ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΣΥΜΒΟΛΗΣ ΚΥΜΑΤΩΝ ΜΕΣΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΖΟΜΕΝΗΣ ΣΥΝΕΡΓΑΤΙΚΗΣ ΙΕΡΩΤΗΣΗΣ

Transcript

1 Συµβολή Κυµάτων στη Φυσική Λυκείου ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΣΥΜΒΟΛΗΣ ΚΥΜΑΤΩΝ ΜΕΣΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΖΟΜΕΝΗΣ ΣΥΝΕΡΓΑΤΙΚΗΣ ΙΕΡΩΤΗΣΗΣ Ι. Καρµιώτης, Κ. Π. Κωνσταντίνου, Ζ. Ζαχαρία Ερευνητική Οµάδα Μάθησης στις Φυσικές και Περιβαλλοντικές Επιστήµες Πανεπιστήµιο Κύπρου ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα έρευνα αφορούσε στην εφαρµογή της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης για τη στήριξη µαθητών για ανάπτυξη της κατανόησης του φαινοµένου της συµβολής κυµάτων. Για το σκοπό αυτό δηµιουργήθηκαν δύο οµάδες (οµάδα ελέγχου, πειραµατική οµάδα) στις οποίες διδάχτηκε το φαινόµενο της συµβολής κυµάτων µε δύο διαφορετικές µεθόδους. Η παρουσίαση του φαινοµένου στην οµάδα ελέγχου βασίστηκε σε καθαρά παραδοσιακές µεθόδους (π.χ. διάλεξη και συζήτηση), ενώ στην πειραµατική οµάδα εφαρµόστηκε η προσέγγιση της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης. Στην έρευνα συµµετείχαν 66 µαθητές τρίτης λυκείου (30 στην πειραµατική οµάδα και 36 στην οµάδα ελέγχου). Η συλλογή δεδοµένων έγινε µέσα από τη χρήση διαγνωστικών δοκιµίων, τα οποία δόθηκαν στους µαθητές πριν και µετά την διδακτική παρέµβαση καθώς επίσης και µέσα από τη διεξαγωγή συνεντεύξεων µε µαθητές της πειραµατικής οµάδας. Τα αποτελέσµατα της έρευνας, έδειξαν ότι η επίδοση των µαθητών της πειραµατικής οµάδας στο µεταπειραµατικό δοκίµιο, σχετικά µε το φαινόµενο της συµβολής κυµάτων, ήταν σηµαντικά καλύτερη από ότι των µαθητών της οµάδας ελέγχου. Επίσης, µέσα από τη διαδικασία των συνεντεύξεων, διαφάνηκε η δυνατότητα των µαθητών της πειραµατικής οµάδας να εφαρµόζουν ένα εννοιολογικό µοντέλο σε σχέση µε τη συµβολή κυµάτων, να αναπτύσσουν στρατηγικές συλλογισµού σε σχέση µε το φαινόµενο της συµβολής κυµάτων, καθώς και να χρησιµοποιούν το µοντέλο που δόµησαν σε σχέση µε τη συµβολή µηχανικών κυµάτων στην περίπτωση των ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων και ειδικότερα στα πειράµατα των Young και Michelson. Η έρευνα φανερώνει επίσης σηµαντικές πτυχές των διεργασιών διδασκαλίας που επηρεάζουν την ποιότητα των µαθησιακών επιτευγµάτων. 1. Θεωρητικό Υπόβαθρο Συνεργατική ιερώτηση Η συνεργατική διερώτηση είναι µία προσέγγιση η οποία εστιάζει κυρίως στην ενεργό συµµετοχή των µαθητών στη µαθησιακή διεργασία. Η εφαρµογή της περιλαµβάνει δύο στάδια (Inquiry and the National Science Education Standards, 2000). Στο πρώτο στάδιο, οι µαθητές αναλογίζονται την υπό µελέτη κατάσταση και διατυπώνουν 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 285

2 Γ. Καρµιώτης κ.ά. ερωτήµατα και προβληµατισµούς µε τρόπο που θα τους οδηγήσουν σε συγκεκριµένες απαντήσεις. Στο δεύτερο στάδιο, οι µαθητές καλούνται να απαντήσουν στα ερευνητικά τους ερωτήµατα µέσα από τη συλλογή και την αξιολόγηση στοιχείων. Τα νέα στοιχεία/ πληροφορίες, σε συνδυασµό µε αυτά που ήδη γνωρίζουν οι µαθητές, πιθανόν περιστασιακά να δηµιουργήσουν καταστάσεις γνωστικής σύγκρουσης. Σε αυτή την περίπτωση, οι µαθητές ωθούνται να αναζητήσουν σε συνεργασία µε άλλους µαθητές, το διδάσκοντα ή αξιόπιστες πηγές τη νέα γνώση. Κατά τη συλλογή, ανάλυση και αξιολόγηση των δεδοµένων τους, οι µαθητές αναπτύσσουν ένα πλήθος γνωστικών δεξιοτήτων. Πιο αναλυτικά, οι µαθητές αποκτούν την ικανότητα να συνθέτουν τις δικές τους ιδέες και να οικοδοµούν µοντέλα για το χειρισµό των δεδοµένων τους. Ο ρόλος του εκπαιδευτικού σε µια τέτοια διαδικασία είναι να συζητά µε τα άτοµα στις οµάδες, χωρίς να τους δίνει έτοιµες απαντήσεις, αλλά µε την υποβολή βοηθητικών ερωτήσεων να τους κατευθύνει στην ανάπτυξη συλλογισµών και σχηµατισµού απλών µοντέλων. Με άλλα λόγια ο εκπαιδευτικός ακολουθεί το πρότυπο των ηµισωκρατικών διαλόγων. Ο Σωκράτης, στην προσπάθεια του να εκµαιεύσει τις απόψεις των µαθητών εισήγαγε το διάλογο. Άφηνε τους µαθητές του να οµιλούν και µετά ρωτούσε. Με τον τρόπο αυτό διευκόλυνε τη διαπίστωση των αντιφάσεων των συνοµιλητών του. Στο σωκρατικό µοντέλο ο εκπαιδευτικός κατανοεί τις απόψεις του µαθητή, µπορεί να δηµιουργεί τον κατάλληλο προβληµατισµό, και τον κατευθύνει στη δηµιουργία εννοιολογικά συγκροτηµένων θεωριών (Βοσνιάδου & Brewer, 1998). Πληροφορική υποστήριξη της συνεργατικής διερώτησης: Η περίπτωση των προσοµοιώσεων Μέσα στο πλαίσιο αυτής της έρευνας συµπεριλήφθηκε η χρήση του ηλεκτρονικού υπολογιστή σε µια προσπάθεια καλύτερης στήριξης της µεθόδου της συνεργατικής διερώτησης. Ανάµεσα από µία πληθώρα πληροφορικών εργαλείων επιλέξαµε τη χρήση προσοµοιώσεων γιατί η µάθηση κατά τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης µε προσοµοιώσεις, µεταξύ άλλων, επικεντρώνεται κατά κύριο λόγο στον εντοπισµό και στη µελέτη της επίδρασης των µεταβλητών ενός φυσικού φαινοµένου ( ηµητρακοπούλου, 1999), όπως ακριβώς απαιτεί η εφαρµογή της συνεργατικής διερώτησης κατά τη διαδικασία µάθησης. Προσοµοίωση ονοµάζουµε κάθε σύστηµα µίµησης ενός πραγµατικού ή φανταστικού περιβάλλοντος το οποίο αναπτύσσεται για επιστηµονικούς ή εκπαιδευτικούς σκοπούς. Οι επιστηµονικές προσοµοιώσεις παρέχουν στους ερευνητές τη δυνατότητα µελέτης ενός φαινοµένου, βοηθώντας τους να προσδιορίσουν ή να βελτιώσουν µια θεωρία και να κατανοήσουν καλύτερα το φαινόµενο (Monaghan και Clement, 1999). Τα εκπαιδευτικά λογισµικά προσοµοιώσεων βοηθούν στη µελέτη και την κατανόηση ενός φαινοµένου µέσα από την παρατήρηση της συµπεριφοράς του φαινοµένου και της ανάδρασης που παράγεται από την προσοµοίωση σε πραγµατικό χρόνο (real time). 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 286

