Μελέτη των χαρακτηριστικών των προσοµοιώσεων για τη διδασκαλία των Φυσικών Επιστηµών

Transcript

1 Μέρος της εργασίας αυτής υποστηρίχθηκε από το έργο ephys Towards an effective use of ICT for Open Learning in the Teaching of Physics in Europe Μελέτη των χαρακτηριστικών των προσοµοιώσεων για τη διδασκαλία των Φυσικών Επιστηµών Σοφία Φούρλαρη, Παιδαγωγικό Τµήµα ηµοτικής Εκπαίδευσης, Α.Π.Θ. ηµήτρης Ψύλλος, Παιδαγωγικό Τµήµα ηµοτικής Εκπαίδευσης, Α.Π.Θ. Ευριπίδης Χατζηκρανιώτης, Τµήµα Φυσικής, Α.Π.Θ. Περίληψη Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται µία βιβλιογραφική καταγραφή διδακτικά αξιόλογων χαρακτηριστικών των λογισµικών προσοµοιώσεων µέσα από έρευνες εφαρµογής τους στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστηµών. Στο πλαίσιο αυτό, επιχειρείται µία ταξινόµησή τους από την οπτική του µαθητή µε χρήση της έννοιας της αξιοπιστίας. Η ταξινόµηση αυτή προτείνει τρεις άξονες που φαίνεται ότι διέπουν τα χαρακτηριστικά των προσοµοιώσεων, τον άξονα των χειρισµών, τον άξονα των αναπαραστάσεων και τον άξονα της µάθησης. Στη βάση αυτή, εκφράζονται κάποιοι προβληµατισµοί σχετικά µε την εφαρµογή τους στο σχεδιασµό λογισµικού. 1. Εισαγωγή Η προσοµοίωση είναι µια µορφή αναπαράστασης της γνώσης, µια συσχέτιση αναπαραστάσεων, φαντασίας και πραγµατικότητας. Αποτελεί ένα από τα ευρέως εφαρµοζόµενα είδη λογισµικού στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστηµών, τα οποία σχεδιάζονται ειδικά ώστε να προσοµοιώνουν συγκεκριµένα φυσικά φαινόµενα, συστήµατα ή διαδικασίες (Bagott & Nichol 1998, Papadouris & Constantinou 2001). Κατά το σχεδιασµό τους, λαµβάνονται υπόψη όλες οι αρχές και οι νόµοι που διέπουν ένα αντικείµενο, φαινόµενο, µια διαδικασία ή ένα σύστηµα ώστε να προσοµοιώνεται η συµπεριφορά του µε όσο το δυνατό µεγαλύτερη ακρίβεια (Ψύλλος & Μπισδικιάν 2003). Οι προσοµοιώσεις αποτελούν ένα δυναµικό και αλληλεπιδραστικό εργαλείο που µπορεί να επηρεάσει σηµαντικά τη δοµή του µαθησιακού περιβάλλοντος. Πολλοί ερευνητές έχουν προτείνει ενδιαφέρουσες κατηγοριοποιήσεις των κύριων χαρακτηριστικών των εκπαιδευτικών λογισµικών γενικά. εν φαίνεται όµως να υπάρχει συµφωνία για τα κριτήρια ταξινόµησης καθώς και την ανάδειξη των κύριων χαρακτηριστικών των λογισµικών, τα οποία επιλέγονται σύµφωνα µε το πλαίσιο ανάλυσης και αξιολόγησης που προτείνουν οι συγγραφείς (Μικρόπουλος 2000, Σολοµωνίδου 2003, Kounatidou et al. 2003). Στην παρούσα εργασία εστιαζόµαστε ειδικά στα εκπαιδευτικά λογισµικά προσοµοιώσεων, τα οποία έχουν αναπτυχθεί στη περιοχή των Φυσικών Επιστηµών. Οι Papadouris & Constantinou (2001), υποστηρίζουν ότι για να αξιοποιηθούν οι προσοµοιώσεις όσο το δυνατό περισσότερο στη διδακτική διαδικασία και να αποφέρουν µαθησιακά οφέλη, θα πρέπει να εντοπιστούν τα χαρακτηριστικά τους καθώς και οι γνώσεις και δεξιότητες στην ανάπτυξη των οποίων µπορούν αυτές να συµβάλλουν. Στο πλαίσιο αυτό επιχειρούµε την καταγραφή και την ταξινόµηση των χαρακτηριστικών των προσοµοιώσεων, από την οπτική της ιδακτικής των Φυσικών Επιστηµών εξετάζοντας τα χαρακτηριστικά που αναφέρουν ως σηµαντικά οι ίδιοι οι ερευνητές κατά τη διδακτική αξιοποίηση των λογισµικών προσοµοιώσεων.

