Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης* & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου**

Transcript

1 ÅðéóôçìïíéêÞ Åðåôçñßäá Ðáéäáãùãéêïý ÔìÞìáôïò Ä.Å. Πανεπιστημίου Ιωαννίνων, 20 (2007), Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης* & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου** Εικονικό ή πραγματικό πείραμα στη διδασκαλία της Φυσικής για την αλλαγή των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και φοιτητών: Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση Πε ρί λη ψη Η ει σα γω γή της συ γκε κρι μέ νης ερ γα σί ας α να φέ ρε ται στα εικο νι κά και τα πραγ μα τι κά πειρά μα τα Φυ σι κής, ε ξε τά ζει τις από ψεις των υ πο στη ρι κτών για τα πραγ μα τι κά πει ρά μα τα και τις θέ σεις των υπο στη ρι κτών για τα ει κο νι κά πει ρά μα τα. Τα δε δο μέ να προ έρ χο νται α πό μια βι βλιο γρα φι κή α να σκό πη ση ε ρευ νών που έ χουν υ λο ποι η θεί σχε τι κά με την α πο τε λε σμα τι κότη τα των ει κο νι κών και πραγ μα τι κών πει ρα μάτων στη δι δα σκα λί α της Φυ σι κής για την αλ λα γή των ε ναλ λα κτι κών ι δε ών των μα θη τών ή φοι τη τών προς τις α ντί στοι χες ε πι στη μο νι κές. Τέ λος, α να φέ ρε ται στην τα ξι νό μη ση των ε ρευ νών σε τέσ σε ρις κα τη γο ρί ες και στην α να λυ τι κή πα ρουσί α ση των πε ρι γρα φι κών χα ρα κτη ρι στι κών και της με θο δο λο γί ας κά θε έ ρευ νας. Λέ ξεις κλει διά: Ει κο νι κά πει ρά μα τα Φυ σι κής, Πραγ μα τι κά πει ρά μα τα Φυ σι κής, Αλ λα γή ε ναλλα κτι κών ι δε ών, Βι βλιο γρα φική α να σκό πη ση. Virtual or real experiment in teaching Physics for change of alternative ideas of students: A Literature Review Abstract In the introduction of this paper we explore the virtual and real experiments of Physics and the views of the supporters of the real experiments and the supporters of the virtual experiments. In addition, we make a literature review for researches that have been made with regard to the effectiveness of the virtual and real experiments in Physics for the change of alternative ideas of students to the corresponding scientific. Finally, we refer to the classification of researches in four categories and we present the descriptive characteristics and the methodology of each research. Key words: Virtual experiments of Physics, Real experiments of Physics, Change of alternative ideas, Literature Review * Αναπληρωτής Καθηγητής στο Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων ** Υποψήφιος Διδάκτωρ στο Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων

2 58 Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου Ει σα γω γή Μέ σα από την α να σκό πη ση της ελ λη νι κής και διε θνούς βι βλιο γρα φί ας κα ταγρά φονται δύ ο α ξιο ση μεί ω τα εί δη πει ρα μά των που εμ φα νί ζο νται σε αρ κε τές ε ρευνη τι κές με λέ τες και ε φαρ μό ζο νται, ό πως εί ναι ευ νό η το, στις σχο λι κές τάξεις κα τά τη διάρ κεια της δι δα σκα λί ας των Φυ σι κών Ε πι στη μών. Πιο συ γκε κριμένα, πρό κει ται για: α) τα πραγ μα τι κά πει ρά ματα (πει ρά μα τα με πραγ μα τι κά α ντι κεί με να) και β) τα ει κο νι κά πει ρά μα τα (με προ σο μοιώ σεις). Πιο α ναλυ τι κά, τα πραγ μα τι κά πει ρά μα τα (πει ρά μα τα με πραγ μα τι κά α ντι κείμε να) σχε τί ζο νται με ε κεί νη τη μα θη σια κή ε μπει ρί α που ε πι τρέ πει στους μα θητές και στους φοι τη τές να αλ λη λε πι δρούν με πραγ μα τι κά α ντι κεί με να με σκο πό την πα ρα τή ρη ση και κα τα νό η ση εν νοιών και φαι νο μέ νων της φυ σι κής (Baxter 1995, Ζα χα ρί ας και Ευα γό ρου 2004, Hofstein and Lunetta 2004, Klahr et al. 2007, Ο λυ μπί ου κ.ά. 2007, Zacharia 2007). Τα ει κο νι κά πει ρά μα τα (προ σο μοιώ σεις) α να φέ ρο νται σε ε κείνη τη μα θη σιακή ε μπει ρί α που ε πι τρέ πει στους μα θη τές και φοι τη τές να αλ λη λε πι δρούν με ει κο νι κά α ντι κεί με να με σκο πό την πα ρα τή ρη ση και κα τα νό ηση εν νοιών και φαι νο μέ νων της Φυ σι κής (Baxter 1995, Ζα χα ρί ας και Ευα γό ρου 2004, Klahr et al. 2007, Ο λυ μπί ου κ.ά. 2007, Zacharia 2007). Έ να πα ρά δειγ μα ει κο νι κού πει ρά μα τος εί ναι η προ σο μοί ω ση του φαι νο μέ νου της ε λεύ θε ρης πτώ σης που μπο ρεί να δη μιουρ γη θεί με το εκ παι δευ τι κό λο γι σμι κό Interactive Physics (Μικρό που λος 2006). Ε πι πρό σθε τα, ως προ σο μοί ω ση ο ρί ζε ται η α να πα ρά στα ση κα τά στα σης ή α ντικει μέ νου μέ σω λο γι σμι κού, το ο ποί ο πα ρέ χει δυ να τό τη τες χει ρι σμού συνθηκών και πα ρα μέ τρων για με λέ τη (Μι κρό που λος 2002). Με άλ λα λό για, οι προ σο μοιώ σεις βα σί ζο νται σε μο ντέ λα α να πα ρά στα σης διαφό ρων φυ σι κών κα τα στά σε ων, τις ο ποί ες ε ξε ρευ νά ο μα θη τής. Τα μο ντέ λα δημιουρ γού νται με βά ση την α ντί στοι χη ε πι στη μο νι κή θε ω ρί α και πα ρου σιά ζουν έ να πεί ρα μα, έ να φαι νό με νο ή μια φυ σι κή δια δι κα σί α (Τζι μο γιάν νης 1999). Πρέπει να ε πι ση μαν θεί ό τι μέ σα α πό μια α δρο με ρή βι βλιο γρα φι κή α νασκόπη ση προ κύ πτει α βί α στα η σπου δαιό τη τα και η α ξί α των δυο ει δών πει ρα μά των. Για πα ρά δειγ μα, τα πραγμα τι κά πει ρά μα τα α πο τε λούν ε δώ και αρ κε τά χρό νια μια ε δραιω μέ νη πρα κτι κή που ε νερ γο ποιεί τους μα θη τές και τους ε πιτρέ πει ό χι μό νο να α πο κτή σουν χει ρι στι κές δε ξιό τη τες - π.χ. «στή σι μο» και ε κτέ λε ση πειρά μα τος, χει ρι σμός ορ γά νων και συ σκευών - (Μιχα η λί δης 2007), αλ λά και να ε ξοι κειω θούν με την επι στη μο νι κή με θο δο λο γί α και τον τρό πο σκέ ψης. Με άλλα λόγια, ό πως χα ρα κτη ρι στι κά α να φέ ρουν οι Α πο στο λά κης κ.ά (2006:39) με «τα πραγ μα τικά πει ρά μα τα ε ξυ πη ρε τεί ται ο στό χος της α να γω γής της μά θη σης σε αυ τό νο μη βιω μα τι κή ε μπει ρί α, με σκο πό τη σύν δε ση του γνω στι κού υ λι κού με την κα θημε ρι νό τη τα και την προ σέγ γι ση της ε πι στη μο νι κής με θο δο λο γί ας».