3 Συµβολή Κυµάτων στη Φυσική Λυκείου Στο πλαίσιο αυτής της έρευνας, χρησιµοποιήθηκε το λογισµικό «Προσοµοιώσεις Φυσικής 1». Η συγκεκριµένη προσοµοίωση περιλαµβάνει προσοµοιώσεις συµβολής κυµάτων και δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να µεταβάλει παράµετρους όπως το µήκος κύµατος, την απόσταση µεταξύ των δύο πηγών, τη διαφορά φάσης κτλ. Η επιλογή του στηρίχτηκε σε δύο βασικούς λόγους. Ο πρώτος αφορούσε στη δυνατότητα αλληλεπίδρασης του χρήστη µε το περιεχόµενο της προσοµοίωσης και ο δεύτερος αφορούσε στη συµβατότητα του περιεχοµένου της προσοµοίωσης µε το γνωσιακό επίπεδο των µαθητών που συµµετείχαν στην έρευνα. 2. Σκοπός της έρευνας Η παρούσα έρευνα αφορούσε στην επίδραση της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης ή της διάλεξης στην επίδοση, και κατ επέκταση στην κατανόηση 2, µαθητών τρίτης λυκείου σε θέµατα κυµατικής. Συγκεκριµένα, έγινε σύγκριση ανάµεσα στην επίδοση των µαθητών που εργάστηκαν µε την προσέγγιση της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης µε την επίδοση των µαθητών που εργάστηκαν µε την προσέγγιση της διάλεξης σε θέµατα που αφορούν στο φαινόµενο της συµβολής κυµάτων. 3. Ερευνητικά Ερωτήµατα 1. Ποιες εννοιολογικές δυσκολίες συναντούν οι µαθητές στην προσπάθεια τους να κατανοήσουν βασικές έννοιες της κυµατικής; 2. Η µέθοδος της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης µπορεί να βοηθήσει τους µαθητές να υπερβούν τις δυσκολίες που αντιµετωπίζουν στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν έννοιες της κυµατικής; 3. Οι µαθητές της πειραµατικής οµάδας είναι σε θέση µετά το τέλος της διδακτικής παρέµβασης να κατανοούν και να µεταφέρουν τις βασικές αρχές της συµβολής µηχανικών κυµάτων στην περίπτωση της συµβολής των ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων; 4. Μεθοδολογία είγµα Η παρούσα έρευνα αφορούσε στην εφαρµογή πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης για βελτίωση και ανάπτυξη της κατανόησης του φαινοµένου της συµβολής κυµάτων. Για το σκοπό αυτό δηµιουργήθηκαν δύο οµάδες, η οµάδα ελέγχου και η πειραµατική οµάδα στις οποίες διδάχτηκε το φαινόµενο της συµβολής κυµάτων µε δύο διαφορετικές µεθόδους. Η παρουσίαση του φαινοµένου στην οµάδα 1 Το συγκεκριµένο λογισµικό έχει αναπτυχθεί για τους σκοπούς του Υπουργείου Παιδείας και Πολιτισµού της Κύπρου 2 Η συγκεκριµένη έρευνα στηρίζεται στην παραδοχή ότι η βελτίωση της επίδοσης προϋποθέτει βελτίωση της κατανόησης ενός φαινοµένου και το αντίστροφο (Tao and Gunstone, 1999). 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 287

