Ανάλυση της επίδοσης μαθητών βιολογίας με θέμα ερώτηση πειραματικής μελέτης για την ολυμπιάδα φυσικών επιστημών Ευρωπαϊκής Ένωσης (EUSO)

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ανάλυση της επίδοσης μαθητών βιολογίας με θέμα ερώτηση πειραματικής μελέτης για την ολυμπιάδα φυσικών επιστημών Ευρωπαϊκής Ένωσης (EUSO)"

Ζακχαῖος Κουρμούλης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Ανάλυση της επίδοσης μαθητών βιολογίας με θέμα ερώτηση πειραματικής μελέτης για την ολυμπιάδα φυσικών επιστημών Ευρωπαϊκής Ένωσης (EUSO) Φάνης Κωνσταντίνος Φυλακτίδης Μάριος Ινστ. Νευρολογίας & Γενετικής Νικολαίδης Μελής Φεραίος Κωνσταντίνος Χατζηνεοφύτου Μίκης Εισαγωγή Η Κύπρος διοργανώνει για το 2008 (11-17 Μαΐου) την Ολυμπιάδα Φυσικών Επιστημών Ευρωπαϊκής Ένωσης γνωστή ως EUSO. Στην Ολυμπιάδα συμμετέχουν χώρες-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Η Ολυμπιάδα απευθύνεται σε μαθητές που έχουν ηλικία μικρότερη των 17 ετών. Η κάθε χώρα θα πάρει μέρος με δυο ομάδες. Οι ομάδες αποτελούνται από τρεις μαθητές. Ο κάθε μαθητής αντιπροσωπεύει την ομάδα του σε ένα θέμα: Φυσική, Χημεία ή Βιολογία. Η εξέταση έχει εργαστηριακό χαρακτήρα και αποτελείται από δυο ασκήσεις με χρονική διάρκεια 8 ωρών. Η εξέταση θα διαρκέσει δύο μέρες με θέματα από Φυσική, Χημεία και Βιολογία. Η Ολυμπιάδα επιστήμης περιλαμβάνει: Παρατήρηση, περιγραφή και ερμηνεία Φυσικών φαινομένων Πειραματική προσέγγιση βασικών εννοιών της Επιστήμης Δεξιότητες και χειρισμό απλών συσκευών Σημασία της συνεργασίας και ανάπτυξη πρωτοβουλίας Το ερευνητικό και κριτικό πνεύμα Μέσα στα πλαίσια της Ολυμπιάδας θέσαμε τα εξεταστικά θέματα Βιολογίας για την επιλογή δυο Κύπριων μαθητών. Βασισμένοι στα αποτελέσματα της γραπτής εξέτασης Βιολογίας μας δόθηκε η ευκαιρία να αναλύσουμε και να αξιολογήσουμε την επίδοση των μαθητών της Κύπρου. Μεθοδολογία Δέκα μαθητές που έχουν συγκεντρώσει την υψηλότερη βαθμολογία στην τελική γραπτή εξέταση του μαθήματος των Φυσιογνωστικών 1 ης Λυκείου από όλη την Κύπρο έλαβαν μέρος σε γραπτή εξέταση. Οι μαθητές παρακολουθούν τα μαθήματα επιλογής 2 ας Λυκείου: Επιστήμη περιβάλλοντος, Φυσική και Χημεία. Η μορφή της εξέτασης είναι 60 ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής (60 μονάδες), μια ανοιχτή ερώτηση (20 μονάδες) και μια ερώτηση με θέμα πειραματικής μελέτης (20 μονάδες). 10 o Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 368

EUSO. Στην Ολυμπιάδα συμμετέχουν χώρες-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Η Ολυμπιάδα απευθύνεται σε μαθητές που έχουν ηλικία μικρότερη των 17 ετών. Η κάθε χώρα θα πάρει μέρος με δυο ομάδες.