3 Εικονικό ή πραγματικό πείραμα στη διδασκαλία της Φυσικής για την αλλαγή των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και φοιτητών: Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση 59 Α πό την άλ λη πλευ ρά, τα τε λευ ταί α χρό νια τα ει κο νι κά πει ρά μα τα προ σομοιώ σεις - βρί σκο νται στο ε πί κε ντρο του εκ παι δευ τι κού εν δια φέρο ντος ως μέ σο δι δα σκα λί ας και έ ρευ νας (Τζι μο γιάν νης και Μι κρό που λος 2000) και α να πτύσσο νται δυ να μι κά τό σο ως εκ παι δευ τι κό ό σο και ως ε ρευ νη τι κό εργα λεί ο για τη διε ρεύ νη ση των α ντι λή ψε ων των μα θη τών Πρω το βάθ μιας, Δευ τερο βάθ μιας και Τρι το βάθ μιας Εκ παί δευ σης (Τζι μο γιάν νης και Μι κρό που λος 1998, Τζι μο γιάννης κ.ά. 1998). Τέ λος, τα ει κο νι κά πει ρά μα τα δια μορ φώ νουν νέ ες ο πτι κές για τη δι δα σκα λί α των Φυσι κών Ε πι στη μών και της Τε χνο λο γί ας σε θέ μα τα που θε ω ρού νται δύ σκο λα ή εί ναι ε κτός ά με σης ε μπει ρί ας (Μι χα η λί δης 2007, Μι κρόπου λος 2006), κα θώς ε πί σης μπο ρούν να προ σεγ γί σουν με ι διαί τε ρη ε πι τυ χί α σύν θε τες έν νοιες σε μα θή μα τα των Φυ σι κών Ε πι στη μών, ό πως εί ναι η τα χύ τη τα, η ε πι τά χυνση, η κί νη ση σε τρο χιά κτλ.(πα να γιω τα κό που λος κ.ά. 2004). Ω στό σο, πα ρά το γε γο νός ό τι και τα δυο εί δη πει ρα μά των εί ναι ση μα ντι κά στη δι δα σκα λί α της Φυ σι κής για την αλ λα γή των ε ναλ λα κτι κών ι δε ών των μα θη τών ή φοι τη τών προς τις α ντί στοι χες ε πι στη μο νι κές, προ κύ πτει α πό τη διε θνή βιβλιο γρα φί α (Corter et al. 2004, Ma and Nickerson 2006) ό τι υ πάρ χει μια χρό νια δια μά χη με τα ξύ αυ τών που υ πο στηρί ζουν τα ει κο νι κά πει ρά μα τα και αυ τών που υ πο στη ρί ζουν τα πραγ μα τι κά πει ρά μα τα. Α να φο ρι κά με την κα τη γο ρί α των ει κο νι κών πει ρα μά των οι υ πο στη ρι κτές επικε ντρώ νουν τις πα ρα δο χές τους στα ε ξής: ε πι ση μαί νουν ό τι στην ε κτε νή ε πι σκό πη ση της βι βλιο γρα φί ας για τη χρήση των υ πο λο γι στών και κατ ε πέκτα ση των ει κο νι κών πει ρα μά των α πό τα παι διά, δεν υ πάρ χει ού τε θε ω ρη τι κή ού τε ε μπει ρι κή αι τιο λό γη ση για έ ναν τέ τοιο α πο κλει σμό (Clements και Sarama 2003). ι σχυ ρί ζο νται ό τι τα φυ σι κά ερ γα στή ρια χρη σι μο ποιούν ά σκο πα πο λύ τι μο χώ ρο και κα τα να λώ νουν το χρόνο του φοι τη τή στην πλή ρως κα θο δη γούμε νη ορ γά νω ση του πει ρά μα τος και τέλος θε ω ρούν ό τι αυ τός συμ με τέχει σε ε πί πο νες δια δι κα σί ες (Corter et al. 2004). Α ντί θε τα, ε πι ση μαί νουν ό τι τα ει κο νι κά πει ρά μα τα πα ρέ χουν δυ να τό τη τες με λέ της φαι νο μένων που εί ναι χρο νο βό ρα (π.χ. κι νή σεις πλα νη τών) και άλ λων που ε ξε λίσ σονται τα χύ τα τα, ό πως οι α το μι κές ή πυ ρη νι κές με τα πτώ σεις (Τζι μο γιάν νης 2004: 245). προ βάλ λουν τον ι σχυ ρι σμό ό τι πα ρέ χουν δυνα τό τη τες με λέ της φυ σι κών φαι νο μέ νων που έ χουν με γά λο κό στος ή α να πα ράγο νται δύ σκο λα στο ερ γα στή ριο (π.χ. κα τα στά σεις χω ρίς τρι βές), κα θώς ε πί σης και α ντι κατά στα σης ε πι κίν δυ νων πει ρα μά των, ό πως εί ναι η διά σπα ση ρα διενερ γών πυ ρή νων (Τζι μο γιάν νης 2004: 245). α να φέ ρουν ό τι πα ρό λο που οι ερ γα στη ρια κές δρα στη ριό τη τες εί ναι σχεδια σμέ νες έ τσι ώ στε να ε μπλέ κουν τους φοι τη τές α πευ θεί ας με α ντι κείμε να και φαι νό με να, οι προ σο μοιώ σεις μπο ρούν να σχε δια στούν για να προ σφέ ρουν ση μα ντι κές α πει κο νί σεις ε μπει ριών έ ρευ νας, γε γο νός που

4 60 Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου συ χνά δεν ε πι τυγ χά νε ται σε αρ κε τά ε πι στη μο νι κά θέ μα τα με τα πραγ ματι κά α ντι κεί με να. (Hofstein and Lunetta 2004:42). ε πά γο νται ό τι στα ει κο νι κά πει ρά μα τα προ σφέ ρο νται δυ να τό τη τες αλ ληλε πί δρα σης των μα θη τών με το φυ σι κό μο ντέ λο με τα βάλ λο ντας ε λεύ θε ρα συν θή κες και πα ρα μέ τρους και παρα τη ρώ ντας τα α πο τε λέ σμα τα της παρέμ βα σής τους στην ο θό νη. Κα τά συ νέ πεια, πα ρέ χε ται η ευ και ρί α στους μα θη τές να κά νουν προ βλέ ψεις, να ο δη γη θούν σε συ μπε ρά σμα τα, να καλ λιερ γή σουν τη φυ σι κή διαί σθη ση και την κρι τι κή τους σκέ ψη (Τζι μογιάν νης 2004: 245). θε ω ρούν, πα ρά το γε γο νός ό τι τα ευ ρή μα τα ε ρευ νών για α πο τε λε σμα τικούς τρό πους χρή σης προ σο μοιώ σε ων δεν εί ναι α κό μη ι διαί τε ρα πει στικά, ό τι η ε να σχό λη ση των φοι τη τών σε κατάλ λη λες συν θή κες προ σο μοί ωσης, α παι τεί πο λύ λι γό τε ρο χρό νο α πό την ε νασχό λη σή τους σε α ντί στοι χο ερ γα στή ριο με πραγ μα τι κά α ντι κεί με να (Hofstein and Lunetta 2004:42). α να φέ ρουν ό τι ο Υ πο λο γι στής μπο ρεί να εν σω μα τώ σει και να ε πι δεί ξει τα στοι χεί α α πό τον πραγ μα τι κό κό σμο γρή γο ρα και με α κρί βεια. Αυτό ε πι βο η θά τους φοι τη τές με την ε κτέ λεση των ει κο νι κών πει ρα μά των να κά νουν τη δια σύν δε ση με τα ξύ των συ γκε κριμέ νων στοι χεί ων στον πραγ μα τι κό κό σμο και των α φη ρη μέ νων α να πα ρα στά σε ων της φυ σι κής (Redish 1993β). προ σφέ ρε ται στους φοι τη τές η δυ να τό τη τα με τα σχη μα τι σμού α φη ρημέ νων εν νοιών σε α ντι λη πτι κές α να πα ρα στά σεις (Μικρό που λος 2003), ό πως ει κό νες, προ σο μοιώ σεις κί νη σης, δια νυ σμα τι κές και διαγραμ ματι κές α πει κο νί σεις, α ριθ μη τι κές με τρή σεις, οι ο ποί ες έ χουν ση μα ντι κή παι δα γω γι κή α ξί α για την κα τα νό η ση ή με λέ τη φυ σι κών φαι νο μέ νων και δια δι κα σιών (Τζι μο γιάν νης 2004: 245). Ως προ έ κτα ση των α πό ψε ων των υ ποστη ρι κτών για τα ει κο νι κά πει ρά μα τα ο Steinberg (2000) στην ε ρώ τη ση που θέ τει σε μια εργα σί α του με τί τλο: «Να χρησι μο ποι ή σει κα νείς τις προ σομοιώ σεις ή να μην τις χρη σι μο ποι ή σει;», α πα ντά κα τα φα τι κά. Ει δι κό τε ρα, α να φέ ρει ό τι οι προ σο μοιώ σεις μπο ρούν να χρη σι μοποι η θούν για την δι δα σκα λί α της φυ σι κής υ πό τον ό ρο ό τι σχε διά ζο νται κα τάλλη λα και ε φαρ μό ζο νται στα κα τάλ λη λα πλαί σια. Α κό μη, ο Redish (1993α) διε ρω τά ται στην ερ γασί α του: «Εί ναι ο Υ πο λο γι στής κα τάλ λη λος για τη δι δα σκα λί α Φυ σι κής;» και α πα ντώ ντας κα τα φα τι κά στην ε ρώ τη ση, ε πι ση μαί νει ό τι «ο υ πολο γι στής μπο ρεί να βο η θή σει τους σπου δα στές να μά θουν τη φυ σι κή, αλ λά όχι σε ό λες τις πε ρι πτώ σεις και ό χι γε νι κά». Σε α ντί θε ση με τα πα ρα πά νω, οι α πό ψεις των υ πο στη ρι κτών των πραγ μα τι κών πει ρα μά των εί ναι δυ να τόν να κω δι κο ποι η θούν ως ε ξής: ι σχυ ρί ζο νται ό τι οι φοι τη τές πρέ πει να ε κτε θούν στη φυ σική ε μπει ρί α - και στις α βε βαιό τη τες (α προσ διο ρι στί ες) του υ λι κού κό σμου (Corter et al. 2004).

