LEGO Education Science: Aktivní zapojení žáků ve výuce

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.

Každá třída je jiná. V každé sedí žáci s různým jazykovým zázemím, různými schopnostmi a zkušenostmi. Někteří dychtivě zvedají ruku při každé otázce, jiní raději mlčí a nejsou si jisti, zda do hodin přírodních věd patří. Jak může jeden vzdělávací program oslovit všechny? A je vůbec možné vytvořit takové hodiny přírodních věd, kde aktivně participuje opravdu každý žák?

Odpověď nabízí rozsáhlá případová studie programu LEGO Education Science provedená na jaře 2025 ve třech amerických školních obvodech s vysokým podílem žáků z jazykově a sociálně různorodého prostředí. Výsledky byly pozoruhodné: 100 % učitelů hodnotilo zapojení žáků jako výrazně vyšší než během běžných hodin přírodních věd.

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 aktivity žáků v hodinách přírodních věd

Učitelé přírodních věd vyučují každý den několik různých tříd, z nichž každá spojuje žáky s rozmanitým zázemím, nestejnými předpoklady k učení; někteří žáci mají angličtinu jako druhý jazyk (nikoli mateřský). Určití žáci se do výuky zapojují dychtivě a zvedají ruce, jiní sedí tiše a aktivně se nezapojují.

Každý žák vyniká v něčem jiném a zároveň se potýká s různými obtížemi při osvojování si učiva přírodních věd. Cílem učitelů je připravovat pro žáky hodiny, které zaujmou celou třídu, respektují jejich individuální potřeby a umožňují zapojení všech žáků do výukových aktivit.

Při výuce přírodních věd založené na výkladu od tabule do lavic a následném písemném testování znalostí žáků zpoza katedry učitelé ztrácejí možnost rozpoznat a rozvíjet dříve osvojené znalosti žáků, jejich individuální schopnosti včetně způsobu uvažování. Co by se stalo, kdyby učitelé nabídli žákům i doplňkové cesty umožňující vyjádření toho, co vědí a jak přemýšlejí? Vedle ústního a písemného testování by si mohli žáci ověřovat své porozumění přírodním vědám praktickými projekty a společným hledáním řešení rozmanitých problémů nebo situací.

Praktická výuka přírodních věd podporuje zapojení všech žáků. Umožňuje žákům učit se rozmanitými způsoby, podporuje samostatnost, vlastní rozhodování a nabízí alternativní možnosti, jak pochopit nové informace a propojit je s tím, co si již osvojili.

Testování nového přístupu: Praktické hodiny přírodních věd odpovídající vzdělávacím standardům
Zaměstnanci LEGO® Education si položili otázku: Jak by se změnilo zapojení žáků ve výuce, kdyby se hodiny přírodních věd staly praktičtějšími a aktivnějšími.  Bylo by možné dostát vzdělávacím standardům ale vyučovat novými způsoby? Bylo by možné zapojit do aktivit v hodině celou třídu? Potvrdil by se potenciál učení se hrou? Mohl by každý žák zažívat „aha“ moment?

Odpověď může spočívat v jiném pojetí výuky přírodních věd – v badatelském přístupu založeném na praktických činnostech a spolupráci, který respektuje aktuální úroveň každého žáka. Nedávná studie implementace programu LEGO® Education Science v nejrůznějších třídách ve Spojených státech poskytuje přesvědčivé důkazy.

LEGO Education Science nabízí pro děti od předškolního věku až po žáky osmých tříd propracovaný vzdělávací program zaměřený na praktické badatelské zkušenosti, během kterých žáci aktivně objevují okolní svět. Program odpovídá vzdělávacím standardům a pokrývá čtyři oblasti přírodních věd: fyziku, biologii, vědy o Zemi a vesmíru a technický design.

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 5E / 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.

Hlavní zjištění: LEGO Education Science zapojuje každého žáka

• Zvýšená aktivita žáků: 100 % učitelů hodnotilo zapojení žáků jako výrazně vyšší s programem LEGO Education Science než během běžných hodin přírodních věd.
• Posílené kritické myšlení: Osm z devíti učitelů pozorovalo u žáků „mnohem vyšší“ nebo „výrazně vyšší“ míru kritického myšlení během hodin s programem LEGO Education Science ve srovnání s běžnými hodinami přírodních věd.
• Vyšší kreativita: Všichni učitelé pozorovali „zvýšenou“ nebo „výrazně vyšší“ kreativitu žáků při práci s programem LEGO Education Science než v běžné výuce přírodních věd.
• Podpora různorodých žáků: V 93 % hodnocení hodin učitelé uvedli, že lekce splňovaly „většinu“ až „téměř všechny nebo všechny“ potřeby žáků s odlišnými vzdělávacími předpoklady.