2 Η ανάλυση θα επικεντρωθεί στα αποτελέσματα της ερώτησης της πειραματικής μελέτης γιατί η Ολυμπιάδα έχει κυρίως εργαστηριακό χαρακτήρα. Η ερώτηση που δόθηκε με θέμα πειραματικής μελέτης είναι η πιο κάτω: Ερώτηση Ένα είδος υδρόβιου φυτού, με μικρά φύλλα, περίπου 5 mm διάμετρο, μεγαλώνει στην επιφάνεια του νερού μιας λίμνης. Όταν το υδρόβιο φυτό βρεθεί σε κατάλληλες συνθήκες παράγονται καινούργια φύλλα. Η αύξηση του υδρόβιου φυτού καταγράφεται αν μετρήσουμε τα φύλλα του φυτού. Η παραγωγικότητα κάθε οικοσυστήματος καθορίζεται από μια σειρά παραγόντων. Η θερμοκρασία με τις μεταβολές της αποτελεί έναν από τους πιο βασικούς παράγοντες που καθορίζουν τα φαινόμενα της ζωής σε κάθε οικοσύστημα. Υπάρχει η θεωρία ότι: η αύξηση της θερμοκρασίας πέραν ενός σημείου επηρεάζει αρνητικά την αύξηση/παραγωγικότητα του φυτού και μπορεί να προκαλέσει ακόμη και την εξαφάνιση αυτού του φυτού. Να σχεδιάσετε ένα πείραμα που εσείς θα μπορούσατε να διεξάγετε, για να μελετήσετε την πιο πάνω θεωρία. Η απάντηση σας πρέπει να περιέχει: (α) Σχέδιο πειράματος. υλικά και όργανα. (10) (β) Να καταρτίσετε έναν πίνακα στον οποίο θα μπορούσατε να καταγράψετε τις παρατηρήσεις της μελέτης σας. Να σχεδιάσετε ένα διάγραμμα με το οποίο θα μπορούσατε να παρουσιάσετε τα αποτελέσματα του πειράματός σας. (4) (γ) Να αναφέρετε παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις σας. (6) Αποτελέσματα Όπως φαίνεται στον Πίνακα 1 ο μέσος όρος στις ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής και Ροή ενέργειας είναι αντίστοιχα 82% και 45% ενώ οι μαθητές δεν μπόρεσαν να απαντήσουν την ερώτηση πειραματικής μελέτης σε ικανοποιητικό επίπεδο αφού ο μέσος όρος της απάντησης είναι 10%. 10 o Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 369

Όταν το υδρόβιο φυτό βρεθεί σε κατάλληλες συνθήκες παράγονται καινούργια φύλλα. Η αύξηση του υδρόβιου φυτού καταγράφεται αν μετρήσουμε τα φύλλα του φυτού.

3 Πίνακας 1: Αποτελέσματα γραπτής εξέτασης Βιολογίας Επιλογής Κύπριων μαθητών Ροή ενέργειας Ανοιχτή ερώτηση απλές γνώσεις Πειραματική μελέτη κριτική σκέψη Final score (100) Μαθητής Πολλαπλή επιλογή απλές γνώσεις Μέσος όρος Διάγραμμα 1 Αποτελέσματα αξιολόγησης μαθητών Βαθμός (%) Πολλαπλή επιλογή απλές γνώσεις Μαθητής Ροή ενέργειας Ανοιχτή ερώτηση απλές γνώσεις Πειραματική μελέτη κριτική σκέψη 10 o Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 370

