ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΑΝΘΡΩΠΙΣΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΧΟΛΙΚΗ ΗΛΙΚΙΑ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΑΝΘΡΩΠΙΣΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΧΟΛΙΚΗ ΗΛΙΚΙΑ Κατεύθυνση: «Διδακτική των Θετικών Επιστημών: Εκπαιδευτικά Προγράμματα, Αξιολόγηση και Τεχνολογίες της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στην Εκπαίδευση» Διπλωματική εργασία της μεταπτυχιακής φοιτήτριας Αγγελικής Βεργέτη (Α.Μ. 218) ΘΕΜΑ: «Οι νοητικές αναπαραστάσεις των μαθητών Δ και Ε τάξης του Ελληνικού Δημοτικού Σχολείου για τα διαλύματα» Επιβλέπων καθηγητής: Ραβάνης Κωνσταντίνος Πάτρα,

2 Περιεχόμενα Περιεχόμενα... 2 Ευχαριστίες... 4 Λίστα Εικόνων... 5 Λίστα Πινάκων... 6 Εισαγωγή... 7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ Ανακαλύψεις σχετικές με τη διάλυση, τη διαλυτότητα και τα διαλύματα. Στοιχεία από την Ιστορία των Φυσικών Επιστημών αναφορικά με τα μίγματα, τα διαλύματα και το φαινόμενο της διάλυσης Η επιστημονική γνώση για τα μείγματα και τα διαλύματα Ο εποικοδομισμός στις Φυσικές Επιστήμες και ο Διδακτικός Μετασχηματισμός Η σχολική γνώση για τα μείγματα και τα διαλύματα Οι νοητικές παραστάσεις των μαθητών αναφορικά με τα διαλύματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ Η ερευνητική διαδικασία Το δείγμα Τα υλικά Ερευνητικά ερωτήματα Εργαλείο Έρευνας ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ Ανάλυση αποτελεσμάτων Πίνακες σύγκρισης απαντήσεων Δ και Ε Δημοτικού ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ Συμπεράσματα - Συζήτηση ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ

3 5.1. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ελληνική Βιβλιογραφία Διεθνής Βιβλιογραφία ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ερωτήσεις με βάση το οποίο διεξήχθησαν οι συνεντεύξεις

4 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα καθηγητή μου κ. Κωνσταντίνο Ραβάνη του οποίου η βοήθεια υπήρξε σημαντική για την ολοκλήρωση της παρούσας εργασίας. Ευχαριστώ, ακόμα, το Διευθυντή του Πρότυπου Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Πανεπιστημίου Πατρών και τους δασκάλους των τμημάτων που βοήθησαν στην ολοκλήρωση του ερευνητικού μέρους της εργασίας μου αλλά και τους μαθητές που συμμετείχαν σε αυτή. Επίσης, ευχαριστώ τους καθηγητές που συμμετέχουν στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα σπουδών για τις νέες γνώσεις που μου προσέφεραν αναφορικά με τα νέα πεδία ερευνών που ανοίγονται. Τέλος, ευχαριστώ την οικογένειά μου για τη βοήθεια και την κατανόησή τους. 4

5 Λίστα Εικόνων Εικόνα 1: Απλοί συνδυασμοί διαλυμάτων Εικόνα 2: Απεικόνιση δραστηριότητας για τη δημιουργία μείγματος από το βιβλίο μελέτης Περιβάλλοντος της Δ Δημοτικού.22 Εικόνα 3: Απεικόνιση δραστηριότητας για τη δημιουργία μείγματος από το βιβλίο μελέτης Περιβάλλοντος της Δ Δημοτικού...22 Εικόνα 4: Απεικόνιση δραστηριότητας για τη δημιουργία μείγματος...23 Εικόνα 5: Απεικόνιση δραστηριότητας για το διαχωρισμό μειγμάτων...23 Εικόνα 6: Απεικόνιση δραστηριότητας δημιουργίας μίγματος και διαχωρισμού του στα συστατικά του 23 Εικόνα 7: Απεικόνιση δραστηριότητας για τη δημιουργία μειγμάτων 24 Εικόνα 8: Απεικόνιση δραστηριότητας διαλύματος 24 Εικόνα 9: Απεικόνιση δραστηριότητας σχετικής με τη διαφορετική θερμοκρασία του διαλύτη..25 5

6 Λίστα Πινάκων Πίνακας 1: Απαντήσεις μαθητών Δ Δημοτικού στην 1 η ερώτηση...37 Πίνακας 2: Απαντήσεις μαθητών Δ Δημοτικού στην 2 η ερώτηση...38 Πίνακας 3: Απαντήσεις μαθητών Δ Δημοτικού στην 3 η ερώτηση...39 Πίνακας 4: Απαντήσεις μαθητών Δ Δημοτικού στην 4 η ερώτηση...40 Πίνακας 5: Απαντήσεις μαθητών Δ Δημοτικού στην 5 η ερώτηση...41 Πίνακας 6: Απαντήσεις μαθητών Δ Δημοτικού στην 6 η ερώτηση...42 Πίνακας 7: Απαντήσεις μαθητών Δ Δημοτικού στην 7 η ερώτηση...42 Πίνακας 8: Απαντήσεις μαθητών Δ Δημοτικού στην 8 η ερώτηση...43 Πίνακας 9: Απαντήσεις μαθητών Ε Δημοτικού στην 1 η ερώτηση...44 Πίνακας 10: Απαντήσεις μαθητών Ε Δημοτικού στην 2 η ερώτηση 45 Πίνακας 11: Απαντήσεις μαθητών Ε Δημοτικού στην 3 η ερώτηση 46 Πίνακας 12: Απαντήσεις μαθητών Ε Δημοτικού στην 4 η ερώτηση 46 Πίνακας 13: Απαντήσεις μαθητών Ε Δημοτικού στην 5 η ερώτηση 47 Πίνακας 14: Απαντήσεις μαθητών Ε Δημοτικού στην 6 η ερώτηση 48 Πίνακας 15: Απαντήσεις μαθητών Ε Δημοτικού στην 7 η ερώτηση 49 Πίνακας 16: Απαντήσεις μαθητών Ε Δημοτικού στην 8 η ερώτηση 49 Πίνακας 17: Σύγκριση απαντήσεων μαθητών Δ, Ε Δημοτικού στην 1 η ερώτηση.51 Πίνακας 18: Σύγκριση απαντήσεων μαθητών Δ, Ε Δημοτικού στη 2 η ερώτηση.53 Πίνακας 19: Σύγκριση απαντήσεων μαθητών Δ, Ε Δημοτικού στη 3 η ερώτηση.55 Πίνακας 20: Σύγκριση απαντήσεων μαθητών Δ, Ε Δημοτικού στην 4 η ερώτηση.57 Πίνακας 21: Σύγκριση απαντήσεων μαθητών Δ, Ε Δημοτικού στην 5 η ερώτηση.58 Πίνακας 22: Σύγκριση απαντήσεων μαθητών Δ, Ε Δημοτικού στην 6 η ερώτηση.59 Πίνακας 23: Σύγκριση απαντήσεων μαθητών Δ, Ε Δημοτικού στην 7 η ερώτηση.60 Πίνακας 24: Σύγκριση απαντήσεων μαθητών Δ, Ε Δημοτικού στην 8 η ερώτηση.61 6

7 Εισαγωγή Το θέμα που πραγματεύεται η παρούσα διπλωματική εργασία είναι τα διαλύματα ως αντικείμενο μελέτης των φυσικών επιστημών στους μαθητές του Ελληνικού Δημοτικού Σχολείου. Το θεωρητικό μέρος της εργασίας βασίζεται στη θεωρία της εποικoδόμησης της γνώσης (εποικοδομισμός) που έχει στο επίκεντρο το μαθητή. Η μάθηση θεωρείται προϊόν κοινωνικών αλληλεπιδράσεων που επικρατούν κατά τη μαθησιακή διαδικασία κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας. Έτσι λοιπόν, ύστερα από μια ιστορική εισαγωγή ορισμένων θεωρητικών στοιχείων αναφορικά με τα μείγματα και τα διαλύματα, αναφερόμαστε στις νοητικές αναπαραστάσεις των μαθητών σύμφωνα με τη βιβλιογραφία. Επιπλέον, παρατίθενται οι στόχοι αναφορικά με τα μείγματα και τα διαλύματα ανά τάξη που περιλαμβάνονται στα Αναλυτικά Προγράμματα Σπουδών καθώς επίσης και στα Διαθεματικά Ενιαία Προγράμματα Σπουδών. Στο δεύτερο μέρος, δηλαδή το ερευνητικό, παρουσιάζεται η μεθοδολογία της έρευνας, τα ερευνητικά ερωτήματα, το δείγμα των μαθητών που συμμετέχουν σε αυτή, το εργαλείο της έρευνας και τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για τη διεξαγωγή της. Συνεχίζοντας, στο τρίτο μέρος παρουσιάζονται και αναλύονται τα αποτελέσματα, ενώ τέλος στο τέταρτο μέρος οδηγούμαστε στα τελικά συμπεράσματα της έρευνάς μας καθώς επίσης και σε προτάσεις για περαιτέρω έρευνες και μελέτες. 7

