Σημειώσεις του μαθήματος

Transcript

1 Σημειώσεις του μαθήματος Αρχές διδακτικής μεθοδολογίας Διδακτική της Φυσικής Αθανάσιος Βελέντζας ΑΘΗΝΑ

2 2

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Ο ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ 2. Η ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ 3. ΟΙ ΘΕΩΡΙΕΣ ΜΑΘΗΣΗΣ 4. ΟΙ ΙΔΕΕΣ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ 5. ΤΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ 6. ΜΑΘΗΣΗ ΜΕΣΩ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗΣ 7. ΟΙ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ 8. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ 9. ΤΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ 10. Η ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΑΤΥΠΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΜΑΘΗΣΗΣ ΣΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΩΝ ΦΕ 11. ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΩΝ ΦΕ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΗΣ ΦΙΛΟΣΟΦΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ ΤΟΥΣ 12. Η ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ (ΤΠΕ) ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ 13. Η ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ 14. ΑΝΑΛΥΤΙΚΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ 3

4 4

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Οι σημειώσεις αυτές γράφτηκαν για τις ανάγκες του μαθήματος «Αρχές Διδακτικής Μεθοδολογίας Διδακτική της Φυσικής». Καλύπτουν κάποιες εισαγωγικές γνώσεις σε μερικά βασικά θέματα της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών. Στο τέλος κάθε κεφαλαίου αναφέρονται τα βιβλία από την Ελληνική βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή των σημειώσεων και στα οποία θα πρέπει οι φοιτητές να καταφύγουν για μια βαθύτερη μελέτη των θεμάτων που αναφέρονται. 5

6 6

7 1. Ο ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Γιατί διδάσκουμε Φυσικές Επιστήμες (ΦΕ); Οι ΦΕ είναι απαραίτητο να διδάσκονται στους μαθητές διότι αντικείμενό τους είναι η μελέτη του φυσικού κόσμου, ένα μέρος του οποίου είναι και ο άνθρωπος. Από την αρχή της ύπαρξής του ο άνθρωπος προσπάθησε να κατανοήσει το φυσικό κόσμο, δηλαδή να περιγράψει και να ερμηνεύσει τον τρόπο λειτουργίας του. Στηρίχτηκε στα δικά του νοητικά εργαλεία για να μπορέσει να κατανοήσει την ύπαρξή του, καθώς και τη θέση του στη Γη και στο Σύμπαν. Σήμερα, οι ΦΕ συγκροτούν ένα πεδίο που καλύπτει ένα τεράστιο όγκο γνώσης. Η γνώση αυτή εκτείνεται από τη σύνθεση ενός μοντέλου για το Σύμπαν (βάσει των πληροφοριών που μας έρχονται από δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά) έως την αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος. Επιπλέον, οι ΦΕ βρίσκονται πίσω από κάθε είδους τεχνολογική εφαρμογή, από τα κινητά τηλέφωνα και τις μεγάλες κατασκευές (κτίρια, γέφυρες, κ.λπ.) έως την κατασκευή φαρμάκων για την θεραπεία ποικιλίας ασθενειών. Ως εκ τούτου, οι ΦΕ αφενός αποτελούν τη βασική πηγή γνώσης και πληροφόρησης για το φυσικό κόσμο και αφετέρου συγκροτούν τον βασικό κορμό γνώσεων για τον κατασκευασμένο κόσμο. Για το λόγο αυτό άλλωστε οι σύγχρονες εξελίξεις στις ΦΕ αποτελούν ένα από τα βασικά και μόνιμα θέματα των Μέσων Μαζικής Ενημέρωσης. Έτσι στη σημερινή εποχή ένας άνθρωπος προκειμένου να μπορεί να συμμετέχει στον κοινωνικό διάλογο για επιστημονικά θέματα που αφορούν τη σύγχρονη ζωή (π.χ. περιβάλλον, βιοηθική, διάστημα, κ.λπ.), καθώς και να μπορεί να σπουδάσει ή να εργαστεί σε τεχνολογικά επαγγέλματα (που αποτελούν ένα σημαντικό μέρος των επαγγελμάτων που εξασφαλίζουν εργασία στους νέους) θα πρέπει να έχει βασικές γνώσεις στις ΦΕ οι οποίες (γνώσεις) θα του επιτρέψουν να διεκδικήσει και να επιτύχει καλύτερη ποιότητα ζωής. Συμπερασματικά τα επιχειρήματα υπέρ της διδασκαλίας των ΦΕ είναι: 7

8 Το πολιτισμικό επιχείρημα Οι Φ.Ε. είναι μια μεγάλη ανθρώπινη κατάκτηση με σημαντική συνεισφορά στην κουλτούρα μας. Είναι μέρος της κληρονομιάς του καθενός μας να γνωρίσει τις ιδέες της επιστήμης και τις επιδράσεις που έχουν στο τρόπο ζωής μας Το χρηστικό επιχείρημα Τα άτομα χρειάζονται κάποια βασική κατανόηση της επιστήμης και της τεχνολογίας για να λειτουργούν αποτελεσματικά ως μονάδες και ως καταναλωτές (π.χ. στη λήψη προσωπικών αποφάσεων για θέματα υγείας, χρήση ενέργειας, κ.λ.π.) Το οικονομικό επιχείρημα Σύγχρονες βιομηχανικές κοινωνίες χρειάζονται επιστημονικά και τεχνολογικά εγγράμματο εργατικό προσωπικό για να διατηρήσουν την ανταγωνιστικότητα Το δημοκρατικό επιχείρημα Οι πολίτες θα πρέπει να είναι ενήμεροι για θέματα Φ.Ε. για να μπορούν να συμμετέχουν σε δημόσιες συζητήσεις και να παίρνουν αποφάσεις Τι είναι ο Επιστημονικός Γραμματισμός; Ως γνωστόν η διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών είναι υποχρεωτική στην εκπαίδευση, όχι μόνο στη χώρα μας αλλά και σε όλο σχεδόν τον κόσμο. Έχουν εγερθεί πολλά ερωτήματα σχετικά με την επιστημονική και τεχνολογική κατάρτιση των μελλοντικών πολιτών. Σε έναν κόσμο που διαμορφώνεται όλο και περισσότερο από τις επιστήμες και την τεχνολογία, οι βασικές επιστημονικές γνώσεις και διαδικασίες αποτελούν αναπόσπαστα στοιχεία μιας γενικής παιδείας σύμφωνης με τις απαιτήσεις της σύγχρονης εποχής. Το περιεχόμενο αυτών των γνώσεων και διαδικασιών αποτελεί διεθνώς αντικείμενο συζητήσεων και περιγράφεται με τον όρο επιστημονικός γραμματισμός ή αλφαβητισμός (scientific literacy). Σύμφωνα με τον ορισμό του PISA/ΟΟΣΑ (OECD: The PISA / Program for International Students Assessment Assessment Framework) επιστημονικός γραμματισμός είναι η ικανότητα του ατόμου να χρησιμοποιεί την επιστημονική γνώση, να αναγνωρίζει ερωτήματα και να βγάζει συμπεράσματα που βασίζονται σε επιστημονικά δεδομένα, έτσι ώστε να κατανοεί το φυσικό κόσμο που τον περιβάλλει 8

9 και να συμβάλλει στη λήψη των αποφάσεων για τις αλλαγές που η ανθρώπινη δραστηριότητα επιφέρει σε αυτόν. (Scientific literacy: The capacity to use scientific knowledge, to indentify questions and to draw evidence-based conclusions in order to understand and help make decisions about the natural world and the changes made to through human activity). Γιατί είναι απαραίτητος ο Επιστημονικός Γραμματισμός των πολιτών; Ο επιστημονικός γραμματισμός είναι απαραίτητος προκειμένου ο μέσος πολίτης να έχει τη δυνατότητα: να λειτουργεί στο τεχνολογικά διαμορφωμένο περιβάλλον του, να διαχειρίζεται με σχετική ευκολία τα προϊόντα της τεχνολογίας και να συμμετέχει με επιχειρήματα σε αποφάσεις που αφορούν τεχνολογικές παρεμβάσεις στο δημόσιο χώρο, να επικοινωνεί για θέματα επιστήμης στη δημόσια κοινωνική ζωή (να παρακολουθεί εκλαϊκευμένα επιστημονικά ντοκυμανταίρ ή επιστημονικά άρθρα σε εφημερίδες και τα περιοδικά, να επιχειρηματολογεί για σχετικά θέματα με άλλους ομιλητές, κτλ), να «επιλύει προβλήματα» στην καθημερινή του ζωή, αξιοποιώντας τα εφόδια που του παρέχει ο επιστημονικός τρόπος σκέψης, να αναγνωρίζει το σύνθετο των προβλημάτων που προκύπτουν καθημερινά και των αποφάσεων που πρέπει να ληφθούν και να μην υποκύπτει εύκολα σε μεταφυσικές ερμηνείες γεγονότων. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του επιστημονικά εγγράμματου πολίτη; Τα ακόλουθα στοιχεία που καλύπτουν τρεις διαστάσεις, θεωρούνται ως απαραίτητα στοιχεία του επιστημονικού γραμματισμού. Εννοιολογική διάσταση Το επιστημονικά γραμματισμένο άτομο να κατέχει εν μέρει και να κατανοεί: τις έννοιες των φυσικών επιστημών την σχέση μεταξύ των φυσικών επιστήμων και της κοινωνίας 9

10 Διαδικαστική διάσταση Το επιστημονικά γραμματισμένο άτομο να είναι σε θέση: να αποκτά και να χρησιμοποιεί την πληροφορία να εφαρμόζει τις φυσικές επιστήμες στην καθημερινή ζωή να χρησιμοποιεί τις φυσικές επιστήμες για κοινωνικούς σκοπούς να κατανοεί τις επιστημονικές δημοσιεύσεις στα μέσα μαζικής ενημέρωσης Συναισθηματική διάσταση Το επιστημονικά γραμματισμένο άτομο να έχει: εκτίμηση για τις φυσικές επιστήμες ενδιαφέρον για τις φυσικές επιστήμες. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Χαλκιά Κ., (2010) Διδάσκοντας Φυσικές επιστήμες. Πατάκης, Αθήνα. Unesco, (1994) Οδηγός του Εκπαιδευτικού για τη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στο Δημοτικό και το Γυμνάσιο, 2 η Ελληνική Έκδοση, RED-T-POINT, Αθήνα. 10

11 2. Η ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ (ΦΕ) Τι είναι η διδακτική των ΦΕ; Η διδακτική των ΦΕ είναι ένα νέο σχετικά πεδίο έρευνας το οποίο υφίσταται τα τελευταία τριάντα με σαράντα χρόνια και εξελίσσεται σε αυτόνομο ακαδημαϊκό αντικείμενο. Η Διδακτική των ΦΕ δεν είναι μία από τις πολλές Ειδικές Διδακτικές οι οποίες εξειδικεύουν τις αρχές στις οποίες στηρίζεται η Γενική Διδακτική, πρόκειται για μια αυτόνομη επιστημονική περιοχή η οποία έχει συγκροτηθεί σε στενή σχέση με τη φύση και τα χαρακτηριστικά της γνώσης των φυσικών επιστημών. Δεν εξειδικεύει βασικές παιδαγωγικές αρχές της Γενικής Διδακτικής, αλλά υιοθετεί στρατηγικές που σχετίζονται με τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών την οποία αντιλαμβάνεται όχι ως γενική παιδαγωγική κατασκευή, αλλά ως μετασχηματισμό της επιστημονικής γνώσης αναφοράς. Η διδακτική των ΦΕ ασχολείται με το μετασχηματισμό της φυσικο-επιστημονικής γνώσης στη σχολική της εκδοχή. Η ανάλυση του μετασχηματισμού αφορά και στον τρόπο με τον οποίο οι μαθητές κατανοούν και χειρίζονται τους όρους και τις έννοιες των ΦΕ τόσο στο σχολικό περιβάλλον όσο και ανεξάρτητα από αυτό. Ποια τα σώματα γνώσης που εμπλέκονται στη διδασκαλία των ΦΕ; Τρία «σώματα» γνώσης εμπλέκονται στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών: (ι) Η φυσικοεπιστημονική γνώση, ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΓΝΩΣΗ ΣΧΟΛΙΚΗ ΓΝΩΣΗ (ιι) η βιωματική γνώση και ΒΙΩΜΑΤΙΚΗ ΓΝΩΣΗ (ιιι) η σχολική εκδοχή της επιστημονικής γνώσης (ή, απλά, σχολική γνώση). 11

12 (ι) Η επιστημονική γνώση είναι αυτή που παράγεται στα πανεπιστήμια και στα ερευνητικά κέντρα των φυσικών επιστημών και κωδικοποιείται στα επιστημονικά περιοδικά και στα πανεπιστημιακά συγγράμματα. Πρόκειται για τη γνώση που ιστορικά συγκροτήθηκε στα μέσα του 17ου αιώνα στην Ευρώπη, κυρίως μέσα από τις εργασίες του Γαλιλαίου. Το κύριο πεδίο μελέτης αυτής της μορφής γνώσης είναι η Επιστημολογία. Για τη Διδακτική των ΦΕ η φυσικο-επιστημονική γνώση επέχει τη θέση της γνώσης αναφοράς, δηλαδή της γνώσης σε σχέση με την οποία είναι δυνατόν να αξιολογηθούν τόσο οι άλλες δύο μορφές γνώσης που εμπλέκονται στη διαδικασία της διδασκαλίας των ΦΕ όσο και τα χαρακτηριστικά των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα σ' αυτές. (ιι) Η βιωματική γνώση αναφέρεται στις νοητικές παραστάσεις που οικοδομούν άτομα όλων των ηλικιών σχετικά με τα φυσικά αντικείμενα, τις ιδιότητες τους και τις αρχές που διέπουν τις αλλαγές που αυτά υφίστανται και η οποία διαμορφώνεται κατά τη διαδικασία της πρακτικής τους δραστηριότητας και των λεκτικών επαφών με άτομα του περιβάλλοντος τους. Η βιωματική γνώση για τον φυσικό κόσμο αποκτάται από πολύ νωρίς, από τη βρεφική ακόμη ηλικία. Σε αντίθεση με την επιστημονική γνώση, δεν υπάρχει ένα ομογενές πεδίο μελέτης αυτής της μορφής γνώσης. Εμπλέκονται τα ερευνητικά πεδία της Γενετικής Επιστημολογίας, της Φιλοσοφίας, της Κοινωνιολογίας και της Γνωσιακής Επιστήμης μιας και διερευνάται ένα ευρύ φάσμα ερωτημάτων (ποιες οι διαφορές ανάμεσα στην παιδική σκέψη και τη σκέψη των ενηλίκων; - πώς συγκροτείται η παιδική σκέψη σε ένα πλήθος από πεδία της φυσικής πραγματικότητας π.χ. στα φαινόμενα κίνησης; ποια η σχέση της βιωματικής γνώσης με τη φυσική πραγματικότητα; ποιο το πολιτισμικό νόημα που λαμβάνουν τα φυσικά αντικείμενα;- πως τα παιδιά μαθαίνουν;). Συνεπώς, η μάθηση των ΦΕ και η κατάκτηση της επιστημονικής γνώσης σε σχολικό περιβάλλον δεν μπορεί να είναι μια απλή διαδικασία εξέλιξης και επαύξησης της βιωματικής γνώσης, αλλά μια σύνθετη και συστηματική διαδικασία υπέρβασης εννοιολογικών, μεθοδολογικών και πολιτισμικών εμποδίων. Για το λόγο αυτό η βιωματική γνώση συνδεόμενη με το σχεδιασμό και την αξιολόγηση της διδασκαλίας των ΦΕ αποτελεί πλέον αντικείμενο μελέτης και της ίδιας της Διδακτικής των ΦΕ. 12

13 (ιιι) Η σχολική γνώση οικοδομείται στο πλαίσιο ειδικών συνθηκών, ξένων προς τη διαμόρφωση της επιστημονικής γνώσης, όπως οι εκπαιδευτικοί στόχοι, η ανάγκη τεμαχισμού του περιεχομένου διδασκαλίας και οι ιδιαιτερότητες που παρουσιάζει η παιδική σκέψη. Εντοπίζεται αφενός στα κείμενα των αναλυτικών προγραμμάτων και των σχολικών εγχειριδίων ή οδηγών εκπαιδευτικού που σχετίζονται με τις ΦΕ στις διάφορες εκπαιδευτικές βαθμίδες και αφετέρου στη γνώση η οποία παράγεται κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας των ΦΕ ως αλληλεπίδραση του τριγώνου εκπαιδευτικού, μαθητή και εκπαιδευτικού υλικού. Η σχολική γνώση δεν αποτελεί απλοποιημένη μορφή της επιστημονικής γνώσης, αλλά μια γνωστική περιοχή η οποία συγκροτείται μεν ως μετασχηματισμός της επιστημονικής γνώσης αλλά λειτουργεί σχετικά αυτόνομα προς αυτήν. Υπάρχει διάκριση ανάμεσα στη «φυσική του εκπαιδευτικού» και στη «φυσική του επιστήμονα». Η «φυσική του εκπαιδευτικού» θα πρέπει να ενσωματώνει στοιχεία από την ιδιαιτερότητα της παιδικής σκέψης, όπως για παράδειγμα το στοιχείο της αιτιότητας που φαίνεται να αποτελεί συστατικό στοιχείο των εξηγήσεων που δίνουν τα παιδιά, κάτι που δεν συμβαίνει υποχρεωτικά στην επιστημονική σκέψη. ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ Φ. Ε. Αυτόνομος Διεπιστημονικός Κλάδος Φιλοσοφία της Φυσικής Φυσική Ιστορία της Φυσικής Παιδαγωγική ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ Φ. Ε. Ψυχολογία Περαιτέρω τομείς αναφοράς: π.χ Κοινωνιολογία / Ανθρωπολογία / Γλωσσολογία / Ηθική 13