Případová studie
Společnost LEGO Education nechala zpracovat případovou studii, která měla vyhodnotit dopad programu LEGO Education Science v autentickém prostředí. Program byl implementován učiteli v rozmanitých třídách ve třech státech USA. Hodnotící nástroje jsou uvedeny v přehledu (snímku) případové studie níže. Studie zkoumala názory učitelů na použitelnost a proveditelnost programu LEGO Education Science v jejich třídách, jeho vliv na výsledky učení žáků a schopnost reagovat na různorodé vzdělávací potřeby žáků.

Výsledky studie: Přírodní vědy jako zkušenost sdílená celou třídou

Případová studie ukazuje povzbudivé zjištění: žáci jsou při hodinách s programem LEGO Education Science sebevědomí a výrazně zapojení do učení přírodních věd. Elizabeth Wolffová, učitelka 2. třídy v Pensylvánii, popsala proměny v chování žáků ilustrující potenciál programu LEGO Education Science transformovat hodiny přírodních věd. Podle jejích slov se obvykle tiší žáci během hodin stávali aktivnějšími a sebevědoměji vyjadřovali a obhajovali své názory.

Všichni učitelé pozorovali podobné proměny u žáků, kteří obvykle v hodinách přírodních věd zaostávají. Proměnili se v aktivní řešitele problémů a kreativní myslitele.

Podle učitelů hodiny programu LEGO Education Science  – zejména v části lekce zaměřené na rozpracování a v následné reflexi – vedly žáky k ověřování možností, zdokonalování návrhů a obhajobě svých úvah. V závěrečném dotazníku 89 % učitelů hodnotilo úroveň kritického myšlení žáků jako výrazně vyšší než v běžných hodinách přírodních věd. Konkrétní příklady (data) zaznamenané během rozhovorů s učiteli tato pozorování potvrzují. Učitelé popisovali „aha“ momenty a rostoucí tendence k samostatnému hledání řešení.

Kromě toho učitelé soustavně pozorovali vysokou míru originality a osobního přístupu žáků k jejich práci. Ze závěrečného dotazníku vyšla kreativita jako nejvýše hodnocený ukazatel ze všech sledovaných oblastí. Učitelé popisovali schopnost žáků upravovat a rozvíjet své modely na základě vlastních invenčních nápadů, čímž demonstrovali schopnost spojit vlastní představivost s funkčním designem.

Vizuální charakter a praktická povaha lekcí překonaly jazykové bariéry – žáci mohli ukázat, čemu rozumí, i bez slov. Díky definovaným rolím a společné práci se aktivně zapojil každý žák.
Z rozhovorů s učiteli:

„Všichni se zapojili a měli plné ruce práce. Každý věděl, co má dělat.“  

Elizabeth Wolffová, učitelka 2. třídy v Pensylvánii

Vysoké zapojení žáků napříč všemi ročníky
Obzvlášť povzbuzující bylo, že žáci se zapojovali výrazně více než v běžné výuce přírodovědy – a to napříč všemi ročníky, s nejlepšími výsledky od 1. do 4. třídy. Aktivní účast v hodině a zájem o probírané téma projevovali zejména žáci, kteří se obvykle v hodinách přírodovědy zapojují méně.

Praktické aktivity umožnily žákům rozvíjet vlastní kreativní nápady a sdílet výsledky své práce.
Z rozhovorů s učiteli:

„Konkrétní skupina žáků se projevila neobyčejně kreativně při stavbě z LEGO® kostek. V závěrečné diskusi pak tito žáci zdůraznili, jak je bavila spolupráce, sdílení nápadů a společné řešení problémů.“

Courtney Millerová, učitelka 4. třídy v Pensylvánii

Žáci se zapojovali s velkým elánem, i ti, kteří mají obvykle s úkoly v hodinách potíže.
Z rozhovorů s učiteli:

„Ani jeden žák neseděl stranou. Nikdo neprotestoval: „Tohle dělat nebudu.““

Margaret McCullarová, učitelka 2. třídy v Texasu

Rozvoj kritického a kreativního myšlení
V rozhovorech učitelé uváděli, že otevřený charakter lekcí motivoval žáky k tomu, aby:

• Testovali různé možnosti, vylepšovali své nápady a zdůvodňovali svá rozhodnutí v části lekce věnované rozpracování.
• Přemýšleli nad problémy a objevovali své cesty k pochopení.
• Aktivně se učili během samostatného řešení úkolů.

Ve všech ročnících se ukazovalo, že program výjimečně podporuje kreativitu žáků. Učitelé opakovaně pozorovali vysokou originalitu žákovských prací, proto kreativitu v závěrečném průzkumu hodnotili nejvyšším počtem bodů. Konkrétně učitelé pozorovali postupné vylepšování modelů rozšiřováním jejich funkčních prvků. Žáci také odvážně experimentovali s netradičními postupy řešení a své modely unikátně zdobili.