2 2. Η µεθοδολογία Η καταγραφή πραγµατοποιήθηκε µε βιβλιογραφική αναζήτηση σε ελληνικά και διεθνή επιστηµονικά περιοδικά και βιβλία καθώς και σε διαδικτυακές βάσεις δεδοµένων. Αναζητήθηκαν µελέτες περιπτώσεων χρήσης και εφαρµογής λογισµικών προσοµοιώσεων από µαθητές στο πλαίσιο της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστηµών. Βασικό κριτήριο επιλογής των εργασιών ήταν να περιλαµβάνουν περιγραφή του χρησιµοποιούµενου λογισµικού, να περιλαµβάνουν στοιχεία εφαρµογής και ενσωµάτωσής τους στη διδασκαλία καθώς και µαθησιακά αποτελέσµατα από την εφαρµογή. Από το σύνολο των εργασιών που µελετήθηκαν, επιλέχθηκαν τελικά 17 ερευνητικές εργασίες εφαρµογής διότι χαρακτηρίζονταν από επιστηµονική εγκυρότητα και πληρούσαν το βασικό κριτήριο επιλογής όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Από αυτές, 6 εργασίες κινούνται στο χώρο της Φυσικής, 5 στο χώρο της Βιολογίας, 1 στην Οικολογία και Φυσική Γεωγραφία και 1 στη Μετεωρολογία. Στον Πίνακα 1 παρατίθενται ενδεικτικές εργασίες από αυτές που επιλέχθηκαν, το λογισµικό µε το οποίο ασχολούνται καθώς και οι στόχοι της κάθε έρευνας. Εργασία Vince & Tiberghien (2001) Buckley (2000) Λογισµικό Περιεχόµενο Μικροσκοπικά µοντέλα ταλαντώσεων και ήχου SimulaSON Science For Living (SFL) Το κυκλοφορικό σύστηµα Maor (1997) Α Voyage to Antarctica Προσοµοίωση ενός ταξιδιού στην Ανταρκτική. Εικονική έρευνα των συνθηκών ζωής των πουλιών στους πόλους Lajoie et al. (2001) BioWorld Προσοµοίωση συνθηκών νοσοκοµείου Αντωνιάδου κ.α. (2002) Εικονικό Εργαστήριο Σ.Ε.Π.- Θερµική ισορροπία Στόχοι έρευνας - ιερεύνηση της συσχέτισης συχνότητας και υψηλών/χαµηλών τόνων ή πλάτους και έντασης ήχου από τους µαθητές. - Απόκτηση γνώσης µε χρήση του SFL και αξιολόγηση του επιπέδου της. - ιερεύνηση του ρόλου των αναπαραστάσεων και της διεπαφής του SFL Αξιολόγηση των δυνατοτήτων και των προοπτικών εξέλιξης του λογισµικού µέσα από τη χρήση του από µαθητές και δασκάλους - Αποτελεσµατικότητα των χαρακτηριστικών του λογισµικού - Συσχέτιση αυτοπεποίθησης και απόκτησης γνώσεων. - Συσχέτιση µάθησης και απόδοσης - Κατανόηση θερµικής ισορροπίας Πίνακας 1 Ενδεικτικές έρευνες εφαρµογής Μετά την αναζήτηση της βιβλιογραφίας, επόµενο στάδιο ήταν η καταγραφή των χαρακτηριστικών των λογισµικών. Η καταγραφή εστιάσθηκε σε χαρακτηριστικά που θεωρούσαν οι ίδιοι οι ερευνητές αξιόλογα για τη διδακτική αξιοποίηση των λογισµικών χωρίς να επεκτείνεται σε τεχνικά στοιχεία των λογισµικών. ηλαδή, η προσέγγισή µας βασιζόταν στην ανάλυση των πρακτικών των ερευνητών της ιδακτικής κατά την εφαρµογή των λογισµικών προσοµοιώσεων στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστηµών και τη σταδιακή καταγραφή χαρακτηριστικών (bottom up) και παρουσιάζεται στην ενότητα 3 της εργασίας. Σε µία πρώτη προσπάθεια οµαδοποίησής τους, διαπιστώθηκε 2