5 Εικονικό ή πραγματικό πείραμα στη διδασκαλία της Φυσικής για την αλλαγή των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και φοιτητών: Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση 61 θε ω ρούν ό τι τα πραγ μα τι κά πει ρά μα τα εί ναι κε ντρι κό πο λι τι στι κό και ε πι στη μο λο γι κό ερ γα λεί ο της μά θη σης και μά λιστα υ πο γραμ μί ζουν το γεγο νός ό τι η γέ νε ση της ε πι στη μο νι κής γνώ σης προ ωθεί ται πρώ τι στα μέ σω του πει ρα μα τι σμού (Reiner and Gilbert 2004). ε πι ση μαί νουν ό τι εί ναι ε πι βλα βής η χρή ση υ πο λο γι στών ό χι μόνο για την πραγ μα το ποί η ση συ γκε κρι μέ νων εκ παι δευ τι κών στό χων, αλ λά και για τη διεύ ρυν ση των εκ παι δευ τι κών στό χων που ε στιά ζο νται τό σο στην ε γκεφαλι κή ό σο και στην κοι νω νι κή α νά πτυ ξη (Triona and Klahr 2003:150). δια τυ πώ νε ται ο ι σχυ ρι σμός ότι «σε πολ λές πε ρι πτώ σεις οι δυ να τό τη τες των Νέ ων Τε χνο λο γιών φαί νε ται να χρη σι μο ποιού νται χω ρίς ε πι στα μένη με λέ τη της σύν δε σης τους με τους επι διω κό με νους στό χους μά θη σης. Έ τσι, για παρά δειγ μα, γί νο νται πολ λές φο ρές ε ντυ πω σια κές πο λυ με σικές ε φαρ μο γές, με κί νη ση, ή χο, βί ντε ο κ.α., οι ο ποί ες κρα τούν, ί σως, ζωη ρό το εν δια φέ ρον των μαθη τών, χω ρίς ό μως α ντί στοι χα υ ψη λά α πο τε λέσμα τα μά θη σης» (Μι χα η λί δης 2007). προ βάλ λουν την πα ρα δο χή ό τι ε πει δή ο χει ρισμός των φυ σι κών υ λι κών εί ναι ου σιώ δης για τη μά θη ση, ε στιάζο ντας την εκ παί δευ ση στους υ πολο γι στές στε ρού νται τα παι διά αυ τές τις α πα ραί τη τες ε μπει ρί ες (Αlliance for Childhood 2000). α πο κλεί ουν σιω πη ρά ή ρη τά τις προ σο μοιώ σεις υ πο λο γι στών και τα ει κονι κά ερ γα στή ρια α πό τον κα θο ρι σμό των πρα κτι κών δρα στη ριο τήτων. Για πα ρά δειγ μα, η Έ νω ση των κα θη γη τών θε τι κών ε πι στη μών της Virginia σχε τι κά με τη χρή ση των υ πο λο γι στών στην εκπαί δευ ση συ στή νει ό τι «οι υ πο λο γι στές πρέ πει να ε νι σχύ σουν, αλ λά να μην α ντι κα τα στή σουν, ου σιαστι κά τις πρα κτι κές ερ γα στη ρια κές δρα στη ριό τητες» (National Science Teachers Association of Virginia 1999). Ο σα φής υ παι νιγ μός εί ναι ό τι αυτή η Έ νωση βλέ πει τη χρή ση των ει κο νι κών υ λι κών ως μια διά κρι ση σε σχέ ση με τις πρακτι κές δρα στη ριό τη τες. Πρέ πει να ση μειω θεί ό τι αυ τή η δια μά χη ε νι σχύ ε ται και α πό τις α να φο ρές του Kulik (2003) που θε ω ρεί ό τι αν και τα προ γράμ μα τα προ σο μοί ω σης βελ τιώ νουν με ρι κές φο ρές την α πο τε λε σμα τι κό τη τα στη δι δα σκα λί α της ε πι στήμης, με ρι κές με λέ τες που πραγ μα το ποι ή θη καν κα τά τη διάρ κεια της δε κα ε τί ας του 80 και της δε κα ε τί ας του 90 α νέ δει ξαν και αρ νη τι κά α ποτε λέ σμα τα α πό τις προ σομοιώ σεις. Ε πι πλέ ον, πολ λοί ι σχυ ρί ζο νται (Hennessya et al. 2007) ό τι πα ρά την εμ φά νιση των νέ ων τεχνο λο γι κών ερ γα λεί ων, τα πει ρά μα τα με τα φυ σι κά α ντι κεί μενα (πραγ μα τι κά πει ρά μα τα) στο ερ γα στή ριο χρη σι μο ποιού νται α κό μα ευ ρέ ως στην ε πι στή μη και στην εκ παίδευ ση. Α να λύ ο ντας, λοι πόν, τα βι βλιο γρα φι κά ευ ρή μα τα δια πι στώ νεται ό τι δεν υ πάρ χει σα φής και α πο δε κτή α πά ντη ση για το ποιο εί δος πει ράμα τος, ει κο νι κό ή πραγ μα τι κό, εί ναι πλέ ον α πο τε λε σμα τι κό, σχε τι κά με την κα τα νό η ση βα σι κών

6 62 Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου εν νοιών της Φυ σι κής και την αλ λα γή των ε ναλ λα κτι κών ιδε ών των μα θη τών ή των φοι τη τών προς τις α ντί στοι χες ε πι στη μο νι κές. Για το λό γο αυ τό προ βάλ λεται η α νά γκη για μια βι βλιο γρα φι κή α να σκό πη ση σχε τικά με την α πο τε λε σματι κό τη τα αυ τών των πει ρα μά των. Πιο συ γκε κρι μέ να, μέσα α πό την διε ρεύ νη ση της βι βλιο γρα φί ας ε πι χει ρεί ται ο ε ντο πι σμός και η ανά λυ ση προ σεγ γί σε ων, οι ο ποί ες α πα ντούν στα πα ρα κά τω ε ρευ νη τι κά ε ρω τήμα τα: I) Τα ει κο νικά πει ρά μα τα εί ναι το ί διο α πο τε λε σμα τι κά με τα ει κο νι κά στη δι δα σκα λί α της Φυ σι κής για την αλ λα γή των ε ναλ λα κτι κών ι δε ών των μα θητών ή φοι τη τών προς τις α ντί στοι χες ε πι στη μο νι κές; Ι Ι) Τα ει κο νι κά πει ρά μα τα εί ναι α πο τε λε σμα τι κό τε ρα σε σχέση με τα πραγμα τι κά; Ι Ι Ι) Τα πραγ μα τι κά πει ρά μα τα εί ναι α πο τε λε σμα τι κό τε ρα σε σχέ ση με τα εικο νι κά; IV) Μπο ρούν να δο θούν ο ρι στι κές α παντή σεις για το ποιο εί δος πει ρά ματος εί ναι πιο α πο τε λε σμα τι κό; Βι βλιογρα φι κή α να σκό πη ση ε ρευ νών Μέ σα από την εν δε λε χή βι βλιο γρα φι κή α να σκό πη ση της ελ λη νι κής και διε θνούς βιβλιο γρα φί ας (συ μπε ρι λαμ βα νο μέ νης και της Δια δι κτυα κώς κα τα γε γραμ μένης) α να φο ρι κά με την α πο τε λε σμα τι κό τη τα του ει κο νι κού και πραγ μα τι κού πειρά μα τος Φυ σι κής, προ έ κυ ψε η τα ξι νό μη ση ο μα δο ποί η ση των συ να φών ε ρευνών σε τέσ σε ρις κα τη γο ρί ες. Η τα ξι νό μη ση αυ τών των ε ρευ νών έγι νε για τους ε ξής λό γους: α) για να υ πάρχει μια σύν δε ση με τα ε ρευ νη τι κά ερω τή μα τα που τέ θη καν στην ει σα γω γή της ερ γα σί ας. Με άλ λα λό για, η τα ξι νόμη ση έ γι νε με βά ση τα α πο τε λέ σμα τα και τα συ μπε ρά σμα τα που έ χουν συ να γά γει οι συγ γρα φείς των ε ρευ νών και β) για να δο θεί η δυ να τό τη τα μέ σα α πό αυ τή την τα ξι νό μη ση να με λε τη θούν σε βά θος οι έ ρευ νες κά θε κα τη γο ρί ας τό σο ως προς τη δι δα κτι κή προ σέγ γι ση και τη μεθο δο λο γί α με την ο ποί α υ λο ποι ή θηκαν ό σο και ως προς τη διε ρεύ νη ση και τον ε ντο πι σμό των πα ρα μέ τρων για το πό τε εί ναι χρή σι μη η πραγ μα το ποί η ση πραγμα τι κών πει ρα μά των και πό τε η πραγ μα το ποί η ση των ει κο νι κών. Με άλ λα λό για, μέ σα α πό αυ τή την τα ξι νό μη ση ε πι διώ κε ται να κα τα νο η θούν κα λύ τε ρα οι δυ να τό τη τες των δυο ει δών πειρα μά των και η α πο τε λε σμα τι κή ε φαρ μο γή και χρή ση τους στη δι δα σκα λί α της Φυ σι κής, για την κα τα νό η ση βασι κών εν νοιών και για την αλ λαγή των ε ναλ λα κτι κών ι δε ών των μα θη τών ή των φοι τη τών προς τις α ντί στοι χες ε πι στη μο νι κές. Πα ράλ λη λα, πρέ πει να α να φερ θεί ό τι οι βα σι κοί ά ξο νες πα ρου σί α σης και κριτι κής α νά λυ σης των ε ρευ νών εί ναι: α) τα πε ρι γρα φι κά χα ρα κτηρι στι κά κά θε έ ρευ νας (μέ γε θος δείγ μα τος, η λικί α μα θη τών ή φοι τη τών κ.ά.). β) οι δι δα κτι κές προ σεγ γί σεις που υ πο στή ρι ζαν τα πει ρά μα τα.