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ 8

9 1.1. Ανακαλύψεις σχετικές με τη διάλυση, τη διαλυτότητα και τα διαλύματα. Στοιχεία από την Ιστορία των Φυσικών Επιστημών αναφορικά με τα μίγματα, τα διαλύματα και το φαινόμενο της διάλυσης. Τα τελευταία χρόνια οι ιστορικοί και οι φιλόσοφοι των Φυσικών Επιστημών καθώς και οι εκπαιδευτικοί έχουν στρέψει την προσοχή τους στο ρόλο που παίζει η αξιοποίηση της Ιστορίας των Φυσικών Επιστημών στην προαγωγή της διδασκαλίας τους. (Matthews, 1994). Γι αυτό κι εμείς στην εργασία μας θα ξεκινήσουμε από το ιστορικό κομμάτι προσπαθώντας να δούμε σφαιρικά το θέμα των διαλυμάτων (που έχουμε προς εξέταση) από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα. Αρχικά θα χρειαστεί να διευκρινίσουμε ότι ενώ στο Δημοτικό Σχολείο τα διαλύματα εντάσσονται στο μάθημα της Φυσικής (Ε και Στ Δημοτικού) ουσιαστικά στην επιστήμη εξετάζονται από το αντικείμενο της Χημείας. Αρχικά η λέξη χημεία (khymeia) σύμφωνα με μια πιθανή εκδοχή προέρχεται από το ρήμα χέω και τη διαδικασία της χύτευσης και αναφέρονταν στην ανάμιξη χρυσού και αργύρου με σύντηξη, που εκτελούσαν οι χυμευτές. Υπάρχει Βυζαντινό έγγραφο όπου αναφέρεται ότι παλαιότερα ο Ρωμαίος Αυτοκράτορας Διοκλητιανός ( μ.χ.) είχε διατάξει την καταστροφή όλων των Αιγυπτιακών βιβλίων που σχετίζονταν με τη χημεία, δηλ. τη σύντηξη χρυσού και αργύρου. Όμως ας πάρουμε τα πράγματα όπως αυτά διαφαίνονται από τα αρχαία χρόνια. Ο άνθρωπος από τα πρώτα χρόνια της εμφάνισης του στράφηκε στη μελέτη των τεσσάρων θεμελιωδών φυσικών στοιχείων. Η γη, το νερό, ο αέρας και η φωτιά είναι τα στοιχεία που συναντούμε στη φύση και έδειξαν να προβληματίζουν πολύ τους ανθρώπους. Οι σοφοί του Ισλάμ κατά τον 8ο αι. δίδασκαν ότι τα μέταλλα συντίθενται από υδράργυρο και θειάφι (αυτά είναι αλχημικά στοιχεία κι όχι τα σημερινά χημικά), τα οποία αν υπάρχουν σε τέλεια αναλογία προκύπτει ο χρυσός. Περίπου ένα αιώνα μετά η Χημεία αρχίζει να αποκτά τη διατύπωση που έχει στη μέρες μας, απομακρυσμένη από τον χώρο της Αλχημείας. Έτσι λοιπόν βλέπουμε ότι ουσιαστικά η ιστορία της Χημείας ξεκινάει από την εποχή που οι άνθρωποι άρχισαν να ενδιαφέρονται για τα υλικά που χρησιμοποιούσαν για να κατασκευάσουν τις καλύβες τους, τα κεραμικά και γυάλινα σκεύη, τα μεταλλικά αντικείμενα και άλλα είδη καθημερινής χρήσης. Κάνοντας μια μικρή σύνοψη βλέπουμε ότι η ιστορία της Χημείας και τα εξελικτικά στάδιά της πέρασαν μέσα από τις εποχές των αρχαίων πολιτισμών των Σουμέριων και των Αιγυπτίων, τις φιλοσοφικές αναζητήσεις των υλιστικών φιλοσόφων της Αρχαίας Ελλάδας, των Ινδών και Κινέζων πειραματιστών και στη συνέχεια των Ρωμαίων και των Μουσουλμάνων, που ανακάλυψαν πλήθος νέων χημικών ουσιών και νέες πρακτικές μεθόδους παρασκευής τους. 9

10 Προχωρώντας λίγο προς τη σύγχρονη Χημεία, όπως και σε άλλους τομείς της έρευνας αποκτά αξία το πείραμα. Πρωτεργάτες στον τομέα αυτό μπορούν να θεωρηθούν ο Μπόιλ και ο Τζον Μέιοου (17ος αι.). Θεμελιωτής όμως της σύγχρονης Χημείας θεωρείται ο Λαβουαζιέ ( ). Αυτός ήταν που διατύπωσε το νόμο «διατήρησης της μάζας» στις χημικές αντιδράσεις καθιερώνοντας την συστηματική και ακριβή μέτρηση των ποσοτήτων με ζυγό. Πέρα από τις επιστημονικές ανακαλύψεις αυτές, κάτι σχετικό με το θέμα των διαλυμάτων που εξετάζουμε είναι το γεγονός ότι ο Joseph Pristley Το 1772, πρώτος παρασκεύασε το "αεριούχο νερό", δηλαδή υπέρκορο διάλυμα διοξειδίου του άνθρακα (CO2) σε νερό και πρώτος διαπίστωσε την ευχάριστη και δροσιστική γεύση του. Στα επόμενα χρόνια το μέλλον της Χημείας σχετίζεται άμεσα με τη γνώση για την ύπαρξη των στοιχειωδών κομματιών ύλης, των ατόμων. Η θεωρία του Δημόκριτου διατυπώνεται το 1803, απ τον Άγγλο χημικό Τζον Ντάλτον ( ), ο οποίος αποδέχεται την ύπαρξη των ατόμων διατυπώνοντας τη δική του ατομική θεωρία. Έτσι στη συνέχεια ο Ντάλτον μπόρεσε να μελετήσει τις ιδιότητες των στοιχείων, τα ατομικά βάρη και τις ιδιότητες των αερίων. 10

11 1.2. Η επιστημονική γνώση για τα μείγματα και τα διαλύματα. Δε θα μπορούσαμε να ξεκινήσουμε την παρούσα εργασία χωρίς να έχουμε αποσαφηνίσει από επιστημονική πλευρά τις έννοιες μείγμα, διάλυμα, διαλυμένη ουσία, διαλύτης, ακόρεστο διάλυμα και κορεσμένο διάλυμα. Αρχικά, μείγμα ονομάζεται το σώμα που αποτελείται από δύο ή περισσότερες χημικές ουσίες, οι οποίες υπάρχουν ταυτόχρονα σε ένα σώμα χωρίς μεταξύ τους να αντιδρούν. Η ανάμειξη των χημικών ουσιών γίνεται σε αναλογίες τυχαίες και κάθε ουσία διατηρεί αμετάβλητες τις αρχικές της ιδιότητες. Στη φύση υπάρχουν πάρα πολλά υλικά τα οποία θα μπορούσαμε να πούμε ότι είναι μείγματα διαφόρων ειδών. Ένα παράδειγμα είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας, που είναι μείγμα από μόρια οξυγόνου, αζώτου, διοξειδίου του άνθρακα, υδρατμών κ.ά. Επίσης, το πόσιμο νερό είναι ένα ομογενές μείγμα που αποτελείται από τα παρακάτω: - μόρια νερού, - μόρια διαλυμένων αερίων π.χ. οξυγόνου, - μόρια και ιόντα διαφόρων αλάτων π.χ. ανθρακικό και χλωριούχο άλας. Τα καύσιμα είναι ένα ακόμη παράδειγμα γνωστού μείγματος της καθημερινής μας ζωής, μιας και περιέχουν διαφόρους υδρογονάνθρακες (παράδειγμα η βενζίνη). Γενικά τα μείγματα διακρίνονται σε ομογενή και ετερογενή ανάλογα με το αν αποτελούν μία ενιαία φάση ή όχι. Ειδικότερα, αν μπορούμε να διακρίνουμε τα συστατικά των μειγμάτων μακροσκοπικά, τα μείγματα τα κατηγοριοποιούμε σε ετερογενή και σε ομογενή. Ετερογενή ονομάζονται τα μείγματα που δεν έχουν την ίδια σύσταση σε όλη τη μάζα τους. Στα ετερογενή μείγματα στερεών μπορούμε εύκολα να διακρίνουμε τα συστατικά τους με τη μέθοδο της διαλογής (π.χ. μείγμα από φακές με άμμο). Ένα χαρακτηριστικό επίσης αυτού του είδους μειγμάτων είναι το γεγονός ότι στα ετερογενή μείγματα στερεών και υγρών (π.χ. νερό και άμμος) και σε κατάστασης ηρεμίας, τα βαρύτερα συστατικά (άμμος) καθιζάνουν ενώ κατά την ανακίνηση το μείγμα θολώνει. Τα συστατικά τους μπορούμε να τα διαχωρίσουμε με διήθηση, διαλογή με μαγνήτη κ.ά. Συνεχίζοντας την κατηγοριοποίηση των μειγμάτων, ομογενή ονομάζονται τα μείγματα εκείνα που έχουν την ίδια σύσταση, ποιοτική και ποσοτική αλλά και τις ίδιες ιδιότητες σε όλη τη μάζα τους. Τα ομογενή μείγματα ονομάζονται και διαλύματα. Τα πιο γνωστά παραδείγματα διαλυμάτων από την καθημερινή μας ζωή είναι το αλατόνερο και το ζαχαρόνερο. Ένα διάλυμα αποτελείται από τη διαλυμένη ουσία (π.χ. αλάτι) και το διαλύτη (π.χ. νερό). Το νερό είναι ένας πολύ γνωστός και σημαντικός διαλύτης μιας και διαλύει πολλές ουσίες. Κατ επέκταση, είναι φθηνό, το συναντάμε σε 11