3 ότι τα χαρακτηριστικά σχετίζονται κυρίως µε χειρισµούς, µε αναπαραστάσεις της πραγµατικότητας και δεδοµένων και καθώς και µε θέµατα µάθησης Η δυνατότητα οµαδοποίησης των χαρακτηριστικών δηµιούργησε την ανάγκη, σε δεύτερο επίπεδο, να επιλεγεί θεωρητική προσέγγιση, η οποία αφενός θα επέτρεπε την ταξινόµησή τους και αφετέρου θα οδηγούσε σε γενικότερες κατηγορίες. Εφόσον η εργασία εστιαζόταν στη διδακτική αξιοποίηση των λογισµικών θεωρήθηκε ότι η έννοια της αξιοπιστίας του λογισµικού από την οπτική του µαθητή θα ήταν χρήσιµη. Η έννοια της αξιοπιστίας ορίζεται από τους Squires & Preece (1999) και τον Squires (1999) ως η παροχή δυνατοτήτων εξερεύνησης του λογισµικού, ανατροφοδότησης, πολλαπλών αναπαραστάσεων καθώς και πεδίου εφαρµογής εναλλακτικών ιδεών/λύσεων στους µαθητές. Στο τρίτο στάδιο της εργασίας επιχειρήθηκε η ταξινόµηση των χαρακτηριστικών όπως παρουσιάζεται στην ενότητα Τα χαρακτηριστικά των λογισµικών προσοµοιώσεων Η καταγραφή αναδεικνύει σειρά χαρακτηριστικών των λογισµικών προσοµοιώσεων, κάποια από τα οποία απαντώνται και αναλύονται µε συνέπεια στις έρευνες ενώ κάποια άλλα εµφανίζονται σε µεµονωµένα λογισµικά. Τα χαρακτηριστικά των λογισµικών που εντοπίστηκαν συνοψίζονται στη συνέχεια. 1. Πολυεπίπεδη διαχείριση παραµέτρων από το χρήστη µε γνώµονα τους γνωστικούς στόχους του λογισµικού και την προσέγγιση που υιοθετείται κατά το σχεδιασµό και την ανάπτυξή του. Για παράδειγµα, στο λογισµικό A Voyage to Antarctica, υπάρχει η δυνατότητα σταδιακής παροχής των µεταβλητών παρατήρησης στο χρήστη σύµφωνα µε την εξέλιξη του επιπέδου της διερεύνησης. 2. υνατότητα ρύθµισης των φυσικών ιδιοτήτων και των αρχικών συνθηκών των αντικειµένων που χρησιµοποιούνται από το λογισµικό και των πειραµάτων ή της διερεύνησης που πραγµατοποιούν αντίστοιχα. 3. ιακοπή και συνέχιση της µελέτης του φαινοµένου. 4. υνατότητα επανάληψης πειραµάτων. υνατότητα διακοπής και επανάληψης του πειράµατος από την αρχή. 5. Επιτάχυνση χρόνου. Παρέχει τη δυνατότητα εκτέλεσης του πειράµατος σε µικρότερο χρόνο ιδίως σε περιπτώσεις όπου η εξέλιξη του φαινοµένου είναι πολύ αργή (π.χ. θερµικά φαινόµενα). 6. υνατότητα σύνθεσης πειραµατικών διατάξεων από το χρήστη. 7. Πολλαπλές αναπαραστάσεις δεδοµένων. Ψηφιακές, διανυσµατικές ή τρισδιάστατες απεικονίσεις, απεικονίσεις σε όργανα µέτρησης ή χάρτες, ταινίες, βίντεο, κείµενα, αρχεία ήχου όπως η αναπαράσταση της ταχύτητας γραφικά και µε αριθµούς στο πακέτο Interactive Physics ή η απεικόνιση µίας διαδροµής γραφικά και σε χάρτη στο λογισµικό προσοµοίωσης ερευνητικού ταξιδιού στην Ανταρκτική, A Voyage to Antarctica. 8. Γραφικές αναπαραστάσεις οι οποίες παρέχουν δυνατότητες ερµηνείας δεδοµένων µέσω επίδρασης σε απεικονιζόµενα µεγέθη, παρακολούθηση συνεπαγόµενων αλλαγών και ανάλυση δεδοµένων 3