7 Εικονικό ή πραγματικό πείραμα στη διδασκαλία της Φυσικής για την αλλαγή των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και φοιτητών: Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση 63 γ) η με θο δο λο γί α που α κο λου θή θη κε (μέ θο δοι συλ λο γής και α νά λυ σης δεδο μένων). δ) τα ε ρευ νη τι κά α πο τε λέ σμα τα και συ μπε ρά σμα τα που έ χουν δια τυ πώ σει οι συγ γρα φείς. Α να λυ τι κό τε ρα, οι τέσ σε ρις κα τη γο ρί ες των ε ρευ νών που ε ντο πί στη καν είναι οι ε ξής: i) Έ ρευ νες α πό τις ο ποί ες προκύ πτουν πα ρό μοια ί δια - α πο τε λέ σμα τα με τά την ε φαρ μο γή των ει κο νι κών και πραγ μα τι κών πει ρα μά των στη δι δα σκα λί α της Φυσι κής: Αρ χι κά, στην πρώ τη κα τη γορί α (i) ε ντάσ σο νται οι Choi και Gennaro (1987) που συ νέ κρι ναν την α πο τε λε σμα τι κό τη τα της ε μπει ρί ας σε προ σο μοί ω ση με μικρο ϋ πο λο γιστή με την ερ γα στη ρια κή ε μπει ρί α με πραγ ματι κά α ντι κεί με να (σε 128 μα θη τές γυ μνα σί ου) α να φο ρι κά με την έν νοια του ό γκου του υ γρού που ε κτο πί ζε ται και δια πί στω σαν ό τι η προ σο μοί ω ση στον υ πο λο γι στή ή ταν τό σο α ποτε λε σμα τι κή ό σο και η ερ γα στη ρια κή ε μπει ρί α με πραγ μα τι κά α ντι κεί με να. Οι μα θη τές χω ρί στη καν τυ χαί α σε 2 ο μά δες, στην ο μά δα ε λέγ χου (πραγ μα τι κά α ντι κεί με να) και στην πει ρα μα τι κή ο μά δα (προσο μοί ω ση με μι κρο ϋ πο λο γι στή). Και οι δυο ο μά δες δι δά χθη καν σε έ ξι ί διες έννοιες που σχε τί ζο νται με την έννοια του ό γκου του υ γρού που ε κτο πί ζε ται. Σχε διά στη καν πέ ντε πει ρά μα τα με τα πραγ μα τι κά α ντι κεί με να πα ράλ λη λα με τα πέ ντε πει ρά μα τα προ σο μοί ω σης στον μι κρο ϋ πο λο γι στή. Τα μέ σα συλ λο γής δε δο μέ νων ή ταν έ να τε στ 20 ε ρω τήσε ων πολ λα πλής ε πι λο γής και έ να με τα τεστ. Η α νά λυ ση των δε δο μέ νων έ γι νε με την α νά λυ ση δια κύ μαν σης (ANOVA). Ο Baxter (1995) συ νέ κρι νε δυο με θό δους πει ρα μα τι σμού για το πώς 100 μαθη τές της Έ κτης τά ξης Δη μο τι κού Σχο λεί ου μπο ρούν να λύ σουν έ να πρό βλημα η λε κτρι κών κυ κλω μά των και ει δι κό τε ρα τις δρα στη ριό τη τες (φύλ λο ερ γασιών) με τί τλο: «Η λε κτρι κά μυ στή ρια» («Electric Mysteries»). Τα «η λε κτρι κά μυ στή ρια» εί ναι μια διε ρεύ νη ση σχε τι κά με η λε κτρι κά κυ κλώ μα τα στα οποί α οι μα θη τές κα θο ρί ζουν το πε ριε χό με νο έ ξι «κι βω τί ων μυ στη ρί ου» με τη σύν δε ση κα λω δί ων, μπα τα ριών και λα μπών στα κι βώ τια. Η διε ρεύ νη ση αυ τή πραγ ματο ποι ή θη κε με δυο με θό δους πει ρα μα τι σμού. Στη μί α μέθο δο οι μα θη τές χρησι μο ποί η σαν πραγ μα τι κά κι βώ τια, με κα λώ δια και λά μπες που μπο ρούν να τα χει ρι στούν με φυ σι κό τρό πο και στην άλ λη χρη σι μο ποί η σαν μί α προ σο μοί ω ση υ πο λο γι στών με ει κο νι κά κι βώ τια, κα λώ δια και λά μπες που μπο ρούν να τα χειρι στούν στην ο θό νη του υ πο λο γι στή χρη σιμο ποιώ ντας το πο ντί κι. Η μέ θο δος συλ λο γής δε δο μέ νων ή ταν έ να φύλ λο α ξιο λό γη σης που δό θη κε σε κάθε μα θη τή, ο ο ποί ος έ πρε πε να προσ διο ρί σει σω στά το πε ριεχό με νο ε νός κι βω τί ου και να σχε διά σει το σω στό κύ κλω μα που χρη σι μο ποί η σε για να προσδιο ρί σει το πε ριε χό με νο. Η α νά λυ ση των δε δο μέ νων (που προ έ κυ ψαν α πό το

8 64 Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου φύλ λο α ξιο λόγη σης) έ γι νε με έ να σύ στη μα πό ντων (Shavelson et al. 1991), σύμφω να με το ο ποίο κά θε μα θη τής λαμ βά νει έ να πό ντο ε άν α πα ντή σει ορ θά για το πε ριε χό με νο κά θε κι βω τί ου. Η βαθ μο λο γί α κυ μαί νε ται α πό μη δέν μέ χρι έ να πό ντο για κάθε κι βώ τιο και το μέ γι στο εί ναι έ ξι πό ντοι (έ ξι κι βώ τια) για ό λη την έ ρευ να. Τα α πο τε λέ σμα τα έ δει ξαν ό τι η μέ ση α πό δο ση των μα θη τών ή ταν πε ρίπου ί ση και για τις δύ ο με θό δους πει ρα μα τι σμού. Οι Triona και Klahr (2003) συ γκρί νουν την α πο τε λε σμα τι κό τη τα δύ ο δι δα κτικών πε ρι πτώ σε ων που δια φέ ρουν μό νο στο μέ σο με το ο ποί ο πα ρου σιά στη καν. Πιο συ γκε κρι μέ να, 92 μα θη τές δη μο τι κού σχο λεί ου δι δά χθη καν στην μί α πε ρίπτω ση χρη σι μο ποιώ ντας φυ σι κά, εύ χρη στα α ντι κεί με να (α λη θι νά ε λα τή ρια και βά ρη) και στην άλ λη πε ρί πτω ση, δι δά χθη καν χρη σι μο ποιώ ντας ει κο νι κά, βασι σμέ να σε υ πο λο γιστή α ντι κεί με να (τα ί δια α λη θι νά ε λα τή ρια και βά ρη α πεικονί στη καν στην ο θό νη του υ πο λο γι στή) που ή ταν κα τά τα άλ λα παρό μοια με τα φυ σι κά α ντι κεί με να. Οι μα θη τές ερ γά στη καν με το πε δί ο του ε λα τη ρί ου και στις φυ σι κές και ει κο νι κές εκ δο χές του. Και στις δύ ο κα τα στά σεις, οι μα θη τές ε πέ λε ξαν α πό ο κτώ δια φο ρε τι κά ε λα τή ρια που ποι κί λαν σε τρεις δια στά σεις (το κα θέ να εί χε δυο ε πί πε δα): μή κος(μα κρύ ή κο ντό), πά χος (ευ ρύ ή στε νό) και μέ γε θος σύρ μα τος (λε πτό ή πα χύ). Η τέ ταρ τη παρά με τρος ή ταν η μά ζα του βα ριδί ου που μπο ρού σε να προ σκολ λη θεί σε κά θε ελα τή ριο (βα ρύ ή ε λα φρύ). Ό λοι οι μα θη τές συμ με τεί χαν σε 3 φά σεις: α) στο προ τε στ και στην εκπαί δευ ση, β) στο με τα τε στ και γ) στην με τα φο ρά. Α να λυ τι κό τε ρα, στην πρώ τη φά ση με τη χρή ση του προ τε στ οι ε ρευ νη τές προσδιό ρι σαν την αρ χι κή γνώ ση των μα θη τών για το πε δί ο του ελα τη ρί ου. Στη συνέ χεια αυ τής της φά σης, έ νας εκ παι δευ τής πα ρου σί α σε τα είδη των ε λα τη ρί ων (εί τε φυ σι κά εί τε ει κο νι κά α ντι κεί με να, α νά λο γα με την κα τά στα ση) και ει σή γαγε τις 4 πα ρα μέ τρους (μή κος, πά χος, μέ γε θος σύρ μα τος και βά ρος). Ε πι προ σθέτως, τους πα ρου σιά στη κε η κλί μα κα α ξιο πι στί ας σχε τι κά με τις α πα ντή σεις που θα έ δι ναν στις ε ρω τή σεις. Τέ λος, σχε δί α σαν και ε κτέλε σαν τέσ σε ρα πει ρά μα τα: δύ ο πει ρά μα τα που ε πι κε ντρώ θη καν στην ε πί δραση του μή κους του ε λα τη ρί ου και δύ ο που ε πι κε ντρώ θη καν στο πά χος του ε λατη ρί ου. Στην δεύ τε ρη φά ση, με το με τα τε στ α ξιο λο γή θη κε η ά με ση ε πί δρα ση της εκπαί δευ σης. Στην τρί τη φά ση, και στις δύ ο κα τα στά σεις οι μα θη τές ερ γά στη καν με φυ σι κά υ λι κά, τους α να βα τή ρες (ή ρά μπες) (Triona and Klahr 2003: ). Το όρ γανο συλ λο γής δε δο μέ νων ή ταν η συ νέ ντευ ξη. Πιο συ γκε κρι μέ να, οι μαθη τές έδω σαν συ νέ ντευ ξη ξε χω ρι στά σε έ να ή συ χο δω μά τιο και ό λες οι δρα στηριό τητες τους, μα ζί με τα πει ρα μα τι κά τους σχέ δια και τις προ φο ρι κές ε πε ξη γήσεις, κα τα γρά φο νταν σε βί ντε ο για πε ραι τέ ρω κω δι κο ποί η ση και α νά λυ ση. Η ανά λυ ση των δε δο μέ νων έ γι νε με βά ση την πο λυ με τα βλη τή α νά λυ ση δια κύ μανσης (MANOVA), το στα τι στι κό κρι τή ριο χ 2 και το στα τι στι κό κρι τή ριο Paired