4 Γ. Καρµιώτης κ.ά. ελέγχου βασίστηκε σε καθαρά παραδοσιακές µεθόδους (π.χ. διάλεξη), ενώ στην πειραµατική οµάδα εφαρµόστηκε η προσέγγιση της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης. Στην έρευνα συµµετείχαν 66 µαθητές τρίτης λυκείου (30 στην πειραµατική οµάδα και 36 στην οµάδα ελέγχου), οι οποίοι φοιτούσαν σε σχολείο µέσης εκπαίδευσης της Λευκωσίας. Σχεδιασµός Έρευνας Η παρούσα έρευνα αφορούσε στη σύγκριση της επίδρασης της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης σε σχέση µε πιο παραδοσιακές µεθόδους. Για να καταστεί δυνατή η πιο πάνω σύγκριση, χρησιµοποιήσαµε ως βάση τις αρχές σχεδιασµού της πειραµατικής έρευνας. Συγκεκριµένα, εφαρµόσαµε προπειραµατικό µεταπειραµατικό έλεγχο τόσο στην πειραµατική οµάδα όσο και στην οµάδα ελέγχου (βλέπε ιάγραµµα 1). Η διδακτική παρέµβαση 3 στην οµάδα ελέγχου και στην πειραµατική οµάδα συµπληρώθηκε σε τρεις φάσεις και διάρκεσε συνολικά πέντε σαρανταπεντάλεπτα µαθήµατα (βλέπε ιάγραµµα 1). Επιπλέον, δείγµα πέντε (5) µαθητών από την πειραµατική οµάδα υποβλήθηκαν σε συνέντευξη για συλλογή περαιτέρω δεδοµένων και διασταύρωση των ευρηµάτων. Οµάδα Ελέγχου Πειραµατική Οµάδα Ανίχνευση των αρχικών ιδεών - Χορήγηση προπειραµατικού δοκιµίου Ανίχνευση των αρχικών ιδεών - Χορήγηση προπειραµατικού δοκιµίου ιδακτική παρέµβαση Εφαρµογή παραδοσιακών µεθόδων διδασκαλίας (π.χ. διάλεξη και συζήτηση) (5 περίοδοι διδασκαλίας) ιδακτική παρέµβαση- Εφαρµογή διδακτικού υλικού έρευνας (4 περίοδοι διδασκαλίας) + Χρήση προσοµοιώσεων (1 περίοδος διδασκαλίας) Χορήγηση µεταπειραµατικού δοκιµίου Περαιτέρω ιερεύνηση της κατανόησης του φαινοµένου της συµβολής κυµάτων από τους µαθητές - Συνεντεύξεις 3 Ο σχεδιασµός της διδακτικής παρέµβασης βασίστηκε σε προηγούµενες ερευνητικές προσπάθειες (π.χ. Grayson, 1996) 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 288

5 Συµβολή Κυµάτων στη Φυσική Λυκείου ιάγραµµα 1: Σχεδιασµός Έρευνας Κατά τη διάρκεια της διδακτικής παρέµβασης στους µαθητές της πειραµατικής οµάδας, δόθηκε έµφαση στη δόµηση εννοιών, στην ανάπτυξη δεξιοτήτων συλλογισµού, στη συσχέτιση του αντίστοιχου φυσικού και µαθηµατικού φορµαλισµού που χρησιµοποιήθηκε µε τα φαινόµενα συµβολής που παρατηρούµε γύρω µας, και όχι στη µετάδοση πληροφοριών και στην επίλυση τυπικών προβληµάτων. Συλλογή Ποσοτικών εδοµένων Το Μοντέλο συµβολής κυµάτων Μέσα από τη µελέτη των αποτελεσµάτων των προεισαγωγικών εξετάσεων στην Κύπρο και άλλων σχετικών µελετών (Ambrose, 1999), διαφαίνεται ότι οι πλείστοι των µαθητών που διδάσκονται το φαινόµενο της συµβολής των κυµάτων, δεν έχουν δοµήσει ένα εννοιολογικό µοντέλο σε σχέση µε το εν λόγω φαινόµενο. Συγκεκριµένα, οι µαθητές δεν είναι σε θέση να αναγνωρίσουν τη σηµασία της διαφοράς δρόµου µεταξύ δύο κυµάτων στην εικόνα που δηµιουργείται από τη συµβολή τους. Μέσα από το προτεινόµενο διδακτικό υλικό, οι µαθητές δοµούν ένα απλό µοντέλο βάσει του οποίου µπορούν να δικαιολογήσουν τη δηµιουργία των γραµµών ενισχυτικής και καταστρεπτικής συµβολής καθώς επίσης να προβλέπουν τον αριθµό των σχηµατιζόµενων γραµµών. Προπειραµατικό οκίµιο Η ερώτηση του προπειραµατικού δοκιµίου βασίστηκε στο Σχήµα 1. Οι δύο πηγές βρίσκονται σε απόσταση 2.5λ µεταξύ τους και ταλαντώνονται σε φάση σε ένα δοχείο µε νερό (Ripple tank). Για τα σηµεία Α, Β και Γ που βρίσκονται σηµειωµένα στο σχήµα, ζητήθηκε από τους µαθητές να προσδιορίσουν α) τη διαφορά φάσης ( φ) και β) κατά πόσο κάθε σηµείο αντιστοιχεί σε σηµείο µέγιστης ενισχυτικής συµβολής, µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής ή κανένα από τα προηγούµενα. Σηµείο Γ 300 λ Σηµείο A 400 λ Σηµείο B Πηγές 2.5 Οι δύο πηγές σε µεγέθυνση Σχήµα 1: Ερώτηση στο προπειραµατικό δοκίµιο. 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 289