4 9. Πολλαπλές αναπαραστάσεις της πραγµατικότητας. Αναπαραστάσεις του παρατηρήσιµου κόσµου µε διαφορετικούς τρόπους, όπως στην περίπτωση των µικρόκοσµων NewMod για τη µηχανική, οι οποίοι διαθέτουν Νευτώνεια αναπαράσταση των φαινοµένων (όπου, π.χ. τα σώµατα αναπαρίστανται µε σηµεία) και την αντίστοιχη άποψη από τον παρατηρήσιµο κόσµο. 10. Χρήση αυθεντικών απεικονίσεων της πραγµατικότητας µε στόχο τη χρήση τους στη διερεύνηση του προβλήµατος. Για παράδειγµα, στην προσοµοίωση Μετεωρολογίας MtnSim, οι χρήστες έχουν στη διάθεσή τους πραγµατικά µετεωρολογικά δεδοµένα και µπορούν να τα διαχειριστούν σε πραγµατικές συνθήκες. 11. Χρήση χαρακτηριστικών µοντέλων τα οποία ενθαρρύνουν τη δηµιουργία ατοµικών µοντέλων, όπως η κωδικοποίηση του φαινοµένου της φόρτισης στον προσοµοιωτή CPU στατικού ηλεκτρισµού και µαγνητισµού µε χρήση χρωµατικού κώδικα αντί της σύµβασης του θετικού αρνητικού. 12. Άµεση ανατροφοδότηση σχετικά µε την τρέχουσα κατάσταση της αναπαράστασης που προσφέρεται κάποιες φορές από τις αναπαραστάσεις, ψηφιακές ενδείξεις και γραφικές παραστάσεις. 13. Στοιχεία επιστηµονικού συλλογισµού και έρευνας. όπως βιβλιοθήκες υλικού ή εργαλεία µέτρησης και αξιολόγησης, προωθούν την εξοικείωση των χρηστών µε διαδικασίες επιστηµονικού συλλογισµού και έρευνας (π.χ. η τεκµηρίωση µίας ασθένειας στην προσοµοίωση νοσοκοµείου BioWorld ). 14. Λειτουργίες ενθάρρυνσης µεταγνωστικών διαδικασιών. Στοιχεία τα οποία ενθαρρύνουν, άµεσα ή έµµεσα µεταγνωστικές διαδικασίες (π.χ. περιλήψεις ενεργειών του χρήστη ή δυνατότητα ανακεφαλαίωσης της πορείας επίλυσης ενός προβλήµατος). 15. υνατότητες προσωποποίησης περιβάλλοντος οι οποίες ενθαρρύνουν τους µαθητές να αποδεχθούν ότι η κύρια ευθύνη της µάθησης είναι δική τους. Στο λογισµικό οικολογίας Exploring Nardoo αναφέρεται η ύπαρξη ενός «ψηφιακού βοηθήµατος», όπου ο χρήστης µπορεί να καταχωρήσει βίντεο, ήχους, εικόνες, εργαλεία µέτρησης ή περιήγησης και έτσι, να διαµορφώσει τη διερεύνησή του µέσα από το λογισµικό σύµφωνα µε τις προτιµήσεις του. Στην επόµενη ενότητα θα µελετηθούν τα πιο πάνω χαρακτηριστικά των προσοµοιώσεων χρησιµοποιώντας την έννοια της αξιοπιστίας. 4. Ταξινόµηση των χαρακτηριστικών των λογισµικών προσοµοιώσεων ως προς την αξιοπιστία (credibility) Τα χαρακτηριστικά που παρουσιάζονται στην προηγούµενη ενότητα θεωρούµε ότι παρέχουν δυνατότητες εξερεύνησης της συµπεριφοράς του προσοµοιωµένου συστήµατος, υποστηρίζουν δυνατότητες έκφρασης και δοκιµασίας ιδεών και λύσεων από τους µαθητές προσφέροντας ανατροφοδότηση και συµβάλλουν στην πολλαπλή αναπαράσταση των δεδοµένων. Θεωρούµε λοιπόν συµβάλλουν στη δηµιουργία αξιόπιστων για το µαθητή δυνατοτήτων µάθησης. Με αφετηρία την παραδοχή αυτή, πραγµατοποιήθηκε η ταξινόµηση µε κριτήριο την έννοια της αξιοπιστίας, η οποία αναπτύσσεται στον πίνακα 2. 4

