyka a umění od 1. do 4. třídy – a jejich širšímu výukovému kontextu. To zvýšilo proveditelnost a soudržnost implementace v jejich třídách. Učitelé oceňovali možnost integrovat LEGO Education Science do dalších předmětových oblastí, jako je jazyková výuka či matematika. Elizabeth Wolffová (učitelka 2. třídy v Pensylvánie) a Anthony Griffin (učitel 1. třídy v Kalifornii) začlenili lekce do hodin výuky jazyků, zatímco Maryfe Del Mar (učitelka 3. třídy v Kalifornii) propojila lekce se vzdělávacími programy Amplify Science a Project Lead the Way.
Elizabeth Wolffová přizpůsobila strukturu lekcí potřebám své třídy – rozdělila aktivity do dvou vyučovacích hodin. Nejprve věnovala čas praktické stavbě a v samostatné hodině zadala žákům písemné hodnocení. Tento přístup umožnil zachovat plynulost praktické práce v hodině a navíc získala podklady k ověření myšlenkových procesů jednotlivých žáků. Dále uvedla, že jedna z lekcí souvisela s probíranou látkou při výuce anglického jazyku a literatury.
Učitelé začleňovali lekce do svého přírodovědného kurikula promyšleně a s metodickou podporou certifikovaných školitelů LEGO Education. Tato možnost přizpůsobit program různým předmětům z něj učinila cenný doplněk stávající výuky.

Aspekty implementace
Výzev, s nimiž se učitelé při zavádění programu setkali, nebylo jich mnoho a měly především pedagogickou povahu; týkaly se řízení času, překlenování mezer ve znalostech žáků a podpory přenosu poznatků do nových kontextů.
Naprostá většina učitelů označila přípravu lekcí za velmi snadnou – v 98 % všech hodnocení učitelé uvedli, že příprava byla „velmi“ nebo „mimořádně“ snadná. Přesto se individuálně lišila doba, kterou učitelé přípravě věnovali. V závěrečných rozhovorech učitelé uváděli rozmezí od patnácti minut do hodiny na přípravu jedné lekce. Někteří vysvětlili, že strávili extra čas tvorbou doplňkových zdrojů, například videí, nebo promýšlením návazností na další předměty.
Technické potíže se vyskytovaly zřídka. Jejich řešení bylo snadné, což ukazuje, že základní design LEGO Education Science je promyšlený a uživatelsky přívětivý.

Závěry a důsledky
Program LEGO Education Science prokázal schopnost kombinovat standardizovaný obsah s flexibilní implementací. Všichni učitelé ze studie vyjádřili ochotu program doporučit.
Za hlavní zjištění lze považovat změnu v sebedůvěře učitelů. S podporou úvodního školení vedlo absolvování pěti lekcí ke zvýšení sebejistoty ve výuce přírodovědy o 9,6 % měřeno standardizovanou škálou T-STEM Science Scale.

Jasné metodické pokyny, počítadla času a vizuální pomůcky usnadňovaly přípravu i vedení – a to i učitelům bez předchozí zkušenosti s programem LEGO Education.
Z rozhovorů s učiteli:

„Materiály byly natolik dobře strukturované, že je úspěšně realizovali i ti, kdo je používali poprvé a to s minimální přípravou.“

Peter Rodarte, učitel 6. třídy v Texasu

Integrace do kurikula
Učitelé integrovali lekce programu LEGO Education Science do více předmětů, přičemž zachovávali výukové cíle. Tato mezioborová integrace snížila časově náročnou přípravu mezipředmětových aktivit. Vysoce flexibilní implementace usnadňuje školám dodržování osnov.
Zjištění studie jsou relevantní pro základní školy hledající programy s obsahovou náročností a implementační flexibilitou. Data ukazují, že 98 % učitelů vysoce hodnotilo použitelnost programu a došlo ke zvýšení sebedůvěry ve výuce přírodovědy o 9,6 %. Výsledky naznačují potenciál pro širší implementaci programu LEGO Education Science.

Jak ukázala studie, klíčové pro úspěšnou implementaci je školení učitelů a možnost si program nejprve vyzkoušet. Pro české školy nabízíme projektové dny LEGO Education, které kombinují praktické vyzkoušení programu ve třídě s metodickou podporou pro učitele.

---

---

---

Pro více informací se můžete přihlásit k odběru novinek či sledovat naši stránku na Facebooku. Pokud máte jakékoli dotazy nebo potřebujete další informace, neváhejte nás kontaktovat.