14 Ποια είναι τα ρεύματα έρευνας στο πλαίσιο της διδακτικής των ΦΕ; Η μελέτη της φύσης και των χαρακτηριστικών της σχολικής γνώσης αποτελεί θεμελιώδες πρόβλημα της Διδακτικής των ΦΕ. Αντικείμενο της Διδακτικής των ΦΕ δεν είναι μόνο η περιγραφή του περιεχομένου και της λειτουργίας της σχολικής γνώσης, αλλά και η περιγραφή και ανάλυση των χαρακτηριστικών των αλληλεπιδράσεων των τριών μορφών γνώσης που εμπλέκονται στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών. Διατυπώνονται έτσι ερωτήματα και διαμορφώνονται ερευνητικά ρεύματα των οποίων το περιεχόμενο διαφέρει ανάλογα με το ποιες μορφές γνώσης, ποιες αλληλεπιδράσεις και ποιοι μετασχηματισμοί αποτελούν το αντικείμενο ενδιαφέροντος των ερευνητών. Διαμορφώνονται τρία τουλάχιστον βασικά ρεύματα έρευνας: (α) Το «ψυχολογικό ρεύμα», όπου διερευνάται κυρίως η μαθησιακή διάσταση της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών, με βασικό πυρήνα προβληματισμού την περιγραφή της βιωματικής γνώσης των μαθητών και το πώς αυτή μετασχηματίζεται σε σχολική, επιστημονική γνώση κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας των ΦΕ. Η έμφαση στο ερευνητικό αυτό ρεύμα δίνεται στο περιεχόμενο και στις διαδικασίες μάθησης κυρίως σε τυπικά εκπαιδευτικά περιβάλλοντα. Μερικά από τα βασικά ερωτήματα που διερευνώνται σχετίζονται με -τις διαφορές ανάμεσα στη βιωματική και τη σχολική επιστημονική γνώση, -τη φύση και τα χαρακτηριστικά των νοητικών αναπαραστάσεων που έχουν μαθητές και εκπαιδευτικοί για τις έννοιες, -τις δεξιότητες που σχετίζονται με τη μεθοδολογία των ΦΕ, - τη φύση και τον τρόπο που προκύπτουν οι εννοιολογικές αλλαγές των μαθητών κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας - τη συμβατότητα του εννοιολογικού περιεχομένου των αναλυτικών προγραμμάτων ή σχολικών εγχειριδίων των ΦΕ. (β) Το «επιστημολογικό ρεύμα», όπου διερευνάται κυρίως η ιστορία, η φύση, τα χαρακτηριστικά και ο τρόπος παραγωγής της σχολικής γνώσης. Η έμφαση στο ερευνητικό αυτό ρεύμα δίνεται στη συγκρότηση της επιστημονικής γνώσης όταν αυτή αποτελεί αντικείμενο προς διδασκαλία. Στον βασικό πυρήνα προβληματισμού της σχετικής έρευνας βρίσκονται η ανάλυση, ο σχεδιασμός και η αξιολόγηση του 14

15 περιεχομένου του αναλυτικού προγράμματος, των σχολικών εγχειριδίων ή μιας ακολουθίας διδακτικών ενοτήτων σχετικών με τις ΦΕ στις διάφορες εκπαιδευτικές βαθμίδες. Διατυπώνονται επίσης ερωτήματα που αφορούν τη φύση και τα χαρακτηριστικά ειδικών τομέων της διδασκαλίας των ΦΕ (για παράδειγμα, διερευνάται ο ρόλος του πειράματος στη σχολική εργαστηριακή διδασκαλία) ή στα εννοιολογικά ή/και μεθοδολογικά χαρακτηριστικά των σχολικών επιστημονικών μοντέλων τα οποία είναι δυνατόν να οικοδομήσουν οι μαθητές (για παράδειγμα, διερευνώνται οι διαφορετικοί τρόποι διατύπωσης ενός εννοιολογικού μοντέλου σε διαφορετικές εκπαιδευτικές βαθμίδες). Τέλος, αναζητούνται ομοιότητες και διαφορές ανάμεσα στο περιεχόμενο και την εξέλιξη των νοητικών παραστάσεων των μαθητών και στο περιεχόμενο και την εξέλιξη των εννοιολογικών μοντέλων των φυσικών επιστημών στην ιστορία της επιστήμης. (γ) Το «παιδαγωγικό ρεύμα», όπου το ενδιαφέρον της έρευνας στρέφεται προς την ίδια τη διαδικασία της διδασκαλίας και τις συνθήκες κάτω από τις οποίες μετασχηματίζεται η βιωματική γνώση σε σχολική επιστημονική γνώση. Η έμφαση στο ερευνητικό αυτό ρεύμα δίνεται στη συγκρότηση της σχολικής γνώσης όταν αυτή αποτελεί αντικείμενο διδασκαλίας. Η λειτουργία της διδασκαλίας των ΦΕ αποτελεί τον σκληρό πυρήνα αυτού του ρεύματος, Διατυπώνονται ερωτήματα που σχετίζονται με τη διαμόρφωση διδακτικών στόχων οι οποίοι συνδέονται με το περιεχόμενο της βιωματικής και σχολικής επιστημονικής γνώσης και διερευνώνται τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των διδακτικών παρεμβάσεων κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας των ΦΕ (για παράδειγμα, πώς τα παιδιά οικοδομούν πρόδρομα εννοιολογικά μοντέλα με τη βοήθεια του εκπαιδευτικού) ή τα χαρακτηριστικά της επικοινωνίας ανάμεσα σε εκπαιδευτικό και μαθητές ή ανάμεσα σε μαθητές οι οποίοι εργάζονται ομαδικά (για παράδειγμα, τι είδους επιχειρήματα προβάλλουν οι εκπαιδευτικοί όταν προσπαθούν να εξηγήσουν τα φυσικά φαινόμενα κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας). Επίσης, διερευνώνται οι συσχετίσεις ανάμεσα σε παιδαγωγικά μοντέλα διδασκαλίας και το μετασχηματισμό της βιωματικής γνώσης των μαθητών σε σχολική γνώση ή αναλύεται η δομή, το περιεχόμενο και, κυρίως, η λειτουργία σχολικών εγχειριδίων και ηλεκτρονικού εκπαιδευτικού υλικού σχετικού με τις ΦΕ με βάση παιδαγωγικοκοινωνικά κριτήρια. 15

16 Τα τρία παραπάνω ερευνητικά ρεύματα δεν αποτελούν κλειστά συστήματα αλλά είναι δυνατόν έννοιες και μεθοδολογίες που χρησιμοποιούνται στο καθένα από αυτά να διαχέονται ανάμεσα τους. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Κολιόπουλος Δ., (2006) Θέματα διδακτικής Φυσικών επιστημών, Μεταίχμιο, Αθήνα. Κουλαΐδής Β., (2001) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών Τόμος Α, έκδοση ΕΑΠ, Πάτρα. 16

17 3. ΘΕΩΡΙΕΣ ΜΑΘΗΣΗΣ Ποιες θεωρητικές κατευθύνσεις επηρεάζουν τις σύγχρονες θεωρίες μάθησης; Δύο σημαντικές θεωρητικές κατευθύνσεις που σήμερα φαίνεται να επηρεάζουν τις θεωρίες μάθησης στις φυσικές επιστήμες είναι αυτές (ι) της εννοιολογικής αλλαγής και (ιι) των κοινωνικο-πολιτισμικών προσεγγίσεων. Αυτές βασίζονται σε σημαντικό αριθμό ερευνών και έχουν διατυπώσει ρεαλιστικές διδακτικές προτάσεις στην τυπική εκπαίδευση. Οι δύο αυτές κατευθύνσεις έχουν τις ρίζες τους αντίστοιχα στις εργασίες δύο σημαντικών ψυχολόγων του περασμένου αιώνα του Jean Piaget και του Lev Vygotsky. Οι εργασίες και των δύο αυτών επιστημόνων της γνωσιακής επιστήμης προσπαθούν να απαντήσουν στο θεμελιώδες για τη διδακτική ερώτημα, πως μαθαίνει το άτομο. Ο Piaget ρίχνει το κέντρο βάρος της θεωρίας μάθησης που πρότεινε στο άτομο, χωρίς να παραγνωρίζει και τον σημαντικό ρόλο που έχει στη μάθηση η κοινωνία, ενώ ο Vygotsky ρίχνει το κέντρο βάρους στην κοινωνία, χωρίς όμως να παραγνωρίζει και τον καθοριστικό ρόλο που έχει το άτομο στη διαδικασία εσωτερίκευσης της γνώσης. Ποιες είναι οι θεωρίες μάθησης πριν από την ανάπτυξη των θεωριών της εννοιολογικής αλλαγής και των κοινωνικο-πολιτισμικών προσεγγίσεων; Έως τα τέλη της δεκαετίας του 1950 η επικρατούσα θεωρία για τη μάθηση ήταν ο συμπεριφορισμός (behaviorism μπεχεβιορισμός). Η θεωρία αυτή παρόλο που επηρέασε θετικά την εκπαιδευτική διαδικασία, κυρίως σε ότι αφορά την οργάνωση της διδασκαλίας με τη διατύπωση διδακτικών στόχων, είχε ήδη αρχίσει να δέχεται κριτική. Στα μέσα της ίδιας δεκαετίας, επειδή διαπιστώθηκε στις ΗΠΑ ότι η ποιότητα της εκπαίδευσης στις ΦΕ ήταν χαμηλή, άρχισαν να αναπτύσσονται αναλυτικά προγράμματα για τη διδασκαλία των Φ.Ε., που εμφανίστηκαν και εφαρμόστηκαν στη δεκαετία του 1960 και Το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στη δομή της επιστημονικής γνώσης και στην επιστημονική μέθοδο και κυριάρχησε η 17

18 ανακαλυπτική-διερευνητική μέθοδος για τη μάθηση. Σύμφωνα με την μέθοδο αυτή τα παιδιά πρέπει να αναπτύσσουν δεξιότητες διερεύνησης, ώστε να μαθαίνουν ΦΕ με ανάλογο τρόπο με αυτόν που εργάζονται οι επιστήμονες. Θεωρητικό πλαίσιο για τα περισσότερα από τα προαναφερόμενα αναλυτικά προγράμματα αποτέλεσε η θεωρία του Bruner που παρουσιάστηκε το 1960 στο βιβλίο του The process of education. Ποια τα κύρια σημεία της θεωρίας του συμπεριφορισμού για τη μάθηση; Σύμφωνα με τη θεωρία του συμπεριφορισμού, δεν έχουν σημασία οι εσωτερικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της μάθησης, αλλά οι αλλαγές που συμβαίνουν στην συμπεριφορά του υποκειμένου, στο τι δηλαδή μπορεί να κάνει ο μαθητευόμενος ως αποτέλεσμα της κατάλληλης οργάνωσης του περιβάλλοντος της μάθησης. Ο σημαντικότερος μηχανισμός της μάθησης είναι, η ενίσχυση της επιθυμητής συμπεριφοράς. Η μάθηση συντελείται με την ενίσχυση της επιθυμητής συμπεριφοράς (θετική ενίσχυση), π.χ. μέσω της ανταμοιβής ή την απαλλαγή από τις δυσάρεστες επιπτώσεις μιας μη επιθυμητής συμπεριφοράς (αρνητική ενίσχυση), π.χ. μέσω της τιμωρίας. Ο Skinner είναι από τους αντιπροσωπευτικότερους εκπροσώπους του συμπεριφορισμού. Η θεωρία του ονομάστηκε ενεργός ή συντελεστική μάθηση. Βασική θέση αυτής της θεωρίας είναι ότι αν ορισμένη αντίδραση ακολουθείται από κάποιο σχετικό ερέθισμα, η πιθανότητα να επαναληφθεί σε ανάλογες περιπτώσεις η ίδια συμπεριφορά αυξάνεται. Αν, αντίθετα, μια ορισμένη συμπεριφορά δεν συνοδεύεται από κάποια ενίσχυση, παύει σιγά-σιγά να εκδηλώνεται. Πρέπει να έχει φροντίσει ο εκπαιδευτής να ερευνήσει ποια είναι κάθε φορά η κατάλληλη ενίσχυση για το κάθε άτομο. Ο συμπεριφορισμός παρόλο που βοήθησε στην εξήγηση ορισμένων φαινομένων της μάθησης, δέχτηκε αρκετή κριτική εξαιτίας του μοντέλου αγωγής και διδασκαλίας που εισήγαγε. Ένα σοβαρό μειονέκτημα του συμπεριφορισμού είναι η προσήλωση του στην εξωτερική συμπεριφορά του ατόμου και στο ρόλο των εξωτερικών συνθηκών. Παραμελείται ο ρόλος των εσωτερικών νοητικών λειτουργιών και της εσωτερικής προσπάθειας του ατόμου να κατανοήσει τον κόσμο. Επίσης, πολλοί υποστηρίζουν ότι το μοντέλο του Skinner και του συμπεριφορισμού είναι ανεπαρκές, διότι οι άνθρωποι 18

19 μαθαίνουν από τα λάθη τους, χωρίς να χρειάζονται πάντα ενίσχυση για να μάθουν, με την προϋπόθεση ότι τους εξηγείται η αιτία του λάθους τους. Ποια τα βασικά σημεία των θεωριών που υποστηρίζουν την ανακαλυπτική (ή διερευνητική) μάθηση; Η προσπάθεια του μαθητή να μαθαίνει, κάνοντας χρήση των εμπειριών και των δυνατοτήτων του ανάγεται στην εποχή του Σωκράτη, ο οποίος με τη διαλεκτική του καθορίζει έναν τρόπο εργασίας προκειμένου να μάθει ο μαθητής. Στη σύγχρονη εποχή η προσπάθεια ώστε ο μαθητής να ανακαλύψει ή να διερευνήσει τη γνώση συστηματοποιήθηκε κυρίως μέσα από τις θέσεις του ψυχολόγου Bruner. Ο Bruner υποστηρίζει την ανακαλυπτική-διερευνητική μάθηση, κατά την οποία ο μαθητής με τις δικές του δυνάμεις προσπαθεί να εμβαθύνει στο αντικείμενο και να ανακαλύψει τις θεμελιώδεις αρχές και σχέσεις που διέπουν τα επιμέρους στοιχεία του. Το άτομο πρέπει να προχωρήσει παραπέρα από τη λογική σκέψη και να καλλιεργήσει τη διαισθητική σκέψη, που του επιτρέπει να κάνει πνευματικά άλματα, να πρωτοτυπεί, να εφευρίσκει και να συλλαμβάνει ριζοσπαστικές λύσεις σε προβληματικές καταστάσεις. Η ανακαλυπτική μάθηση και οι στρατηγικές επίλυσης προβλημάτων αναπτύσσονται σταδιακά και όχι ξαφνικά και σχετίζονται με την προηγούμενη εμπειρία του παιδιού. Είναι δεξιότητες που μαθαίνονται. Αυτό πρέπει να είναι μέλημα του δασκάλου. Ο δάσκαλος καθοδηγεί τα παιδιά προς την «ανακάλυψη» αρχών, νόμων και κανόνων που διέπουν όχι μόνο τα φαινόμενα αλλά και την ίδια του τη σκέψη. Συνοπτικά ο Bruner έκανε τις παρακάτω βασικές παραδοχές: Η μάθηση διευκολύνεται μέσα από την κατανόηση των δομών και των επιστημονικών αρχών ενός αντικειμένου παρά από μάθηση επιμέρους γεγονότων και τεχνικών. Η μάθηση νέων ιδεών γίνεται πιο εύκολη αν το αναλυτικό πρόγραμμα και η διδασκαλία τις προσεγγίζουν σταδιακά και επανέρχονται σε διάφορες τάξεις εμπλουτίζοντας κάθε φορά το περιεχόμενο τους (σπειροειδής διάταξη της ύλης). Η μάθηση ευνοείται αν αξιοποιείται η έμπνευση και η αναλυτική σκέψη των μαθητών/ριών, γεγονός που οδήγησε στην ιδέα της ανακάλυψης και της έρευνας (ανακαλυπτική μέθοδος διδασκαλίας). 19