5 Ταξινόµηση χαρακτηριστικών των λογισµικών προσοµοιώσεων ως προς την αξιοπιστία Χειριστικά Χαρακτηριστικά Χαρακτηριστικά αναπαραστάσεων χαρακτηριστικά µάθησης Πολυεπίπεδη διαχείριση παραµέτρων Ρύθµιση φυσικών ιδιοτήτων και αρχικών συνθηκών ιακοπή συνέχιση µελέτης φαινοµένου υνατότητα επανάληψης πειραµάτων υνατότητα σύνθεσης διατάξεων Λειτουργία επιτάχυνσης χρόνου Αναπαραστάσεις διαχείρισης πραγµατικότητας Πολλαπλές αναπαραστάσεις της πραγµατικότητας Αυθεντικές απεικονίσεις της πραγµατικότητας Αναπαραστάσεις διαχείρισης περιεχοµένου Χρήση χαρακτηριστικών µοντέλων Πολλαπλές αναπαραστάσεις δεδοµένων, Γραφικές αναπαραστάσεις Στοιχεία επιστηµονικού συλλογισµού και έρευνας Προσωποποίηση περιβάλλοντος Άµεση ανατροφοδότηση Λειτουργίες ενθάρρυνσης µεταγνωστικών διαδικασιών Πίνακας 2 Ταξινόµηση των χαρακτηριστικών των λογισµικών προσοµοιώσεων ως προς την αξιοπιστία Η πρώτη κατηγορία του πίνακα 2 περιλαµβάνει χειριστικά χαρακτηριστικά, τα οποία περιγράφουν αφενός τον τρόπο µε τον οποίο ο σχεδιαστής του λογισµικού αντιλαµβάνεται την αλληλεπίδραση του µαθητή µε το λογισµικό και αφετέρου την ίδια την αλληλεπίδραση του χρήστη (π.χ. δυνατότητες ρύθµισης αρχικών συνθηκών). Σύµφωνα µε τους Squires & Preece (1999), ο σχεδιασµός ενός λογισµικού αναµένεται ότι θα ενσωµατώνει αποφάσεις του σχεδιαστή αναφορικά µε την παρουσίαση των µαθησιακών έργων στο µαθητή. Κατά την αλληλεπίδραση του µαθητή µε το λογισµικό, δηλαδή µέσα από τις ενέργειες χειρισµού, το λογισµικό παρέχει ανατροφοδότηση σε συνάρτηση µε τα µοντέλα που «διοχετεύει» ο σχεδιαστής κατά το σχεδιασµό του. Η συµβολή των χαρακτηριστικών αυτών στην αξιοπιστία ενός λογισµικού προσοµοιώσεων φαίνεται ότι σχετίζεται µε την παροχή πεδίου δοκιµασίας εναλλακτικών συνθηκών, λύσεων, ιδεών ή παραµέτρων καθώς και µε τη λήψη ανατροφοδότησης από αυτές. Η δεύτερη κατηγορία του πίνακα 2 αφορά χαρακτηριστικά αναπαραστάσεων στο λογισµικό προσοµοιώσεων και έχει ως βάση τη φύση της εποικοδοµητικής µάθησης, σύµφωνα µε την οποία θεωρείται σηµαντική η παροχή πολλαπλών αναπαραστάσεων και αντιλήψεων από το λογισµικό (Squires & Preece 1999). Υπό αυτό το πρίσµα, το λογισµικό θα πρέπει να είναι ευέλικτο και να υποστηρίζει πολλαπλές µορφές αναπαραστάσεων µε χρήση µεµονωµένων ή συνδυασµού µέσων αυξάνοντας έτσι τις δυνατότητες του λογισµικού. Όπως απεικονίζεται στον πίνακα 2, τα χαρακτηριστικά αναπαραστάσεων διαιρούνται σε δύο υποκατηγορίες: 5