9 Εικονικό ή πραγματικό πείραμα στη διδασκαλία της Φυσικής για την αλλαγή των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και φοιτητών: Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση 65 Samples t-test. Τα α ποτε λέ σμα τα αυ τής της με λέ της προ τεί νουν ό τι «οι μα θη τές της Δ και Ε δημο τι κού σχο λεί ου που δι δά χθη καν να σχε διά ζουν πει ρά μα τα, δι δά χθη καν ε ξίσου κα λά εί τε με τα ει κο νι κά εί τε με τα φυ σι κά υ λι κά» (Triona and Klahr 2003:170). Πα ρό μοια α πο τε λέ σμα τα βρί σκουν οι ε ρευ νη τές (Klahr et al. 2007) σε μια πρό σφα τη με λέ τη που ε ρευνούν τη σχε τι κή α πο τε λε σμα τι κό τη τα της φυ σικής και ει κο νι κής διά στα σης. Στην έ ρευ να συμ με τεί χαν 56 μα θη τές Μέ σης Εκ παίδευ σης, στην ο ποί α έ πρε πε να ε ντο πί σουν και να συ ναρ μο λο γή σουν έ να αυτοκί νη το που θα διά νυε την μέ γι στη α πό στα ση. Τα πραγ μα τι κά α ντι κεί με να του αυ το κι νή του εμ φα νί ζο νται να εί ναι τα ί δια και στον υ πο λο γι στή. Τα α ντικεί με να εί ναι τα ε ξής: με γά λη λε πτή ρό δα, με γά λη- πα χιά ρό δα και μι κρή ρό δα (μπροστι νή και ο πί σθια), πα χύς και λε πτός ά ξο νας, κα θώς ε πί σης έ να κο ντό και έ να μα κρύ «α μά ξω μα». Οι μα θη τές ο ρί στη καν τυ χαί α σε τέσ σε ρις δια φο ρε τι κές κατα στά σεις-ο μά δες, α νά λο γα με το ε άν χει ρί στη καν τα φυ σι κά ή τα ει κο νι κά αντι κεί με να, και το ε άν θα εί χαν έ ναν στα θε ρό α ριθ μό αυ το κι νή των για να κατα σκευά σουν ή έ να στα θε ρό χρο νι κό διά στη μα στο ο ποί ο να έ πρε πε να τα κα τασκευά σουν. Ει δι κότε ρα, στη φυ σι κή κα τά στα ση των α ντι κει μένων, οι μα θη τές χρη σι μο ποί η σαν τα πραγ μα τι κά α ντι κεί με να (μέ ρη) και «έ τρε ξαν» τα αυ το κί νη τα σε έ να διά δρο μο στο σχο λεί ο τους, ε νώ στον ει κο νι κό όρο των α ντι κει μέ νων χρη σι μο ποί η σαν το πρό γραμ μα υ πο λο γι στών και «έ τρεξαν» τα αυ το κί νη τα στην ο θό νη του υ πο λογι στή. Ε πί σης, πριν και με τά την συ ναρ μο λό γη ση των αυ το κι νή των οι μα θη τές α ξιολο γή θηκαν με έ να σχε δόν ί διο ε ρω τη μα το λό γιο α ξιο λό γη σης γνώ σης (ε ρω τήσεις πολ λα πλής ε πι λο γής). Η δια δι κα σί α που α κο λουθή θη κε κα τά τη με λέ τη α πο τε λεί ται α πό τρεις φάσεις: i) Προ ε τοι μα σί α και προ τε στ, ii) Συ ναρ μο λό γη ση και δο κι μή των αυ το κι νή των και iii) Με τα τε στ και από στα ση αυ το κι νή του. Πιο συ γκε κρι μέ να, κα τά την διάρ κεια του προτε στ ο στό χος ή ταν να βρουν οι μα θη τές ποιος συν δυα σμός των με ρών του αυτο κι νή του θα ο δη γού σε στην κα τα σκευ ή ε νός αυ το κι νή του που θα διά νυε την μέ γι στη α πό στα ση. Στη συ νέχεια, α φού οι μα θη τές εί δαν έ να αυ το κί νη το να συ ναρ μο λο γεί ται α πό τα φυ σι κά τμή μα τά του, τους ζη τή θη κε να α να φέ ρουν πώς θα έ φτια χναν τα αυ το κί νη τα με τη χρη σιμο ποί η ση των φυ σι κών α ντι κει μέ νων ή με τη χρη σι μο ποί η ση του υ πολο γι στή. Στην δεύ τε ρη φά ση, λοι πόν, οι μα θητές κα τευ θύν θη καν εί τε στα φυ σι κά μέ ρη των αυ το κι νή των είτε στον υ πο λο γι στή. Πέ ρα α πό τις άλ λες δρα στη ριό τη τες, τους ζη τή θη κε, σε πε ριο ρι σμέ νο χρό νο, να συ ναρ μο λο γή σουν και να δο κι μά

10 66 Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου σουν σε 20 λε πτά ό σο περισ σό τε ρα αυ το κί νη τα ή ταν δυ να τόν. Ταυ τό χρο να, τους ζη τή θη κε, χω ρίς τον πε ριο ρι σμό του χρό νου, να συ ναρ μο λο γή σουν και να δο κιμά σουν 6 δια φο ρε τι κά αυ το κί νη τα. Στην τρί τη φά ση, ε νώ οι μα θη τές τελεί ω σαν τον πει ρα μα τι σμό, τους δό θη κε έ να με τα τε στ, υ πεν θυ μί ζο ντάς τους ό τι θα μπο ρού σαν να χρη σι μο ποι ή σουν ό λα τα α πο τε λέ σμα τα α πό τα φύλ λα δε δο μέ νων για να α πα ντήσουν σε ο ποια δή πο τε α πό τις ε ρω τή σεις. Με την ο λο κλή ρω ση του με τα τε στ, ό λα τα παι διά κλή θη καν να υ λο ποι ή σουν μί α δρα στη ριό τη τα (α νοι χτή ε ρώ τη ση) και πιο συ γκε κρι μέ να να φτιά ξουν έ να φυ σι κό αυ το κί νη το που πί στευαν ό τι θα διά νυε την με γα λύ τε ρη α πό στα ση (Klahr et al. 2007: ). Συ νο πτι κά, τα μέ σα συλ λογής δε δο μέ νων που χρη σι μο ποί η σαν οι ε ρευ νη τές ή ταν το ε ρω τη μα το λό γιο αξιο λό γη σης για τις γνώ σεις των μα θη τών (πριν και με τά την συ ναρ μο λό γη ση), οι συ νε ντεύ ξεις, τα προ τε στ και με τα τε στ και μια τελι κή α νοι χτή ε ρώ τη ση δρα στη ριό τη τα. Η α νά λυ ση των δε δο μέ νων έ γι νε με την α νάλυ ση δια κύ μαν σης (ANOVA) και το στα τι στι κό κρι τή ριο χ 2. Σε μια άλ λη έ ρευ να οι Keller et al. (2005) συ νέ κρι ναν την α πό δο ση των φοιτητών χρη σι μο ποιώ ντας εί τε μια δια δρα στι κή προ σο μοί ω ση (Circuit Construction Kit, CCK) εί τε τον πραγ μα τικό ερ γα στη ρια κό ε ξο πλι σμό σχε τι κά με την κατα νό η ση των κυκλω μά των συ νε χούς τά σης. Η προ σο μοί ω ση διαθέ τει ει κο νικό ε ξο πλι σμό, ό πως μπα τα ρί ες, κα λώ δια, α ντι στά σεις, λα μπτή ρες, δια κό πτες, α μπε ρό με τρο και βολ τό με τρο, ο ο ποί ος εί ναι ί διος με τον πραγ μα τι κό ε ξο πλισμό. Α κό μη, η προ σο μοί ω ση δο κι μά στη κε α πό την ο μά δα Physics Education Technology (PhET) στο Πανε πι στή μιο του Colorado. Η έ ρευ να υ λο ποι ή θη κε σε 364 φοι τη τές τρι το βάθ μιας εκ παί δευ σης. Οι φοι τητές χω ρί στη καν σε δυο ο μά δες. Στην πει ρα μα τι κή ο μά δα (Ν=184 φοι τη τές) που χρη σι μο ποί η σε την προ σομοί ω ση και στην ο μά δα ε λέγ χου (Ν=180 φοι τη τές) που χρη σι μο ποί η σε τον πραγ μα τι κό ε ξο πλι σμό. Ως μέ σο συλ λο γής δε δο μέ νων χρη σι μο ποι ή θηκε ο δια γω νι σμός Brief Electricity and Magnetism Assessment (BEMA), ο ο ποί ος πε ριεί χε 31 ε ρω τή σεις πολ λαπλής ε πι λο γής. Η α ξιο λό γη ση και η α νά λυ ση των στοι χεί ων για την εν νοιο λογι κή κα τα νό η ση των φοι τη τών έ γι νε με βά ση την βαθ μο λο γί α των φοι τη τών σε τέσ σε ρις δια γω νι σμούς κα τά τη διάρ κεια εξα μή νου. Με βά ση τα α πο τε λέ σμα τα δια πι στώ θη κε ό τι δεν πα ρα τη ρή θη κε κα μί α σημα ντι κή διαρ κή ή πε ριο δι κή δια φο ρά στην εν νοιολο γι κή κα τα νό η ση με τα ξύ των φοι τη τών που χρη σι μο ποιούν εί τε μια προ σομοί ω ση υ πο λο γι στών εί τε τον πραγμα τι κό ερ γα στη ρια κό ε ξο πλι σμό, υ πο θέ το ντας ό τι στα κα τάλ λη λα πλαί σια, οι προ σο μοιώ σεις μπο ρούν να εί ναι ε ξί σου πα ρα γω γι κές με τον πραγ μα τι κό ε ξοπλι σμό. Σε μια δι δα κτο ρι κή δια τρι βή (Wilson 2001) ο ερευ νη τής συ νέ κρι νε, α ξιο ποιώντας φοι τη τές τρι το βάθ μιας εκ παί δευ σης, την ερ γα στη ρια κή προ σο μοί ω ση με την πα ρα δο σια κή πρα κτι κή ερ γα στη ρια κή δι δα σκα λί α στην ε νό τη τα της δυ να