20 Για να υπάρξει μάθηση πρέπει να υπάρχει επιθυμία για μάθηση, άρα πρέπει να αναζητηθούν τα κατάλληλα κίνητρα για τους μαθητές και τις μαθήτριες. Έρευνες σχετικές με την αποτελεσματικότητα των ανακαλυπτικού τύπου μεθόδων διδασκαλίας, έδειξαν ότι τα αποτελέσματα από κάθε άποψη ήταν φτωχά (π.χ. στη βελτίωση των επιδόσεων, στην αύξηση του αριθμού των μαθητών που επιλέγουν τα μαθήματα ΦΕ, κλπ) και δυσανάλογα προς το χρόνο, τα χρήματα και την προσπάθεια που επενδύθηκαν. Αιτία θεωρήθηκε το γεγονός ότι τα αναλυτικά προγράμματα και η μέθοδος διδασκαλίας έδωσαν μεγάλη έμφαση σε μια ακαδημαϊκή και διανοητική προσέγγιση της γνώσης και αγνόησαν την ανθρώπινη, πολιτισμική, κοινωνική και συναισθηματική διάσταση της επιστήμης, τις ιδιαιτερότητες και τις ανάγκες των παιδιών. Έτσι στα τέλη της δεκαετίας του 1960 έρχεται στο προσκήνιο η θεωρία του Piaget, που εισήγαγε νέες απόψεις για τη νοητική ανάπτυξη του ανθρώπου. Η θεωρία του Piaget για τα στάδια νοητικής ανάπτυξης τροφοδότησε έρευνες που μελέτησαν τις προϋποθέσεις μετάβασης από το ένα στάδιο στο άλλο και ιδιαίτερα από το στάδιο των συγκεκριμένων ενεργειών στο στάδιο της αφηρημένης σκέψης. Επίσης, επιχειρήθηκε να γίνουν ταξινομήσεις εννοιών των Φ.Ε. και να προσδιοριστεί το περιεχόμενο τους ανάλογα με την ηλικία και το στάδιο νοητικής ανάπτυξης των παιδιών. Ποιες οι θεωρητικές βάσεις της διδακτικής πρότασης της εννοιολογικής αλλαγής; Η διδακτική πρόταση της εννοιολογικής αλλαγής βασίζεται στο θεωρητικό μοντέλο του ατομικού κονστρουκτιβισμού (εποικοδόμησης), ο οποίος θεωρεί τη μάθηση στις φυσικές επιστήμες ως μία διαδικασία βαθμιαίας οικοδόμησης των υπό διδασκαλία εννοιών (με αποδόμηση προηγουμένως των εναλλακτικών αντιλήψεων). Η θεωρία της εννοιολογικής αλλαγής λαμβάνει υπόψη της τα πορίσματα εμπειρικών και θεωρητικών μελετών σχετικά (ι) με την αξιοποίηση των ιδεών του Piaget για το πως το παιδί οικοδομεί τη γνώση κατά την αλληλεπίδραση του με τον φυσικό κόσμο, (ιι) με την άποψη ότι η προηγούμενη γνώση επηρεάζει την επιδιωκόμενη γνώση και μάθηση (Ausubel 1968) και (ιιι) με τις απόψεις ιστορικών και φιλοσόφων της επιστήμης για το πώς αυτή εξελίσσεται (Kuhn 1962, Toulmin1972) 20

21 (ι) Οι ιδέες του Piaget Αν και ο Piaget δεν αυτοπροσδιορίστηκε ποτέ ως κονστρουκτιβιστής, η βασική θέση της θεωρίας του κονστρουκτιβισμού για τη μάθηση ότι η γνώση κατασκευάζεται από το μανθάνον υποκείμενο και δεν γίνεται δεκτή παθητικά αποτελεί κεντρική στη θέση του. Η δήλωση του Piaget ότι «η ευφυΐα οργανώνει τον κόσμο οργανώνοντας τον εαυτό της» καταδείχνει την άποψή του για τη διαδικασία με την οποία οι άνθρωποι κατασκευάζουν τη γνώση τους για τον κόσμο. Ο Piaget θεωρεί ότι το άτομο μαθαίνει καθώς αλληλεπιδρά με αντικείμενα του φυσικού κόσμου. Συγκεκριμένα, θεωρεί ότι το άτομο κατανοεί τον κόσμο μέσω γνωσιακών σχημάτων, τα οποία μπορεί να τροποποιηθούν μέσω των δράσεων του ίδιου του ατόμου με το φυσικό περιβάλλον. Οι αλλαγές αυτές επιτυγχάνονται μέσω δύο διαδικασιών, της αφομοίωσης (assimilation) και της συμμόρφωσης (accommodation). Κατά τη διαδικασία της αφομοίωσης, το άτομο, καθώς ερμηνεύει μια συγκεκριμένη αισθητηριακή πληροφορία, την περιλαμβάνει στις ήδη υπάρχουσες γνωσιακές του δομές. Κατά τη διαδικασία της συμμόρφωσης το άτομο προσαρμόζει τη γνωσιακή του δομή κατάλληλα ώστε να αποκτήσει νόημα μια νέα πληροφορία. Σε αυτή την περίπτωση εάν τα νέα δεδομένα δεν ταιριάζουν στην υπάρχουσα γνωσιακή δομή, προκαλείται διαταραχή της νοητικής ισορροπίας και επέρχεται γνωσιακή σύγκρουση. Στα γραπτά της πρώιμης περιόδου του Piaget δεν γίνεται αναφορά σε κοινωνικές παραμέτρους που παίζουν ρόλο στη κατασκευή της γνώσης. Αυτό δεν συμβαίνει όμως με τα γραπτά της ύστερης περιόδου στα οποία ο Piaget αναφέρει ότι η κοινωνία είναι η υπέρτατη μονάδα και ότι το παιδί μπορεί να πραγματοποιήσει τις νοητικές του κατασκευές μόνον μέσα στο κοινωνικό του πλαίσιο. (ιι) Ο ρόλος της προϋπάρχουσας γνώσης Ο ρόλος της προϋπάρχουσας γνώσης στη μάθηση άρχισε να διερευνάται μετά την έκδοση του βιβλίου «Educational Psychology: A Cognitive View» από τον ψυχολόγο Ausubel το Ο Asubel τονίζει ότι ο πιο σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη γνώση του μαθητή είναι αυτό που ήδη γνωρίζει. Ο δάσκαλος πρέπει να το εξακριβώνει και να προσαρμόζει κατάλληλα τη διδασκαλία του. Τις δύο επόμενες δεκαετίες ακολούθησε ένα πλήθος ερευνών στο τομέα της διδακτικής των φυσικών επιστημών σχετικά με τις προϋπάρχουσες ή εναλλακτικές, όπως ονομάζονται, 21

22 αντιλήψεις των μαθητών για έννοιες των Φυσικών επιστημών και φαινόμενα. Οι εναλλακτικές αντιλήψεις ή ιδέες των μαθητών είναι γνωσιακές κατασκευές που δομούνται στο μυαλό τους καθώς αυτοί, αλληλεπιδρώντας με το περιβάλλον τους, προσπαθούν να ερμηνεύσουν τα φυσικά φαινόμενα. Αυτές οι ιδέες ενσωματώνονται σε εννοιολογικές δομές και παρέχουν μια συνεπή κατανόηση του κόσμου από τη μεριά των παιδιών. Οι εκπαιδευτικοί οφείλουν να γνωρίζουν τις βασικές εναλλακτικές ιδέες των μαθητών τους σχετικά με το θέμα που διαπραγματεύονται στην τάξη και αναπτύσσουν στρατηγικές ώστε οι μαθητές να μπορέσουν να τις υπερβούν. (ιιι) Ο ρόλος της ιστορίας και της φιλοσοφίας της επιστήμης Σημαντική συνεισφορά στην εννοιολογική αλλαγή είχε και η ιστορία και η φιλοσοφία της επιστήμης. Οι εργασίες των Kuhn και Tulmin επηρέασαν σημαντικά τη θεωρία της εννοιολογικής αλλαγής. Ο Kuhn τόνισε το γεγονός ότι σημαντικές εξελίξεις στην επιστήμη συμβαίνουν με αλλαγή «παραδείγματος», δηλαδή με την υιοθέτηση από την επιστημονική κοινότητα μιας ριζικά διαφορετικής εννοιολογικής δομής. Για παράδειγμα, η μετάβαση από το γεωκεντρικό στο ηλιοκεντρικό σύστημα του κόσμου απαιτεί ριζική αλλαγή της τρέχουσας εννοιολογικής δομής. Αντίστοιχα και στην εκπαίδευση πολλές φορές, η προσπάθεια «αναδόμησης» των ιδεών των μαθητών προς έννοιες συμβατές με την επιστημονική γνώση προϋποθέτει ριζική εννοιολογική αλλαγή. Ο Tulmin στην προσπάθεια του να κατανοήσει τη φύση της γνώσης χρησιμοποίησε την ιδέα της εννοιολογικής οικολογίας. Σύμφωνα με αυτόν, οι άνθρωποι ζουν σε ένα «πνευματικό» περιβάλλον, το οποίο περιλαμβάνει τα πολιτισμικά τους πιστεύω, την γλώσσα τους, τις θεωρίες τους για τη λειτουργία του κόσμου, τα γεγονότα που συμβαίνουν εκεί κ.α. Το περιβάλλον αυτό ευνοεί την ανάπτυξη κάποιων ιδεών και εμποδίζει την ανάπτυξη κάποιων άλλων. Ο Toulmin είδε την εννοιολογική αλλαγή ως μία βαθμιαία, σύνθετη και «εξελικτική» διαδικασία. Τα κυρίαρχα «παραδείγματα» είναι εκείνα που με επιτυχία ανταγωνίστηκαν στην «αγορά» των ιδεών και απέδειξαν ότι ήταν πιο ανθεκτικά στην επεξηγηματική δυναμική τους από τις εναλλακτικές απόψεις που υπήρχαν. Αντίστοιχα στην εκπαίδευση η φύση των συνιστωσών που απαρτίζουν την εννοιολογική οικολογία του μαθητή επηρεάζουν την πιθανή 22

23 εννοιολογική αλλαγή του. Συνεπώς, η συνεισφορά του Tulmin στη διδακτική των φυσικών επιστημών είναι ότι αυτός τόνισε τον καθοριστικό ρόλο που έχουν ένα πλήθος παραγόντων, που συνθέτουν το πνευματικό περιβάλλον και την πνευματική «ιστορία» των μαθητών κατά την εννοιολογική τους ανάπτυξη. Ποια η βασική θέση του ατομικού κονστρουκτιβισμού και τα σημεία της αντίστοιχης διδακτικής πρότασης; Η διδακτική πρόταση της εννοιολογικής αλλαγής βασίζεται στο θεωρητικό μοντέλο του ατομικού κονστρουκτιβισμού. Αυτό το μοντέλο έχει ως σημείο αναφοράς το άτομο και πώς αυτό κατασκευάζει τη γνώση του για τον κόσμο, με τη βοήθεια των εμπειριών του και μέσα από λογικές διαδικασίες. Καταγράφονται κυρίως δύο εκφάνσεις του ατομικού κονστρουκτιβισμού, ο «ήπιος» κονστρουκτιβισμός που βασίζεται στις ιδέες του Piaget που αναφέρθηκαν παραπάνω και ο «ριζοσπαστικός» κονστρουκτιβισμός που εισήχθη από τον Glaserfeld. Κατά τον Glaserfeld, η γνώση είναι «βιώσιμη μέσα στην περιοχή εμπειριών του υποκειμένου», δηλαδή η γνώση του μαθητή βασίζεται στις εμπειρίες του και συνεχώς τροποποιείται από αυτές. Οι δύο αρχές πάνω στις οποίες αυτός θεμελίωσε τη θεωρία του είναι: - ότι η γνώση δε λαμβάνεται παθητικά, είτε μέσω των αισθήσεων είτε μέσω της επικοινωνίας, αλλά χτίζεται ενεργά από το υποκείμενο. - η λειτουργία της νόησης είναι προσαρμοστική και οργανώνει τις εμπειρίες του ατόμου για τον κόσμο ώστε να έχουν νόημα και δεν λειτουργεί με σκοπό να ανακαλύψει μια αντικειμενική οντολογική πραγματικότητα Επιγραμματικά μπορούμε να αναφέρουμε ότι, ο ατομικός κονστρουκτιβισμός επικεντρώνεται στο γνωσιακό επίπεδο. Βασική επιστημολογική του θέση είναι ότι τα άτομα κατασκευάζουν τη δική τους γνώση, καθώς αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους. Για το μοντέλο διδασκαλίας που βασίζεται σε αυτή τη θεώρηση -σημείο αφετηρίας είναι η εξακρίβωση της προηγούμενης γνώσης των μαθητών και η ανάδειξη των εναλλακτικών αντιλήψεων τους για τις έννοιες ή τα φαινόμενα του φυσικού και κατασκευασμένου (τεχνολογικού) κόσμου που πρόκειται να διδαχθούν. 23

24 -βασικός στόχος του είναι η επίτευξη της εννοιολογικής αλλαγής, συνήθως μέσω γνωσιακής σύγκρουσης. - ιδιαίτερη σημασία έχει η διαδικασία της μεταγνώσης, δηλαδή η διαδικασία κατά την οποία το άτομο αποκτά συνείδηση της γνωσιακής του πορείας και εξέλιξης. Οι βασικές παραδοχές της εποικοδομητικής θεωρίας έχουν διαμορφωθεί με βάση ένα σημαντικό αριθμό ερευνητικών δεδομένων και συνοψίζονται από την Driver ως εξής: 1. Οι μαθητές δεν θεωρούνται παθητικοί δέκτες, αλλά τελικοί υπεύθυνοι της δικής τους μάθησης. Σε κάθε μαθησιακή διαδικασία φέρνουν τις δικές τους προηγούμενες αντιλήψεις και απόψεις. 2. Η μάθηση θεωρείται ότι εμπλέκει το μαθητή με ενεργό τρόπο στην εκπαιδευτική διαδικασία. Η μάθηση προϋποθέτει την οικοδόμηση νοήματος και συμβαίνει συχνά μέσα από προσωπική διαπραγμάτευση. 3. Η γνώση δεν είναι «κάπου εκεί έξω», αλλά οικοδομείται με προσωπικό και κοινωνικό τρόπο. Η γνώση προς διδασκαλία αξιολογείται από το μαθητή ως προς το βαθμό που ταιριάζει με την υπάρχουσα εμπειρία του και είναι συνεπής με άλλες πλευρές της γνώσης του. 4. 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. 5. 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. 6. 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. Πότε και πως συμβαίνει η εννοιολογική αλλαγή; Βασική επιδίωξη της διδασκαλίας σύμφωνα με το μοντέλο της εποικοδόμησης (κονστρουκτιβισμού) είναι, όπως αναφέρθηκε, η επίτευξη της εννοιολογικής 24

25 αλλαγής. Κατά κάποιους ερευνητές, η εννοιολογική αλλαγή επέρχεται όταν συμβεί οποιαδήποτε αλλαγή των γνώσεων του μαθητή, με πρόσθεση εννοιών, με αφαίρεση εννοιών, με τροποποίηση εννοιών, είτε με αντικατάσταση εννοιών. Άλλοι όμως ερευνητές χρησιμοποιούν τον όρο εννοιολογική αλλαγή μόνον όταν συμβαίνει αντικατάσταση των προ-διδασκαλίας αντιλήψεων των μαθητών για κάποιες έννοιες των φυσικών επιστημών με τις αντίστοιχες επιστημονικές έννοιες. Η εννοιολογική αλλαγή συμβαίνει ως αποτέλεσμα της γνωσιακής σύγκρουσης που αντιμετωπίζει ο ίδιος ο μαθητής όταν οι υπάρχουσες ιδέες του δεν μπορούν να τον ικανοποιήσουν. Δεν μπορεί, για παράδειγμα, ο μαθητής να εξηγήσει με αυτές τις ιδέες νέα δεδομένα ή να κάνει επιτυχείς προβλέψεις. Δηλαδή, ο μαθητής είναι πολύ πιθανό να εγκαταλείψει τις υπάρχουσες ιδέες του αν αποδειχθεί ότι δεν είναι λειτουργικές και οι καινούργιες ιδέες είναι κατανοητές, πειστικές και γόνιμες. Αυτό προϋποθέτει αλλαγή του εννοιολογικού πλαισίου του μαθητή, διότι ποτέ μία ιδέα δεν στέκει από μόνη της αλλά συνήθως συνδέεται με ένα δίκτυο άλλων ιδεών. Η εννοιολογική αλλαγή μπορεί όμως να συμβεί και μέσω μιας βαθμιαίας διαδικασίας. Οι αρχικές εννοιολογικές δομές των μαθητών, που βασίζονται στις ερμηνείες της καθημερινής εμπειρίας τους, συνεχώς εμπλουτίζονται και αναδομούνται. Σε αυτό το είδος της εννοιολογικής αλλαγής δεν απαιτείται εννοιολογική σύγκρουση, αλλά βασίζεται στις υπάρχουσες ιδέες του μαθητή οι οποίες προοδευτικά οικοδομούνται περαιτέρω, τροποποιούνται και επεκτείνονται. Ποιες οι θεωρητικές βάσεις των κοινωνικο-πολιτισμικών προσεγγίσεων της μάθησης; Η θεωρία του ατομικού κονστρουκτιβισμού επικεντρώνει στην κατανόηση των λογικών διαδικασιών με τους οποίους το άτομο μετασχηματίζει εξωτερικές πληροφορίες σε γνώση και βοηθά στην κατανόηση του ρόλου των γνωσιακών συγκρούσεων των μαθητών στην προσπάθεια τους να κατανοήσουν τις έννοιες των φυσικών επιστημών. Όμως, δεν επικεντρώνει σε άλλους σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη μάθηση όπως είναι το συναίσθημα, τα ενδιαφέροντα, τα κίνητρα, οι αξίες και η κουλτούρα των μαθητών. Το κενό αυτό καλύπτουν οι κοινωνικοπολιτισμικές προσεγγίσεις για τη μάθηση οι οποίες θεωρούν το κοινωνικό πλαίσιο ως οργανικό κομμάτι της μαθησιακής διαδικασίας. 25