6 α) Αναπαραστάσεις πραγµατικότητας. Οι αναπαραστάσεις αυτές παρέχουν εικονικές εµπειρίες στους µαθητές (π.χ. αυθεντικές απεικονίσεις της πραγµατικότητας) και ενδεχοµένως τους ωθούν στη συνειδητοποίηση των ήδη υπαρχόντων γνώσεών τους µε σκοπό την έκφραση και δοκιµασία των δικών τους ιδεών. β) Αναπαραστάσεις διαχείρισης περιεχοµένου. Τα λογισµικά προσοµοιώσεων διαθέτουν χαρακτηριστικά και δυνατότητες που συµβάλλουν στην αξιοπιστία του λογισµικού αφού παρέχουν πεδίο έκφρασης ιδεών και εναλλακτικών αντιλήψεων, απόκτησης εµπειριών και διερεύνησης του µελετούµενου συστήµατος (π.χ. γραφικές αναπαραστάσεις). Η χρήση τους φαίνεται ότι ενθαρρύνει τους µαθητές να αποδώσουν νόηµα στις δικές τους εµπειρίες, να διερευνήσουν τη συµπεριφορά του συστήµατος αποκτώντας νέα γνώση ή επιβεβαιώνοντας την υπάρχουσα (Papadouris & Constantinou 2001, Squires & Preece 1999). Η τρίτη κατηγορία χαρακτηριστικών αφορά χαρακτηριστικά µάθησης. Τα χαρακτηριστικά αυτά αφορούν κυρίως το πλαίσιο µάθησης που δηµιουργείται κατά τη χρήση του λογισµικού προσοµοιώσεων από το µαθητή. Εστιάζονται αφενός στις δυνατότητες έκφρασης και δοκιµής ιδεών και λύσεων που «διδάσκει» το λογισµικό στο µαθητή, αφετέρου στις διαδικασίες ανατροφοδότησης µε το µαθητή - χρήστη που ευνοεί το λογισµικό. Χαρακτηριστικά όπως η χρήση µεθόδων επιστηµονικής αιτιολόγησης και έρευνας συµβάλλουν στην αξιοπιστία του λογισµικού αφενός µέσα από την παροχή δυνατοτήτων έκφρασης και εφαρµογής ιδεών, αφετέρου µέσα από την προώθηση των διαδικασιών ανατροφοδότησης που εµπεριέχει η διαδικασία της επιστηµονικής αιτιολόγησης και έρευνας, όπως διερεύνηση, επαλήθευση, απόρριψη υπόθεσης (Lajoie et al. 2001, Buckley 2000, Hsu & Thomas 2002) και τρίτον, ως προς τη διερεύνηση του περιβάλλοντος µέσα από προσωποποιηµένες κι όχι κατευθυνόµενες από το λογισµικό διαδικασίες. 5. Συµπεράσµατα Η πρόταση ταξινόµησης σκιαγραφεί τρεις εν δυνάµει γενικούς άξονες τους οποίους φαίνεται ότι ακολουθούν τα χαρακτηριστικά των λογισµικών προσοµοιώσεων: Τον άξονα των χειρισµών, τον άξονα των αναπαραστάσεων και τον άξονα της µάθησης. Επισηµαίνεται ότι οι άξονες αυτοί δεν είναι αποκλειστικοί αλλά θα µπορούσαν να αποτελέσουν µία γενική κατεύθυνση προσέγγισης των χαρακτηριστικών. Με στόχο την τεκµηρίωση των αξόνων αυτών, είναι σηµαντική η µελέτη των µαθησιακών αποτελεσµάτων που αναφέρονται στις ερευνητικές εργασίες που αναλύσαµε. Συνοπτικά, από µία πρώτη µελέτη των µαθησιακών αποτελεσµάτων (Φούρλαρη 2004) προέκυψαν τρεις ευρείες κατηγορίες στις οποίες µπορούν να ενταχθούν τα επιµέρους µαθησιακά αποτελέσµατα των ερευνών. Οι κατηγορίες αυτές κατασκευάσθηκαν µε γνώµονα αναµενόµενα αποτελέσµατα µίας κυρίως εποικοδοµητικής διδασκαλίας αλλά και µε κριτήριο τη δυνατότητα κατάταξής τους σε ενιαία οµάδα, η οποία εκφράζει τη διαδικασία ή δεξιότητα στην οποία συµβάλλουν. Οι κατηγορίες αυτές είναι οι εξής: 1. Αποτελέσµατα τα οποία συνδέονται µε δυνατότητες χειρισµών και ρυθµίσεων, όπως η επίδραση της δυνατότητας ρύθµισης παραµέτρων της προσοµοίωσης στην εννοιολογική αλλαγή και στη σύνδεση θεωρίας και πράξης 2. Αποτελέσµατα τα οποία συνδέονται µε µορφές αναπαραστάσεων, όπως η επίδραση των πολλαπλών αναπαραστάσεων στην οικοδόµηση της γνώσης και στην απόκτηση επιστηµονικών δεξιοτήτων. 6