6 Γ. Καρµιώτης κ.ά. ιδακτικό υλικό- ιδακτική Παρέµβαση Η αξιολόγηση των αποτελεσµάτων του προπειραµατικού δοκιµίου έδειξε ότι σχεδόν όλοι οι µαθητές δεν κατανοούσαν τη δηµιουργία των γραµµών µέγιστης ενισχυτικής και καταστρεπτικής συµβολής ως αποτέλεσµα της συµβολής των κυµάτων από τις δύο πηγές. Ως εκ τούτου αποφασίσαµε να ξεκινήσουµε τη διδακτική παρέµβαση µε έργα ειδικά σχεδιασµένα µε στόχο να κατανοήσουν οι µαθητές (α) την αρχή της υπέρθεσης δύο κυµάτων, (β) τη χρονική εξέλιξη της εικόνας συµβολής, (γ) τη σηµασία της διαφοράς δρόµου στη δηµιουργία της εικόνας της συµβολής και (δ) την επίδραση της απόστασης µεταξύ των δύο πηγών στον συνολικό αριθµό των γραµµών µέγιστης ενισχυτικής και καταστρεπτικής συµβολής Όσον αφορά τον πρώτο στόχο της διδακτικής παρέµβασης, την αρχή της υπέρθεσης δύο κυµάτων, δόθηκαν στους µαθητές δύο διαγράµµατα, µε ηµιτονοειδής καµπύλες, τυπωµένα σε διαφάνειες. Αφού οι µαθητές αναγνώριζαν τη σηµασία των εννοιών «όροι» και «κοιλάδες», ως τα σηµεία στα οποία η τεταγµένη της καµπύλης παίρνει τιµές +1 και -1 αντίστοιχα, στη συνέχεια τοποθετούσαν την αρχή των αξόνων των δύο διαγραµµάτων σε διαφορετικό σηµείο στον ίδιο κατακόρυφο άξονα. Στόχος της πιο πάνω διαδικασίας ήταν µέσα από την υπέρθεση (πρόσθεση) των δύο διαγραµµάτων οι µαθητές να καταγράψουν τι συµβαίνει σε σηµεία που συναντώνται (α) όρος µε όρος, (β) κοιλάδα µε κοιλάδα και (γ) όρος µε κοιλάδα. Ο δεύτερος στόχος της διδακτικής παρέµβασης αφορούσε στη χρονική εξέλιξη της εικόνας της συµβολής. Για την εκπλήρωση αυτό του στόχου, δόθηκε στους µαθητές ένα διάγραµµα µε δύο ζεύγη από οµόκεντρους κύκλους οι οποίοι παρίσταναν τα κυµατικά µέτωπα που παράγονταν από δύο σηµειακές πηγές σε ένα δοχείο µε νερό. Οι µαθητές αφού αναγνώρισαν ότι οι δύο πηγές ταλαντώνονταν σε φάση κλήθηκαν να εντοπίσουν και να σηµειώσουν µε διαφορετικό χρώµα ή σύµβολο, σηµεία για τα οποία, τη συγκεκριµένη στιγµή, η επιφάνεια του νερού ήταν (α) µηδέν, (β) η µέγιστη δυνατή πάνω από την κατάσταση ισορροπίας και (γ) η µέγιστη δυνατή κάτω από την κατάσταση ισορροπίας. Ακολούθως, ζητήθηκε από τους µαθητές να µελετήσουν και να συζητήσουν τη διαφοροποίηση στη µετατόπιση της επιφάνειας του νερού στα σηµεία που είχαν ήδη σηµειωµένα στο σχήµα µετά από την πάροδο κάποιου χρονικού διαστήµατος (σε ένα τέταρτο και µισή περίοδο αργότερα). Μέσα από αυτή τη ακολουθία δραστηριοτήτων, οι µαθητές κατέληξαν ότι σε κάποια σηµεία δεν θα υπάρξει καµιά διαφοροποίηση στη µετατόπιση της επιφάνειας του νερού ενώ σε κάποια άλλα σηµεία θα υπάρξει. Στα πλαίσια του τρίτου στόχου της διδακτικής παρέµβασης οι µαθητές αφού κλήθηκαν σε πρώτη φάση να δικαιολογήσουν τους όρους «γραµµές µέγιστης ενισχυτικής συµβολής» και «γραµµές µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής». Ακολούθως, αναγνώρισαν ότι για όλα τα σηµεία τα οποία βρίσκονται πάνω σε γραµµές µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής η αντίστοιχη διαφορά δρόµου είναι ίση µε περιττό λ πολλαπλάσιο του µισού του µήκους κύµατος D = ( 2 k+ 1), ενώ για σηµεία τα 2 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 290

7 Συµβολή Κυµάτων στη Φυσική Λυκείου οποία βρίσκονται σε γραµµές µέγιστης ενισχυτικής συµβολής η αντίστοιχη διαφορά δρόµου είναι ίση µε ακέραιο πολλαπλάσιο του µήκους κύµατος D = k λ. Ο τέταρτος στόχος της διδακτικής παρέµβασης αφορούσε στην επίδραση της απόστασης µεταξύ των δύο πηγών στον αριθµό των γραµµών µέγιστης ενισχυτικής και καταστρεπτικής συµβολής. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, οι µαθητές είχαν στη διάθεση τους µια κόλλα και µια διαφάνεια µε οµόκεντρους κύκλους που παρίσταναν τις κυµατικές επιφάνειες που δηµιουργούνται από δύο σύµφωνες σηµειακές πηγές. Μετακινώντας τη διαφάνεια πάνω από την κόλλα (προσέχοντας ώστε οι δύο σηµειακές πηγές να βρίσκονται πάνω στην ίδια ευθεία) οι µαθητές µελέτησαν την επίδραση της απόστασης που χώριζε τις δύο πηγές στον αριθµό των γραµµών µέγιστης καταστρεπτικής και ενισχυτικής συµβολής. Οι µαθητές κατέληξαν στο συµπέρασµα ότι δεν εµφανίζονται γραµµές καταστρεπτικής συµβολής για απόσταση µεταξύ των δύο πηγών µικρότερη από το µισό του µήκους κύµατος, λ 2. Καθώς οι µαθητές προχωρούσαν στη σταδιακή αύξηση στην απόσταση µεταξύ των πηγών, διαπίστωσαν ότι ο λόγος της απόστασης που απέχουν οι δύο πηγές ως προς το µήκος κύµατος d λ καθορίζει και το συνολικό αριθµό των γραµµών µέγιστης ενισχυτικής και µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής. Μεταπειραµατικό οκίµιο Το µεταπειραµατικό δοκίµιο αποτελείται από δύο ερωτήσεις. Η πρώτη ερώτηση είναι παρόµοια µε την πρώτη ερώτηση του προπειραµατικού δοκιµίου. Οι µαθητές βασιζόµενοι στο Σχήµα 2, έπρεπε να υπολογίσουν τη διαφορά δρόµου στα σηµεία Α, Β και Γ και να εξηγήσουν κατά πόσον αυτά τα σηµεία βρίσκονται πάνω σε γραµµή µέγιστης ενισχυτικής συµβολής, µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής ή κανένα από τα δύο. Σηµείο Γ 300 λ Σηµείο A 400 λ Σηµείο B Πηγές 2 λ Οι δύο πηγές σε µεγέθυνση Σχήµα 2: Ερώτηση µεταπειραµατικού δοκιµίου Στη δεύτερη ερώτηση του µεταπειραµατικού δοκιµίου, δόθηκε η εικόνα της συµβολής σε ένα δοχείο Ripple tank, όπως αυτή σχηµατίζεται από τη συµβολή κυµάτων που παράγονται από δύο πηγές A και Β που απέχουν απόσταση ίση µε 2λ µεταξύ τους, όπως φαίνεται στο Σχήµα 3. 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 291