11 Εικονικό ή πραγματικό πείραμα στη διδασκαλία της Φυσικής για την αλλαγή των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και φοιτητών: Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση 67 μι κής των ρευ στών. Σε αυ τήν τη δια τρι βή συμ με τεί χαν τέσ σε ρα τμή μα τα, της ί διας σει ράς μα θη μά των κο λε γί ων, με συνο λι κά 70 φοι τη τές. Με τά α πό την ί δια διά λε ξη στον ί διο χρό νο, οι φοι τη τές χω ρί στη καν τυ χαί α σε δύ ο ο μά δες ε πεξερ γα σί ας. Η ο μά δα Β ο λο κλή ρω σε τις πρώ τες δύ ο ερ γα στη ρια κές α να θέ σεις χρη σι μο ποιώ ντας τους πα ρα δο σια κούς τρό πους δι δα σκα λί ας δυ να μι κής των ρευ στών, ενώ η ο μά δα Α ο λο κλή ρω σε τις πρώ τες δύ ο ερ γα στη ρια κές α να θέ σεις χρη σι μο ποιώ ντας το αυ το μα το ποι η μέ νο πρό γραμ μα προσο μοί ω σης δυ να μι κής των ρευ στών. Ο ε ρευ νη τής για να κα θο ρί σει την σχέ ση των δύ ο με θό δων χρησι μο ποί η σε ως μέ σα συλ λο γής δε δο μέ νων έ να γνω στι κό γρα πτό όρ γα νο (τε στ) και έ να ψυ χοκι νη τι κό όρ γα νο ε πί δο σης (ψυ χομε τρι κό τε στ). Ό ταν ο λο κλη ρώ θη κε η σει ρά μα θη μά των, χο ρη γή θη κε η δο κι μασί α Group Embedded Figures Test (ή GEFT) σε ό λους τους φοι τη τές για να κα θο ρι στούν οι μορ φές της γνω στι κής μά θη σης για κά θε θέ μα. Για την α νά λυση των δε δο μέ νων χρη σι μο ποι ή θη κε το t test. Α πό τα συ μπε ρά σμα τα της δια τρι βής προ κύ πτει ό τι μπο ρούν να ε πι τευ χθούν πα ρό μοια α πο τε λέ σμα τα σε μια ψυ χο κι νη τι κή α ξιο λό γη ση από δο σης (ψυ χο μετρι κό τε στ) ε άν η δι δα σκα λί α γί νε ται εί τε με έ να αυ το μα τοποι η μέ νο πρό γραμ μα προ σο μοί ω σης εί τε με έ ναν πα ρα δο σια κό εκ παι δευ τή για να δι δά ξει τα βα σι κά στοι χεί α κυ κλώ μα τος δυ να μι κής των ρευ στών. Σε μια άλ λη δι δα κτο ρι κή δια τρι βή (Arshadi 1992) σχε διά στη κε μια με λέ τη με σκο πό να συ γκρίνει και να α ξιο λο γή σει την α πο τε λε σμα τι κό τη τα της προσο μοί ω σης της ερ γα στη ρια κής εκ παί δευ σης με η λε κτρο νι κό υ πο λο γι στή με την πα ρα δο σια κή ερ γα στη ρια κή δι δα σκαλί α (χρη σι μο ποιώ ντας πραγ μα τι κούς παρά γο ντες η λε κτρο νι κής) για την εκ παί δευ ση φοι τη τών πά νω στα η λε κτρο νι κά κυ κλώ μα τα στε ρε άς κα τά στα σης. Στο πεί ρα μα αυ τής της με λέ της σχε διά στη κε και χρη σι μο ποιή θη κε μια ο μά δα ε λέγ χου πριν και με τά τη δο κι μα σί α. Ο ε ρευνη τής α νέ θε σε τυ χαί α θέ μα τα σε συ γκε κρι μέ νες ο μά δες και πιο συ γκε κρι μέ να στην πει ρα ματι κή ο μά δα (χρη σι μο ποί η σε την προ σο μοί ω ση) και στην ο μά δα ε λέγ χου (χρη σι μο ποί η σε την πα ρα δο σια κή ερ γα στη ρια κή δι δα σκα λί α). Στους φοι τη τές δό θη καν προ τε στ και με τα τε στ για τη συλ λο γή δε δο μέ νων. Τέ λος, τα ευ ρή μα τα δεν έ δει ξαν ση μα ντι κή δια φο ρά με τα ξύ της δι δα σκα λί ας με προ σομοί ω ση και της πα ρα δο σια κής με θό δου δι δα σκα λί ας. ii) Έ ρευ νες στις ο ποί ες τα ει κο νι κά πει ρά μα τα εί ναι α πο τε λεσμα τι κό τε ρα σε σχέ ση με τα πραγ μα τι κά πει ρά μα τα στη δι δα σκα λί α της Φυ σικής: Στη δεύ τε ρη κα τη γο ρί α (ii), οι Jaakkola και Nurmi (2004) πραγ μα το ποί η σαν μια πει ρα μα τι κή με λέ τη που ε ξέ τα σε αν η προ σο μοί ω ση σε συν δυα σμό με το ερ γα στή ριο μπο ρούν να συμ βάλ λουν ώ στε μα θη τές δη μο τι κών σχο λεί ων να κα τα νο ή σουν τα α πλά κυ κλώ μα τα συ νε χούς τάσης σε σχέ ση με τους μα θη τές (συ νο λι κά 66 μα θη τές), οι ο ποί οι χρη σι μο ποιούν προ σο μοιώ σεις ή δου λεύ ουν με παρα δο σια κές με θό δους πει ρα μά των. Πα ράλ λη λα, πραγ μα το ποι ή θη κε σύ

12 68 Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου γκρι ση της α πό δο σης των μα θη τών με τα ξύ της ο μά δας που χρη σι μο ποί η σε την προ σο μοί ω ση (The Electricity Exploration Tool) και της ο μά δας που χρη σι μοποί η σε τα πραγ μα τι κά κυ κλώ μα τα με τις μπα τα ρί ες, τις λά μπες, τα καλώ δια και τους δια κό πτες, και με τρη μέ νο ρεύ μα με έ να πο λύ με τρο (ερ γα στηρια κή ο μά δα). Στην αρ χή της με λέ της, δό θη κε στους μα θη τές προ τε στ, στο ο ποί ο κλή θη καν να συ μπλη ρώ σουν τα ε ρω τη μα το λό για η λε κτρι σμού και τα τε στ του Raven (Raven 1958). Η βαθ μο λο γί α για τα τε στ του Raven ή ταν 0 για τη λά θος α πά ντη ση και 0,5-1 για τη σω στή α πά ντη ση. Με βά ση τα α πο τε λέ σμα τα του προτε στ, οι μα θη τές α ντι στοι χή θη καν σε τρεις δια φο ρε τι κές κα τα στά σεις - ο μάδες: 1) στην ερ γα στη ρια κή ο μά δα (ν = 24 μαθη τές), όπου οι μα θη τές δη μιούρ γη σαν τα πραγ μα τι κά κυ κλώ μα τα με πραγ ματι κά α ντικεί με να. 2) στην ο μά δα προ σο μοί ω σης (ν = 20 μα θη τές). 3) στη μι κτή ο μά δα (ν = 22 μα θη τές), ό που οι μα θη τές χρη σι μο ποί ησαν το εργα λεί ο προ σο μοί ω σης και τα πραγ μα τι κά κυ κλώ μα τα. Στην με λέ τη αυ τή έ γι ναν τρεις δια φο ρε τι κές συ γκρί σεις με τα ξύ των ο μά δων, μί α εκ των ο ποί ων ή ταν η σύ γκρι ση της ο μά δας προ σο μοί ωσης με την ερ γα στηρια κή ο μά δα. Σε κά θε κα τά στα ση - ο μά δα οι μα θητές διαι ρέ θη καν σε δύ ο υ πο ο μά δες (10-12 μα θη τές σε κά θε υ πο ο μά δα). Σε αυ τές τις υ πο ο μά δες οι μα θη τές ερ γά ζο νταν α νά ζευ γά ρια. Ο ί διος δά σκα λος δί δα σκε κά θε ο μά δα. Τα ζευ γά ρια σε κά θε κα τά στα ση έ λα βαν α κρι βώς την ί δια ο δη γί α. Μια η μέ ρα με τά α πό τις δρα στη ριό τη τες χο ρη γή θη κε το με τατε στ. Πε ρι λάμβα νε τα ί δια τέσ σε ρα τμή μα τα με το προ τε στ, αλ λά εί χε τέσ σε ρα πρό σθε τα τμήμα τα με δυ σκο λό τε ρες ε ρω τή σεις. Ό λες οι ε ρω τή σεις στο τε στ εί χαν ως σκο πό να εί ναι ε ξί σου δί καιες για κά θε κα τά στα ση ο μά δα. Ε πί σης, αν και οι μα θη τές ερ γά στη καν α νά ζευ γά ρια, ο λο κλή ρω σαν όλα τα τε στ χω ρι στά. Η α νά λυ ση των δε δο μέ νων έ γι νε με την α νά λυ ση δια κύ μαν σης (ANOVA) για το προ τε στ και για το με τα τε στ με την μέ θο δο της α νά λυ σης πε ριε χο μέ νου και με την α νά λυση συν δια κύ μαν σης (ANCOVA). Και για το προ τε στ και το με τατε στ χρη σι μο ποι ή θη κε ο έ λεγ χος του McNemar (McNemar test). Σύμ φω να με τα α πο τελέ σμα τα αυ τής της με λέ της η προ σο μοί ω ση κα τά φε ρε να βελ τιώ σει τα α πο τελέ σμα τα της μά θη σης σε σχέ ση με την ερ γα στη ρια κή δου λειά (Jaakkola and Nurmi 2004:7). Σε μια άλ λη με λέ τη ο ε ρευ νη τής (Keller 2004) ε ξέ τασε το πώς μί α ι διαί τε ρη προ σο μοί ω ση υ πο λο γι στών, γνω στή ως Circuit Construction Kit, CCK (ε ξε τάστη κε και α πό τους Keller et al. 2005), εί χε ε πι πτώ σεις στην κα τα νό η ση των η λεκτρι κών κυ κλω μά των σε φοι τη τές Φυ σι κής, έ να ντι των συμ φοι τη τών τους που χρη σι μο ποί η σαν τον πραγ μα τι κό ε ξο πλι σμό. Οι 1120 φοι τητές χω ρί στη καν στην πει ρα μα τι κή ο μά δα και στην ο μά δα ε λέγ χου. Αρ χι κά, στην με λέ τη αυ τή διε ρευ νή θη κε αν οι φοι τη τές τό σο της πει ρα μα τι