26 Οι κοινωνικοπολιτισμικές προσεγγίσεις λαμβάνουν υπόψη τα πορίσματα διαφόρων ερευνητικών τομέων όπως είναι οι μελέτες του Vygotsky για το πώς τα παιδιά μαθαίνουν από τη συμμετοχή τους σε δραστηριότητες με άλλους ανθρώπους, στις αναλύσεις της κουλτούρας και της γλώσσας των επιστημονικών κοινοτήτων (e.g. Latour, Woolgar), στις ανθρωπολογικές μελέτες σχετικά με το πώς οι άνθρωποι μαθαίνουν να χρησιμοποιούν πόρους από το κοινωνικό και πολιτισμικό τους περιβάλλον, προκειμένου να διαμορφώνουν συλλογισμούς και να επιλύουν προβλήματα (e.g. Lave & Wenger) και στις αναλύσεις της γλώσσας που οι άνθρωποι χρησιμοποιούν σε συγκεκριμένες καταστάσεις και στα νοήματα που της αποδίδουν σε διαφορετικά κοινωνικά και πολιτισμικά πλαίσια (e.g. O Connor & Michaels). Οι απόψεις του Vygotsky για τη μάθηση Σύμφωνα με τις απόψεις του Vygotsky, ο μαθητής έρχεται σε επαφή με τις καινούργιες ιδέες μέσα σε κάποιο κοινωνικό πλαίσιο. Οι ιδέες αυτές κυκλοφορούν μεταξύ των ανθρώπων με διάφορους τρόπους επικοινωνίας (σήματα), όπως με τον προφορικό λόγο, με χειρονομίες, με γραπτό λόγο, με εικόνες κ.α. Κάθε άτομο που συμμετέχει στην κοινωνία αντιδρά ανάλογα και κατανοεί με τον δικό του τρόπο ότι συλλαμβάνει μέσω των προαναφερθέντων εργαλείων ή σημείων επικοινωνίας. Υπάρχει, δηλαδή, μια μετάβαση από το κοινωνικό στο ατομικό επίπεδο, όπου τα σημεία που χρησιμοποιούνται για επικοινωνία εσωτερικεύονται και παρέχουν τα μέσα για ατομική σκέψη. Ωστόσο, αυτή διαδικασία της εσωτερίκευσης δεν είναι απλά μια μεταφορά τρόπων ομιλίας και σκέψης από το κοινωνικό στο ατομικό επίπεδο, αλλά απαιτεί την προσωπική και ενεργό συμμετοχή του μαθητή ώστε να μετασχηματίσει αυτό που συλλαμβάνει σε κάτι που να του κάνει νόημα. Με άλλα λόγια για το Vygotsky η γνωστική ανάπτυξη συντελείται μέσω της επικοινωνίας που λαμβάνει χώρα με τη διαμεσολάβηση των "σημάτων" που δεν είναι τίποτε άλλο από πολιτισμικά εργαλεία. Ακολουθεί δε η εσωτερίκευση, που είναι η οικειοποίηση ορισμένων νοημάτων, δηλαδή η ατομική πρόσληψη του κοινωνικού γεγονότος, που ακολουθείται από μετασχηματισμό της νοητικής διαδικασίας και τελικά του ίδιου του ατόμου. Σημαντικότατο πολιτισμικό διαμεσολαβητικό εργαλείο είναι η γλώσσα, καθώς με αυτή το παιδί μαθαίνει να οικοδομεί τη σκέψη του, να κατανοεί τον κόσμο γύρω του 26

27 και να διαμορφώνει την ίδια του την ταυτότητα. Επιπλέον και το σημαντικότερο, μέσω της γλώσσας μεταβιβάζονται αναπαραστάσεις κοινωνικών δομών και σχέσεων και νοήματα κοινωνικά καθορισμένα, είναι δηλαδή το σημαντικότερο μέσο αναπαράστασης του κόσμου στη νόηση, με αποτέλεσμα η αντίληψη του κόσμου να βασίζεται σε αυτή. Επομένως, η εκμάθηση των Φυσικών επιστημών θα πρέπει να περιλαμβάνει και την εκμάθηση της γλώσσας της επιστήμης, γιατί μόνο έτσι ο μαθητής μπορεί να συμμετέχει και να μαθαίνει στο μάθημα των φυσικών επιστημών. Η γλώσσα της επιστήμης είναι μια κοινωνική γλώσσα που αναπτύσσεται στους κόλπους της επιστημονικής κοινότητας. Αυτή περιλαμβάνει συγκεκριμένες έννοιες και μοντέλα που περιγράφουν τα φυσικά φαινόμενα και εκφράζεται με πολλούς τρόπους (μαθηματικά, γραφικές παραστάσεις κ.λπ.). Σύμφωνα με τις κοινωνικοπολιτισμικές προσεγγίσεις, οι μαθητές συναντούν δυσκολίες στην προσπάθεια τους να μάθουν φυσικές επιστήμες, επειδή πρέπει να διαπραγματευτούν και αντιμετωπίσουν τις εσωτερικές συγκρούσεις μεταξύ των διαφόρων Λόγων (γλώσσα της επιστήμης γλώσσα της σχολικής τάξης γλώσσα της καθημερινής ζωής). Επομένως, οι μαθητές με τη βοήθεια των εκπαιδευτικών πρέπει να βρουν τρόπους να επιλύσουν τις συγκρούσεις που συμβαίνουν όχι μόνον στο εννοιολογικό πλαίσιο, αλλά και μεταξύ των αξιών, των κοινωνικών κανόνων, των γλωσσών και των πρακτικών των διαφόρων Λόγων. Εδώ αναδεικνύεται και ο σημαντικός ρόλος του δασκάλου. Πράγματι, ένα ακόμα σημαντικό σημείο που απορρέει από την θεωρία του Vygotsky σχετίζεται με το σημαντικό ρόλο που παίζει ο εκπαιδευτικός στη μάθηση. Αυτός δεν παρέχει απλά στο μαθητή ένα πλούσιο μαθησιακό περιβάλλον βοηθώντας τον να αυτοαναπτυχθεί (Piaget), αλλά είναι ενεργός διαμεσολαβητής των κοινωνικών και πολιτισμικών νοημάτων που διαπραγματεύεται με το μαθητή του και τον βοηθά να εσωτερικεύσει όλα αυτά που τον βοηθούν να αναπτυχθεί. Συγκεκριμένα, ο Vygotsky διατύπωσε την έννοια της Ζώνης της Εγγυτέρας (ή Επικείμενης) Ανάπτυξης (Zone of proximal development ZPD), η οποία είναι η απόσταση μεταξύ του πραγματικού νοητικού επιπέδου του μαθητή (όπως καθορίζεται από ανεξάρτητη διαδικασία επίλυσης προβλημάτων), όταν αυτός εργάζεται μόνος του και όταν βρίσκεται κάτω από την καθοδήγηση ενός ενήλικα ή σε συνεργασία με πιο ικανούς συμμαθητές του. Κάθε παιδί, ανάλογα με το επίπεδο στο οποίο βρίσκεται είναι ικανό να επιτύχει κάποια πράγματα από μόνο του, κατά τη διαδικασία της επίλυσης προβλημάτων. Μπορεί όμως να επιτύχει ένα ανώτερο επίπεδο, αν βοηθηθεί γνωστικά από κάποιους, ενήλικες ή συνομήλικούς του. Σε διδακτικό επίπεδο η έννοια της ZPD 27

28 σημαίνει ότι ο εκπαιδευτικός πρέπει πρώτα να προσδιορίζει το επίπεδο των ατομικών ικανοτήτων του παιδιού και κατόπιν να εντοπίζει το επίπεδο των γνωστικών ικανοτήτων που μπορεί να αναπτύξει αυτό με την βοήθειά δράσεων από μέρους του. Ο Vygotsky λοιπόν θεωρεί ότι η μάθηση του κάθε μαθητή συνδέεται άμεσα και εξαρτάται από την υποστήριξη του εκπαιδευτικού. Ο εκπαιδευτικός φέρνει την επιστημονική γνώση στο κοινωνικό επίπεδο (στην τάξη) και αφετέρου στηρίζει τους μαθητές για να την κατανοήσουν. Ποιά τα βασικά σημεία του κοινωνικού κονστρουκτιβισμού; Ο Vygotsky επεσήμανε μεν την κοινωνική προέλευση της μάθησης, αλλά έδωσε επίσης έμφαση στο ρόλο του ατόμου στη μαθησιακή διαδικασία. Από αυτή την άποψη, η θεωρία του έχει κοινή βάση με την θεωρία της εποικοδόμησης. Ίσως για το λόγο αυτό, κάποιες σύγχρονες θεωρήσεις για τη μάθηση, στο πεδίο των φυσικών επιστημών, από την πλευρά της κοινωνικο-πολιτισμικής θεωρίας του Vygotsky, αναφέρονται ως κοινωνικός κονστρουκτιβισμός. Τα βασικά σημεία του κοινωνικού κονστρουκτιβισμού είναι τα ακόλουθα: (ι) Η μάθηση της επιστημονικής γνώσης περιλαμβάνει το πέρασμα από το κοινωνικό στο προσωπικό επίπεδο. (ιι) Η διαδικασία της μάθησης προκύπτει από την ατομική δυνατότητα κατανόησης του κάθε μαθητή (απορρέει από το αν κάτι κάνει νόημα σε ατομικό επίπεδο στον μαθητή). (ιιι) Η μάθηση διαμεσολαβείται από διάφορους σημειωτικούς πόρους, ο σημαντικότερος των οποίων είναι η γλώσσα. (ιv) Η μάθηση στο πεδίο των φυσικών επιστημών περιλαμβάνει τη μάθηση της κοινωνικής γλώσσας της επιστημονικής κοινότητας, η οποία πρέπει να εισάγεται στον μαθητή από το εκπαιδευτικό ή από κάποιο άλλο πρόσωπο κύρους. 28

29 Ποιες διδακτικές προτάσεις έχουν αναπτυχθεί στο πλαίσιο του κοινωνικού κονστρουκτιβισμού; Πολλοί ερευνητές από το χώρο της διδακτικής των φυσικών επιστημών, επηρεασμένοι από τη θεωρία του Vygotsky ανέπτυξαν στα πλαίσια του κοινωνικού κονστρουκτιβισμού μοντέλα για τη διδασκαλία και τη μάθηση. Κάποιοι από αυτούς τους ερευνητές (Hondson & Hondson), θεωρούν ότι ένας από τους πρώτους στόχους της διδασκαλίας και μάθησης στο πεδίο των φυσικών επιστημών πρέπει να είναι η πολιτισμική ενσωμάτωση των μαθητών στην κουλτούρα της επιστήμης (enculturation). Σύμφωνα με αυτή την προσέγγιση ότι οι μαθητές πρέπει να ξεπεράσουν συγκρούσεις στο κοινωνικό επίπεδο της τάξης και να συνειδητοποιήσουν την ποικιλία όσο και τις διαφορές των διαφόρων Λόγων στους οποίους συμμετέχουν. Σε αυτή την προσπάθεια καθοριστική είναι η συμβολή των άλλων μερών της σχολικής κοινότητας και ιδίως του εκπαιδευτικού. Με άλλα λόγια «όλα παίζονται» στο κοινωνικό επίπεδο στο οποίο η γνώση κατασκευάζεται και διαμεσολαβείται. Υπάρχουν όμως και κάποιοι άλλοι ερευνητές (Driver, Leach & Scott) που προτείνουν μοντέλα διδασκαλίας και μάθησης που συνδυάζουν τα πορίσματα των ερευνών τόσο των γνωσιακών (ατομικός κονστρουκτιβισμός) όσο και των κοινωνικο-πολιτισμικών προσεγγίσεων. Σύμφωνα με αυτή τη θεώρηση αυτών των ερευνητών οι μαθητές, κατά τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών, πρέπει να έχουν πρόσβαση όχι μόνο σε εμπειρίες του φυσικού κόσμου, αλλά και σε έννοιες και μοντέλα της επιστήμης. Η επιστημονική γνώση είναι το προϊόν της επιστημονικής κοινότητας, δεν μπορεί να κατακτηθεί από τους μαθητές μόνον μέσω αλληλεπιδράσεων με τον υλικό κόσμο αλλά είναι αναγκαία και η εισαγωγή τους σε έννοιες και μοντέλα της επιστήμης. Η θεώρηση αυτή, λοιπόν, λαμβάνει υπόψη και τα δύο επίπεδα, τόσο αυτό της ατομικής κατασκευής της γνώσης, όσο και το κοινωνικό της διαμεσολάβησης της γνώσης από τα μέλη της σχολικής κοινότητας και ιδιαίτερα τον εκπαιδευτικό. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Βλάχος Ι., (2004) Εκπαίδευση στις φυσικές επιστήμες, η πρόταση της εποικοδόμησης. Γρηγόρης, Αθήνα Κόκκοτας Π., (2002) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Μέρος II, Αθήνα Χαλκιά Κ., (2010) Διδάσκοντας Φυσικές επιστήμες. Πατάκης, Αθήνα. 29

30 Πως μαθαίνουν οι μαθητές (Από άρθρο της Σ. Βοσνιάδου για τη Διεθνή Ακαδημία Εκπαίδευσης) Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 1 1. Ενεργός συμμετοχή Η μάθηση απαιτεί την ενεργό και εποικοδομητική συμμετοχή του μαθητή. Όχι μαθητές παθητικοί ακροατές για πολλή ώρα Παράδοση με πρακτικές δραστηριότητες Ενθαρρύνετε τη συμμετοχή σε συζητήσεις μέσα στην τάξη Εκπαιδευτικές επισκέψεις σε μουσείο και τεχνολογικά πάρκα Οι μαθητές να αναλάβουν κάποιον έλεγχο της δικής τους μάθησης Οι μαθητές να δημιουργήσουν μαθησιακούς στόχους που είναι συναφείς με τα ενδιαφέροντα τους και τα σχέδιά τους για το μέλλον Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 2 30

31 2. Κοινωνική αλληλεπίδραση Η μάθηση είναι πρωτίστως μία κοινωνική δραστηριότητα και η συμμετοχή στην κοινωνική ζωή του σχολείου είναι βασική για να υπάρξει μάθηση Εργασία σε ομάδες με ρόλους Διαμόρφωση της αίθουσας ώστε να περιλαμβάνει κοινούς χώρους εργασίας με κοινή χρήση των υλικών Καθοδήγηση των μαθητών πώς να συνεργάζονται μεταξύ τους Συνθήκες όπου οι μαθητές θα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους Σύνδεση του σχολείου με την ευρύτερη κοινότητα - ευκαιρίες των μαθητών για κοινωνική συμμετοχή Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 3 3. Δραστηριότητες που έχουν νόημα Οι άνθρωποι μαθαίνουν καλύτερα όταν συμμετέχουν σε δραστηριότητες που θεωρούν χρήσιμες για την πραγματική ζωή και έχουν σχέση με την κουλτούρα τους Ενσωμάτωση σχολικών δραστηριοτήτων αυτές μέσα σε κάποιο αυθεντικό πλαίσιο (χρήση στην πραγματική ζωή) π.χ. μάθηση ΦΕ συμμετέχοντας σε μία συνθετική εργασία για το περιβάλλον - επαφή και συζήτηση με επιστήμονες της περιοχής και επίσκεψη μαθητών στο χώρο δουλειάς τους Οι εκπαιδευτικοί αντιλαμβάνονται τις πολιτισμικές διαφορές των παιδιών ως πλεονέκτημα πάνω στο οποίο μπορούν να χτίσουν κι όχι ως ένα αρνητικό στοιχείο Οι σχολικές συνήθειες που δεν είναι οικείες σε κάποια παιδιά μπορούν να παρουσιαστούν σταδιακά Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 4 31

32 4. Σύνδεση των νέων πληροφοριών με τις προϋπάρχουσες γνώσεις Οι νέες γνώσεις δομούνται πάνω στη βάση των όσων ήδη καταλαβαίνουμε και πιστεύουμε Συζήτηση πριν τη διδασκαλία για να διαπιστωθεί αν οι μαθητές έχουν τις απαραίτητες προϋπάρχουσες γνώσεις Διερεύνηση των προϋπαρχουσών γνώσεων για εντοπισμό εσφαλμένων ιδεών και παρανοήσεων Κάλυψη της προαπαιτούμενης ύλης με επανάληψη ή με ανάθεση στους μαθητές προκαταρκτικής εργασίας Υποβοήθηση των μαθητών για να δουν τη σχέση ανάμεσα σε όσα μαθαίνουν και σε όσα ήδη γνωρίζουν Παροχή ενός πλαισίου που οι μαθητές θα το χρησιμοποιήσουν ως σκαλωσιά για να βελτιώσουν την επίδοση τους Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 5 5. Χρήση στρατηγικών Οι άνθρωποι μαθαίνουν αξιοποιώντας αποτελεσματικές και ευέλικτες στρατηγικές που τους βοηθούν να καταλαβαίνουν, να σκέφτονται λογικά, να απομνημονεύουν και να λύνουν προβλήματα Άμεση υπόδειξη στρατηγικών λύσης σε κάποια προβλήματα Άσκηση των μαθητών στη διατύπωση υποθέσεων, στον πειραματισμό, στην συλλογή γενικότερα πληροφοριών, στην συστηματική καταγραφή τους και στην αξιολόγησή τους Οι εκπαιδευτικοί χρειάζεται να περιορίζουν σταδιακά τη βοήθεια τους και να επιτρέπουν στους μαθητές να αναλαμβάνουν περισσότερες υπευθυνότητες για τη μάθηση τους Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 6 32