8 Γ. Καρµιώτης κ.ά. Σχήµα 3: Εικόνα συµβολής σε δοχείο Ripple tank Οι µαθητές έπρεπε να (α) αναγνωρίσουν τις γραµµές µέγιστης ενισχυτικής και µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής και να σηµειώσουν για κάθε τέτοια γραµµή την αντίστοιχη τιµή στη διαφορά δρόµου, D, (β) υπολογίσουν το πλάτος της ταλάντωσης των σωµατιδίων του µέσου, που βρίσκονται στις θέσεις Χ, C, Ζ, σύµφωνα µε την εικόνα συµβολής, εξηγώντας κάθε φορά το συλλογισµό τους, (γ) εξηγήσουν πώς θα διαφοροποιηθεί το πλάτος ταλάντωσης των σωµατιδίων που βρίσκονται στις θέσεις Χ, C, Ζ στο πιο πάνω σχήµα αν µια τρίτη πηγή τοποθετηθεί σε απόσταση ίση µε 2λ στα δεξιά της πηγής Β. Συλλογή Ποιοτικών εδοµένων Η συλλογή ποιοτικών δεδοµένων έγινε µέσα από τη διεξαγωγή συνεντεύξεων σε δείγµα µαθητών της πειραµατικής οµάδας. Ο τύπος της συνέντευξης ήταν αυτός της ηµιδοµηµένης συνέντευξης, αφού σύµφωνα µε τον τύπο αυτό, η διατύπωση µερικών ερωτήσεων της συνέντευξης αυτής, όσο και η σειρά τους ήταν από την αρχή προκαθορισµένη, ενώ παράλληλα, ο ερευνητής µπορούσε ανάλογα µε τις απαντήσεις που έπαιρνε να διατυπώνει νέες διευκρινιστικές ερωτήσεις (Patton, 1990). Τα έργα των συνεντεύξεων σχεδιάστηκαν µε σκοπό να αποκτήσουµε καλύτερη κατανόηση σε σχέση µε την ικανότητα των µαθητών (α) να δοµούν ένα εννοιολογικό µοντέλο σε σχέση µε τη συµβολή κυµάτων, (β) να δοµούν έννοιες σε σχέση µε τη συµβολή κυµάτων, (γ) να αναπτύσσουν δεξιότητες συλλογισµού σε σχέση µε το φαινόµενο της συµβολής κυµάτων, (δ) να χρησιµοποιούν το µοντέλο που δόµησαν για την περίπτωση της συµβολής των µηχανικών κυµάτων στην περίπτωση της συµβολής ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων. Το πρώτο έργο της συνέντευξης αφορούσε στην δυνατότητα των µαθητών να χρησιµοποιήσουν το µοντέλο που ανάπτυξαν στο πλαίσιο τη διδακτικής παρέµβασης µε στόχο να εξηγήσουν τη χρονική εξέλιξη της εικόνας της συµβολής δύο υδάτινων κυµάτων σε ένα δοχείο Ripple tank. Το δεύτερο έργο αφορούσε στη δυνατότητα των µαθητών να χρησιµοποιήσουν το µοντέλο, τις έννοιες και τις δεξιότητες συλλογισµού που ανέπτυξαν στην περίπτωση της συµβολής των υδάτινων (µηχανικών) κυµάτων στην περίπτωση συµβολής των φωτεινών κυµάτων στο πείραµα του Young. Με τη χρήση ενός λέιζερ helium-neon και 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 292

9 Συµβολή Κυµάτων στη Φυσική Λυκείου µιας µάσκας δύο σχισµών σχηµατίστηκε σε µια οθόνη το φάσµα συµβολής. Οι µαθητές καλούνταν να εξηγήσουν και να δικαιολογήσουν τη δηµιουργία των φωτεινών και σκοτεινών περιοχών στην οθόνη. Το τρίτο έργο αφορούσε στη σηµασία που απέδιδαν οι µαθητές στη ιαφορά ρόµου και Φάσης, ως το βασικό παράγοντα για την εξήγηση της εικόνας συµβολής. Συγκεκριµένα, δόθηκε στους µαθητές µια εικόνα συµβολής από δύο σύµφωνες πηγές (διαφορά φάσης= 2 n π, n= 0, 1, 2, 3,...) και κατόπιν οι µαθητές ρωτήθηκαν τι θα συνέβαινε αν οι πηγές µετατρέπονταν σε ασύµφωνες (σταθερή διαφορά 2 n+ 1 π, n= 0, 1, 2, 3,... ). φάσης= ( ) Το τέταρτο έργο της συνέντευξης αφορούσε στη διαφοροποίηση, αύξηση ή µείωση, του αριθµού γραµµών µέγιστης ενισχυτικής και καταστρεπτικής συµβολής σε σχέση µε τις παραµέτρους του πειράµατος (µήκος κύµατος, απόσταση µεταξύ πηγών- οθόνης, απόσταση µεταξύ των πηγών κτλ). Το πέµπτο έργο της συνέντευξης αφορούσε στη διερεύνηση της ικανότητας των µαθητών να µεταφέρουν γνώσεις σε ένα εντελώς άγνωστο οπτικό σύστηµα, το συµβολόµετρο του Michelson, µε στόχο να εξηγήσουν τη δηµιουργία των φωτεινών και των σκοτεινών περιοχών. 5. Ανάλυση εδοµένων Ανάλυση Ποσοτικών εδοµένων Η διαδικασία ανάλυσης των ποσοτικών δεδοµένων χωρίστηκε σε δύο φάσεις. Η πρώτη περιλάµβανε τη βαθµολόγηση των προπειραµατικών δοκιµίων και στη συνέχεια τη σύγκριση της επίδοσης των µαθητών των δύο οµάδων της έρευνας. Για αυτό το σκοπό εφαρµόστηκε το στατιστικό κριτήριο independent samples t-test για να διαπιστωθεί εάν υπήρχαν στατιστικά σηµαντικές διαφορές στους µέσους όρους της επίδοσης των δύο οµάδων ή κατά πόσο οι δύο οµάδες ήταν ισοδύναµες. Η δεύτερη φάση, περιελάµβανε τη βαθµολόγηση των µεταπειραµατικών δοκιµίων και τη σύγκριση της επίδοσης των µαθητών των δύο οµάδων. Συγκεκριµένα, διερευνήθηκε κατά πόσο οι δύο οµάδες παρουσίαζαν στατιστικά σηµαντικές διαφορές στους µέσους όρους τους µετά την ερευνητική παρέµβαση της πειραµατικής οµάδας και της οµάδας ελέγχου. Για το στατιστικό έλεγχο χρησιµοποιήθηκε και πάλι το στατιστικό κριτήριο independent samples t-test. Ανάλυση Ποιοτικών εδοµένων Η διαδικασία ανάλυσης των ποιοτικών δεδοµένων χωρίστηκε σε τρεις φάσεις. Η πρώτη φάση περιλάµβανε την αποµαγνητοφώνηση των συνεντεύξεων, η δεύτερη φάση την κατηγοριοποίηση των απαντήσεων και η τρίτη φάση την ερµηνεία των απαντήσεων των 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 293