12 μεγάλη αφθονία αλλά είναι και ακίνδυνο. Στην περίπτωση που στο διάλυμά μας χρησιμοποιούμε το νερό για διαλύτη τότε το διάλυμα λέγεται υδατικό. Αν σε κάποιο διάλυμα δεν αναφέρεται ποιος είναι ο διαλύτης, τότε συνήθως εννοείται ότι διαλύτης είναι το νερό. Άλλοι γνωστοί διαλύτες είναι το οινόπνευμα, ο αιθέρας, η βενζίνη κ.ά. Πιθανοί συνδυασμοί διαλυτών με διαλυμένες ουσίες που συναντούμε συχνά στα διαλύματα είναι οι εξής: - Στερεά σε υγρά, π.χ. ζάχαρη σε νερό - Στερεά σε στερεά, π.χ. κράμα ορείχαλκου - Υγρά σε υγρά, οινόπνευμα σε νερό - Αέρια σε υγρά, π.χ. οξυγόνο σε νερό - Αέρια σε αέρια, π.χ. οξυγόνο και άζωτο του ατμοσφαιρικού αέρα. Εικόνα 1 Απλοί συνδυασμοί διαλυμάτων (αλατόνερο, ζαχαρόνερο, ανθρακούχο νερό) Ωστόσο, θα πρέπει να ορίσουμε και κάποια βασικά μεγέθη των διαλυμάτων. Περιεκτικότητα για παράδειγμα ονομάζεται το μέγεθος που εκφράζει την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας σε σχέση με την ποσότητα διαλύματος. Η περιεκτικότητα εκφράζεται με πολλούς τρόπους. Αρχικά έχουμε την περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος (% W/W). Αυτό το μέγεθος εκφράζει τον αριθμό των γραμμαρίων της διαλυμένης ουσίας τα οποία περιέχονται σε 100 γραμμάρια διαλύματος. Περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος προς όγκο (% W/V) εκφράζει τον αριθμό των γραμμαρίων της διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 100 ml διαλύματος. Περιεκτικότητα στα εκατό κατά όγκο (% V/V) εκφράζει τον αριθμό των ml της διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 100 ml διαλύματος. Ωστόσο εκτός από τα μεγέθη που χαρακτηρίζουν τα διαλύματα έχουμε και κάποιες ονομασίες που πολύ συχνά τα χαρακτηρίζουν. Έτσι, αραιό ονομάζεται το διάλυμα που περιέχει μικρή ποσότητα διαλυμένης ουσίας σε σχέση με την ποσότητα του διαλύτη ενώ αντίθετα, πυκνό ονομάζεται το διάλυμα που περιέχει μεγάλη ποσότητα διαλυμένης ουσίας σε σχέση με το διαλύτη. Επιπλέον, ακόρεστο ονομάζεται το διάλυμα στο οποίο μπορεί να διαλυθεί και άλλη ποσότητα ουσίας ενώ κορεσμένο ονομάζεται το διάλυμα μέσα στο οποίο δεν μπορεί να διαλυθεί άλλη ουσία και που περιέχει τη μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας για ορισμένη ποσότητα διαλύτη και σε ορισμένες συνθήκες. 12

13 Για να μετατρέψουμε ένα κορεσμένο διάλυμα ακόρεστο, μπορούμε είτε να αυξήσουμε την ποσότητα του διαλύτη ή να αυξήσουμε την θερμοκρασία του διαλύματος. Κάτι που δεν πρέπει να παραλείψουμε είναι κάποιοι χαρακτηρισμοί που χρησιμοποιούμε για τις διαλυμένες ουσίες. Ευδιάλυτη ονομάζεται η ουσία που μεγάλη ποσότητα αυτής μπορεί να διαλυθεί σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη π.χ. αλάτι στο νερό. Δυσδιάλυτη ονομάζεται η ουσία που διαλύεται πολύ λίγο έως ελάχιστα στο διαλύτη π.χ. κιμωλία ή άργιλος σε νερό. Έτσι λοιπόν, το πόσο πολύ ή λίγο διαλύεται μία ουσία στο διαλύτη, σε ορισμένες συνθήκες μας το δείχνει η διαλυτότητα της σε αυτόν. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα μίας ουσίας είναι η θερμοκρασία και η πίεση. Η διαλυτότητα των στερεών στο νερό συνήθως αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό δεν ισχύει σε όλες τις περιπτώσεις. Για παράδειγμα, η διαλυτότητα του αλατιού αλλάζει λίγο με την αύξηση της θερμοκρασίας. Ο γύψος και ο κοινός ασβέστης διαλύονται πιο εύκολα στο ψυχρό νερό. Η διαλυτότητα των αερίων στο νερό ελαττώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Είναι γνωστό ότι στην αρχή της θέρμανσης του νερού παρατηρούνται φυσαλίδες στα τοιχώματα του δοχείου. Αυτές οι φυσαλίδες περιέχουν αέρα ο οποίος είναι διαλυμένος στο νερό και αρχίζει να βγαίνει με μορφή φυσαλίδων λόγω μείωσης της διαλυτότητας του με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η διαλυτότητα των αερίων στα υγρά αυξάνει με την αύξηση της πίεσης. Είναι γνωστό ότι με αυτό τον τρόπο διοχετεύεται και διαλύεται το αέριο διοξείδιο του άνθρακα στα διάφορα αεριούχα ποτά π.χ. πορτοκαλάδα με ανθρακικό. 13

14 1.3. Ο εποικοδομισμός στις Φυσικές Επιστήμες και ο Διδακτικός Μετασχηματισμός Το θεωρητικό πλαίσιο εποικοδόμησης της γνώσης Στη θεωρία εποικοδόμησης της γνώσης κυρίαρχο ρόλο παίζει ο μαθητής. Γίνεται η υπόθεση ότι αν μπορούσαμε να γνωρίζουμε τις ιδέες των μαθητών τότε θα ήταν εύκολο να βρούμε εκείνες τις δραστηριότητες που είναι κατάλληλες για τους μαθητές ώστε αυτοί να μπορέσουν να αλλάξουν άποψη, και να δεχθούν αυτό που η επιστήμη δέχεται. Έτσι λοιπόν αυτή η αλλαγή θα αποτελούσε μάθηση. Η εμφάνιση της εποικοδομητικής θεωρίας χρωστάει πολλά στην εξέλιξη της ψυχολογίας, με τις εργασίες του Jean Piaget, και της επιστημολογίας οι οποίες επηρέασαν σε σημαντικό βαθμό την παιδαγωγική σκέψη και την εκπαιδευτική έρευνα (Κολιόπουλος 2006). Η γνώση στον εποικοδομισμό είναι προσωπική και οικοδομείται από τον κάθε μαθητή ξεχωριστά. Έτσι λοιπόν δε μεταδίδεται από το δάσκαλο προς τους μαθητές όπως υποστηρίζουν άλλες πιο παραδοσιακές θεωρίες. Η μάθηση είναι συνήθως προϊόν της εννοιολογικής αλλαγής που επέρχεται στους μαθητές λόγω της γνωστικής σύγκρουσης στην οποία υποβάλλονται. Για να μεταφερθεί όλη αυτή η θεωρία μάθησης στη διδακτική πράξη, υπάρχουν κάποιες συγκεκριμένες φάσεις κατά την πορεία της διδασκαλίας που ακολουθούνται. Ορισμένα επίσης σημαντικά χαρακτηριστικά του εποικοδομισμού τα οποία συνοψίζονται και από τη Rosalind Driver είναι τα εξής: - Οι μαθητές δε θεωρούνται παθητικοί δέκτες, αλλά τελικοί υπεύθυνοι της δικής τους μάθησης μιας και βγάζουν στην επιφάνεια τις δικές τους προηγούμενες αντιλήψεις και απόψεις. - Η μάθηση εμπλέκει το μαθητή με ενεργό τρόπο στην εκπαιδευτική διαδικασία. - Η γνώση οικοδομείται με προσωπικό τρόπο και δε βρίσκεται κάπου μακριά από το μαθητή. - Οι διδάσκοντες φέρνουν επίσης στις μαθησιακές καταστάσεις τις δικές τους ιδέες και αντιλήψεις. Φέρνουν όχι μόνο τη γνώση που έχουν για το αντικείμενο, αλλά και τις απόψεις τους για τη διδασκαλία και τη μάθηση και όλα αυτά επηρεάζουν τον τρόπο αλληλεπίδρασης με τα παιδιά μέσα στην τάξη. - Η διδασκαλία δεν είναι η μετάδοση της γνώσης, αλλά προϋποθέτει την οργάνωση των καταστάσεων μέσα στην τάξη και το σχεδιασμό των δραστηριοτήτων με τρόπο που να προωθούν την οικοδόμηση της επιστημονικής γνώσης. 14

15 - Το αναλυτικό πρόγραμμα δεν είναι αυτό το οποίο θα πρέπει να μάθει κανείς, αλλά αποτελεί ένα πρόγραμμα από μαθησιακές δραστηριότητες, υλικά, πηγές, μέσα από τα οποία οι μαθητές οικοδομούν τη γνώση. Συνεχίζοντας, θα δώσουμε λίγη περισσότερη έμφαση στην εννοιολογική αλλαγή. Ως εννοιολογική αλλαγή θεωρείται η τροποποίηση των υπαρχουσών δομών των μαθητών κατά τέτοιο τρόπο ώστε να είναι περισσότερο συμβατές με το επιστημονικό πρότυπο (Ψύλλος, Κουμαράς, Καριώτογλου, 1993). Μέσω αυτής της αλλαγής μαθαίνουν οι μαθητές. Ακριβέστερα, θέλοντας να εμβαθύνουμε λίγο σε αυτή τη σημαντική διαδικασία, οι μελετητές διακρίνουν τρεις διαφορετικές περιπτώσεις εννοιολογικής αλλαγής: α) Την επαύξηση της ήδη υπάρχουσας γνωστικής δομής, η οποία αφορά τη συσσώρευση νέων στοιχείων στα προϋπάρχοντα νοητικά σχήματα, χωρίς όμως αυτά τα σχήματα να υφίστανται αλλαγές. β) Την εναρμόνιση, η οποία αναφέρεται στη σταδιακή αλλαγή του αρχικού νοητικού μοντέλου. γ) Την αναδιοργάνωση. Σ αυτή την τελευταία περίπτωση έχουμε την δημιουργία νέων γνωστικών δομών που είναι απαραίτητες είτε για να επανερμηνευθούν ήδη υπάρχουσες πληροφορίες είτε για να εξηγηθούν καινούργιες. Οι νέες γνωστικές δομές είναι πληρέστερες και αποτελεσματικότερες. Έτσι λοιπόν μέσα στα παραπάνω πλαίσια ο εποικοδομισμός για να εφαρμοστεί μέσα στη σχολική τάξη. Η φάση του προσανατολισμού Ουσιαστικά είναι το ξεκίνημα της διδασκαλίας. Εκεί σκοπός μας είναι να τραβήξουμε την προσοχή και το ενδιαφέρον των μαθητών. Ο δάσκαλος εξηγεί τι πρόκειται να επακολουθήσει ώστε να αφοσιωθούν καλύτερα στις δραστηριότητες που θα διεξάγουν οι ίδιοι οι μαθητές. Πρέπει με κάθε τρόπο να προκαλέσει το ενδιαφέρον και την περιέργεια των μαθητών. Αυτό μπορεί να γίνει με την παρατήρηση ενός φαινομένου ή την παρουσίαση μιας συλλογής αντικειμένων, με ένα βίντεο και με πολλούς άλλους τρόπους. Η φάση της ανάδειξης των ιδεών Σ' αυτή τη φάση οι μαθητές εκφράζουν προφορικά ή γραπτά τις ιδέες τους χωρία να έχουν διδαχθεί τίποτα καινούργιο. Ουσιαστικά δηλαδή εξωτερικεύουν τις ιδέες τους, ενώ ο δάσκαλος ανακαλύπτει τι σκέπτονται και τι μπορεί ο ίδιος να πράξει ώστε να προγραμματίσει τις διδακτικές στρατηγικές που προσφέρονται σε κάθε περίπτωση. Υπάρχουν αρκετοί τρόποι με τους οποίους μπορούμε να πετύχουμε ανάδειξη των ιδεών των μαθητών. Ο πιο απλός είναι να παρακολουθήσουμε τι λένε ή να κάνουμε διάλογο μαζί τους. Ακόμη, τα 15