40 20 66 9 92 50 40 73 10 93 70 20 72 Μέσος όρος 82 45 10 60 Διάγραμμα 1 Αποτελέσματα αξιολόγησης μαθητών Βαθμός (%) 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4 Έξι μαθητές δεν κατάλαβαν ότι το φυτό ήταν υδρόβιο με μικρά φύλλα που επέπλεε στη επιφάνεια του νερού παρόλο που αυτό ήταν γραμμένο στη περίληψη της ερώτησης. Αυτοί οι μαθητές δεν μπόρεσαν να γράψουν/σχηματίσουν ορθό σχέδιο πειράματος και διάλεξαν λανθασμένα πειραματικά υλικά και όργανα. Αυτοί οι μαθητές έγραψαν ότι τα υλικά είναι δυο γλάστρες ιδίων φυτών (π.χ. γεράνια), το διάλυμα ιωδίου, οινόπνευμα, Λύχνος Bunsen burner. Η ερώτηση δεν ζητεί επικύρωση της φωτοσύνθεσης/ανίχνευση αμύλου αλλά την καταμέτρηση της αύξησης/παραγωγικότητας. Ενώ η ερώτηση εξηγεί ότι Η αύξηση του υδρόβιου φυτού καταγράφεται αν μετρήσουμε τα φύλλα του φυτού οι μαθητές σχεδίασαν ένα πείραμα όπου η αύξηση του φυτού καταγράφεται λανθασμένα με ανίχνευση αμύλου. Είναι προφανές ότι οι μαθητές δεν κατανόησαν το ζητούμενο στην ερώτηση και ως συνεπακόλουθο η απάντησή τους βασίστηκε σε λανθασμένα δεδομένα. Το πρώτο ερώτημα είναι γατί οι έξι πιο πάνω μαθητές δεν κατανόησαν το ζητούμενο; Τέσσερις μαθητές συνειδητοποίησαν ότι το φυτό είναι υδρόβιο. Ο ένας σχεδίασε πείραμα όπου η αύξηση του φυτού καταγράφεται με ανίχνευση αμύλου χρησιμοποιώντας την αλλαγή χρώματος ιωδίου που αντιδρά με το άμυλο που βρίσκεται στα κύτταρα των φύλλων. Οι μαθητές δεν γνωρίζουν ότι δεν είναι εύκολη η καταμέτρηση της παραγωγής αμύλου αφού δεν γνωρίζουν πώς να μετρήσουν τη ποσότητα αμύλου χρησιμοποιώντας calorimeter. Το δεύτερο ερώτημα είναι γιατί οι μαθητές δεν γνωρίζουν πώς να μετρήσουν τη ποσότητα αμύλου; Οι άλλοι τρεις μαθητές ενώ κατάλαβαν το ερώτημα προσπάθησαν να σχεδιάσουν ένα πείραμα όπου η αύξηση του φυτού να μετρηθεί ανάλογα με την παραγωγή /ποσότητα οξυγόνου. Αυτή η επιλογή θα μπορούσε νε εφαρμοστεί αλλά οι μαθητές δεν έγραψαν σωστά το σχέδιο πειράματος αφού δεν ανάφεραν: 1. Πλαστικά δοχεία Petri dish ή ενυδρείο αφού τα φυτά είναι μικρού μεγέθους 2. Ίδιος αριθμός φύλλων ή ίδια μάζα φυτού 3. Το ίδιο νούμερο φυτών σε κάθε δοχείο (τουλάχιστο πέντε φυτά) 4. Θερμοκρασία πειράματος ο C 10 / 20/ 30/ 40/ 50/ Θερμόμετρο 6. Νερό από την ίδια πηγή 7. Διαφανές σκέπασμα ώστε να διατηρηθεί ο όγκος νερού σταθερός 8. Τακτές μετρήσεις π.χ. κάθε μέρα η ώρα δέκα 9. Τέλος πειράματος μετά από τουλάχιστο 14 μέρες Το τρίτο ερώτημα είναι γιατί οι πιο πάνω μαθητές δεν έγραψαν σωστά το σχέδιο πειράματος; Ο πίνακας στον οποίο οι μαθητές καταγράψανε τις παρατηρήσεις της μελέτης είχε σχέση με την απάντηση του πρώτου μέρους. Οι μαθητές δεν κατέγραψαν στον πίνακα την επανάληψη του πειράματος ούτε και τον μέσο όρο. Οι μαθητές δεν κατέγραψαν την αύξηση/παραγωγικότητα του φυτού. 10 o Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 371

Αυτοί οι μαθητές έγραψαν ότι τα υλικά είναι δυο γλάστρες ιδίων φυτών (π.χ. γεράνια), το διάλυμα ιωδίου, οινόπνευμα, Λύχνος Bunsen burner.