33 6. Ανάπτυξη της αυτορρύθμισης και του αναστοχασμού Οι μαθητές πρέπει να ξέρουν πώς να σχεδιάζουν και να παρακολουθούν τη μάθηση τους, πώς να θέτουν τους δικούς τους μαθησιακούς στόχους και πως να διορθώνουν τα λάθη τους Να δίνονται στους μαθητές ευκαιρίες - να σχεδιάσουν τη λύση προβλημάτων και το «στήσιμο» πειραμάτων - να αξιολογούν προτάσεις, επιχειρήματα, λύσεις προβλημάτων των άλλων ή των ίδιων - να ελέγχουν τον τρόπο σκέψης τους και να θέτουν ερωτήματα στον εαυτό τους (Γιατί το κάνω αυτό, πόσο καλά το κάνω, τι απομένει να κάνω) -να αναπτύσσουν αυτογνωσία ως μαθητές (είμαι καλός στη Γλώσσα, αλλά χρειάζομαι δουλειά στη Φυσική) -να θέτουν τους δικούς τους μαθησιακούς στόχους - να γνωρίζουν ποιες είναι οι πιο αποτελεσματικές στρατηγικές που πρέπει να χρησιμοποιήσουν και πότε να τις χρησιμοποιήσουν Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 7 7. Αναδόμηση της προϋπάρχουσας γνώσης Ορισμένες φορές η προϋπάρχουσα γνώση μπορεί να εμποδίσει το δρόμο προς τη μάθηση κάτι νέου. Οι μαθητές πρέπει να μάθουν πώς να επιλύουν τις εσωτερικές αντιφάσεις και να αναδομούν τις υπάρχουσες γνώσεις τους όταν αυτό είναι αναγκαίο Επίγνωση του ότι οι μαθητές τους έχουν προϋπάρχουσες γνώσεις που μπορεί να έρχονται σε αντίθεση με όσα διδάσκονται Δημιουργία συνθηκών για εξωτερίκευση των πεποιθήσεων Χτίσιμο πάνω στις προϋπάρχουσες ιδέες - η παραγκώνισή του μπορεί να οδηγήσει στη διαμόρφωση εσφαλμένων αντιλήψεων Παρατηρήσεις και πειράματα που δείχνουν ότι κάποιες από τις ιδέες είναι εσφαλμένες Οι επιστημονικές εξηγήσεις πρέπει να παρουσιάζονται με σαφήνεια Αρκετός χρόνος για αναδόμηση κατάλληλα ΑΠ Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 8 33

34 8. Στόχος η κατανόηση και όχι η απομνημόνευση Η μάθηση είναι καλύτερη όταν το υλικό οργανώνεται γύρω από γενικές αρχές και εξηγήσεις αντί να βασίζεται στην απομνημόνευση απομονωμένων στοιχείων και διαδικασιών Οι μαθητές εξηγούν ένα φαινόμενο ή μία έννοια με δικά τους λόγια Δείχνουμε στους μαθητές παραδείγματα εφαρμογής νόμων και αρχών Επίλυση προβλημάτων στο χώρο του γνωστικού πεδίου με αυξανόμενο βαθμό δυσκολίας Οι μαθητές μπορούν να εντοπίζουν ομοιότητες και διαφορές, συγκρίνουν και αντιπαραβάλλουν, αντιλαμβάνονται ή δημιουργούν αναλογίες Διδάξτε στους μαθητές σας πώς να εξάγουν γενικές αρχές από τις συγκεκριμένες περιπτώσεις και πώς να γενικεύουν από τα επιμέρους παραδείγματα Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 9 9. Βοήθεια για να μαθαίνουν οι μαθητές να εφαρμόζουν τις γνώσεις τους Η μάθηση αποκτά μεγαλύτερη σημασία όταν τα μαθήματα έχουν εφαρμογή σε καταστάσεις της πραγματικής ζωής Επιμονή στην εμπέδωση της ύλης- Χωρίς την κατανόηση δεν μπορεί να γίνει η μεταφορά των γνώσεων Βοήθεια να εφαρμόζουν οι μαθητές όσα έχουν μάθει σε ένα γνωστικό πεδίο σε άλλα σχετικά πεδία Βοήθεια στους μαθητές πώς να εξάγουν γενικές αρχές από συγκεκριμένα παραδείγματα Βοήθεια στους μαθητές να παρακολουθούν τη μάθηση τους - να καταλαβαίνουν ποτέ έχουν καταλάβει Διδασκαλία με στόχο την κατανόηση κι όχι την απομνημόνευση Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 10 34

35 10. Διάθεση χρόνου για εξάσκηση Η μάθηση είναι μια πολύπλοκη γνωσιακή δραστηριότητα που δε χωράει βιασύνη. Απαιτείται σημαντικός χρόνος για εξάσκηση για να αρχίσει να συγκροτείται η εμπειρογνωμοσύνη σε ένα τομέα. Αυξήστε το χρόνο που περνούν οι μαθητές για μάθηση μέσα στην τάξη Δώστε στους μαθητές εργασίες μάθησης που είναι σύμφωνες με όσα ήδη γνωρίζουν και πρόσβαση σε βιβλία Μην καλύπτετε πολλά θέματα ταυτόχρονα- Δώστε στους μαθητές χρόνο να κατανοήσουν τις νέες πληροφορίες Βοηθήστε τους μαθητές να καλλιεργήσουν την οικειοθελή εξάσκηση Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ Αναπτυξιακές και ατομικές διαφορές Τα παιδιά μαθαίνουν καλύτερα όταν λαμβάνονται υπόψη οι ατομικές τους διαφορές Δώστε στα παιδιά μια ποικιλία υλικών, δραστηριοτήτων και μαθησιακών εργασιών Εντοπισμός ικανοτήτων των μαθητών, παρατηρώντας το ενδιαφέρον, την επιμονή και την αυτοπεποίθηση σε κάποια είδη δραστηριοτήτων Υποστηρίξτε τις ιδιαίτερες ικανότητες των μαθητών - αξιοποιήστε για βελτίωση της συνολικής επίδοσης Δείξτε στα παιδιά πώς να χρησιμοποιήσουν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους και την ευφυΐα τους για να λύνουν προβλήματα του πραγματικού κόσμου Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 12 35

36 12. Καλλιέργεια των κινήτρων για μάθηση Η μάθηση επηρεάζεται καθοριστικά από την ύπαρξη κινήτρων για το μαθητή. Οι εκπαιδευτικοί μπορούν να βοηθήσουν τους μαθητές να αποκτήσουν περισσότερο κίνητρα για μάθηση με τη συμπεριφορά τους και τα λεγόμενα τους Αναγνώριση των επιτυχιών των μαθητών και ανταπόδοση σε ενδογενείς και όχι εξωγενείς παράγοντες βοήθεια στους μαθητές να πιστεύουν στον εαυτό τους και να θέτουν ρεαλιστικούς στόχους αποφυγή ομαδοποιήσεων με βάση τις ικανότητες καλλιέργεια της συνεργασίας και όχι τον ανταγωνισμό δώστε ανανεωμένες και ενδιαφέρουσες εργασίες που προκαλούν την περιέργεια των μαθητών Αθ. Βελέντζας - ΣΕΜΦΕ 13 36

37 4. ΟΙ ΙΔΕΕΣ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ Τι είναι οι Εναλλακτικές ιδέες (ΕΙ) των μαθητών; Οι μαθητές έρχονται στο σχολείο με ένα σύνολο «εναλλακτικών ιδεών», όπως ονομάζονται, που σχετίζονται με τα φαινόμενα και τις έννοιες του φυσικού κόσμου. Οι ΕΙ των μαθητών είναι νοητικές κατασκευές τις οποίες δομούν οι μαθητές προκειμένου να ερμηνεύουν τα φυσικά φαινόμενα και βασίζονται στην άμεση εμπειρία από το φυσικό κόσμο και τις κοινωνικές αλληλεπιδράσεις. Οι αντιλήψεις των παιδιών για τα διάφορα φυσικά φαινόμενα ενσωματώνονται σε εννοιολογικές δομές που παρέχουν μία λογική και συνεπή κατανόηση του κόσμου από τη μεριά των παιδιών. Μερικές από τις ιδέες των μαθητών για το φυσικό κόσμο είναι τόσο εδραιωμένες που δεν αλλάζουν με τη διδασκαλία. Έτσι, παρόλο που μερικά παιδιά μπορούν να εφαρμόσουν τις επιστημονικές ιδέες σε προβλήματα των εξετάσεων, αποτυγχάνουν να τις εφαρμόσουν σε καθημερινά προβλήματα, εκτός σχολείου, για να ερμηνεύσουν μερικά φαινόμενα. Οι ΕΙ των μαθητών - είναι κυρίως βιωματικές. Δηλαδή, εξαρτώνται άμεσα από τις αισθητηριακές αντιλήψεις τους και τις προσωπικές εμπειρίες τους. - συνήθως δεν είναι συμβατές με τις αντίστοιχες επιστημονικές έννοιες. - χαρακτηρίζονται από μία παγκοσμιότητα. - παρουσιάζουν ομοιότητες με ιδέες που καταγράφηκαν στην ιστορία της επιστήμης. - είναι λανθάνουσες (υποσυνείδητες), δηλαδή στην πλειοψηφία των περιπτώσεων οι μαθητές δεν έχουν συνείδηση του είδους των ιδεών που κατέχουν και ως εκ τούτου των εξηγήσεων που μπορεί να δίνουν για τα φυσικά φαινόμενα. Για τον λόγο αυτό, κατά τη διδασκαλία οι εκπαιδευτικοί πρέπει να κάνουν ανάδειξη των ιδεών των μαθητών, ώστε τα παιδιά να αποκτήσουν συνείδηση των ιδεών τους. - ερμηνεύουν σε «ικανοποιητικό» βαθμό την «πραγματικότητα» και γι αυτό οι μαθητές δεν είναι πρόθυμοι να τις εγκαταλείψουν. 37

38 Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά των εναλλακτικών ιδεών (ΕΙ); Τα μη ορατά δεν υπάρχουν Όταν η ζάχαρη διαλυθεί στο νερό θεωρείται ότι δεν υπάρχει Όταν το νερό γίνει ατμός παύει να υπάρχει γιατί δεν είναι ορατό. Περιορισμένη εστίαση Οι μαθητές εστιάζουν συνήθως την προσοχή τους σε ορισμένα μόνο χαρακτηριστικά που αυτά είναι τα πλέον κυρίαρχα, τα πλέον εμφανή. Δε σκέφτονται τα προβλήματα από την άποψη της αλληλεπίδρασης ανάμεσα στα σώματα και το περιβάλλον. Π.χ. το ότι η πορτοκαλάδα ανεβαίνει στο καλαμάκι οφείλεται στο ότι ρουφάμε δυνατά και όχι στη διαφορά πίεσης μέσα και έξω από το καλαμάκι. Εστίαση της προσοχής σε αλλαγές και όχι σε σταθερές καταστάσεις. Εύκολα κατανοούν ότι το ξεκίνημα ενός σώματος, που αντιπροσωπεύει αλλαγή, οφείλεται σε μια δύναμη, αλλά δύσκολα δέχονται ότι σε ένα σώμα που ισορροπεί ασκούνται δυνάμεις. Γραμμικός αιτιακός συλλογισμός Συνδέουν πάντα την αλλαγή σε ένα αποτέλεσμα με ανάλογη αλλαγή σε ένα αίτιο. Για παράδειγμα, Η φωτοβολία του λαμπτήρα είναι ανάλογη του αριθμού των μπαταριών που χρησιμοποιούμε. Μη διαχωρισμός των εννοιών Π.χ η έννοια «ηλεκτρισμός» χρησιμοποιείται ως «ομπρέλα» κάτω από την οποία κρύβονται οι έννοιες ηλεκτρικό ρεύμα, ηλεκτρικό φορτίο, ισχύς, ηλεκτρική ενέργεια. Εξάρτηση από το πλαίσιο Μια πρώτη μεταβλητή του πλαισίου είναι το κατά πόσο η τιθέμενη κατάσταση έχει ή όχι τα χαρακτηριστικά ενός σχολικού προβλήματος. Μια δεύτερη μεταβλητή του πλαισίου είναι ο τύπος του προς λύση προβλήματος. Υπάρχει αντιστοιχία ανάμεσα στην τυπολογία των προβλημάτων και στα μοντέλα σκέψης που ενεργοποιούν οι μαθητές κατά την επίλυση αυτών των προβλημάτων. Μία τρίτη μεταβλητή είναι το κατά πόσο η κατάσταση ή το πρόβλημα είναι οικείο στους μαθητές. Όσο λιγότερο οικείο είναι το πρόβλημα που προσεγγίζουν τόσο περισσότερο ανατρέχουν στον 38

39 αναλογικό συλλογισμό. Όταν οι μαθητές ξεφύγουν από σχολικό πλαίσιο δυσκολεύονται να εφαρμόσουν την σχολική γνώση στη καθημερινή ζωή. Εγωκεντρική και ανθρωποκεντρική άποψη. Μέχρι την ηλικία των δέκα ετών τα παιδιά έχουν εγωκεντρική άποψη για το κόσμο. Από την ηλικία αυτή και μετά αντικαθιστούν την εγωκεντρική άποψη με την ανθρωποκεντρική. Π.χ το παγωμένο νερό δεν πίνεται εύκολα (ανθρωποχρηστική άποψη). Στα αντικείμενα αποδίδονται χαρακτηριστικά ανθρώπων ή ζωών. Ένα αρνητικό φορτίο αναζητεί ένα θετικό για να ενωθεί μαζί του. Αυτή η αναζήτηση που σκοπό έχει την ένωση, δηλώνει ότι και τα άψυχα έχουν θέληση και κάνουν πράγματα προσχεδιασμένα. Στα αντικείμενα αποδίδεται ορισμένο ποσό μιας φυσικής οντότητας Πολλά παιδιά αποδίδουν σε ένα αντικείμενο ένα ορισμένο ποσό μιας φυσικής οντότητας. Π.χ. «Η κρυότητα του πάγου κάνει το νερό να παγώνει». Τα παιδιά δηλαδή θεωρούν ότι το κρύο έχει φυσική οντότητα. Ποιοι είναι οι παράγοντες που διαμορφώνουν τις ΕΙ; Οι ιδέες αναπτύσσονται στην προσπάθεια των παιδιών να ερμηνεύσουν το φυσικό και τεχνητό περιβάλλον μέσα στο οποίο ζουν με βάση τις εμπειρίες τους, τις τρέχουσες γνώσεις τους και τη γλώσσα που χρησιμοποιούν. Έτσι οι ιδέες των μαθητών διαμορφώνονται: - με την επίδραση των αντιλήψεων των μεγάλων, - με την επίδραση των μέσων μαζικής επικοινωνίας, των εξωσχολικών βιβλίων, του διαδικτύου κ.α. - από την αλληλεπίδραση με άλλα παιδιά, - από τη διδασκαλία και τα σχολικά εγχειρίδια. Σημαντικό ρόλο παίζει η γλώσσα. Η καθημερινή γλώσσα μπορεί να είναι η αιτία για την πρόκληση εναλλακτικών αντιλήψεων στους μαθητές. Αυτό οφείλεται στο 39