13 Εικονικό ή πραγματικό πείραμα στη διδασκαλία της Φυσικής για την αλλαγή των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και φοιτητών: Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση 69 κής ο μά δας ό σο και της ο μά δας ε λέγ χου έ χουν το ί διο ε πί πε δο κα τα νό η σης των συ νε χών κυ κλω μά των, πριν α πό ο ποια δή πο τε πα ρέμ βα ση. Έ τσι, πριν οι φοι τητές λά βουν ο δη γί ες, δό θη κε σε ό λη την τά ξη έ να προ τε στ, το ερω τη μα το λό γιο πολ λα πλής ε πι λο γής Brief Electricity and Magnetism Assessment (BEMA), το ο ποί ο πε ριέ χει 31 ε ρω τή σεις πολ λα πλής ε πι λο γής για διά φο ρα θέ ματα, α πό τις ο ποί ες 6 εί ναι σχε τι κές με τα συ νε χή κυ κλώ μα τα. Με τά α πό στα τι στι κή α νά λυ ση βρέ θη κε ό τι δεν υ πάρ χει κα μί α στα τι στι κή διαφο ρά με τα ξύ των δυο ο μά δων σε ό λες τις ε ρω τή σεις. Με τά α πό τέσ σε ρις εβδο μά δες έ γι νε έ νας δια γω νι σμός ΒΕ ΜΑ που πε ριεί χε 15 ε ρω τή σεις πολ λα πλής ε πι λο γής και 2 α νοι κτές ε ρω τή σεις. Η α νά λυ ση των δε δο μέ νων έ γι νε με τον έλεγ χο Fischer (Fischer test). Με βά ση τα α πο τε λέ σμα τα δια πι στώθη κε ό τι οι φοι τη τές που χρη σι μο ποί ησαν προ σο μοί ω ση υ πο λο γι στών α πέ δωσαν κα λύ τε ρα στην α πά ντη ση των ε ρωτή σε ων πολ λα πλής ε πι λογής του δια γω νι σμού Brief Electricity and Magnetism Assessment (BEMA), σε σχέ ση με τους φοι τη τές πα ρό μοιου ε πι πέ δου που χρησι μο ποί η σαν μό νο τον πραγ μα τι κό ερ γαστη ρια κό ε ξο πλι σμό. Πα ρό μοια α πο τε λέ σμα τα βρή καν άλ λοι ε ρευ νη τές (Finkelstein et al. 2005) που ε ξέ τα σαν τα α πο τε λέ σμα τα της α ντι κα τά στα σης μιας προ σο μοί ω σης υ πολο γι στών με τον πραγ μα τι κό ερ γα στηρια κό ε ξο πλι σμό (πραγ μα τι κοί η λε κτρι κοί λα μπτή ρες, με τρη τές και κα λώ δια) στο δεύ τε ρο ε ξά μη νο μιας με γά λης κλί μακας ει σα γω γι κής σει ράς μα θη μάτων φυ σι κής. Στην έ ρευ να αυ τή συμ με τεί χαν 231 φοι τη τές Τρι το βάθ μιας Εκ παίδευ σης. Συ γκρί θη καν, λοι πόν, δύ ο ο μά δες φοι τη τών. Πιο συ γκε κρι μέ να, η μια ο μά δα ή ταν αυ τή που χρη σι μο ποί η σε τον πραγ μα τι κό ε ξο πλι σμό (TRAD, traditional conditions) και α πο τε λού νταν α πό 132 φοι τη τές και η άλ λη ο μά δα ή ταν αυ τή που χρη σι μο ποί η σε την προ σο μοί ω ση υ πο λο γι στών (CCK, Circuit Construction Kit) και α πο τε λού νταν α πό 99 φοι τητές. Ό σον α φο ρά την δια δι κα σί α μέ θο δο - που α κο λου θή θη κε πρέ πει να σημειώσου με ό τι το ερ γα στή ριο συ νε χών κυ κλω μά των ή ταν σχε δόν ί διο για τις δύ ο ομά δες. Η γρα πτή ει σα γω γή στο φυ σι κό ε ξο πλι σμό ή ταν η ί δια και για τις δύ ο ομά δες. Πρό σθε τες ο δη γί ες για τη λει τουρ γί α της προ σο μοί ω ση δό θη καν στην ο μά δα της προ σο μοί ω σης (CCK). Οι φοι τη τές ερ γάζο νταν σε ο μά δες α πό δυο έ ως πέ ντε ά το μα. Κα τά τη διάρ κεια της έ ρευ νας συλ λέ χθη καν και α να λύ θη καν τα α κό λου θα στοι χεί α: α) ση μειώ σεις α πό την πα ρα τή ρη ση των συ νε δριών. β)στοι χεί α συγ χρο νι σμού (για πα ρά δειγ μα, πό σο χρό νο πή ρε στους φοι τη τές να δη μιουρ γή σουν έ να κύ κλω μα ως ο μά δα). γ) η ε πί δο ση στην τε λι κή ε ξέ τα ση για τις τρεις ε ρω τή σεις στα συ νε χή κυκλώμα τα. Η α νά λυ ση των δε δο μέ νων έγι νε με βά ση την βαθ μο λο γί α των φοι τη τών στις

14 70 Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου ε ρω τή σεις που τους δό θη καν. Οι α πα ντή σεις α ξιο λο γή θη καν με βά ση την α ριθμη τι κή κλί μα κα μη δέν (0) έ ως τρί α (3). Ει δι κό τε ρα, μη δέν (0) έ λα βαν οι φοι τητές που οι α πα ντή σεις τους δεν έδει χναν ορ θή ε πι στη μο νι κή γνώ ση και τρί α (3) οι φοι τη τές που οι α πα ντή σεις τους έ δει χναν ορ θή ε πι στη μο νι κή γνώ ση. Σε συ νά φεια με την πα ρα πά νω έ ρευνα (βρέ θη καν τα ί δια α πο τε λέ σμα τα) οι ε ρευ νη τές ε ξε τά ζουν, πά λι, τα α πο τε λέ σμα τα της α ντι κα τά στα σης των προ σομοιώ σε ων υ πο λο γι στών (CCK, Circuit Construction Kit) α ντί του πραγ μα τι κού ερ γα στη ρια κού ε ξο πλι σμού στο δεύ τερο ε ξά μη νο μιας ει σα γω γι κής σει ράς μαθη μά των φυ σι κής (Finkelstein et al. 2004). Η έρευ να αυ τή κι νεί ται στο ί διο μεθο δο λο γι κό και δι δα κτι κό πλαί σιο με την έρευ να των Finkelstein et al. (2005). Ε πι πρό σθε τα, δύ ο ε ρευ νη τές (Ζα χα ρί ας και Ευα γό ρου 2004) υ λο ποί η σαν μια έ ρευ να με σκο πό τη σύ γκρι ση της ε πί δρα σης του πει ρα μα τι σμού μέ σω των αλληλε πι δρα στι κών προ σο μοιώ σε ων και του ερ γα στη ρια κού πει ρα μα τι σμού στην εν νοιο λο γι κή κα τα νό η ση των φοι τη τών του δεύ τε ρου κα νό να του Kirchhoff στα η λεκτρι κά κυ κλώ μα τα. Οι συμ με τέ χο ντες στην έ ρευ να ή ταν 88 προ πτυ χια κοί φοι τη τές Παι δα γω γι κού Τμή μα τος. Οι φοι τη τές κα τα νε μή θη καν σε δυο ι σο δύ να μες ο μάδες, την πει ραμα τι κή ο μά δα (45 φοι τη τές) και την ο μά δα ε λέγ χου (43 φοι τη τές), με βά ση την ε πί δο σή τους στην εν διά με ση ε ξέ τα ση του μα θή μα τος. Οι δυο ο μά δες της έ ρευ νας χρη σι μο ποί η σαν δια φο ρε τι κή μέθο δο πει ρα ματι σμού. Η ο μά δα ελέγ χου συ να ντιό ταν στο Ερ γα στή ριο και χρη σι μο ποιού σε πραγ μα τι κά υ λι κά, ε νώ η πει ρα μα τι κή ο μά δα εργά στη κε στο Ερ γα στή ριο Η λεκτρο νι κών Υ πο λο γι στών για να ε κτε λέ σει τα ί δια πει ρά μα τα μέ σω του λο γι σμικού Virtual Labs Electricity, το ο ποί ο ε πι τρέπει τη δη μιουρ γί α αλ λη λε πι δρα στικών προ σο μοιώ σε ων. Ο σχε δια σμός της έ ρευ νας συ μπε ρι λάμ βα νε τη χρή ση του ί διου δι δα κτι κού υ λικού και για τις δυο ο μά δες. Συ γκε κρι μέ να, χρησι μο ποι ή θη κε το Κε φά λαιο 8 α πό τα η λε κτρι κά κυ κλώ μα τα του εγ χει ρι δί ου «Φυ σι κή με διε ρώ τη ση» (McDermott 1996). Ε πί σης, ο ε ρευ νη τι κός σχε δια σμός συ μπε ρι λάμ βα νε τη χο ρή γη ση διαγνω στι κών δο κι μί ων πριν και με τά τη δι δα κτι κή πα ρέμ βα ση της κά θε ο μά δας. Και στις δυο ο μά δες χο ρη γή θη καν τα ί δια προ πει ρα μα τι κά και με τα πει ρα μα τικά δο κί μια. Το πε ριε χό με νο των προ πει ρα μα τι κών και με τα πει ρα μα τι κών δο κιμί ων ή ταν πα νομοιό τυ πο (Ζα χα ρί ας και Ευα γό ρου 2004: ). Για τη συλ λο γή, λοι πόν, των δε δο μέ νων χρη σι μο ποι ή θη καν δια γνω στι κά δοκί μια τα ο ποί α α να πτύ χθη καν και ε γκυ ρο ποι ή θη καν α πό το Physics Education Group του Πα νε πι στη μί ου της Washington. Τα δε δο μέ να που συλ λέ χθη καν μέ σα α πό τα δια γνω στι κά δο κίμια α να λύ θηκαν τό σο πο σο τι κά ό σο και ποιο τι κά. Αρ χι κά ό λα τα δο κί μια βαθ μο λο γή θη καν α πό τους δύ ο ε ρευ νητές με βά ση συ γκε κρι μέ να κρι τή ρια, τα ο ποί α προ κα θορί στη καν. Για σκο πούς ε γκυ ρό τη τας 25% των δο κι μί ων βαθ μο λο γή θη καν α πό έ ναν τρί το α νε ξάρ τη το ε ρευ νη τή (το πο σο στό συμ φω νί ας ή ταν με γα λύ τε ρο α πό