16 ερωτηματολόγια και οι ερωτήσεις σε ατομικό επίπεδο στους μαθητές είναι ένας καλός τρόπος ανάδειξης των ιδεών των μαθητών. Ένας άλλος τρόπος είναι τα υποθετικά πειράματα. Εκεί, ζητάμε από τους μαθητές να σκεφτούν τα αποτελέσματα κάποιων πειραμάτων που περιγράφουμε χωρίς να υλοποιούμε. Πολύ συχνό είναι με την ανάδειξη των ιδεών των μαθητών να προκύπτουν διαφορετικά μοντέλα, κι αυτό ουσιαστικά είναι ένα πρόβλημα που πρέπει να επιλυθεί, μιας και πρέπει να οδηγήσουμε τους μαθητές μας στο επιστημονικό μοντέλο. Η φάση της αναδόμησης των ιδεών Εδώ οι μαθητές ενθαρρύνονται να τις ιδέες τους με σκοπό να τις επεκτείνουν, να αναπτύξουν ιδέες στην περίπτωση που δεν έχουν άποψη, ή να αντικαταστήσουν τις προϋπάρχουσες με άλλες. Επιδίωξη του διδάσκοντα είναι η αυτόβουλη και οικειοθελής μετατόπιση των παιδιών από τις δικές τους σε άλλες ιδέες, που είναι πλησιέστερα στο επιστημονικό πρότυπο. Αν στην φάση της ανάδειξης των ιδεών είχαμε ζητήσει να εκφράσουν άποψη για τα αποτελέσματα κάποιου «υποθετικού» πειράματος, σ' αυτή τη φάση τους μπορούμε να ζητήσουμε να εκτελέσουν το πείραμα. Αν τα αποτελέσματα του πειράματος συμπίπτουν με την άποψή τους, τότε έχουμε επιβεβαίωση της υπάρχουσας γνώσης. Σε διαφορετική περίπτωση, έχουμε γνωστική σύγκρουση. Μια διαδικασία η οποία πολλές φορές μπορεί να είναι έντονη ψυχολογικά. Αναλυτικότερα, θα μπορούσαμε να πούμε ότι ο δάσκαλος καθοδηγεί τους μαθητές να συγκρίνουν τις εναλλακτικές ιδέες τους, ώστε να είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν καταστάσεις που δεν εξηγούνται ακολουθώντας την ιδέα που ερευνούν, ακόμα και αν αυτή είναι δική τους. Σε αυτό το σημείο να αναφέρουμε επίσης και να τονίσουμε ότι κρίνεται πολύ σημαντική η επιλογή του δασκάλου στις δραστηριότητες που θα εφαρμόσει μέσα στην τάξη μαζί με τους μαθητές. Η φάση της εφαρμογής Οι μαθητές ύστερα από την αναδόμηση των ιδεών τους συσχετίζουν τις νέες τους ιδέες με εμπειρίες της καθημερινής ζωής τους. Θα πρέπει να τους δοθεί η ευκαιρία να βρουν πώς οι νέες ιδέες που απέκτησαν μπορούν να εφαρμοστούν στη λύση πραγματικών προβλημάτων. Με αυτόν τον τρόπο αποκτούν δυνατότητες χρησιμοποιώντας τις καινούριες ιδέες στο να ερμηνεύουν φαινόμενα που δεν μπορούσαν πριν να τα ερμηνεύσουν. Έτσι, αποκτώνται νέες απόψεις οι οποίες είναι λειτουργικές και εξηγούν επαρκώς τα φυσικά φαινόμενα. 16

17 Η φάση της ανασκόπησης Σ' αυτή τη φάση οι μαθητές πρέπει να αναγνωρίσουν τη σπουδαιότητα αυτών που ανακάλυψαν. Επιπλέον οι μαθητές συγκρίνουν τις αρχικές με τις νέες απόψεις τους. Επαναφέρουν στο μυαλό τους την πορεία της διδασκαλίας που ακολουθήθηκε από τις αρχικές τους ιδέες στις καινούργιες, που συνάδουν με το επιστημονικό πρότυπο. Σε αυτή τη φάση λοιπόν καλλιεργείται αυτό που λέμε μεταγνώση Είδη Γνώσης Διδακτικός μετασχηματισμός Σύμφωνα με τη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών όπως έχει διαμορφωθεί τις τελευταίες δεκαετίες, υπάρχουν διαφορετικά είδη γνώσης που έχουν και διαφορετικούς αποδέκτες. Ανάλογα με τη ηλικία, το επίπεδο και τις προϋπάρχουσες γνώσεις και εμπειρίες που έχουν οι μαθητές διαμορφώνονται και οι γνωστικές προσλαμβάνουσες που θα έχουν. Έτσι λοιπόν, οι φοιτητές που βρίσκονται στο Πανεπιστήμιο διδάσκονται την Επιστημονική γνώση ενός γνωστικού αντικειμένου. Αυτό σημαίνει ότι μελετούν την επιστήμη με τους όρους που αυτή περιλαμβάνει. Αντίθετα όμως όταν απευθυνόμαστε σε μαθητές πρωτοβάθμιας ή και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, δεν μπορεί να διδαχθεί η επιστήμη όπως είναι. Κυριότερα στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση, η γνώση οικοδομείται. Έτσι λοιπόν, ο μαθητής είναι αυτός που με βάση προϋπάρχουσες γνώσεις και εμπειρίες που διαθέτει από την καθημερινή του ζωή θα οικοδομήσει τη νέα γνώση. Υπάρχουν κάποιες ιδιαιτερότητες που διαμορφώνουν ένα άλλο κλίμα όσων αφορά τη σχολική γνώση. Αρχικά, υπάρχουν συγκεκριμένοι εκπαιδευτικοί στόχοι οι οποίοι ανταποκρίνονται στην ηλικία και το επίπεδο των μαθητών. Επίσης, η σχολική γνώση τεμαχίζεται σε μαθήματα και ενότητες. Αυτό συνεπάγεται και τον τεμαχισμό του περιεχομένου διδασκαλίας. Κάτι άλλο πολύ σημαντικό είναι το γεγονός ότι οι μαθητές βρίσκονται σε αρκετά μικρή ηλικία και προκειμένου να διαμορφωθεί η σχολική γνώση προς διδασκαλία θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλοί ψυχολογικοί, παιδαγωγικοί παράγοντες αναφορικά με την ηλικία αυτή. Έτσι λοιπόν στη σχολική γνώση συναντάμε το υλικό των διδακτικών βιβλίων αλλά και των Αναλυτικών προγραμμάτων τα οποία παρουσιάζουν τα παραπάνω χαρακτηριστικά. Τέλος θα μπορούσαμε να αναφερθούμε στο τρίγωνο εκπαιδευτικού, μαθητή και εκπαιδευτικού υλικού στο οποίο αλληλεπιδρούν και οι τρεις πλευρές του κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας. Περαιτέρω ύστερα από τη διευκρίνιση των ειδών γνώσης που υπάρχουν και την αποσαφήνιση των ιδιαιτεροτήτων της σχολική γνώσης, πρέπει να περάσουμε στην έννοια του διδακτικού μετασχηματισμού. Ουσιαστικά ο 17

18 διδακτικός μετασχηματισμός εισάγεται από τον Chavellard το Αναφέρεται στη διδακτική των Μαθηματικών λέγοντας ότι «Διδακτικός μετασχηματισμός είναι η διαδικασία εκείνη κατά την οποία η επιστημονική γνώση μετατρέπεται σε σχολική γνώση». Βέβαια αυτή η διαδικασία μετατροπής επιφέρει ριζικές αλλαγές στην επιστημονική γνώση ακόμη και στη φύση των επιστημονικών εννοιών. Από τα παραπάνω γίνεται σαφής η εγκατάλειψη του επιστημονικού πλαισίου και υιοθετείται ουσιαστικά μια «σχολική επιστημολογία». (Κολλιόπουλος & Ραβάνης, 2001). Αυτές οι αλλαγές που περιγράφουμε στο διδακτικό μετασχηματισμό γίνονται μόνο για τη συγκρότηση της σχολικής γνώσης και για κανένα άλλο λόγο που να προέρχεται από το πεδίο των Φυσικών Επιστημών. 18