5 Οι μαθητές δεν μπόρεσαν να αναφέρουν όλους τους παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις. Οι παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις είναι: 1. H ένταση του φωτός 2. Tο μήκος κύματος 3. Tο ph 4. H συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα 5. H συγκέντρωση αλάτων 6. H θερμοκρασία εσωτερικού περιβάλλοντος 7. O όγκος νερού 8. H καθαριότητα του νερού/ μικρόβια 9. H συγκέντρωση του οξυγόνου. Οι μαθητές ανάφεραν την ένταση του φωτός, το μήκος κύματος, τον όγκο νερού, τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα. Υπήρχαν όμως και λανθασμένες επιλογές όπως: Να τα ποτίζαμε με τον ίδιο τρόπο Δυσκολία στη συνεχή παραγωγή θερμοκρασίας από την ηλεκτρική σόμπα Το χρώμα του φωτονίου Πρέπει να ποτίζω αρκετά τα φυτά μου ώστε να μην επηρεάζονται οι μετρήσεις μου Παραγωγή κάποιου αερίου Ηλιακό φως Ίδια χλωροφύλλη Συμπεράσματα και Εισηγήσεις Έρευνα που διεξήχθη από τους Νικολαϊδη και Βαλανίδη (2007) έδειξε ότι οι μαθητές υστερούν στη κατανόηση της ροής ενέργειας στο οικοσύστημα. Τα αποτελέσματα πολλαπλής επιλογής αλλά και ο γενικός μέσος όρος δείχνουν ότι οι μαθητές μας έχουν εξαιρετικές δυνατότητες. Η ανάλυση μας θα επικεντρωθεί ιδιαίτερα στα αποτελέσματα της ερώτησης της πειραματικής μελέτης γιατί οι μαθητές δεν μπόρεσαν να απαντήσουν αυτή την ερώτηση σε ικανοποιητικό επίπεδο αφού ο μέσος όρος της απάντησης είναι μόνο 10%. Το πρώτο ερώτημα είναι γιατί έξι από τους δέκα μαθητές δεν κατανόησαν το ζητούμενο της ερώτησης; Το αναλυτικό σύστημα δεν επιτρέπει στους μαθητές να αναρωτηθούν «τι γνωρίζω, τι δεν γνωρίζω και πώς να το μάθω;» Έτσι υπάρχει αδυναμία της ορθής αξιοποίησης της προϋπάρχουσας γνώσης και απουσία της μεταγνώσης. Φαίνεται ότι υπάρχει απουσία της κριτικής σκέψης αφού δεν έγινε σωστή αξιολόγηση των δεδομένων και εφαρμογή γνωστικού υλικού σε πειραματικό επίπεδο που να οδηγεί σε δομημένη σκέψη και τη βήμα προς βήμα επίλυση του προβλήματος. 10 o Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 372

H συγκέντρωση του οξυγόνου. Οι μαθητές ανάφεραν την ένταση του φωτός, το μήκος κύματος, τον όγκο νερού, τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα.

6 Το δεύτερο ερώτημα είναι γιατί οι μαθητές δεν γνωρίζουν πώς να μετρήσουν τη ποσότητα αμύλου. Ενώ το τρίτο ερώτημα είναι γιατί οι μαθητές που κατάλαβαν το ερώτημα δεν έγραψαν σωστά το σχέδιο πειράματος. Η πειραματική μελέτη δεν έχει ενταχτεί στο αναλυτικό σύστημα και έτσι οι μαθητές δεν έχουν εκπαιδευτεί στο να απαντούν ερωτήσεις που να έχουν πειραματική προσέγγιση με βάση συγκεκριμένη στρατηγική. Η γνώση είναι εφήμερη αν δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση προβλημάτων που έχουν εφαρμογή στη καθημερινή μας ζωή. Με βάση τα αποτελέσματα πρέπει να γίνουν εισηγήσεις σε σχέση με τα αναλυτικά προγράμματα του Λυκείου αλλά ακόμη και τις διδακτικές προσεγγίσεις που πρέπει να υιοθετούνται. Η ολυμπιάδα επιστήμης και άλλα ευρωπαϊκά προγράμματα όπως το Digital support for Inquiry, Collaboration, and Reflection on Socio-Scientific Debates θα δημιουργήσουν εκπαιδευτικά πακέτα με έμφαση στη διερευνητική μάθηση, την καλλιέργεια της κριτικής σκέψης και την ανάπτυξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων. Βιβλιογραφία Νικολαϊδης, Μ. & Βαλανίδης, Ν. (2007). Ροή Μάζας και Ενέργειας στο Γήινο Οικοσύστημα Εναλλακτικές Αντιλήψεις Καθηγητών Βιολογίας και Μαθητών Β Λυκείου. Διατριβή στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού προγράμματος του Πανεπιστημίου Κύπρου Μάθηση στις Φυσικές Επιστήμες. 10 o Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 373

Η πειραματική μελέτη δεν έχει ενταχτεί στο αναλυτικό σύστημα και έτσι οι μαθητές δεν έχουν εκπαιδευτεί στο να απαντούν ερωτήσεις που να έχουν πειραματική προσέγγιση με βάση συγκεκριμένη στρατηγική.

Σχετικά έγγραφα

Δοκιμή Βλαστικότητας σπόρων (GR)

Δοκιμή Βλαστικότητας σπόρων (GR) Γενικές Πληροφορίες Περίληψη Put text here Στόχοι Οι μαθητές εξοικειώνονται με τη διαδικασία βλάστησης των σπόρων και με όλες τις φιλικές προς το περιβάλλον πρακτικές που