15 Εικονικό ή πραγματικό πείραμα στη διδασκαλία της Φυσικής για την αλλαγή των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και φοιτητών: Μια βιβλιογραφική ανασκόπηση 71 90%). Οι βαθ μο λο γί ες που προ έ κυ ψαν μέ σα α πό τη βαθ μο λό γη ση των προπει ρα μα τι κών και με τα πει ρα μα τι κών δο κι μί ων κα τα χω ρή θη καν στο πα κέ το στα τι στι κής α νά λυ σης SPSS και α να λύ θη καν με βά ση τα στα τι στι κά κρι τή ρια Independent Samples t-test και Paired Samples t-test. Α πό τα α πο τε λέ σμα τα προ κύ πτει ό τι η σύ γκρι ση α νά με σα στον πει ρα μα τι σμό μέ σω των αλ λη λε πι δρα στι κών προ σο μοιώ σε ων και τον ερ γα στη ρια κό πει ρα ματι σμό φα νέ ρω σε πως η πρώ τη μέ θο δος πει ρα μα τι σμού α πο δει κνύ ε ται α ποτε λεσμα τι κό τε ρη α πό τη δεύ τε ρη ως προς την ε πί τευ ξη εν νοιο λο γι κής αλ λαγής. Πα ράλ λη λα, σε μια πρό σφα τη έ ρευ να (Zacharia 2007) μο λο νό τι ο αρ χι κός σκο πός ή ταν να ε ρευ νη θεί η α ξί α του συν δυα σμού του πραγ μα τι κού πει ρα ματι σμού με τον ει κο νι κό πει ρα μα τι σμό ό σον α φο ρά στις αλ λα γές στην εν νοιο λογι κή κα τα νό η ση των φοι τη τών για τα η λε κτρι κά κυ κλώ μα τα, ε ρευ νή θη καν και οι δια φο ρές στην α πό δο ση με τα ξύ εκεί νων των φοι τη τών που χρη σι μο ποί η σαν τον πραγ μα τι κό πει ρα μα τι σμό και ε κεί νων που χρη σι μο ποί η σαν τον ει κο νι κό πει ρα μα τι σμό. Οι συμ με τέ χο ντες σε αυ τή την έ ρευ να ή ταν 88 προ πτυ χια κοί φοι τη τές Τρι τοβάθ μιας Εκ παί δευ σης που πα ρα κο λου θού σαν μια σει ρά μα θη μάτων Φυ σι κής για δα σκά λους δη μο τι κών σχο λεί ων. Οι φοι τη τές ο ρί στη καν τυ χαί α σε μια πειρα μα τι κή ο μά δα (Ν= 45) και μια ο μά δα ε λέγ χου (Ν= 43). Οι συμ με τέ χο ντες στην ο μά δα ε λέγ χου χρη σι μο ποί η σαν τον Πραγ μα τι κό πειρα μα τι σμό για να πραγ μα το ποι ή σουν τα πει ρά μα τα της με λέτης, ε νώ οι συμμε τέ χο ντες στην πει ρα μα τι κή ο μά δα χρη σι μο ποί η σαν στα δυο πρώ τα μέ ρη της με λέ της τον συν δυα σμό του Πραγ μα τι κού και του ει κο νι κού πει ρα μα τι σμού και στο τρί το (τε λευ ταί ο) μέ ρος τον ει κο νι κό πει ρα μα τι σμό. Ο πραγ μα τι κός πει ρα μα τι σμός πε ρι λάμ βα νε τη χρή ση των πραγ μα τι κών συσκευών και α ντι κει μέ νων σε έ να συμ βα τι κό ερ γα στή ριο φυ σι κής, ε νώ ο ει κο νικός πει ρα μα τι σμός πε ρι λάμ βα νε τη χρή ση ει κο νι κών συ σκευών και α ντι κειμέ νων για να πραγ μα το ποι η θούν τα πει ρά μα τα της με λέ της σ έ ναν υ πο λο γιστή. Σ αυτή την έ ρευ να, το λο γι σμι κό που χρη σι μο ποι ή θη κε ή ταν το Virtual Laboratories Electricity (Riverdeep Interactive Learning 2003). Το λο γι σμι κό αυτό εί ναι έ να α νοι κτό πε ρι βάλ λον στο ο ποί ο οι φοι τη τές μπο ρούν να σχε διά σουν και να δο κιμά σουν η λε κτρι κά κυ κλώ μα τα χρη σι μο ποιώ ντας τα ί δια τμή μα τα των κυ κλω μάτων ό πως χρη σι μο ποιούνται α πό τους φοι τη τές της ο μά δας ε λέγ χου. Ό σον α φο ρά την δι δα κτι κή προ σέγ γι ση, πρέ πει να υ πο γραμ μί σου με ό τι και οι δύ ο ο μά δες χρη σι μο ποί η σαν την ί δια εκ παι δευ τι κή οδη γί α (μέ θο δο έ ρευ νας) και το ί διο πρό γραμ μα σπου δών α να φο ρι κά με τα η λε κτρι κά κυ κλώ μα τα, το ο ποί ο στη ρί ζε ται στο ε ρευ νη τι κό πρό γραμ μα «Φυ σι κή με διε ρώ τη ση» (McDermott and The Physics Education Group 1996). Σύμ φω να με αυ τό το πρό γραμ μα, οι φοι τη τές και στις δυο ο μά δες ο ρί στη καν τυ χαί α σε υ πο ο μάδες των τριών. Για την συλ λο γή των δε δο μέ νων δια νε μή θη καν εν νοιο λο γι κά τε στ και στις δυο ο μά δες, με στό χο την α ξιο λό γη ση των φοι τη τών στην εν νοιο λο γι κή κα τα νό η ση

16 72 Κωνσταντίνος Θ. Κώτσης & Φίλιππος Β. Ευαγγέλου των η λε κτρι κών κυ κλω μά των, πριν α πό την δι δα κτι κή παρέμ βα ση, κα τά τη διάρκειά της και με τά την υ λο ποί η ση της. Αυ τά πε ριεί χαν ανοι κτές ε ρω τή σεις που α παι τού σαν α πό τους φοι τη τές να ε ξη γή σουν τους συλ λο γι σμούς τους. Το υ λι κό που πε ρι λαμ βά νονταν στα εν νοιο λο γι κά τε στ α να πτύ χθη κε και χρη σι μο ποι ή θηκε σε προ η γούμε νες ε ρευ νη τι κές με λέ τες α πό την ε ρευ νη τι κή ο μά δα Φυ σι κής του Πα νε πι στη μί ου της Ουά σι γκτον (McDermott and Shaffer 1992). Για το τρί το (τε λευ ταί ο) μέ ρος του προ γράμ μα τος που έ γι νε η σύ γκρι ση α νάμε σα στον Πραγ μα τι κό και Ει κο νι κό Πει ρα μα τι σμό η α νά λυ ση δε δο μέ νων έ γινε ποιο τι κά και πο σο τι κά. Η πο σο τι κή α νά λυ ση έ γι νε με βά ση την α νά λυ ση συνδια κύ μαν σης μί ας (ή μο νής) κα τεύ θυνσης (one- way ANCOVA) και το στα τιστι κό κρι τή ριο one sample t-test. Για την ποιο τι κή α νά λυ ση χρη σι μοποι ή θη κε η μέ θο δος της φαι νο με νο γρα φί ας. Στα συ μπε ρά σμα τα της έ ρευ νας α να φέ ρε ται χα ρα κτη ρι στι κά ό τι «α πό μια περαι τέ ρω α νά λυ ση σ ε κεί νο το μέ ρος του προ γράμ μα τος σπου δών στο ο ποί ο η πει ρα μα τι κή ο μά δα χρη σι μο ποί η σε τον ει κο νι κό πει ρα μα τι σμό και η ο μά δα ε λέγ χου τον πραγ μα τι κό πει ρα μα τι σμό προ έ κυ ψε ότι οι δια φο ρές με τα ξύ των δυο ο μά δων ή ταν υ πέρ του ει κο νι κού πει ρα μα τι σμού» (Zacharia 2007:10). Τα ί δια α πο τε λέ σμα τα βρή καν και οι Gandole et al. (2006) που πραγ μα τοποί η σαν μια σύ γκριση της συ μπε ρι φο ράς των προ πτυ χια κών φοι τη τών η λε κτρονι κής ε πι στή μης με τα ξύ της υ πο στή ρι ξης λο γι σμι κού η λε κτρο νι κού υ πο λο γι στή και πα ρα δοσια κής πρα κτι κής εκ παί δευ σης σε πε ρι βάλ λον ερ γα στη ρί ου. Πιο συ γκε κρι μένα, σε αυ τή τη με λέ τη υ πήρ ξαν δύ ο ο μά δες, η πει ρα μα τι κή ο μάδα (150 φοι τη τές) και η ο μά δα ε λέγ χου (150 φοι τη τές). Η πει ρα μα τι κή ο μά δα ε κτέλε σε τα πει ρά μα τα υ πο στη ρι ζό με νη α πό λο γι σμι κό Η λε κτρο νι κού Υ πο λο γι στή για ε πι λεγ μέ νες πρα κτι κές στην η λε κτρο νι κή, ε νώ η ο μά δα ε λέγχου με λε τή θη κε με την πα ρα δο σια κή μέ θο δο (τυ πω μέ νο υ λι κό και ε πί δει ξη πει ρα μά των). Αρ χικά δό θη κε στους φοι τη τές έ να προ τε στ για να βρε θούν τυ χόν δια φο ρές με τα ξύ της πει ραμα τι κής ο μά δας και της ο μά δας ε λέγ χου. Για την α νά λυ ση των δε δομέ νων χρη σι μο ποι ή θη κε το t-test. Η α νά λυ ση έ δει ξε ότι δεν υ πήρ ξαν στα τι στι κά ση μα ντι κές δια φο ρές με τα ξύ των δυο ο μά δων. Κα τά συ νέ πεια, οι δυο ο μά δες ή ταν σχε δόν ι σο δύ να μες. Τέ λος, η συλ λο γή και η α νάλυ ση των δε δο μέ νων έ γι νε με μια κλί μα κα στά σε ων τύ που Likert. Σε μια συ να φή έ ρευ να (Zacharia and Anderson 2003) οι συγ γρα φείς ερευνούν τα α πο τε λέ σμα τα των δια δρα στι κών προ σο μοιώ σε ων που πα ρου σιά ζονται πριν α πό τα ε ρευ νη τι κά ερ γα στη ρια κά πει ρά μα τα για την εν νοιο λο γι κή κα τανό η ση της μη χα νι κής, της κυ μα τι κής ο πτι κής και της θερ μο δυ να μι κής φυ σι κής α πό τους φοι τη τές. Οι συμ με τέ χο ντες σ αυ τήν την έ ρευ να ή ταν 13 με τα πτυ χια κοί φοι τη τές. Οι φοι τη τές ο ρί στη καν τυ χαί α είτε στην πει ρα μα τι κή ο μά δα (συν θή κες προ σο μοίω σης) εί τε στην ο μά δα ε λέγ χου (με ε πι πλέ ον προ βλή μα τα α πό εγ χει ρί δια και με συν θή κες χω ρίς προ σο μοί ωση), σ έ να ε ναλ λασ σό με νο σχέ διο με α κο λου θί α 12