19 1.4. Η σχολική γνώση για τα μείγματα και τα διαλύματα Απαιτήσεις των Αναλυτικών Προγραμμάτων Σπουδών και στόχοι που τίθενται Από τους στόχους του βιβλίου του δασκάλου των τριών μεγαλύτερων τάξεων του Ελληνικού Δημοτικού Σχολείου μπορούμε να καταλάβουμε μέχρι ποιο επίπεδο θα φτάσουν οι μαθητές μας ως προς τις γνώσεις τους για το θέμα των διαλυμάτων. Η πρώτη επαφή των μαθητών με τα μείγματα και κατ επέκταση με τα διαλύματα στο Δημοτικό Σχολείο γίνεται στην Τετάρτη Δημοτικού. Στο μάθημα της Μελέτης Περιβάλλοντος υπάρχει ενότητα αφιερωμένη στις Φυσικές Επιστήμες. Εκεί παρουσιάζονται οι παρακάτω στόχοι: - Να εξασκηθούν στις επιστημονικές διαδικασίες (παρατήρηση, μέτρηση, πείραμα, ερμηνεία αποτελεσμάτων, εξαγωγή συμπερασμάτων, επικοινωνία κ.ά.). - Να ταξινομήσουν τα διάφορα υλικά που θα χρησιμοποιήσουν, σε στερεά και υγρά. - Να δημιουργήσουν μείγματα αναμειγνύοντας γνωστά και συνηθισμένα υλικά από την καθημερινή ζωή. - Να αναφέρουν μείγματα που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή. - Να διαχωρίσουν τα υλικά των μειγμάτων με διαλογή, κοσκίνισμα, έλξη με μαγνήτη και διήθηση. Στη συνέχεια στην Πέμπτη Δημοτικού (Βιβλία Δασκάλου Ε Τάξης, ΟΕΔΒ) οι στόχοι είναι υψηλότερου επιπέδου. Εκεί έχουμε τους παρακάτω στόχους: Α. Αναφορικά με τα μίγματα - Να φτιάξουν οι μαθητές μίγματα αναμειγνύοντας διάφορες ουσίες. - Να αναφέρουν οι μαθητές τη φυσική κατάσταση των μιγμάτων που έφτιαξαν, καθώς και τη φυσική κατάσταση των συστατικών τους. - Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά σε ποια από τα μίγματα που φτιάχνουν μπορούν να διακρίνουν τα συστατικά τους και σε ποια όχι. - Να διακρίνουν οι μαθητές τα μίγματα σε ομογενή και ετερογενή. - Να αναφέρουν οι μαθητές ότι τα ομογενή μίγματα ονομάζονται αλλιώς διαλύματα. 19

20 Β. Αναφορικά με τα διαλύματα - Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι η ποσότητα μίας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε ένα διαλύτη είναι περιορισμένη. - Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι η ποσότητα μίας ουσίας που μπορούμε να διαλύσουμε σε ένα διαλύτη εξαρτάται από την ποσότητα του διαλύτη. - Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι η ποσότητα μίας ουσίας που μπορούμε να διαλύσουμε σε ένα διαλύτη εξαρτάται συχνά από τη θερμοκρασία του διαλύτη. - Να προτείνουν οι μαθητές πείραμα με το οποίο θα διαπιστώσουν ότι στην ίδια ποσότητα νερού διαλύεται μεγαλύτερη ποσότητα ζάχαρης απ' ό, τι αλατιού Δραστηριότητες μέσα από τα βιβλία με σκοπό την υλοποίηση των στόχων Η πλειοψηφία των δραστηριοτήτων που προτείνονται στο δάσκαλο να υλοποιήσει προκειμένου να επιτευχθούν οι στόχοι της σχολικής γνώσης που έχουν τεθεί για τα μίγματα και τα διαλύματα, είναι πειραματικής φύσεως. Πολλές μελέτες έχουν γίνει υποστηρίζοντας το θετικό ρόλο που παίζει το πείραμα στη διδασκαλία και στην ενεργό μάθηση των μαθητών. Έτσι, με τη χρήση του πειράματος και μέσα από κατάλληλες ερωτήσεις και συζήτηση ο δάσκαλος βοηθά τους μαθητές: - Να εκφράσουν την ερμηνεία που δίνουν. - Να ελέγξουν την ορθότητα της ερμηνείας τους. - Να πεισθούν για την ανάγκη εισαγωγής εννοιών αναφορικά με τη νέα γνώση και να διερευνήσουν τις σχέσεις μεταξύ των εννοιών. - Να εφαρμόσουν το επιστημονικό πρότυπο και να το συγκρίνουν με τη δική τους ερμηνεία. - Να αντιληφθούν τους λόγους για τους οποίους η δική τους ερμηνεία έχει περιορισμένη ισχύ. Επιπλέον με ένα πείραμα στο εποικοδομητικό μοντέλο μπορούμε να το εντάξουμε σε όποιο στάδιο θέλουμε και να πετύχουμε: - Ανάδειξη των ιδεών των μαθητών. - Έλεγχο των ιδεών αυτών. - Εισαγωγή της νέας γνώσης. - Εφαρμογή της νέας γνώσης. 20

21 - Σύγκριση μεταξύ αρχικών ιδεών των μαθητών και της επιστημονικής γνώσης (Κώτσης2005) Ειδικότερα οι σημαντικότερες δραστηριότητες που γίνονται σε κάθε τάξη αναφορικά με τα μείγματα και τα διαλύματα είναι οι ακόλουθες: Δραστηριότητες για τη Δ Δημοτικού Το κεφάλαιο των μειγμάτων ξεκινά στην Τετάρτη Δημοτικού με μια δραστηριότητα (Σχολικό Βιβλίο Μελέτης Περιβάλλοντος σελ ) δημιουργίας μείγματος (Εικόνα 2) από τους μαθητές με δεδομένα τα υλικά που θα αναμειχθούν. Έτσι μπορούν οι μαθητές να διαλέξουν ορισμένα από αυτά και να φτιάξουν το δικό τους μείγμα. Εικόνα 2 Απεικόνιση δραστηριότητας για τη δημιουργία μείγματος από το βιβλίο μελέτης Περιβάλλοντος της Δ Δημοτικού (Σχολικό Βιβλίο Μελέτης Περιβάλλοντος (σελ ) 21

22 Στη συνέχεια τίθεται ο στόχος οι μαθητές να αναμείξουν υλικά για να παρατηρήσουν τι συμβαίνει και έτσι έχουμε δραστηριότητες ανάμειξης υγρών στοιχείων με στερεά στοιχεία αλλά και υγρών με υγρά άλλα υγρά στοιχεία. Εικόνα 3 Απεικόνιση δραστηριότητας ανάμιξης Εικόνα 4 Απεικόνιση δραστηριότητας ανάμιξης Συνεχίζοντας έχουμε ένα πείραμα με σκοπό οι μαθητές να παρατηρήσουν πως γίνεται ο διαχωρισμός των μειγμάτων. Από ήδη έτοιμα μείγματα θα γίνει ο διαχωρισμός των συστατικών τους. Τα μείγματα αποτελούνται από απλά υλικά όπως: σιτάρι και φακές, άμμο και σίδηρο, ρύζι και ζάχαρη, νερό και σιμιγδάλι. 22

23 Εικόνα 5 Απεικόνιση δραστηριότητας για το διαχωρισμό μειγμάτων Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορεί να γίνει αυτός ο διαχωρισμός. Ο μαγνήτης, το σουρωτήρι, το απορροφητικό χαρτί είναι μερικά μόνο από τα μέσα με τα οποία μπορούν να διαχωριστούν τα μείγματα. Πριν κλείσουμε την αναφορά μας για τις δραστηριότητες της Δ Δημοτικού για τα μείγματα και τα διαλύματα αξιόλογο είναι να αναφέρουμε ενδεικτικά ότι για εξάσκηση των μαθητών παρατίθεται άλλη μια δραστηριότητα στο Τετράδιο Εργασιών της Μελέτης Περιβάλλοντος της Δ Δημοτικού (Τ. Εργ. σελ. 44/ Παράρτημα) Αυτή περιλαμβάνει τη δημιουργία ενός μείγματος και στη συνέχεια το διαχωρισμό του στα συστατικά του. Εικόνα 6 Απεικόνιση δραστηριότητας δημιουργίας μίγματος και διαχωρισμού του στα συστατικά του. 23

24 Δραστηριότητες για την Ε Δημοτικού Ε Δημοτικού Μίγματα Στη δεύτερη δραστηριότητα του Τετραδίου Εργασιών της Φυσικής της Ε Δημοτικού αναμειγνύουν ανά δύο οκτώ διαφορετικά υλικά με τα οποία μπορούν να φτιάξουν μείγματα και στη συνέχεια με τα μείγματα που φτιάχνουν, παρατηρούν σε ποια από αυτά διακρίνονται τα συστατικά τους. Εικόνα 7 Απεικόνιση δραστηριότητας για τη δημιουργία μειγμάτων από το Τ. Εργασιών της Φυσικής Ε Δημοτικού (σελ.30-31) Ε Δημοτικού - Διαλύματα Σε άλλη δραστηριότητα των διαλυμάτων του Τετραδίου Εργασιών της Φυσικής της Ε Δημοτικού οι μαθητές καλούνται να παρατηρήσουν ποια είναι η συμπεριφορά ενός διαλύματος με το που εισάγουμε μέσα τη διαλυμένη ουσία, δηλαδή τη ζάχαρη σε διαφορετική ποσότητα. Ουσιαστικά οι μαθητές καλούνται να παρατηρήσουν πόση ποσότητα διαλυμένης ουσίας θα διαλυθεί μέσα σε συγκεκριμένη ποσότητα νερού. (Τ. Εργ. Σελ. 34) Εικόνα 8 Απεικόνιση δραστηριότητας διαλύματος Μια άλλη σημαντική δραστηριότητα είναι η δεύτερη δραστηριότητα Τετραδίου Εργασιών της Φυσικής της Ε Δημοτικού (Τ. Εργασιών, σελ. 35) οπού εκεί οι μαθητές παρατηρούν μέσω του πειράματος ότι η διαλυτότητα εξαρτάται από τη θερμοκρασία του διαλύτη. Αυτό το αντιλαμβάνονται αλλάζοντας τη θερμοκρασία του διαλύτη. 24