10 Γ. Καρµιώτης κ.ά. µαθητών. Ο σκοπός της ανάλυσης των απαντήσεων από τις συνεντεύξεις ήταν η κατανόηση της δυνατότητας των µαθητών να οικοδοµήσουν ένα εννοιολογικό µοντέλο σε σχέση µε τη συµβολή των κυµάτων, να αναπτύξουν τις αντίστοιχες δεξιότητες συλλογισµού σε σχέση µε το φαινόµενο, να µεταφέρουν γνώσεις από την περίπτωση της συµβολής υδάτινων κυµάτων στην περίπτωση της συµβολής ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων και τέλος ο εντοπισµός εννοιολογικών δυσκολιών που εµπόδισαν τους µαθητές να καταλήξουν σε σωστές απαντήσεις. 6. Αποτελέσµατα Ποσοτικά Αποτελέσµατα Μέσα από την ανάλυση των δεδοµένων του προπειραµατικού δοκιµίου διαπιστώθηκε πως οι µαθητές και των δύο οµάδων παρουσίαζαν δυσκολίες ως προς τη κατανόηση του φαινοµένου της συµβολής κυµάτων. Ένα ποσοστό 90% απέτυχε να απαντήσει ορθά τα ερωτήµατα του συγκεκριµένου δοκιµίου. Επίσης, επιβεβαιώθηκε από τον στατιστικό έλεγχο ότι οι δύο οµάδες δεν παρουσίαζαν οποιεσδήποτε στατιστικά σηµαντικές διαφορές ως προς την επίδοση στο προπειραµατικό δοκίµιο, άρα µεταξύ τους ήταν ισοδύναµες. Η σύγκριση των επιδόσεων των µαθητών των δύο οµάδων στο µεταπειραµατικό δοκίµιο, έδειξε ότι η επίδοση των µαθητών που εργάστηκαν µε την προσέγγιση της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης ήταν σαφώς καλύτερη από την επίδοση των µαθητών που εργάστηκαν µε την προσέγγιση της διάλεξης και συζήτησης σε θέµατα που αφορούν στο φαινόµενο της συµβολής κυµάτων. Συγκεκριµένα, ο µέσος όρος της επίδοσης των µαθητών που εργάστηκαν µε την προσέγγιση της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης ήταν µε µέγιστη βαθµολογία το 15, ενώ ο µέσος όρος των µαθητών που εργάστηκαν µε την προσέγγιση της διάλεξης και συζήτησης ήταν µε µέγιστη βαθµολογία το 15. Η εφαρµογή του στατιστικού κριτηρίου independent sample t-test για σύγκριση των µέσων όρων των επιδόσεων των µαθητών των δύο οµάδων έδειξε στατιστικά σηµαντικές διαφορές [t(64)=5.305, p< 0.01]. Συνεπώς, η υπόθεση της ισότητας των µέσων όρων στις επιδόσεις των δύο οµάδων µετά την παρέµβαση απορρίπτεται. Αξίζει να σηµειώσουµε ότι σε καµιά από τις απαντήσεις των µαθητών της οµάδας ελέγχου στη δεύτερη ερώτηση του µεταπειραµατικού δοκιµίου, δεν έγινε αναφορά σε κάποιο µοντέλο που αφορούσε (α) στον εντοπισµό των γραµµών µέγιστης ενισχυτικής συµβολής και µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής και (β) στο πλάτος ταλάντωσης των σωµατιδίων του µέσου σε συγκεκριµένα σηµεία στην εικόνα συµβολής. Αντίθετα, ποσοστό 63% των µαθητών της πειραµατικής οµάδας, κατέληξε σε ορθή απάντηση στα δύο πρώτα ερωτήµατα της δεύτερης ερώτησης χρησιµοποιώντας το αντίστοιχο µοντέλο συµβολής των κυµάτων που ανέπτυξαν κατά τη διάρκεια της διδακτικής παρέµβασης. Χαρακτηριστικές απαντήσεις των µαθητών της πειραµατικής οµάδας είναι οι εξής: «Συναντώνται όρος µε όρος ή κοιλάδα µε κοιλάδα και συνεπώς έχουµε από τα 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 294