Univerzální a flexibilní lekce přírodovědy
Program LEGO Education Science byl navržen s důrazem na dostupnost a flexibilitu, což učitelům umožňuje snadno upravovat lekce tak, aby vyhovovaly všem žákům. Schopnost programu podpořit rozmanité potřeby různých žákovských kolektivů byla rovněž hodnocena vysoko:

• 93 % všech hodnocených lekcí bylo ohodnoceno jako „velmi“ nebo „mimořádně“ účinné v naplňování potřeb žáků.
• Učitelé hodnotili přiměřenost programu vývojové úrovni žáků ve všech ročnících velmi vysoko (96 % udělilo nejvyšší hodnocení), zejména pak v 1. a ve 2. třídě.
• Třetinu lekcí učitelé upravili podle potřeb žáků a v 89 % případů tyto úpravy hodnotili jako „snadno proveditelné“.

V rozhovorech učitelé uváděli, jak praktický a vizuální charakter programu změnil zapojení žáků. Úspěch pozorovali zejména u vícejazyčných žáků, žáků s individuálním vzdělávacím plánem a u těch, kdo si v přírodovědě méně věří. Učitelé pozorovali, že lekce podporovaly samostatnost a aktivní přístup žáků a často proměňovaly tišší žáky v aktivní účastníky. Oceňovali rovněž alternativní možnosti, jak prokázat porozumění, nabízené žákům, kteří mají obtíže se čtením. Učitelé také chválili vizuální materiály a hmatový charakter programu, což bořilo jazykové bariéry a umožňuje žákům plnohodnotně se zapojit. Rozdělení rolí a úkolů podporovalo spolupráci a ochotu zapojit se. Margaret McCullarová, učitelka 2. třídy v Texasu, uvedla: „Moji žáci dokázali vyjádřit, co se naučili, což umocňovalo jejich pocit úspěchu.“

Praktický charakter lekcí LEGO lekcí podpořil zapojení žáků se specifickými vzdělávacími potřebami nebo s jazykovou bariérou, se kterou se potýkají zejména žáci, jejichž mateřským jazykem není angličtina. Praktické aktivity jim umožnily prokázat znalosti stavbou a praktickou ukázkou funkčnosti modelu, nejen slovním nebo písemným vysvětlením.
Z rozhovorů s učiteli:

„Bylo skvělé sledovat, jak se žáci neovládající jazyk dokázali zapojit stejně jako jejich spolužáci.“

Amber Hollowayová, učitelka 7. třídy v Kalifornii

Pokud vás výsledky studie zaujaly a chcete si program LEGO Education Science vyzkoušet v praxi, nabízíme projektové dny přímo ve vašich třídách. Projektové dny umožňují žákům i učitelům prakticky poznat metodu učení se hrou a ověřit si, jak program funguje v běžné výuce.

Aspekty implementace
Obtíží, s nimiž se učitelé při zavádění programu setkali, nebylo mnoho a měly především pedagogickou povahu; týkaly se řízení času, překlenování mezer ve znalostech žáků a podpory přenosu poznatků do nových kontextů.
Většina učitelů využívala každou lekci tak, jak byla připravena, někteří ji upravili. V závěrečném průzkumu všichni učitelé označili výukové materiály za „velmi“ nebo „mimořádně“ dostačující pro práci s programem LEGO Education Science. Učitelé upravili přibližně třetinu lekcí za účelem doplnění materiálů nebo rozšíření látky.
Dvě třetiny učitelů dokončily lekce během 45–60 minut, někteří učitelé lekce prodlužovali z různých důvodů, včetně propojení s jinými předměty a vysokého zapojení žáků, že nechtěli výuku přerušovat.

Závěry a důsledky
Všichni učitelé, kteří se zúčastnili případové studie, uvedli, že by s velkou pravděpodobností doporučili program LEGO Education Science dalším kolegům. Těšila je zejména provázanost programu s předepsanými výukovými cíli a schopnost programu zaujmout a podporovat rozmanité žáky. Učitelé program popisovali jako poutavý, univerzální a flexibilní pro rozmanité potřeby žáků. Považovali jej za uživatelsky přívětivý a cennou vyučovací pomůcku.
Elizabeth Wolffová, učitelka 2. třídy v Pensilvánii, dobře vystihla podstatu programu: „Program mění styl výuky – žáci se stávají aktivními objeviteli, přestávají být pasivními posluchači.“ Když mají žáci příležitost tvořit a spolupracovat, dějí se pozoruhodné věci.
Tato případová studie ukazuje, že praktické vzdělávání žáků v oblasti přírodních věd respektující různorodost žáků může transformovat jak zapojení žáků, tak i výsledky učení. Pro učitele, kteří mají odvahu překročit hranice klasické výuky a zájem podpořit všechny žáky, nabízí LEGO Education Science způsob podložený výzkumem – program, s nímž se myšlenka „každý žák se může aktivně zapojit do přírodovědy a uspět v ní“, stává realitou.

Program LEGO Education Science pomohl žákům porozumět přírodním jevům tak, že jim umožnil při výuce objevovat a bádat způsobem připomínajícím hru.
Z rozhovorů s učiteli:

“Nejlépe se učíte, když nevíte, že se učíte.”

Amber Hollowayová, učitelka 7. třídy v Kalifornii

---

---

---

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.