25 Εικόνα 9 Απεικόνιση δραστηριότητας σχετικής με τη διαφορετική θερμοκρασία του διαλύτη 25

26 1.5. Οι νοητικές παραστάσεις των μαθητών αναφορικά με τα διαλύματα Ιδέες για τη διάλυση και τα διαλύματα Το 1992 σε μια έρευνα των Abraham, Bross Grzybowski, Renner, & A. Marek σε 247 μαθητές 14 σχολείων της Οκλαχόμα σε δεκατετράχρονους μαθητές, παρατηρήθηκε ότι 30% αυτών κατανοούσαν τα φαινόμενο της διάλυσης μερικώς αλλά κανείς από αυτούς δεν περιέλαβε το ατομικό φαινόμενο στην εξήγηση του τι είναι διάλυμα. Επιπλέον όταν οι μαθητές ρωτήθηκαν γιατί σε ένα ποτήρι νερό το αλάτι διαλύεται ενώ η άμμος δε διαλύεται, 78 μαθητές από τους 247 απάντησαν ότι τα διαφορετικά υλικά, συμπεριφέρονται διαφορετικά διότι έχουν διαφορετικές ιδιότητές. Συγκεκριμένα 39 μαθητές από τους 78 απάντησαν ότι η άμμος δε διαλύεται στο νερό λόγω του ότι είναι πιο πυκνή. Οι 9 απάντησαν ότι η άμμος δε διαλύεται στο νερό επειδή είναι πιο παχιά. Άλλοι 19 μαθητές είπαν ότι η άμμος είναι πιο σκληρή και τέλος 4 μαθητές είπαν ότι η άμμος είναι πιο τραχιά. Οι υπόλοιποι απάντησαν ότι επειδή η άμμος δεν είναι μια χημική ουσία όπως το αλάτι, γι αυτό και δε διαλύεται. Εξάγεται το συμπέρασμα από αυτή την έρευνα ότι οι μαθητές έχουν την τάση να απαντούν με βάση κάποιες ενότητες της χημείας που έχουν διδαχθεί πιο πρόσφατα. Για παράδειγμα, στη συγκεκριμένη έρευνα οι μαθητές απάντησαν με βάση τις χημικές αλλαγές που υφίστανται τα σώματα ώστε να εξηγήσουν τη διάλυση. Αυτό συμβαίνει γιατί οι μαθητές κάνουν χρήση της βραχυπρόθεσμης μνήμης τους στην προσπάθειά τους να εξηγήσουν το φαινόμενο αυτό αντί να βγάλουν ένα γενικότερο συμπέρασμα. Άλλες μελέτες έχουν δείξει ότι οι μαθητές έχουν μια ποικιλία ιδεών για τα διαλύματα. Έτσι κάποιοι μαθητές δε θεωρούν ένα διάλυμα ζάχαρης ως ευρισκόμενο σε μια μόνο φάση, αλλά αντί γι' αυτό έχουν την ιδέα ότι κάποια αόρατα χοντρά σωματίδια ζάχαρης παραμένουν σε στερεή κατάσταση. Τα παιδιά υποστηρίζουν επίσης ότι τα σωματίδια μπορεί να φιλτραριστούν ή να απομονωθούν από το διάλυμα. Άλλα παιδιά, επειδή δεν εντοπίζουν κανένα ευδιάκριτο όριο μεταξύ της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη, θεωρούν το διάλυμα περισσότερο ως μια μόνο ουσία παρά ως ένα ομογενές μείγμα. Συχνά, οι μεγαλύτεροι μαθητές φαντάζονται ότι όταν η ζάχαρη διαλύεται «μετατρέπεται σε μικρά κομματάκια». Αργότερα μερικοί πιστεύουν ότι «τα μόρια της ζάχαρης γεμίζουν τα κενά των μορίων του νερού» ή διαφορετικά «αναμιγνύονται» με τα μόρια του νερού. Μερικοί ερευνητές έχουν εξετάσει το θέμα της διατήρησης (της ουσίας, του βάρους, της μάζας και του όγκου) κατά τη διάλυση. Ακόμα και τα παιδία μικρής ηλικίας σκέφτονται ότι η ουσία διατηρείται με κάποιο τρόπο. Ωστόσο, λιγότερα παιδιά κατανοούν την έννοια της διατήρησης του βάρους. Η διαφορά στο 26

27 ποσοστό μεταξύ των μαθητών που διατηρούν την ουσία και αυτών που διατηρούν το βάρος μειώνεται στα επόμενα σχολικά χρόνια. Μετά την ηλικία των 12 ετών, αρκετοί μαθητές αρχίζουν να αναπτύσσουν μια πιο επιστημονική αντίληψη για τη μάζα και το βάρος. Έτσι τελικά πολλοί αλλά σε καμία περίπτωση όλοι, φτάνουν να πιστεύουν ότι διατηρείται τόσο το βάρος όσο και η μάζα της διαλυμένης ουσίας. Σε άλλες έρευνες (Calik & Ayas, 2005) μαθητές ηλικίας 11 έως 14 ετών δίνουν την απάντηση ότι σε ένα διάλυμα ζάχαρης με νερό, η ζάχαρη είναι η διαλυμένη ουσία και το νερό ο διαλύτης γιατί το νερό καταστρέφει τη δομή της ζάχαρης και αυτή μετατρέπεται σε ιόντα Διαδικασία της Διάλυσης Τα παιδιά, από την πολύ μικρή ηλικία μέχρι και την ενηλικίωση τους έχουν αρκετές ιδέες για τη διαδικασία της διάλυσης. Μερικές από αυτές αποκαλύπτονται από τις λέξεις που χρησιμοποιούν για να περιγράψουν τι συμβαίνει όταν η ζάχαρη πέσει στο νερό. Μέχρι την ηλικία των 8 ετών, τα παιδιά έχουν την τάση να εστιάζουν μόνο στη διαλυμένη ουσία, λέγοντας ότι αυτή "απλά φεύγει", "εξαφανίζεται", "λιώνει", "διαλύεται" ή "απλά μετατρέπεται σε νερό". Όταν ζητούνται διευκρινίσεις από τα παιδιά για την απάντηση "λιώνει", τότε πολλά παιδιά τείνουν να περιγράψουν μια διαδικασία όμοια με τον πάγο που "γίνεται ρευστό" (Driver et al, 1998). Συγκεκριμένα, κάποιες ακόμη ιδέες που έχουν τα παιδιά αναφορικά με τη διαδικασία της διάλυσης στο αλατόνερο είναι οι παρακάτω: Το αλάτι τόσο λιώνει όσο και διαλύεται στο νερό. Το αλάτι μετατρέπεται σε υγρό όταν ανακατεύεται ομοιογενώς με νερό. Τα ιόντα του επιτραπέζιου αλατιού αντιδρούν με το νερό καθώς το αλάτι με το νερό αναμειγνύονται. Το επιτραπέζιο αλάτι εξαφανίζεται όταν διαλύεται στο νερό. Τα διαλύματα είναι ομογενή μείγματα που αποτελούνται από ιόντα αλατιού ή στερεά κομμάτια. Ο διαλύτης πρέπει πάντα να είναι υγρό. Ένα στερεό ποτέ δε δημιουργεί ένα διάλυμα με ένα άλλο στερεό υπό οποιεσδήποτε συνθήκες. Κάτι άλλο που γίνεται φανερό από έρευνες (Nussbaum, 1993, Χατζηνικήτα, 2000) είναι ότι οι μαθητές εστιάζουν το ενδιαφέρον τους σε ότι μπορεί να γίνει αντιληπτό από τις αισθήσεις τους. Πιο συγκεκριμένα σε ένα σημαντικό γεγονός που κατά τους μαθητές λαμβάνει χώρα όπως η "εξαφάνιση" της ζάχαρης κατά τη διάρκεια διάλυσής της μέσα σε ένα ποτήρι νερό. Ευρήματα άλλων ερευνών (Ebenezer, & Erickson, 1996, Kabapinar, Leach, & Scott, 2004, Prieto, 1989) έδειξαν ότι οι μαθητές διαφόρων ηλικιών 27