11 Συµβολή Κυµάτων στη Φυσική Λυκείου συγκεκριµένα σηµεία να διέρχονται γραµµές µέγιστης ενισχυτικής συµβολή. Το πλάτος της ταλάντωσης των σωµατιδίων του µέσου στα σηµεία είναι το άθροισµα του πλάτους ταλάντωσης των σωµατιδίων που προκαλείται από το κάθε κύµα, δηλαδή, ίσο µε 2Ψ 0» και «Συναντώνται όρος µε κοιλάδα και συνεπώς, τα συγκεκριµένα σηµεία παραµένουν διαρκώς ακίνητα. Άρα, οι γραµµές που διέρχονται από αυτά τα σηµεία αντιστοιχούν σε γραµµές µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής». Όσον αφορά στο τρίτο µέρος της δεύτερης ερώτησης, όπου οι µαθητές είχαν να προβλέψουν πως θα διαφοροποιηθεί το πλάτος ταλάντωσης των σωµατιδίων αν προστεθεί µια τρίτη πηγή, ποσοστό 76.7% των µαθητών της πειραµατικής οµάδας κατέληξε σε ορθή απάντηση µέσω ορθού συλλογισµό, ενώ κανείς από τους µαθητές της οµάδας ελέγχου δεν έδωσε ορθή απάντηση. Χαρακτηριστική απάντηση µαθητή της πειραµατικής οµάδας είναι: «Μπορούµε να δούµε τα αποτελέσµατα της συµβολής των τριών κυµάτων στα σηµεία, λαµβάνοντας υπόψη το αποτέλεσµα της συµβολής των κυµάτων από δύο διαδοχικές πηγές κάθε φορά». Μέσα από αυτή την απάντηση φαίνεται ότι οι µαθητές έχουν αναπτύξει, κυρίως µέσα από τη µαθησιακή διαδικασία, ορθές στρατηγικές και ικανότητες να απαντούν σε ερωτήσεις που απαιτείται σύνθεση γνώσεων. Αποτελέσµατα Συνεντεύξεων Από τα αποτελέσµατα των συνεντεύξεων στο πρώτο έργο, διαφάνηκε ότι όλοι οι µαθητές ανεξαρτήτως επίδοσης, είχαν οικοδοµήσει µέσα από την προτεινόµενη διδακτική παρέµβαση ένα εννοιολογικό µοντέλο που αφορούσε στη συµβολή των υδάτινων κυµάτων. Συγκεκριµένα, τρεις (3) από τους πέντε (5) µαθητές εξήγησαν ορθά τη χρονική εξέλιξη της εικόνας συµβολής. Όλοι οι µαθητές κατανόησαν πλήρως την έννοια της γραµµής µέγιστης καταστρεπτικής συµβολής ως τη γραµµή στην οποία όλα τα σηµεία που βρίσκονται σε αυτή είναι διαρκώς ακίνητα. Χαρακτηριστική απάντηση µαθητή είναι: «Βασικά σε σηµεία που συναντώνται όροι µε κοιλάδες θα έχουµε γραµµές καταστρεπτικής συµβολής και πάντα σε αυτό το σηµείο το αποτέλεσµα θα είναι µηδέν». Η εννοιολογική δυσκολία που προέκυψε από την ανάλυση των αποτελεσµάτων σε αυτό το έργο, αφορούσε στη µετατόπιση των σηµείων που βρίσκονται σε µια γραµµή µέγιστης ενισχυτικής συµβολής, όπου δύο (2) µαθητές θεώρησαν ότι η µετατόπιση των σηµείων δεν εξαρτάται από το χρόνο. Χαρακτηριστική απάντηση ενός από αυτούς τους µαθητές είναι «τα σηµεία που βρίσκονται σε γραµµές µέγιστης ενισχυτικής συµβολής είναι στατικά και δεν αλλάζουν γιατί πάνω στις γραµµές που συναντώνται όρος µε όρος θα συναντιέται συνέχεια όρος µε όρος και άρα τίποτε δεν θα αλλάζει». Αξιοσηµείωτο είναι επίσης το γεγονός ότι τέσσερις (4) από τους πέντε (5) µαθητές της πειραµατικής οµάδας επέδειξαν, στα πλαίσια του 2 ου έργου, δυνατότητα µεταφοράς του µοντέλου συµβολής από την περίπτωση των υδάτινων κυµάτων στην περίπτωση της συµβολής ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων. Οι µαθητές αναγνώρισαν και εξήγησαν τη δηµιουργία των µέγιστων και ελάχιστων στην οθόνη. Χαρακτηριστικές απαντήσεις των µαθητών είναι οι εξής: «Ισχύει το ίδιο µε το άλλο πείραµα. Ας πούµε όταν συναντηθεί όρος µε όρος ή κοιλάδα µε κοιλάδα έχουµε γραµµές ενίσχυσης και όταν συναντηθεί όρος 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 295

12 Γ. Καρµιώτης κ.ά. µε κοιλάδα έχουµε σκοτεινή περιοχή». Επιπλέον, τέσσερις (4) από τους µαθητές ήταν σε θέση να σχεδιάσουν και να εξηγήσουν την εικόνα που θα προέκυπτε αν η µια από της δύο σχισµές έκλεινε. Οι µαθητές αναγνώρισαν ότι σε µια τέτοια περίπτωση η εικόνα συµβολής θα εξαφανιζόταν. Χαρακτηριστική απάντηση µαθητή είναι: «Για να έχεις συµβολή πρέπει να έχεις τουλάχιστο δύο κύµατα». Το τρίτο έργο αφορούσε στη σηµασία της διαφοράς δρόµου/ φάσης στην εξήγηση της εικόνας συµβολής. Τέσσερις (4) στους πέντε (5) µαθητές ορθά αναγνώρισαν τη σηµασία της διαφοράς δρόµου µεταξύ των κυµάτων που συµβάλλουν στο σχηµατισµό της εικόνας συµβολής. Χαρακτηριστική απόσπασµα από απάντηση µαθητή είναι «Εκεί που έχουµε ενισχυτική συµβολή τα κύµατα είναι σε φάση εεε το µέγιστο του ενός κύµατος φτάνει σε αυτά τα σηµεία µε το µέγιστο του άλλου κύµατος Η διαφορά δρόµου διαφέρει σε ακέραια πολλαπλάσια του µήκους κύµατος». Η διαφοροποίηση των γραµµών ενισχυτικής και καταστρεπτικής συµβολής ήταν το αντικείµενο µελέτης του τέταρτου έργου της συνέντευξης. ύο στους πέντε µαθητές ορθά αναγνώρισαν το µήκος κύµατος και την απόσταση των δύο πηγών ως τους παράγοντες που προκαλούν διαφοροποίηση στον αριθµό των γραµµών συµβολής και δύο στους πέντε αναγνώρισαν µόνο τον ένα από τους δύο παράγοντες. Χαρακτηριστική απάντηση µαθητή είναι: «Στο διάφραγµα θα µεγάλωνα την απόσταση µεταξύ των δύο σχισµών, να τις έπαιρνα πιο µακριά. Όταν αυξήσουµε στο πείραµα τη συχνότητα των δύο πηγών θα φαίνονται παραπάνω γραµµές γιατί το µήκος του κύµατος µειώνεται». Σχετικά µε το πέµπτο έργο της συνέντευξης, που απαιτούσε ιδιαίτερες δυνατότητες µεταφοράς της γνώσης σε ένα εντελώς άγνωστο συγκείµενο, το συµβολόµετρο του Michelson. Μόνο δύο (2) από τους πέντε (5) µαθητές απάντησαν ορθά στο τι θα συνέβαινε στην εικόνα συµβολής εάν το κινούµενο κάτοπτρο της διάταξης µετατοπιζόταν κατά λ 4, λ 2, λ προς τα πίσω. Οι υπόλοιποι τρεις µαθητές συνάντησαν εννοιολογικές δυσκολίες σε σχέση µε τον όρο «ηµιδιαπερατό κάτοπτρο». Εννοιολογικές δυσκολίες αυτής της µορφής δεν άφησαν τους µαθητές να φτάσουν σε λύση του προβλήµατος παρά τις βοηθητικές ερωτήσεις που διατυπώθηκαν από τον ερευνητή. Χαρακτηριστικές απαντήσεις µαθητών είναι: «δεν θα αλλάξει τίποτα γιατί λ/2 να πάει και λ/2 να έρθει κάνει λ η διαφορά δρόµου. Άρα το κέντρο θα παραµείνει φωτεινό» και «εν ξέρω εν θα αλλάξει επειδή το φως περνά µέσα από το κάτοπτρο άρα δεν θα αλλάξει κάτι. Θα µείνει το ίδιο επειδή το φως διέρχεται µέσα από το κάτοπτρο Μ και άρα δεν θα αλλάξει κάτι». 7. Συµπεράσµατα Η διδασκαλία του µαθήµατος της φυσικής πρέπει να γίνεται µε τέτοιο τρόπο, ώστε να προωθεί την εννοιολογική κατανόηση. Η εννοιολογική αλλαγή υφίσταται µόνο όταν η 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 296