7 3. Αποτελέσµατα τα οποία συνδέονται µε χαρακτηριστικά σχετικά µε την οργάνωση και το αντικείµενο µάθησης, όπως η χρήση στοιχείων επιστηµονικού συλλογισµού και έρευνας. Η ταξινόµηση των µαθησιακών αποτελεσµάτων φαίνεται ότι συγκλίνει στους ίδιους άξονες που υποδεικνύει η ταξινόµηση των χαρακτηριστικών των λογισµικών προσοµοιώσεων παρόλο που τα µαθησιακά αποτελέσµατα δεν αποδίδονται συστηµατικά σε συγκεκριµένα χαρακτηριστικά. Φαίνεται να είναι σηµαντικό το ότι παρόλο που η καταγραφή και ταξινόµηση των χαρακτηριστικών των λογισµικών προσοµοιώσεων πραγµατοποιήθηκε µέσα από έρευνες εφαρµογής κι όχι βάσει κάποιου υπάρχοντος θεωρητικού πλαισίου, οι άξονες των χαρακτηριστικών φαίνεται να επιβεβαιώνονται ως ένα βαθµό και από τα µαθησιακά αποτελέσµατα. Αυτό οδηγεί στην αναζήτηση πιθανών εφαρµογών τους στο σχεδιασµό λογισµικών προσοµοιώσεων. εφόσον στη βιβλιογραφία δίνεται ιδιαίτερη σηµασία στην επίδραση της διασύνδεσης χρήστη και των σχεδιαστικών αρχών των λογισµικών προσοµοιώσεων (Vince & Tiberghien 2001, Maor 1997 κ.α.). Ο σχεδιασµός ενός λογισµικού προσοµοιώσεων θα µπορούσε να κατευθύνεται από τους τρεις άξονες που φαίνεται ότι διέπουν τις εφαρµογές των ερευνητών. ηλαδή ο σχεδιασµός να λαµβάνει υπόψη αρχές χειρισµού, µορφές αναπαραστάσεων και αρχές διαχείρισης της µάθησης. Είναι φανερό βέβαια ότι ένα τέτοιο σχήµα δε θα µπορούσε να ακολουθηθεί κατά γράµµα διότι παρεµβάλλονται άλλοι παράγοντες, όπως το γνωστικό αντικείµενο διαπραγµάτευσης καθώς και το διδακτικό και επιστηµολογικό πλαίσιο (Kounatidou et al. 2003). ιατυπώνεται όµως ως πρόταση η επεξεργασία και η επιβεβαίωση της οποίας αποτελεί αντικείµενο περαιτέρω διερεύνησης. Η παρούσα εργασία πραγµατοποιήθηκε µε την υποστήριξη του ευρωπαϊκού ερευνητικού έργου Minerva e-phys Towards an effective use of ICT for Open Learning in the Teaching of Physics in Europe. Βιβλιογραφία Baggott L. with Nichol, J. (1998), Multimedia simulation: a threat to or enhancement of practical work in science education?, in J. Wellington, Practical work in school science, , London and N.York: Routledge Buckley, B. (2000), Interactive multimedia and model based learning in biology. International Journal in Science Education, 22(9), Hsu, Y.- S., Thomas, R.