28 χρησιμοποιούν τις λέξεις «εξαφάνιση» και «λιώσιμο» για να αναφερθούν στο φαινόμενο της διάλυσης. Στην έρευνα του Ebenezer (2001) μαθητές 16 και 17 ετών αντιμετώπιζαν τη διαδικασία της διάλυσης ως μια μετατροπή ενός υλικού από στερεό σε υγρό όπου τα κομμάτια στερεού σπάνε σε μικρότερα κομματάκια που γίνονται μικρότερα και ακόμη πιο μικρά. Άλλοι μαθητές αντιμετωπίζουν τα διαλύματα ως την ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση μεταξύ ενός στερεού και του νερού, δηλαδή το χημικό συνδυασμό της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη. Σε άλλες έρευνες (Devetak et al., 2009, Prieto et al., 1989), φαίνεται ότι οι μαθητές έχουν αδυναμία στο να κατανοήσουν τη διαδικασία της διάλυσης του στερεού στο νερό σε μικροσκοπικό επίπεδο. Επιπλέον μαθητές μεγαλύτερης ηλικίας υποστηρίζουν ότι τα μόρια της ζάχαρης επιπλέουν ή βυθίζονται σε ένα φλιτζάνι γιατί είναι βαρύτερα. (Prieto et al., 1989) Μερικοί μαθητές μπορεί επίσης να μπερδεύουν την έννοια των μορίων της ζάχαρης με τους κόκκους της ζάχαρης ως μόρια της ζάχαρης, ειδικότερα όταν χρησιμοποιούν τους όρους «συστατικά» για να αναφερθούν στα άτομα ή τα μόρια. (Kabapinar et al., 2004). Έρευνες (Calik & Ayas, 2005, Prieto et al., 1989, Uzuntiryaki & Geban, 2005) επίσης αποδεικνύουν συνεχώς ότι οι μαθητές έχουν ελλιπή γνώση στο να κατανοήσουν τις αλλαγές στη φυσική κατάσταση των διαλυμάτων. Στις ίδιες έρευνες διαφαίνεται ότι η αντίληψη των μαθητών περί των μειγμάτων περιορίζεται μόνο σε μείγματα κυρίως στερεών που διαλύονται στο νερό ενώ παράλληλα δεν μπορούν να συνειδητοποιήσουν την ύπαρξη ομογενών μειγμάτων. Π.χ. διαλύματα μεταξύ δύο υγρών, δύο στερεών ή και διαλύματα μεταξύ αερίων. Για παράδειγμα σε μια έρευνα που έγινε το 2005 σε μαθητές ηλικίας 13 έως 16 ετών, πιστεύουν ότι οι διαλύτες είναι πάντα σε υγρή μορφή και διαχωρίζουν τις διαλυμένες ουσίες (στερεές κατά την άποψή τους) στα ιόντα τους ή στα μόριά τους Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα των στερεών Αποτελέσματα ερευνών αποδεικνύουν ότι το 30% περίπου των μαθητών θεωρούν ότι η διάλυση του αλατιού στο νερό είναι μία αυθόρμητη διαδικασία ενώ το υπόλοιπο 70% των μαθητών δήλωσαν ότι πρέπει να υπάρξει ένας εξωτερικός παράγοντας που θα συμβάλλει σε αυτό. Αυτός μπορεί να είναι το ανακάτεμα ή η θερμοκρασία. (Blanco & Prieto, 1997, Taber & Garcıa-Franco, 2010). Επίσης μαθητές πιστεύουν ότι παράγοντες όπως το ανακάτεμα ή η προσθήκη περισσότερου διαλύτη (νερού), αυξάνει την ικανότητα διάλυσης του αλατιού. Επιπλέον οι μαθητές πιστεύουν ότι το διάλυμα αλατιού παραμένει το ίδιο όταν παγώνει. Ωστόσο το αλάτι επανέρχεται σε μορφή κρυστάλλων όταν το 28

29 διάλυμα παγώνει επειδή η ποσότητα διαλυμένης ουσίας σε συγκεκριμένο όγκο νερού σχετίζεται απόλυτα με τη θερμοκρασία του διαλύματος. (Uzuntiryaki & Geban, 2005). Κάποιες ακόμη ιδέες που συναντάμε αναφορικά με διάφορους παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα των στερεών ουσιών είναι οι ακόλουθες: Αυξάνοντας τόσο τη θερμοκρασία όσο και τον όγκο του διαλύματος, αυξάνεται αντίστοιχα και η ικανότητα διάλυσης του κορεσμένου διαλύματος (π.χ. από ζάχαρη) καθώς αλλάζοντας τον όγκο ή τη θερμοκρασία, επιτρέπεται η διάλυση περισσότερης ζάχαρης στο διάλυμα. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του διαλύματος ή καθώς ανακατεύουμε, τότε διαλύεται περισσότερη ζάχαρη στο νερό μιας και τα μόρια της ζάχαρης και του νερού αλληλεπιδρούν περισσότερο. Επιπλέον εάν ό όγκος του διαλύματος αυξηθεί, τότε το διάλυμα γίνεται ακόρεστο, οπότε διαλύεται περισσότερη ζάχαρη. Αν σε ένα κορεσμένο διάλυμα αλατιού προσθέσουμε νερό μαζί με το ίζημα του αλατιού που περικλείεται, η ικανότητα διάλυσης του αλατιού αυξάνεται καθώς μια ποσότητα του ιζήματος διαλύεται. (Κάποια βέβαια ποσότητα από το αλάτι παραμένει στον πάτο ύστερα από την προσθήκη νερού) Ιδέες των μαθητών για τη συγκέντρωση των διαλυμάτων Επιστημονικά γνωρίζουμε ότι οι συγκεντρώσεις στα διαλύματα μπορούν να ταξινομηθούν είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά. Ποιοτικά, σε αραιά και συμπυκνωμένα ενώ ποσοτικά σε κορεσμένα, ακόρεστα και υπερκορεσμένα. Έρευνες (Devetak et al. 2009) παρουσιάζουν ότι οι μαθητές 15 ετών έχουν δυσκολία στο να ξεχωρίσουν την έννοια του κορεσμένου διαλύματος από το ακόρεστο. Σε άλλες έρευνες (Dahsah & Coll, 2008) προκύπτει ότι το 63% των μαθητών περίπου 16 ετών ταυτίζουν το διάλυμα που έχει την περισσότερη διαλυμένη ουσία ως αυτό που εμφανίζει την μεγαλύτερη συγκέντρωση ανεξαρτήτως από την ποσότητα διαλύτη. Στις ίδιες έρευνες όταν πια οι μαθητές κλήθηκαν να συγκρίνουν ξανά τη συγκέντρωση των διαλυμάτων στα οποία το νερό είχε εξατμιστεί, περίπου 60% απάντησαν ότι το πιο συγκεντρωμένο διάλυμα είναι αυτό που έχει και το μεγαλύτερο όγκο. Επιπλέον στην ίδια έρευνα ανακύπτουν τα ακόλουθα: Εάν διπλασιάσουμε τον όγκο ενός διαλύματος που περιέχει ζάχαρη και νερό, τότε η ποσότητα της ζάχαρης που θα διαλυθεί μειώνεται ανά διάλυμα, γιατί το επιπλέον νερό αυξάνει την ικανότητα διάλυσης της ζάχαρης. 29

30 Εάν διπλασιάσουμε τον όγκο ενός διαλύματος ζάχαρης, η ποσότητα της διαλυμένης ζάχαρης μειώνεται γιατί περισσότερη ζάχαρη διαλύεται στο νερό όταν προσθέσουμε περισσότερο νερό. Εάν αφαιρέσουμε μια ποσότητα διαλύματος ζάχαρης, η περιεκτικότητα της ζάχαρης αυξάνεται. Εάν η περιεκτικότητα ζάχαρης ενός διαλύματος αυξηθεί, τότε η ποσότητα ζάχαρης που μπορεί να διαλυθεί μειώνεται γιατί αν προσθέσουμε περισσότερο νερό αυξάνεται η διαλυτότητα της ζάχαρης Σύνοψη ιδεών των μαθητών για τα διαλύματα Κάνοντας μια σύνοψη των παραπάνω, στη βιβλιογραφία συναντούμε έρευνες αναφορικά με τις των νοητικές παραστάσεις των παιδιών διαφόρων ηλικιών. Σε αυτές συμπεριλαμβάνονται οι νοητικές αναπαραστάσεις των μαθητών αναφορικά με την έννοια των διαλυμάτων, τη διαδικασία της διάλυσης, των παραγόντων που επηρεάζουν τη διαλυτότητα των στερεών, καθώς επίσης και της συγκέντρωσης των διαλυμάτων. Ειδικότερα είδαμε ότι οι μαθητές ηλικίας περίπου έντεκα ετών όπως και τα υποκείμενα της έρευνάς μας πιστεύουν τα παρακάτω: - Ένα διάλυμα φτιάχνεται συνήθως από απλά υλικά όπως νερό και αλάτι. - Το αλάτι λιώνει, εξαφανίζεται στο νερό κατά τη διαδικασία της διάλυσης. - Οι μαθητές δυσκολεύονται πολύ να εξηγήσουν τη διαδικασία της διάλυσης ενός στερεού στο νερό σε μικροσκοπικό επίπεδο. - Κατά την αύξηση της θερμοκρασίας ή του όγκου ενός διαλύματος, κατ επέκταση αυξάνεται η ικανότητα διάλυσης του διαλύματος. Μέσα σε αυτό το κλίμα, στη δική μας έρευνα θα προσπαθήσουμε να εντοπίσουμε τις βιωματικές αναπαραστάσεις μαθητών που δεν έχουν διδαχθεί άμεσα τίποτα σχετικό με τα διαλύματα. Πέραν τούτου, θα συγκρίνουμε τις απόψεις τους με αυτές μαθητών έντεκα ετών (Ε Δημοτικού) και θα εκτιμήσουμε τις διαφορές των αναπαραστάσεων των μαθητών μετά τη διδασκαλία. 30