40 γεγονός ότι η σημειολογία (σχέση σημαίνοντος και σημαινόμενου) είναι διαφορετική σε μία λέξη όταν αυτή χρησιμοποιείται στο πλαίσιο της καθημερινής ζωής, και διαφορετική όταν η ίδια λέξη χρησιμοποιείται στο πλαίσιο της επιστήμης (π.χ. η λέξη δύναμη, σωματίδιο κ.α.). Εκφράσεις όπως: «κλείσε την πόρτα για μη φύγει η ζέστη» ή «να μη μπει το κρύο» οδηγεί στη άποψη ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά μεγέθη η ζέστη και το κρύο. Επίσης, για παράδειγμα, «η κατανάλωση του ηλεκτρικού ρεύματος» οδηγεί στην αντίληψη ότι το ηλεκτρικό ρεύμα καταναλώνεται. Ακόμα, η έλλειψη καλής επικοινωνίας του δασκάλου με τους μαθητές μπορεί να οδηγήσει το μαθητή στο να δώσει διαφορετικό νόημα σε αυτά που ακούει από το δάσκαλο από εκείνο που θα ήθελε να αποδώσει ο δάσκαλος. Τέλος, οι μαθητές κατανοούν ότι διαβάζουν στα σχολικά εγχειρίδια επηρεαζόμενοι από δικά τους ερμηνευτικά σχήματα. Κατασκευάζουν δηλαδή ερμηνείες, συσχετίζοντας αυτά που ήδη γνωρίζουν με αυτό που διαβάζουν και γι αυτό είναι δυνατό να δίνουν ερμηνείες διαφορετικές από εκείνες τις οποίες αποβλέπει ο συγγραφέας. Πόσο εύκολα επιτυγχάνεται η αλλαγή των εναλλακτικών αντιλήψεων των μαθητών σε αντιλήψεις συμβατές με την επιστημονική γνώση; Η τροποποίηση των ΕΙ είναι σύνθετη διαδικασία, διότι συνεπάγεται αλλαγή του θεωρητικού πλαισίου (έστω και αν αυτό είναι σε λανθάνουσα και ατελή κατάσταση) μέσω του οποίου τα παιδιά αντιλαμβάνονται και ερμηνεύουν τον φυσικό κόσμο. Μία τέτοια διαδικασία δεν μπορεί να συμβεί μέσω παραδοσιακών διδακτικών πρακτικών, δεδομένου ότι οι πρακτικές αυτές αναπτύχθηκαν σε εποχές που η εκπαιδευτική κοινότητα αγνοούσε τις ΕΙ των μαθητών και βασίζονταν στο μοντέλο μεταφοράς της γνώσης από τον εκπαιδευτικό στους μαθητές. Όταν οι εναλλακτικές αντιλήψεις των μαθητών εμφανίζουν συνοχή και ευρύτερη ερμηνευτική ισχύ, οι μαθητές δεν είναι πρόθυμοι να τις αλλάξουν, δεδομένου ότι η λειτουργικότητα τους επιβεβαιώνεται στην καθημερινή ζωή. Έτσι, οι εναλλακτικές ιδέες των μαθητών δεν τροποποιούνται εύκολα κατά τη διδασκαλία. Για να συμβεί αυτό πρέπει οι μαθητές - να αναγνωρίσουν ότι υπάρχουν δεδομένα τα οποία δεν μπορούν να εξηγηθούν με βάση αυτές τις ιδέες, 40

41 - να συνειδητοποιήσουν ότι οι εξηγήσεις τους ή οι προβλέψεις τους είναι μη ικανοποιητικές, - να θελήσουν να αποδεχθούν άλλες πιθανές εξηγήσεις οι οποίες όμως θα είναι κατανοητές, λειτουργικές και παραγωγικές. Επιπλέον, είναι καλό να σχεδιάζουν οι εκπαιδευτικοί εξαρχής μια σειρά διδασκαλιών για μία θεματική ενότητα, οι οποίες να έχουν ως στόχο τη συνολική τροποποίηση των ΕΙ των μαθητών για τις έννοιες και τα φαινόμενα αυτής της ενότητας. Αυτή η επισήμανση γίνεται για να τονίσει το γεγονός ότι συνήθως οι ΕΙ που έχουν οικοδομήσει οι μαθητές για μία περιοχή του φυσικού κόσμου συνδέονται μεταξύ τους στην εννοιολογική δομή του μαθητή. Επίσης οι εκπαιδευτικοί θα πρέπει να φροντίζουν - να αναδεικνύουν τις ιδέες των μαθητών - να προβλέπουν τρόπους με τους οποίους οι μαθητές θα γίνουν ενήμεροι των απόψεών τους - να παρέχουν ευκαιρίες στους μαθητές να ξανασκεφτούν τις απόψεις τους ώστε να συμμετέχουν ενεργά στην τροποποίηση τους. - να φροντίζουν για μεταγνωστική αξιοποίηση (Τι ξέρω γι αυτό; Τι ήξερα πριν και ποιο είναι το σωστό;) Τεχνικές για την εξερεύνηση της σκέψης των μαθητών Μια ποικιλία τεχνικών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση των ιδεών και των απόψεων των μαθητών. Παρακάτω αναφέρονται κάποιες από τις τεχνικές αυτές. Ο κατάλογος αυτός προφανώς δεν είναι ολοκληρωμένος, διότι ο διδάσκων με την εμπειρία του μπορεί να ανακαλύψει τον τρόπο σκέψης των παιδιών με διάφορες διαδικασίες, δραστηριότητες και τεχνικές που δεν είναι δυνατόν να περιοριστούν σε ένα κατάλογο. Γραπτές δηλώσεις Ζητείται από τους μαθητές να γράψουν προτάσεις οι οποίες να περιέχουν, για παράδειγμα, την υπό διδασκαλία έννοια ή την άποψή τους για την εξέλιξη ενός φαινομένου κτλ. 41

42 Αφίσες Οι μαθητές καλούνται να φτιάξουν αφίσες που να απαντούν, για παράδειγμα, σε μια ερώτηση ή να φτιάξουν μια εικόνα σχετική με τις απόψεις τους για ένα θέμα κτλ. Ταξινόμηση καρτών Οι μαθητές καλούνται να ταξινομήσουν κάρτες προκειμένου να διερευνηθούν οι απόψεις τους για τη διάκριση μεταξύ εννοιών. Για παράδειγμα, να ξεχωρίσουν σε δύο ομάδες κάρτες που έχουν παραδείγματα σχετικά με τα φαινόμενα της διάλυσης και της τήξης. Νοητικά πειράματα Οι μαθητές καλούνται να προβλέψουν νοητικά τη εξέλιξη ενός πειράματος. Για παράδειγμα τι θα συμβεί αν ένας αστροναύτης στη Σελήνη αφήσει να πέσει το σφυρί του και ένα φτερό; Σχεδιασμός και εκτέλεση Οι μαθητές καλούνται να σχεδιάσουν μια διαδικασία την οποία θα εκτελέσουν. Για παράδειγμα, να καταφέρουν διατηρήσουν ζεστό το νερό ενός δοχείου για όσο το δυνατόν μεγαλύτερο χρονικό διάστημα Εξήγηση Οι μαθητές ερωτώνται να σκεφτούν για ένα φαινόμενο και να δώσουν γραπτά ή προφορικά μια εξήγηση. Για παράδειγμα, που οφείλεται το φαινόμενο της εναλλαγής μέρας νύχτας. Ερωτηματολόγιο Οι μαθητές καλούνται να συμπληρώσουν κατάλληλο ερωτηματολόγιο. Πρόβλεψη και εξήγηση Οι μαθητές καλούνται να διατυπώσουν μια πρόβλεψη για ένα φαινόμενο δίνοντας κατάλληλη εξήγηση. Πρακτικά πειράματα Οι μαθητές πραγματοποιούν κάποιο πείραμα και εκφράζουν τις απόψεις τους για τα αποτελέσματα του πειράματος αυτού. 42

43 Να γίνει μια σύγκριση της παραδοσιακής διδασκαλίας με τη διδασκαλία που λαμβάνει υπόψη τις ΕΙ των μαθητών. Παραδοσιακή διδασκαλία Το μυαλό του παιδιού είναι «άγραφο χαρτί». ή Ακόμη και αν το παιδί έχει κάποιες αντιλήψεις, αυτές δεν είναι αξιόλογες και δεν παίζουν κανένα ρόλο. Θα τις εγκαταλείψει μόλις διδαχτεί τις επιστημονικές γνώσεις. Η γνώση συσσωρεύεται και απομνημονεύεται μέσω της επανάληψης. Ο εκπαιδευτικός είναι ο ειδικός, η αυθεντία, που κατέχει τη μόνη «σωστή» απάντηση για κάθε επιστημονικό θέμα. Οι «επιστημονικές» γνώσεις που διδάσκονται στο σχολείο δεν συσχετίζονται με την καθημερινή ζωή έξω από αυτό. Η έμφαση δίνεται στο εάν ο μαθητής μπορεί να αναπαράγει τα όσα διδάχτηκε, όταν του ζητηθεί. Το Αναλυτικό Πρόγραμμα σχεδιάζεται με αποκλειστικό γνώμονα τις επιστημονικές γνώσεις που πρέπει να «μεταδοθούν». Το μόνο που χρειάζεται ο εκπαιδευτικός είναι να κατέχει καλά τα όσα θα διδάξει. Σύγχρονη διδασκαλία Οι μαθητές έχουν ήδη προϋπάρχουσες αντιλήψεις για έννοιες και φαινόμενα των Φ.Ε. Οι προϋπάρχουσες αντιλήψεις των παιδιών αποτελούν τη δομή υποδοχής της νέας γνώσης και δεν μπορούν να αγνοηθούν. Υπάρχει ανάγκη για διδακτική αξιοποίηση των αντιλήψεων των μαθητών. Η γνώση κατασκευάζεται ενεργά μέσω της αλληλεπίδρασης νέων πληροφοριών και υπαρχουσών αντιλήψεων. Ο εκπαιδευτικός ενθαρρύνει τους μαθητές να διατυπώσουν τις απόψεις τους για τα θέματα που διδάσκει, «διαπραγματεύεται» τη νέα γνώση. Ο εκπαιδευτικός έχει και αυτός τις δικές του αντιλήψεις και «κοσμοθεωρία», οι οποίες επιδρούν στον τρόπο με τον οποίο διδάσκει. Οι καθημερινές γνώσεις των μαθητών συσχετίζονται και αλληλεπιδρούν με τη σχολική επιστήμη. Η έμφαση δίνεται στο εάν ο μαθητής μπορεί να δίνει εξηγήσεις με βάση τις αντιλήψεις του και στο τι περιλαμβάνουν αυτές οι εξηγήσεις. Ο σχεδιασμός του Α.Π. οφείλει να λαμβάνει υπόψη: α) τις επιστημονικές γνώσεις, β) τις προϋπάρχουσες αντιλήψεις των μαθητών, και γ) μέσα υποστήριξης του εκπαιδευτικού (δραστηριότητες μάθησης, τεχνικές διδασκαλίας, διδακτικό υλικά). Εκτός από τις επιστημονικές του γνώσεις, ο εκπαιδευτικός πρέπει να έχει επίγνωση των πιθανών αντιλήψεων που έχουν οι μαθητές για κάθε θέμα που διδάσκεται και να μπορεί να προσαρμόσει τη μέθοδο διδασκαλίας του κατάλληλα. Πρέπει να έχει επιπλέον επίγνωση των δικών του αντιλήψεων. 43

44 Να αναφερθούν μερικά παραδείγματα ιδεών των μαθητών για έννοιες της Φυσικής. (α) Για τη δύναμη και κίνηση -Η δύναμη αποτελεί ιδιότητα των σωμάτων (Η δύναμη συνδέεται μόνο με ένα σώμα δεν είναι απαραίτητη η αλληλεπίδραση) -Όταν ένα σώμα ηρεμεί δεν ασκούνται δυνάμεις (ή ασκείται μόνο η βαρύτητα) -Όταν ένα αντικείμενο κινείται ενεργεί μια δύναμη στην κατεύθυνση κίνησής του -Ένα κινούμενο αντικείμενο έχει μια δύναμη μέσα του που το κρατάει σε κίνηση -Η δύναμη σε ένα κινούμενο σώμα που επιβραδύνεται προοδευτικά ελαττώνεται. -Η σταθερή κίνηση απαιτεί σταθερή δύναμη -Η ταχύτητα είναι ανάλογη της δύναμης. -Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης δύο σωμάτων δεν είναι ίσες αλλά εξαρτώνται από τις μάζες τους. (β) Για τη βαρύτητα -Το βάρος και η μάζα ταυτίζονται -Τα όρια του βαρυτικού πεδίου της Γης ταυτίζονται με τα όρια της ατμόσφαιρας ή στο κενό δεν υπάρχει βαρύτητα. -Η βαρύτητα οφείλεται στο μαγνητικό πεδίο της Γης. -Το βάρος είναι ιδιότητα του σώματος ή τα σώματα πέφτουν προς τα κάτω λόγω της φύσης τους. - Τα βαρύτερα σώματα πέφτουν γρηγορότερα από τα ελαφρύτερα. - Η βαρύτητα παύει να επιδρά όταν το σώμα φτάνει στο έδαφος - Στο νερό δεν υπάρχει βαρύτητα, γι αυτό τα σώματα επιπλέουν ή γίνονται λιγότερο βαριά -Τα αέρια δεν έχουν βάρος 44

45 (γ) Για το απλό ηλεκτρικό κύκλωμα (μπαταρία λαμπτήρας/ες) - Για το ηλεκτρικό κύκλωμα απαιτείται μόνο ένα καλώδιο μέσω του οποίου το ρεύμα φεύγει από τη μπαταρία στη λάμπα όπου και καταναλώνεται (μονοπολικό μοντέλο). -Από τη μπαταρία ξεκινούν δύο ρεύματα (ένα από κάθε πόλο) ένα θετικό και ένα αρνητικό τα οποία συναντώνται στη λάμπα, συγκρούονται και έτσι αυτή φωτοβολεί (μοντέλο αντίθετων, συγκρουόμενων ρευμάτων). - Το ρεύμα καταναλώνεται και εξασθενεί καθώς περνάει από τα διάφορα στοιχεία ενός κυκλώματος συνδεμένων στη σειρά (μοντέλο της κατανάλωσης / εξασθένησης του ρεύματος). (δ) Για τη θερμοκρασία και θερμότητα - η θερμότητα είναι μια ρευστή ουσία. Οι πηγές της θερμότητας είναι τα ζεστά αντικείμενα Η ουσία αυτή μπορεί να προσλαμβάνεται από τα αντικείμενα όταν αυτά θερμαίνονται, να απομακρύνεται από τα αντικείμενα όταν αυτά ψύχονται ή και να ταξιδεύει μέσα σε όλα τα αντικείμενα. Συγκεκριμένα, όταν ένα ζεστό και ένα κρύο αντικείμενο έλθουν σε επαφή η «ουσία θερμότητα» περνά από το ζεστό αντικείμενο στο κρύο. Επίσης, τα παιδιά πιστεύουν ότι όταν θερμανθεί το άκρο μιας ράβδου αυτή η ουσία ταξιδεύει κατά μήκος της ράβδου μέχρι να θερμανθεί ολόκληρη. - Η «θερμότητα» και το «κρύο» αποτελούν δύο ξεχωριστές οντότητες. Το κρύο όπως και η θερμότητα, έχει τις ιδιότητες μιας υλικής ουσίας. Κάθε σώμα περιέχει μίγμα «θερμότητας» και «κρύου» και η αναλογία αυτών μας προσδιορίζει τη θερμοκρασία του σώματος. - Οι έννοιες θερμοκρασία και θερμότητα ταυτίζονται ή ελάχιστα διαφοροποιούνται - Η θερμοκρασία αποτελεί μέτρο της θερμότητας. Αυτό ίσως τους οδηγεί και στην αντίληψη ότι θερμοκρασία είναι συνάρτηση της ποσότητας, δηλαδή η μεγαλύτερη μάζα περιέχει περισσότερη θερμότητα, άρα έχει υψηλότερη θερμοκρασία. Επίσης, μεταξύ δύο κύβων πάγου ο μεγαλύτερος έχει μικρότερη θερμοκρασία γιατί περιέχει περισσότερο «κρύο». 45

46 - Όταν έλθουν σε επαφή ένα κρύο και ένα ζεστό σώμα μεταφέρεται θερμότητα από το ζεστό στο κρύο αλλά όταν σταματήσει η μεταφορά δεν είναι υποχρεωτικό να έχουν την ίδια θερμοκρασία, αυτό εξαρτάται από τις ιδιότητες των σωμάτων (πχ. πυκνότητα) ή ακόμα και από το είδος των μορίων. - Η αλλαγή κατάστασης δε συνδέεται με συγκεκριμένη θερμοκρασία (π.χ. κατά τη διάρκεια του βρασμού η θερμοκρασία αυξάνεται αφού προσφέρεται θερμότητα) - Η ένταση της πηγής καθορίζει και τη θερμοκρασία βρασμού (π.χ. αύξηση της έντασης της πηγής σημαίνει και αύξηση της θερμοκρασίας βρασμού) (ε) Για την όραση - Η πηγή φωτός φωτίζει τα πάντα και βλέπουμε. Δεν αναφέρεται κανένας μηχανισμός μεταξύ πηγής - ματιού αντικειμένου (Λουτρό φωτός). - Το φως πέφτει από την πηγή στο μάτι και από το μάτι στο αντικείμενο. - Το φώς πέφτει από την πηγή στο αντικείμενο και από το μάτι στο αντικείμενο. - Αναφέρεται μόνο αλληλεπίδραση του ματιού με το αντικείμενο - Αναφέρεται μόνο αλληλεπίδραση της πηγής φωτός με το αντικείμενο. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Καριώτογλου Π., (2006) Παιδαγωγική γνώση περιεχομένου φυσικών επιστημών, Γράφημα, Θεσσαλονίκη. Κόκκοτας Π., (2002) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Μέρος II, Αθήνα Κουλαΐδής Β., (2001) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών Τόμος Α, έκδοση ΕΑΠ, Πάτρα. Χαλκιά Κ., (2010) Διδάσκοντας Φυσικές επιστήμες. Πατάκης, Αθήνα. Driver R., Squires A., Rushworth P., Wood-Robinson V. (2000). Οικο-Δομώντας τις Έννοιες των Φυσικων Επιστημών. Μτφ Χατζή Μ. Επιμέλεια Κόκκοτας Π., Τυπωθήτω, Αθήνα 46

47 5. ΔΙΔΑΚΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Τι είναι τα μοντέλα διδασκαλίας; Τα μοντέλα διδασκαλίας είναι προτάσεις που βασίζονται σε ψυχολογικές, παιδαγωγικές και κοινωνιολογικές θεωρίες και οι οποίες οργανώνουν τη διδασκαλία και την αναλύουν σε φάσεις και σε επιμέρους διδακτικά βήματα. Ποια είναι τα κύρια διδακτικά μοντέλα που έχουν προταθεί; (Α) Το παραδοσιακό μοντέλο ή μοντέλο μεταφοράς της γνώσης (Β) Το μοντέλο της ανακαλυπτικής μάθησης (Γ) Το μοντέλο της εποικοδόμησης της γνώσης Τι γνωρίζετε για το διδακτικό μοντέλο μεταφοράς της γνώσης; Το μοντέλο της μεταφοράς της γνώσης κυριάρχησε στην εκπαίδευση για πάρα πολλά χρόνια (μέχρι τη δεκαετία του 1960) και χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα στη διδασκαλία των ΦΕ. Βασίζεται στη ψυχολογική θεωρία του συμπεριφορισμού (ή μπιχεβιορισμού) σύμφωνα με την οποία μάθηση είναι η αλλαγή συμπεριφοράς, που προκύπτει λόγω των εμπειριών που αποκτά το άτομο. Θεωρείται ότι η μάθηση κατακτάται από τους μαθητές μέσω της δοκιμής και του λάθους, της επιβράβευσης και της απόρριψης, των συνεχών ασκήσεων και της επαναλαμβανόμενης πρακτικής εξάσκησης. Στο μοντέλο αυτό, ο εκπαιδευτικός καθορίζει την όλη διαδικασία, την οποία και καθοδηγεί πλήρως. Αυτός θεωρείται αυθεντία και έχει ως στόχο να μεταδώσει τη γνώση, της οποίας αυτός είναι ο κύριος κάτοχος, ενώ οι μαθητές προσλαμβάνουν τη γνώση παθητικά από τον εκπαιδευτικό και τα σχολικά εγχειρίδια και προσπαθούν να την αναπαράγουν. Το μοντέλο αυτό αγνοεί τις ιδέες των μαθητών για τον φυσικό κόσμο, αυτοί θεωρούνται «άγραφα χαρτιά», τα οποία μέσω της διδασκαλίας θα γεμίσουν με τις επιθυμητές «γνώσεις». Η έμφαση δίνεται στην ποσότητα και το εύρος της γνώσης και η αποτελεσματικότητα της μάθησης ελέγχεται με τεστ προόδου που δίνουν έμφαση στην αναπαραγωγή του περιεχομένου. Στο μοντέλο μεταφοράς η διδασκαλία στοχεύει σε δύο επίπεδα μάθησης 47

48 - στο πληροφοριακό επίπεδο (μνημονική αναπαραγωγή πληροφοριών) - στο οργανωτικό επίπεδο (επεξηγηματική κατανόηση) Οι δεξιότητες που απαιτούνται για τα παραπάνω είδη μάθησης είναι κάποιες δεξιότητες συλλογής δεδομένων (παρατήρηση, αναγνώριση, ανάκληση) και δεξιότητες οργάνωσης δεδομένων (σύγκριση, ταξινόμηση, κατηγοριοποίηση). Το μοντέλο μεταφοράς της γνώσης περιλαμβάνει τέσσερις φάσεις: (ι) Φάση εξοικείωσης προβληματισμού Ο εκπαιδευτικός θέτει ερωτήσεις που συνδέονται με το μάθημα που θα ακολουθήσει, με στόχο να κινήσει το ενδιαφέρον των μαθητών και να τους προσανατολίσει στο μάθημα που πρόκειται να διδάξει. (ιι) Φάση εισαγωγής της νέας γνώσης Ο εκπαιδευτικός εισάγει τη νέα γνώση (έννοιες, νόμους, φυσικά φαινόμενα) χρησιμοποιώντας κατάλληλα παραδείγματα, ασκήσεις και πραγματοποιώντας πειράματα που επιβεβαιώνουν την θεωρία που προηγήθηκε. (ιιι) Φάση εφαρμογής της νέας γνώσης: Ο εκπαιδευτικός καλεί τους μαθητές να εφαρμόσουν τη νέα γνώση σε παραδείγματα από την καθημερινή ζωή, σε προβλήματα, σε ασκήσεις κ.λπ., προκειμένου να αναδειχθεί η χρησιμότητά της. (ιν) Φάση αξιολόγησης της νέας γνώσης: Ο εκπαιδευτικός θέτει στους μαθητές του ερωτήσεις για να ελέγξει το επίπεδο κατανόησης της νέας γνώσης, Συνήθως περιορίζεται στον έλεγχο δηλωτικού τύπου γνώσης (π.χ. ανάκληση ορισμών και νόμων) και σπάνια επιδιώκει τον έλεγχο της ικανότητας κριτικής θεώρησης των πραγμάτων. Η έρευνα δείχνει ότι τα διδακτικά οφέλη από μια διδασκαλία βασισμένη στο μοντέλο μεταφοράς είναι πολύ περιορισμένα. Ωστόσο ακόμη και σήμερα η διδακτική πρακτική της πλειονότητας των ελλήνων εκπαιδευτικών κυριαρχείται από αυτό το μοντέλο. Βασικοί παράγοντες που συντελούν σε αυτό είναι η μακρά παράδοση της ελληνικής εκπαίδευσης σε αυτό το είδος διδασκαλίας, η μεγάλη ποσότητα της ύλης, η απουσία κατάλληλης επιμόρφωσης των εκπαιδευτικών και το σύστημα εξετάσεων. Θα πρέπει όμως να τονιστεί ότι το παραπάνω μοντέλο απεδείχθη αποτελεσματικό για 48

49 τη μεταφορά «πληροφοριών», καθώς επίσης και για τη διδασκαλία ειδικών κατηγοριών μαθητών (π.χ. ατόμων με μαθησιακές δυσκολίες). Τι γνωρίζετε για το διδακτικό μοντέλο της ανακαλυπτικής μάθησης; Οι ανακαλυπτικές ή διερευνητικές μέθοδοι διδασκαλίας κυριάρχησαν κατά τις δεκαετίες του 1960 και 1970 ως συνέπεια των νέων ιδεών στην ψυχολογία με κύριους εκφραστές τον Piaget (μιλάει για ενεργό μάθηση) και τον Bruner (τονίζει το ρόλο της αλληλεπίδρασης των μαθητών με τα υλικά για μια αποτελεσματική μάθηση). Το μοντέλο της ανακαλυπτικής μάθησης αναπτύχθηκε με βάση τη θεώρηση ότι εάν οι μαθητές εμπλακούν στη διερεύνηση κατάλληλων ερωτημάτων και στην επίλυση προβλημάτων, θα ανακαλύψουν και οι ίδιοι τη γνώση, όπως άλλωστε και άλλοι γνωστοί επιστήμονες πριν από αυτούς. Δηλαδή, το μοντέλο αυτό εμπνέεται από τον τρόπο εργασίας των ερευνητών στις ΦΕ. Η διδακτική προσέγγιση που προτείνει είναι μαθητοκεντρικά προσανατολισμένη, με τον εκπαιδευτικό στον ρόλο του καθοδηγητή και του οργανωτή καταστάσεων μάθησης. Οι ερευνητές ανέπτυξαν το μοντέλο της ανακαλυπτικής μάθησης (τέλος της δεκαετίας του 1960 και αρχές της δεκαετίας του 1970), αγνοώντας τις ιδέες των μαθητών. Θεωρούσαν (όπως και οι εκπαιδευτικοί που εφάρμοζαν το μοντέλο της συμπεριφοριστικής μάθησης) ότι οι μαθητές δεν είχαν καθόλου γνώσεις (ιδέες) για το φυσικό κόσμο ή ότι και στις περιπτώσεις που είχαν κάποιες ιδέες, αυτές, μέσω της ανακαλυπτικής μάθησης, θα μπορούσαν να αλλάξουν. Για το ανακαλυπτικό μοντέλο υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι προσέγγισης α) Η ελεύθερη ανακάλυψη Δίνονται στους μαθητές τα υλικά και το πρόβλημα αλλά η πορεία που θα ακολουθηθεί για τη λύση του παραμένει ανοικτή. β) Η καθοδηγούμενη ανακάλυψη Δίνονται στους μαθητές τα υλικά, το πρόβλημα καθώς και η πορεία που θα ακολουθηθεί για τη λύση του. 49

50 Η διδασκαλία που βασίζεται στο ανακαλυπτικό μοντέλο περιλαμβάνει τέσσερις φάσεις. ι) Φάση εξοικείωσης προβληματισμού Ο εκπαιδευτικός κάνει ερωτήσεις που συνδέονται με το μάθημα που θα ακολουθήσει, με στόχο να κινήσει το ενδιαφέρον των μαθητών και να τους προσανατολίσει στο μάθημα που πρόκειται να διδάξει. ιι) Φάση διατύπωσης και ελέγχου των υποθέσεων Ο εκπαιδευτικός καλεί τους μαθητές να διατυπώσουν υποθέσεις για την εξέλιξη ενός φαινομένου ή για τους παράγοντες που το επηρεάζουν. Κατόπιν, τους ζητεί να προτείνουν τρόπους ελέγχου των υποθέσεων ή να προβούν σε έλεγχο των υποθέσεων βάσει οδηγιών. Βασικός στόχος είναι, μέσα από σχετικές διαδικασίες, οι μαθητές να ανακαλύψουν τη νέα γνώση. ιιι) Φάση εφαρμογής της νέας γνώσης Ο εκπαιδευτικός ζητά από τους μαθητές του να εφαρμόσουν τη νέα γνώση σε άλλες καταστάσεις και να απαντήσουν σε νέα ερωτήματα, προκειμένου να διαπιστώσουν την χρησιμότητά της. ιν) Φάση αξιολόγησης της νέας γνώσης Ο εκπαιδευτικός θέτει στους μαθητές ερωτήσεις για να ελέγξει το επίπεδο κατανόησης της νέας γνώσης. Το ανακαλυπτικό μοντέλο διδασκαλίας βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν δεξιότητες σε τρία επίπεδα μάθησης - στο οργανωτικό (σύγκριση, ταξινόμηση κατηγοριοποίηση) - στο αναλυτικό (ανάλυση δεδομένων, διάκριση σχέσεων, διατύπωση γενικεύσεων) - στο παραγωγικό (πρόβλεψη, επαλήθευση, επεξήγηση). Από τη έρευνα φάνηκε ότι η εφαρμογή των ανακαλυπτικών μεθόδων μάθησης είχε ιδιαίτερα ενθαρρυντικά αποτελέσματα στον συναισθηματικό και στον ψυχοκινητικό τομέα των μαθητών. Αυξάνει το ενδιαφέρον των μαθητών και βοηθά στην ανάπτυξη θετικής στάσης αυτών προς τα μαθήματα των ΦΕ. Ωστόσο, δεν διαπιστώθηκε η αναμενόμενη επιτυχία όσον αφορά τη μάθηση του συγκεκριμένου γνωστικού 50

51 περιεχομένου. Δύο από τους λόγους γι αυτό το γεγονός είναι ότι δεν ελήφθησαν υπόψη οι νοητικές αναπαραστάσεις με τις οποίες οι μαθητές έρχονται στο σχολείο και οι οποίες επηρεάζουν τη διδασκαλία και επιπλέον ότι και οι εκπαιδευτικοί δεν ήσαν επαρκώς προετοιμασμένοι για να τις εφαρμόσουν. Σε σχέση με το πεδίο εφαρμογής των ανακαλυπτικών μεθόδων σήμερα δεχόμαστε ότι κάθε περιεχόμενο δεν είναι κατάλληλο για ανακάλυψη. Οι μαθητές μπορούν να ανακαλύψουν γνώση με έντονα αντιληπτά χαρακτηριστικά και όχι κατασκευές του ανθρώπινου μυαλού. Έτσι κατάλληλο περιεχόμενο για ανακάλυψη είναι αυτό που αφορά ιδιότητες και ταξινομήσεις σωμάτων, σχέσεις μεγεθών και φαινομένων, εφαρμογές σχέσεων και αρχών, εμπειρικούς νόμους και στοιχεία μεθοδολογίας (διαδικασίες). Αντίθετα δεν είναι κατάλληλο για ανακάλυψη περιεχόμενο που αφορά έννοιες, ερμηνευτικά μοντέλα ή τον μικρόκοσμο. Τι γνωρίζετε για το διδακτικό μοντέλο της εποικοδόμησης της γνώσης; Στις αρχές της δεκαετίας του 1980 είχε πραγματοποιηθεί σημαντικός αριθμός ερευνών σχετικά με τις ιδέες των μαθητών. Οι ερευνητές διαπίστωναν ότι οι ιδέες των μαθητών αποτελούν προσωπικές κατασκευές, οι οποίες αποτελούν εμπόδιο στην εννοιολογική κατανόηση της επιστήμης. Αυτή η διαπίστωση, καθώς και τα πορίσματα των ερευνών από άλλες γνωστικές περιοχές, οδήγησαν στη διατύπωση του κονστρουκτιβιστικού διδακτικού μοντέλου. Τα σχετικά με τον κονστρουκτιβισμό (ατομικό και κοινωνικό) έχουν παρουσιαστεί στο μάθημα περί Θεωριών Μάθησης. Τονίζεται ότι ο ατομικός και ο κοινωνικός κονστρουκτιβισμός αναφέρονται σε διαφορετικές, αλλά συμπληρωματικές διαστάσεις της μάθησης. Αποδεχόμαστε ότι η γνώση κατασκευάζεται σε προσωπικό επίπεδο, αλλά η διαμεσολάβηση της γίνεται σε κοινωνικό επίπεδο. Οι μαθητές συχνά στο μάθημα της Φυσικής έχουν να αντιμετωπίσουν μια σύγκρουση μεταξύ των εναλλακτικών ιδεών τους που είναι αποδεκτές στο επίπεδο της καθημερινής τους ζωής και των επιστημονικών ιδεών που είναι αποδεκτές στο επίπεδο της σχολικής τάξης τους. Τη σύγκρουση αυτή πρέπει να την κατανοούν και να τη διαχειρίζονται οι εκπαιδευτικοί. Οι μαθητές κατασκευάζουν οι ίδιοι προσωπικά τη γνώση τους, αλλά ο δρόμος για να το επιτύχουν είναι σκληρός και επίπονος και χρειάζεται την καθοδήγηση του εκπαιδευτικού. Ακόμα, στο μοντέλο του 51

52 (κοινωνικού) κονστρουκτιβισμού σημαντικό ρόλο παίζουν οι ομάδες. Επιδιώκεται οι μαθητές να εργάζονται σε ομάδες, ώστε αρχικά να μπορούν να διαχειριστούν τις ιδέες τους με άτομα της ίδιας κουλτούρας και ακολούθως -με τη βοήθεια του εκπαιδευτικού- να διαπραγματευτούν το πέρασμα τους από την κουλτούρα της καθημερινής ζωής τους στην κουλτούρα της επιστήμης. Κωδικοποιώντας αναφέρουμε ότι το εποικοδομητικό μοντέλο διδασκαλίας στηρίζεται σε ορισμένες παραδοχές οι οποίες αφορούν την οικοδόμηση της γνώσης. Επιστημολογικές Παραδοχές 1. Υποκειμενικότητα της γνώσης: Η γνώση είναι υποκειμενική αφού αποτελεί ανθρώπινο κατασκεύασμα. Δεν λαμβάνεται παθητικά αλλά οικοδομείται ενεργητικά από το υποκείμενο. Ως προσωπική κατασκευή η γνώση είναι προσωπικά και κοινωνικά προσδιορισμένη. Το κύρος της είναι προσωρινό και αξιολογείται από τους μαθητές ανάλογα με το πόσο ταιριάζει με τις δικές τους εμπειρίες και απόψεις και κατά πόσο τους είναι χρήσιμη. 2. Κοινωνική κατασκευή της γνώσης: Η γνώση οικοδομείται ως προϊόν της κοινωνικής δραστηριότητας του ανθρώπου. Οικοδομείται με την ανταλλαγή της πείρας και των ιδεών ανάμεσα στα μέλη της κοινωνίας. Παιδαγωγικές-Ψυχολογικές Παραδοχές 1. Ο μαθητής μαθαίνει όταν συμμετέχει ενεργητικά στη διδασκαλία, δηλαδή, όταν δρα, εκτελεί δραστηριότητες, παίρνει πρωτοβουλίες. Αποτελέσματα ερευνών δείχνουν ότι η ενεργός συμμετοχή στη μάθηση συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση και στη διατήρηση της γνώσης για περισσότερο χρόνο. 2. Προβάλλεται ως ιδανική η ομαδοσυνεργατική διδασκαλία. Η μάθηση απαιτεί συμμετέχοντες για να συζητήσουν ένα θέμα και να καταλήξουν σε συμπεράσματα. 3. Οι μαθητές έρχονται στο σχολείο με διαμορφωμένες αντιλήψεις οι οποίες συνήθως δεν ταυτίζονται με τις επιστημονικά αποδεκτές απόψεις. Για να οικοδομηθεί η νέα γνώση πάνω στις προϋπάρχουσες απόψεις πρέπει αυτές να αναδειχθούν και να αναδομηθούν ώστε να επέλθει η εννοιολογική αλλαγή. 4. Ο δάσκαλος συντονίζει και συμβουλεύει 52