13 Συµβολή Κυµάτων στη Φυσική Λυκείου γνώση οικοδοµείται από το ίδιο το άτοµο καθώς αλληλεπιδρά µε το υπό µελέτη φαινόµενο (Dykstra et al., 1992). Τα αποτελέσµατα που ελήφθησαν από την παρούσα έρευνα, καταδεικνύουν ότι οι πλείστοι των µαθητών µέσα από παραδοσιακές διδακτικές προσεγγίσεις δεν αναπτύσσουν ένα µοντέλο βάσει του οποίου να µπορούν να προβλέπουν και να εξηγούν φαινόµενα συµβολής κυµάτων. Μέσα από τη χρήση της πληροφορικά υποστηριζόµενης συνεργατικής διερώτησης, οι µαθητές έχουν τη δυνατότητα να εµπλακούν σε µια βήµα προς βήµα διαδικασία όσον αφορά την ανάπτυξη δεξιοτήτων συλλογισµού και εννοιών σε σχέση µε το φαινόµενο της συµβολής κυµάτων. Η σύγκριση µεταξύ των αποτελεσµάτων από τη χρήση της συγκεκριµένης διδακτικής παρέµβασης και τη χρήση της παραδοσιακής διάλεξης και συζήτησης δείχνει ότι η πρώτη προσέγγιση αποδεικνύεται αποτελεσµατικότερη από τη δεύτερη. Οι µαθητές της πειραµατικής οµάδας αποκτούν εννοιολογική κατανόηση του φαινοµένου της συµβολής, ξεπερνούν συγκεκριµένες εννοιολογικές δυσκολίες και δείχνουν δυνατότητες µεταφοράς και εφαρµογής των βασικών αρχών της συµβολής κυµάτων σε άγνωστα και πιο σύνθετα προβλήµατα. 8. Συζήτηση Μέσα από την πειραµατική διαδικασία που εφαρµόσαµε στα πλαίσια αυτής της εργασίας, καταδεικνύεται η ανάγκη για χρησιµοποίηση διαγνωστικών δοκιµίων τόσο πριν όσο και µετά τη διδακτική παρέµβαση. Η χορήγηση του προπειραµατικού δοκιµίου είναι αναγκαία, γιατί εκτός από τη λήψη δεδοµένων σε σχέση µε τις γνώσεις των µαθητών πριν τη διδακτική παρέµβασης, βοηθά τους µαθητές να εστιάσουν την προσοχή τους στο θέµα µε το οποίο θα ασχοληθούν στα πλαίσια της διδακτικής παρέµβασης. Η χορήγηση του µεταπειραµατικού δοκιµίου κρίνεται επίσης αναγκαία, γιατί από την αξιολόγηση και µελέτη των απαντήσεων των µαθητών και τον τρόπο µε τον οποίο προσεγγίζουν τις συγκεκριµένες ερωτήσεις προκύπτουν χρήσιµα στοιχεία. Στοιχεία που αφορούν στο βαθµό κατανόησης των µαθητών σε σχέση µε το φαινόµενο που µελέτησαν, στη δυνατότητα χρησιµοποίησης των γνώσεων τους σε νέα και πιο σύνθετα προβλήµατα και στην καταγραφή εννοιολογικών δυσκολιών που τυχόν να αντιµετωπίζουν οι µαθητές µετά και το τέλος της πειραµατικής διαδικασίας. Αυτά τα στοιχεία θα µπορούν να χρησιµοποιηθούν στη συνέχεια και ως ανατροφοδότηση για αλλαγές που χρειάζονται να γίνουν στο διδακτικό υλικό και στη διδακτική παρέµβαση. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Bransford, J. D., et al, (1999), How people Learn: Brain Mind, Experience, and School. In Inquiry and the National Science Education Standards 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 297

14 Γ. Καρµιώτης κ.ά. Dykstra, D. I., Boyle, F. and Monarch, A. (1992). Studying conceptual change in learning physics, Physics Education. 76 (6), Grayson, D. J. (1996), Using education research to develop waves courseware, Computers in Physics, 10, Bransford, J. D., et al, (1999). How people Learn: Brain Mind, Experience, and School. In Inquiry and the National Science Education Standards (2000). Monaghan J. and Clement, J. (1999), Use of a computer Simulation to develop mental simulations for understanding relative motion concepts, International Journal of Science Education, 21, Patton, M.Q. (1990). Qualitative Evaluation and Research Methods. London: Sage Publications. Steinberg, R. N. (2000). Computers in teaching science: To simulate or not to simulate? Physics Education Research, American Journal of Physics Supplement, 68, Tao, P. & Gunstone, R. (1999). The process of conceptual change in force and motion during computer-supported physics instruction. Journal of Research in Science Teaching, 36, Zacharia, Z. and Anderson, R. (2003). The Effects of an Interactive Computer-Based Simulation Prior to Performing a Laboratory Inquiry-Based Experiment on Students Conceptual Understanding of Physics. American Journal of Physics, 71, Βοσνιάδου, Σ. & Brewer, W. (1998), Θεωρίες της Αναδιοργάνωσης της Γνώσης κατά τη διάρκεια της Ανάπτυξης, Σύγχρονη Εκπαίδευση, Μάρτιος- Απρίλιος ηµητρακοπούλου, Α. (1999), Οι εκπαιδευτικές εφαρµογές των τεχνολογιών της πληροφορίας στη διδασκαλία των φυσικών επιστηµών - Τι προσφέρουν και πως τις αξιοποιούµε;, Επιθεώρηση Φυσικής, Αφιέρωµα, Πληροφορική και Εκπαίδευση. K. Wosilait, P.R.L. Heron, P.S. Shaffer, and L.C McDrmott, (1998). Development and assessment of a research-based tutorial on light and shadow. Am. J. Phys. 66, B.S. Ambrose, P.S. Shaffer, R. N. Steinberg and L.C McDrmott, (1999). An investigation of student understanding of two-source interference and single-slit diffraction. Am. J. Phys. 67, ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 298