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ 31

32 2.1. Η ερευνητική διαδικασία Η έρευνα που πραγματοποιούμε ανήκει στην ποιοτική έρευνα. Μέσω της ποιοτικής έρευνας θα συλλέξουμε δεδομένα τα οποία αναφέρονται στις ιδέες που έχουν οι μαθητές για τα διαλύματα. Στην πράξη αυτό το οποίο θα κάνουμε είναι να διερευνήσουμε τις ιδέες των μαθητών για τα διαλύματα αρχικά στην Δ Δημοτικού που οι μαθητές δεν έχουν διδαχθεί τίποτα σχετικό με τα διαλύματα και στη συνέχεια στην Ε Δημοτικού που έχουν διδαχθεί έννοια για τα μίγματα, τα διαλύματα, το διαλύτη, τη διαλυμένη ουσία κ.α. Ύστερα από τη συλλογή των δεδομένων που θα γίνει με ατομικές συνεντεύξεις θα ακολουθήσει ανάλυση των αποτελεσμάτων και σύγκριση αυτών προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα Το δείγμα Η δειγματοληψία ήταν «συμπτωματική ή βολική» και το δείγμα απαρτίζεται από 40 υποκείμενα. 20 προέρχονται από τη Δ Τάξη Δημοτικού και 20 από την Ε Δημοτικού. Όλα τα υποκείμενα είναι μαθητές που πηγαίνουν στο ίδιο Δημοτικό σχολείο. Χαρακτηριστικό είναι να αναφέρουμε ότι το σχολείο στο οποίο διεξήχθη η έρευνα αποτελεί Πειραματικό Σχολείο και ο τόπος κατοικίας των μαθητών προέρχεται από διαφορετικές περιοχές της Πάτρας και του Ρίου Αχαΐας Τα υλικά Προκειμένου να ανιχνευθούν οι ιδέες των μαθητών τόσο στη Δ Δημοτικού όσο και στην Ε Δημοτικού χρησιμοποιήθηκαν συνοδευτικά υλικά τα οποία λειτούργησαν ως συμπληρωματικά των ερωτήσεων της συνέντευξης. Κατά κύριο λόγο χρησιμοποιήσαμε διαφανή πλαστικά ποτηράκια τα οποία γεμίζαμε με νερό και στη συνέχεια διαλύαμε διάφορα υλικά. Αρχικά για την πρώτη ερώτηση της συνέντευξης δε χρησιμοποιήσαμε κάποιο υλικό μιας και ήταν ερώτηση για το αν τα παιδιά γνωρίζουν τι είναι ένα διάλυμα. Στη δεύτερη ερώτηση της συνέντευξης είχαμε έτοιμο ένα διάλυμα νερού και ζάχαρης μέσα σε ένα διαφανές πλαστικό ποτηράκι και με βάση αυτό ρωτούσαμε τους μαθητές να ξεχωρίσουν το διαλύτη και τη διαλυμένη ουσία. Στη συνέχεια είχαμε ένα ποτήρι νερού και εκείνη τη στιγμή ρίχναμε μια κουταλιά αλατιού και κατόπιν ανακατεύαμε. Έτσι λοιπόν κάναμε στα παιδιά την ερώτηση τι συμβαίνει στο αλάτι τη στιγμή που το ανακατεύουμε μέσα στο νερό. Στην επόμενη ερώτηση χρησιμοποιήσαμε ένα πλαστικό ποτηράκι με νερό και ρίξαμε μέσα λίγη άμμο. Ανακατέψαμε και ρωτούσαμε τα παιδιά τη συμβαίνει 32

33 στην άμμο μέσα στο νερό την ώρα που ανακατεύουμε. Επόμενο σημείο στο οποίο χρησιμοποιήσαμε υλικά ήταν για να ρωτήσουμε τα παιδιά τι θα συμβεί εάν σε ζεστό νερό διαλύσουμε αλάτι. Έτσι λοιπόν είχαμε μέσα σε βραστήρα ζεστό νερό και τοποθετήσαμε λίγο από αυτό σε πλαστικό ποτηράκι και κατόπιν ρίξαμε μια κουταλιά αλατιού για να ρωτήσουμε τους μαθητές τι θα συμβεί εάν σε ζεστό νερό ρίξουμε αλάτι. Για την επόμενη ερώτηση χρησιμοποιήσαμε διάλυμα αλατόνερου μέσα σε πλαστικό ποτηράκι. Μετά από λίγο, ρίξαμε λίγο ακόμη αλάτι για να παρατηρήσουν οι μαθητές τι θα συμβεί και να απαντήσουν σε αντίστοιχη ερώτηση. Στην τελευταία ερώτηση χρησιμοποιήσαμε νερό μέσα σε πλαστικό ποτηράκι στο οποίο ρίξαμε πολλές κουταλιές ζάχαρης για να παρατηρήσουν οι μαθητές και να μας πουν αν διαλύεται όλη αυτή η ποσότητα ζάχαρης και πως ερμηνεύεται αυτό κατά τη δική τους γνώμη Ερευνητικά ερωτήματα Στην έρευνα μας, παρότι το δείγμα προέρχεται από διαφορετικές τάξεις του Δημοτικού Σχολείου, τα ερευνητικά ερωτήματα που αρχικά τίθενται είναι ίδια. Αυτά είναι: 1. Ποιες είναι οι βιωματικές αναπαραστάσεις των υποκειμένων της έρευνας για τα διαλύματα; 2. Κατά πόσο οι απαντήσεις των υποκειμένων σχετίζονται με την επιστημονική γνώση; 3. Οι νοητικές παραστάσεις των υποκειμένων εξελίσσονται στην Ε Δημοτικού σε σχέση με αυτές στη Δ Δημοτικού; 4. Με ποιο τρόπο οι νοητικών παραστάσεων των μαθητών της Ε Δημοτικού που έχουν διδαχθεί το αντικείμενο των διαλυμάτων σχετίζεται με τα μοντέλα που παρουσιάζονται στα σχολικά εγχειρίδια σχετικά με τα διαλύματα; Έτσι, μετά από τις απαντήσεις των μαθητών στις συνεντεύξεις θα εξάγουμε συμπεράσματα για το ποιες είναι οι αναπαραστάσεις των μαθητών τόσο για τη Δ όσο και για την Ε Δημοτικού. Επιπλέον θα συγκρίνουμε τις απαντήσεις των μαθητών για να δούμε ποιες από αυτές πλησιάζουν περισσότερο το επιστημονικό πρότυπο αλλά και πώς αυτές μεταβλήθηκαν από τη διδασκαλία η οποία έχει προηγηθεί από τις δασκάλες των τμημάτων της Ε Δημοτικού περίπου τέσσερις μήνες πριν διεξαχθεί η έρευνα. 33

34 2.5. Εργαλείο Έρευνας Το εργαλείο της έρευνας είναι οι ατομικές συνεντεύξεις. Ουσιαστικά πρόκειται για ημιδομημένες συνεντεύξεις οι οποίες έχουν ως αφετηρία τα ερωτήματα με βάση τα οποία προσπαθούμε να αντιληφθούμε τις αναπαραστάσεις που έχουν τα υποκείμενα της έρευνας για τα διαλύματα. Οι ερωτήσεις της συνέντευξης είναι όλες ανοικτού τύπου. Τα υποκείμενα μπορούσαν να απαντήσουν ότι σκέφτονταν. Δεν υπήρχε καμία ερώτηση που να απαιτεί συμπλήρωση, ιεράρχηση ή επιλογή μεταξύ δεδομένων απαντήσεων (πολλαπλής επιλογής). Σε κάθε συνέντευξη χρησιμοποιήθηκε μικρόφωνο συνδεδεμένο με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή και από τη λειτουργία «Ηχογράφηση» των Windows Vista ηχογραφήθηκαν οι συνεντεύξεις. Στα υποκείμενα που συμμετείχαν στην έρευνα, εξηγήθηκε ο σκοπός της παρούσας έρευνας πριν ξεκινήσουμε τη διαδικασία της συνέντευξης και διευκρινίστηκε ότι οι ιδέες των μαθητών που θα προκύψουν από τις ερωτήσεις, είναι για προσωπική χρήση της ερευνήτριας. Επισημάνθηκε επίσης σε αρκετές περιπτώσεις, ότι στις ερωτήσεις δεν υπάρχει κάποια συγκεκριμένη απάντηση που να κρίνεται ως σωστή και κάποια άλλη ως λανθασμένη μιας και δεκτές είναι όλες οι ιδέες των παιδιών τόσο της Δ όσο και της Ε δημοτικού. 34

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ 35

36 3.1. Τρόπος επεξεργασίας των αποτελεσμάτων Ο τρόπος με τον οποίο θα γίνει η επεξεργασία των αποτελεσμάτων είναι η εκ των υστέρων (a posteriori) ποιοτική ανάλυση τους, που προέκυψαν από τις ατομικές συνεντεύξεις στους μαθητές. Μετά την ηχογράφηση των συνεντεύξεων, την ακρόαση και την απομαγνητοφώνησή τους δημιουργήθηκαν «κατηγορίες» απαντήσεων ανά ερώτηση οι οποίες μας δείχνουν τα σχήματα των συλλογισμών των μαθητών τόσο της Δ όσο και της Ε Δημοτικού για τα διαλύματα. Αναλυτικότερα, τα αποτελέσματα της έρευνάς μας θα προκύψουν από την επεξεργασία των απαντήσεων των μαθητών στις ερωτήσεις της συνέντευξης. Από τις απαντήσεις των μαθητών σε κάθε ερώτηση θα διαμορφώσουμε κάποιες κατηγορίες από τις οποίες φαίνονται και οι ιδέες των μαθητών. Αυτή η διαδικασία θα ακολουθηθεί τόσο στους μαθητές της Δ Δημοτικού όσο και στους μαθητές της Ε Δημοτικού. Ύστερα από την κατηγοριοποίηση των ιδεών των μαθητών ανά τάξη και ανά ερώτηση θα υπάρξει σύγκριση και ανάλυση των ιδεών των μαθητών. Για παράδειγμα στην πρώτη ερώτηση των συνεντεύξεών μας που κάνουμε την ερώτηση στους μαθητές «Τι είναι ένα διάλυμα» θα εξάγουμε τις ιδέες των μαθητών της Δ Δημοτικού, στη συνέχεια τις ιδέες των μαθητών της Ε Δημοτικού και τέλος θα συγκρίνουμε και θα επεξεργαστούμε τις ιδέες που προέκυψαν. Τέλος από τα αποτελέσματα που θα προκύψουν από αυτή την επεξεργασία απαντήσεων Δ και Ε Δημοτικού θα εξαχθούν και τελικά συμπεράσματα τα οποία φανερώνουν ως ένα βαθμό τα αποτελέσματα της διδασκαλίας* στη διαμόρφωση των ιδεών των μαθητών μιας και όπως έχουμε εξηγήσει και σε προηγούμενο σημείο της εργασίας μας, οι μαθητές της Δ Δημοτικού δεν έχουν διδαχθεί την ενότητα των διαλυμάτων ενώ οι μαθητές της Ε Δημοτικού έχουν διδαχθεί την ενότητα αναφορικά με τα διαλύματα. * Να επισημάνουμε ότι η διδασκαλία δεν έγινε από την ερευνήτρια, είχε όμως προηγηθεί περίπου τρεις μήνες πριν τη διεξαγωγή της έρευνας από τις δασκάλες των τμημάτων της Ε Δημοτικού απ όπου προήλθε το δείγμα. 36