Α. (2002), The impacts of web-aided instructional simulations of science learning, International Journal in Science Education, 24(9), Kounatidou, C., Fassoulopoulos, G., Kariotoglou P. (2003), Application of a framework appropriate for a multilevel assessment of educational multimedia software in science (FEVES), in D. Psillos, P. Kariotoglou, V. Tselfes, E. Hatzikraniotis, G. Fassoulopoulos, M. Kallery (Eds.), Science Education Research in the Knowledge Based Society, Dordrecht/Boston/London: Kluwer Academic Publishers Lajoie, S.P., Lavigne, N.C., Guerera, C., Munsie, S.D. (2001), Constructing knowledge in the context of Bioworld, Instructional Science, 29, Maor D. (1997), Formative evaluation of a multimedia programme using an interpretative method, Paper presented at the Annual Meeting of the National Association for Research in Science Teaching, Chicago, IL, March 1997 Papadouris, N., Constantinou, C.P. (2001), The design and development of researchbased technology enhanced science curriculum: What support can we expect 7

8 from communication and information tools?, in A. Gagatsis (Ed.), Learning in Mathematics and Science and Educational Technology, , Intercollege Press, Cyprus in association with The Department of Education, University of Cyprus, ERASMUS IP1, The Cyprus Mathematical Society, Nicosia, Cyprus Squires, D. (1999), Usability and Educational software design: Special Issue of Interacting with Computers (Editorial), Interacting with computers, 11, Squires, D., Preece, J. (1999), Predicting quality in educational software: Evaluating for learning, usability and the synergy between them, Interacting with computers, 11, Vince, J., Tiberghien A. (2001), Modelling in teaching elementary physics on sound, in D. Psillos, P. Kariotoglou, V. Tselfes, G. Bisdikian, E. Hatzikraniotis, G. Fassoulopoulos, M. Kallery (Eds.), Proceedings of the 3 rd International Conference on Science Education Research in the Knowledge Based Society, 38-40, Thessaloniki, Greece Αντωνιάδου, Π., Λεύκος, Ι., Χατζηκρανιώτης, Ε., Ψύλλος. (2002), Η πειραµατική διδασκαλία της θερµικής ισορροπίας µε τη χρήση εικονικού εργαστηρίου, Πρακτικά 3 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου, Οι Τεχνολογίες Πληροφορίες και Επικοινωνίας στην Εκπαίδευση», (Τόµος Β ), Πανεπιστήµιο Αιγαίου, Ρόδος Μικρόπουλος, Α. (2000), Σχεδίαση και αξιολόγηση λογισµικού υπερµέσων, Αθήνα: Κλειδάριθµος Σολοµωνίδου Χ. (2003), Σύγχρονη Εκπαιδευτική Τεχνολογία, Θεσσαλονίκη: Εκδ. Κώδικας Φούρλαρη, Σ. (2004), Όψεις της διδασκαλίας Φυσικών Επιστηµών µε χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας, ιπλωµατική εργασία για την απόκτηση Μ..Ε. στο Π.Μ.Σ. «Επιστήµες της Αγωγής. Κατεύθυνση: ιδακτική Φυσικών Επιστηµών και Νέες Τεχνολογίες». Παιδαγωγικό Τµήµα ηµοτικής Εκπαίδευσης, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Ψύλλος,., Μπισδικιάν, Γκ. (2003), Τεχνολογίες πληροφόρησης στο διερευνητικό εργαστήριο Φυσικών Επιστηµών, στο Τεχνολογίες της Πληροφορίας και της Επικοινωνίας στην Ελληνική Εκπαίδευση, Θεσσαλονίκη: Εκδ. Πανεπιστηµίου. Μακεδονίας. 8