53 Η διδακτική πρόταση που διατυπώνεται από τους Driver & Oldham και η οποία λαμβάνει υπόψη της τις παραπάνω παραδοχές, διαμορφώνεται με την παρουσίαση πέντε φάσεων: α) Η φάση του προσανατολισμού Ο εκπαιδευτικός αναφέρεται σε στιγμιότυπα (κυρίως από την καθημερινή ζωή) που συνδέονται με το μάθημα που θα ακολουθήσει, με στόχο να κινήσει το ενδιαφέρον των μαθητών και να τους προσανατολίσει στο θέμα του μαθήματος που πρόκειται να διδάξει. β) Η φάση της ανάδειξης των ιδεών Με τον όρο ανάδειξη ιδεών εννοούμε την έκφραση των ιδεών γραπτή ή προφορική. Οι μαθητές (σε ομάδες) καλούνται να τοποθετηθούν σε κατάλληλα έργα (ερωτήσεις, εικόνες, παρουσίαση διαφορετικών απόψεων για το ίδιο θέμα, πρόβλεψη του αποτελέσματος ενός νοητικού πειράματος, κ.λπ.), με στόχο την ανάδειξη των ιδεών τους για το θέμα που θα διδαχθεί. Οι μαθητές σε κάθε ομάδα συζητούν μεταξύ τους και καταλήγουν -ύστερα από διαπραγματεύσεις- στην ιδέα ή στις ιδέες που θεωρούν ότι είναι κυρίαρχες (σε ορισμένες περιπτώσεις οι ομάδες καταλήγουν σε δύο ιδέες διότι δεν συμφωνούν όλοι στην ίδια). Ακολούθως, καταγράφουν αυτήν την ιδέα (ή τις ιδέες) στο σχετικό φύλλο εργασίας και τις ανακοινώνουν στην τάξη. Ο εκπαιδευτικός καταχωρεί τις ιδέες των ομάδων στον πίνακα και τις ομαδοποιεί. Στη φάση αυτή οι μαθητές πρέπει να οργανώσουν τις σκέψεις τους και να τις συγκρίνουν με τις ιδέες που εκφράζουν οι συμμαθητές τους. γ) Η φάση εισαγωγής της νέας γνώσης (Αναδόμησης/εμπλουτισμού των ιδεών των μαθητών) Σε αυτή τη φάση γίνεται προσπάθεια ώστε να δημιουργηθούν οι κατάλληλες προϋποθέσεις για να μετατοπιστούν οι μαθητές από τις δικές τους αντιλήψεις, πλησιέστερα στις επιστημονικά αποδεκτές απόψεις. Στόχος είναι να επέλθει η εννοιολογική αλλαγή. Η εννοιολογική αλλαγή διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες: α) επαύξηση της γνωστικής δομής, β) εναρμόνιση και γ) αναδιοργάνωση (μερική ή ολική, ασθενής ή ριζοσπαστική). Για να επέλθει η εννοιολογική αλλαγή, θα πρέπει η παλιά γνώση να μην είναι ικανοποιητική και η νέα να είναι αληθοφανής, κατανοητή και καρποφόρα. 53

54 Στη φάση αυτή είναι καθοριστικός ο ρόλος του εκπαιδευτικού τόσο στο σχεδιασμό δραστηριοτήτων που θα βοηθήσουν τους μαθητές να ελέγξουν τη λειτουργικότητα των ιδεών τους, όσο και στη διαχείριση των ιδεών των μαθητών του προκειμένου να εισαχθεί ομαλά η νέα γνώση. Σε όλη αυτή τη διαδικασία, ο εκπαιδευτικός λειτουργεί ως ο διαμεσολαβητής μεταξύ της επιστημονικής (σχολικής) γνώσης και της καθημερινής γνώσης των μαθητών του. Γι' αυτό πρέπει να έχει κατακτήσει τη δεξιότητα χειρισμού του διαλόγου μέσα στην τάξη. Οι μαθητές χωρισμένοι σε ομάδες εμπλέκονται σε δραστηριότητες επιστημονικής διερεύνησης, όπου έχουν την ευκαιρία αφενός να ελέγξουν και αφετέρου να διαπιστώσουν την λειτουργικότητα των ιδεών τους. Συχνά, οι δραστηριότητες αυτές εμπεριέχουν την υλοποίηση ενός πειράματος. Τα αποτελέσματα του πειράματος πιθανόν να μην είναι δυνατόν να εξηγηθούν με τις υπάρχουσες ιδέες των μαθητών. Αυτό αιφνιδιάζει τους μαθητές και μπορεί να τους οδηγήσει σε γνωσιακή σύγκρουση. Υπάρχει βέβαια και η περίπτωση οι μαθητές να μην αιφνιδιαστούν με τα δεδομένα, διότι οι ιδέες τους είναι σε αρμονία με τη νέα γνώση. Τότε θα καταγράψουν τα δεδομένα και θα τα σχολιάσουν, εμπλουτίζοντας την ήδη υπάρχουσα γνώση τους. δ) Η φάση της εφαρμογής των ιδεών Η διαδικασία εφαρμογής των νέων ιδεών μπορεί να ισχυροποιήσει την αποδοχή τους από τους μαθητές. Οι μαθητές εφαρμόζουν τις νέες ιδέες σε νέες καταστάσεις διαπιστώνοντας έτσι τη λειτουργικότητα τους. Αν η νέα ιδέα μπορεί να ερμηνεύσει φαινόμενα που δεν μπορούσαν να εξηγηθούν με βάση τις προηγούμενες ιδέες τους τότε η νέα γνώση μπορεί να εδραιωθεί στη σκέψη των μαθητών. ε) Η φάση της ανασκόπησης των αλλαγών στις ιδέες Ο εκπαιδευτικός ζητά από τους μαθητές του να αντιπαραβάλλουν τις νέες ιδέες τους με τις παλιές και να περιγράψουν πώς μετέβησαν από τις παλιές στις νέες, καθώς και τις δυσκολίες που συνάντησαν στην όλη πορεία. Στόχος είναι οι μαθητές να συνειδητοποιήσουν τη γνωστική τους πορεία. Μια διδασκαλία εποικοδομητικής προσέγγισης περιλαμβάνει δραστηριότητες που κινητοποιούν κυρίως γνωστικές δεξιότητες οργάνωσης, ανάλυσης και υπέρβασης δεδομένων. Επιπλέον, περιλαμβάνει μεταγνωστικές δραστηριότητες που βοηθούν το μαθητή να συνειδητοποιήσει τον τρόπο σκέψης που ανέπτυξε κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας. Επίσης, ο ρόλος του δάσκαλου είναι αρκετά απαιτητικός, γιατί αυτός 54

55 δεν αρκεί να γνωρίζει μόνο την επιστημονική γνώση, αλλά και τις αρχικές απόψεις των μαθητών του και να έχει αναπτύξει εξειδικευμένες τεχνικές διδασκαλίας. Να γίνει μια σύγκριση των μοντέλων διδασκαλίας Συγκρίνοντας τα τρία διδακτικά μοντέλα που αναφέρθηκαν μπορούμε να παρατηρήσουμε τα εξής: - Ο δάσκαλος στο μοντέλο μεταφοράς είναι μεταφορέας γνώσης, ενώ στα άλλα δύο διευκολυντής, με πιο απαιτητικό το ρόλο του στο εποικοδομητικό, λόγω της απαίτησης γνώσης και «χειρισμού» των ιδεών των μαθητών. - Οι μαθητές στο μοντέλο μεταφοράς της γνώσης θεωρούνται παθητικοί δέκτες της γνώσης, ενώ στα άλλα δύο ενεργά υποκείμενα στη μάθηση και ιδιαίτερα στο εποικοδομητικό και ενήμεροι των ιδεών τους. - Στο μοντέλο μεταφοράς ο μαθητής θεωρείται tabula rasa (άγραφο χαρτί), ενώ στο ανακαλυπτικό θεωρείται ότι έχει μεν ιδέες πριν τη διδασκαλία, αλλά αυτές αλλάζουν εύκολα με μια καλή διδασκαλία. Στο εποικοδομητικό μοντέλο οι ιδέες των μαθητών αποτελούν αφετηρία του διδακτικού σχεδιασμού και της υλοποίησης του. - Σε σχέση με το περιεχόμενο διδασκαλίας, στο μοντέλο μεταφοράς δεν υπάρχει επιλογή περιεχομένου. Στο ανακαλυπτικό δεν υπήρχε αρχικά, αλλά σήμερα γνωρίζουμε ότι όλα τα είδη γνώσης δεν ανακαλύπτονται από τους μαθητές. Στο εποικοδομητικό, το περιεχόμενο, όχι μόνο επιλέγεται, αλλά και μετασχηματίζεται διδακτικά. - Το πείραμα στο μοντέλο μεταφοράς υλοποιείται ως τμήμα της επιστημονικής γνώσης, κυρίως ως επιβεβαίωση της θεωρίας. Στο ανακαλυπτικό έχει επιπλέον ως στόχο την άσκηση, των μαθητών σε ψυχοκινητικές και νοητικές δεξιότητες. Στο εποικοδομητικό, χρησιμοποιείται επιπρόσθετα και για τον έλεγχο των ιδεών των μαθητών. - Στο εποικοδομητικό μοντέλο επιπλέον των άλλων προωθούνται και μεταγνωστικές δεξιότητες. Στην πράξη ο έμπειρος εκπαιδευτικός μπορεί να χρησιμοποιεί χαρακτηριστικά ενός μοντέλου σε ένα άλλο, ή να χρησιμοποιεί δυο διδακτικά μοντέλα για να υλοποιήσει μια ωριαία διδασκαλία. Τέτοιες προσπάθειες είναι θεμιτές για μια 55

56 αποτελεσματικότερη διδασκαλία, απαιτείται όμως ο καλός σχεδιασμός και η ύπαρξη εσωτερικής συνοχής και συνέπειας του σχεδιασμού της διδασκαλίας. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Καριώτογλου Π., (2006) Παιδαγωγική γνώση περιεχομένου φυσικών επιστημών, Γράφημα, Θεσσαλονίκη. Κόκκοτας Π., (2002) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Μέρος II, Αθήνα Χαλκιά Κ., (2010) Διδάσκοντας Φυσικές επιστήμες. Πατάκης, Αθήνα. 56

57 6. ΜΑΘΗΣΗ ΜΕΣΩ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗΣ Τι εννοούμε με τον όρο μάθηση μέσω διερεύνησης και ποια τα βασικά της σημεία; Στο τέλος του προηγούμενου αιώνα και στις αρχές του 21ου αιώνα εμφανίζονται διδακτικές προτάσεις που προτείνουν τον εμπλουτισμό της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών (ΦΕ) με στοιχεία των επιστημονικών διαδικασιών (inquiry-based learning IBL) αλλά και με στοιχεία από την ιστορία και τη φιλοσοφία τους. Για παράδειγμα, στην έκθεση της Ευρωπαϊκής Ένωσης Science Education Now (2007), προτείνεται η εισαγωγή μεθόδων διερεύνησης στη διδασκαλία των ΦΕ (αναφέρεται ως Inquiry- Based Science Education IBSE) καθώς και δράσεις για αντίστοιχη επιμόρφωση των διδασκόντων. Οι βασικοί στόχοι της διερεύνησης στην σχολική τάξη είναι (i) η μάθηση του περιεχομένου, (ii) η άσκηση των μαθητών σε διαδικασίες τη επιστήμης αλλά και (iii) η κατανόηση της φύσης της επιστήμης. Οι μαθητές μέσω της διερεύνησης επιδιώκεται να αναπτύξουν πολύτιμες δεξιότητες της έρευνας και να είναι προετοιμασμένοι για τη δια βίου μάθηση. Τα μαθησιακά αποτελέσματα θα πρέπει να περιλαμβάνουν την κριτική σκέψη, την ικανότητα για ανεξάρτητη έρευνα, την ευθύνη για τη μάθηση και την πνευματική ανάπτυξη και ωριμότητα. Για τη μάθηση μέσω διερεύνησης υπάρχουν πολλές εναλλακτικές προτάσεις και δεν μπορεί να δοθεί ένας σαφής ορισμός, ωστόσο θα μπορούσαμε γενικά να πούμε ότι είναι μια διδακτική προσέγγιση που επιτρέπει στους μαθητές να βιώσουν τις διαδικασίες με τις οποίες κατακτούν τη γνώση. Αυτή η διδακτική πρόταση αποτελεί τον απόηχο του αποκαλυπτικού μοντέλου και λαμβάνει υπόψη τα πορίσματα του κονστρουκτιβισμού για τη μάθηση. Τα βασικά σημεία της διδακτικής πρότασης της διερεύνησης για αποτελεσματική διδασκαλία στα οποία συμφωνούν οι περισσότεροι ερευνητές είναι: H μάθηση διεγείρεται από την έρευνα, δηλαδή καθοδηγείται από τις ερωτήσεις ή τα προβλήματα H μάθηση οικοδομείται από τον μαθητή και υποβοηθείται από μια διαδικασία αναζήτησης της γνώσης. 57

58 O ρόλος του δασκάλου είναι να ενεργεί ως διαμεσολαβητής της γνώσης λαμβάνοντας υπόψη ότι ήδη γνωρίζουν οι μαθητές και να τους βοηθά να κάνουν διασυνδέσεις με τις υπάρχουσες εννοιολογικές τους δομές. Οι μαθητές έχουν ενεργό ρόλο στη μάθησή τους και στην ανάπτυξη δεξιοτήτων. Οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες (συνεργατική μάθηση). Δημιουργούνται μαθησιακά περιβάλλοντα που ενθαρρύνουν τους μαθητές να αναζητούν πληροφορίες για ένα ερώτημα ή ένα πρόβλημα που τους ενδιαφέρει και να υλοποιούν σχετικές διερευνήσεις ή μικρές έρευνες για να απαντήσουν στο συγκεκριμένο ερώτημα ή πρόβλημα. Υπάρχει κάποιο μοντέλο διδασκαλίας που εφαρμόζεται στην μάθηση μέσω διερεύνησης; Η διερεύνηση στη διδασκαλία μπορεί να περιλαμβάνει ένα μεγάλο εύρος δραστηριοτήτων που δεν περιορίζεται μόνο σε κάποια βήματα. Ωστόσο, ένα βολικό μοντέλο διδασκαλίας είναι αυτό που ονομάζεται μοντέλο των 5Ε από τα αρχικά των λέξεων Engage - Explore Explain - Elaborate - Evaluate. Στα ελληνικά χρησιμοποιούνται προκειμένου να διατηρηθεί το 5Ε οι λέξεις Εμπλοκή Εξερεύνηση Επεξήγηση Επέκταση ( ή Επεξεργασία ή Εφαρμογή) Εκτίμηση. Συνοπτικά παρουσιάζονται αυτά τα 5 βήματα: 1. ΕΜΠΛΟΚΗ Γίνεται χρήση κατάλληλης δραστηριότητας ερωτήματος ή προβλήματος που θα διεγείρει την περιέργεια, θα ενεργοποιήσει τις προηγούμενες γνώσεις των μαθητών και θα εγείρει ερωτήματα. Ο εκπαιδευτικός εκμαιεύει τις ιδέες/απόψεις των μαθητών. Οι μαθητές προσέρχονται στη διδασκαλία με την προγενέστερη γνώση τους. Αυτή η γνώση δεν είναι ή μπορεί να μην είναι σύμφωνη με τις έννοιες που παρουσιάζονται στην διδακτική ενότητα. Στη φάση της εμπλοκής το μάθημα παρέχει την ευκαιρία στους δασκάλους να ανακαλύψουν ότι οι μαθητές ξέρουν ήδη ή σκέφτονται για το θέμα και τις έννοιες που θα διδαχθούν. Επίσης δίνεται στους μαθητές η ευκαιρία να εξετάσουν τις τρέχουσες ιδέες τους και τις σκέψεις τους για το θέμα. 58

59 Η φάση της εμπλοκής πρέπει επίσης να κεντρίσει το ενδιαφέρον των μαθητών για θέμα και έννοιες που θα εξετασθούν. Το μάθημα σε αυτήν φάση σχεδιάζεται ώστε να εξάπτει την περιέργεια των μαθητών και προκαλεί το ενδιαφέρον προσδιορίζει την τρέχουσα άποψη των για την επιστημονική έρευνα προσκαλεί τους μαθητές να θέσουν τις ερωτήσεις τους για τη διαδικασία της επιστημονικής έρευνας ενθαρρύνει τους μαθητές να συγκρίνουν τις ιδέες τους με αυτές των συμμαθητών τους επιτρέπει στους δασκάλους να αξιολογήσουν τι μπορούν να κατανοήσουν οι μαθητές ή θα δυσκολευτούν να κατανοήσουν από τις επιδιώξεις τις διδασκαλίας. 2. ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ Οι μαθητές εμπλέκονται ενεργά με τη βοήθεια του εκπαιδευτικού σε συγκεκριμένες δραστηριότητες διερεύνησης. Σε αυτή τη φάση οι μαθητές συζητούν και διατυπώνουν επιστημονικά ελέγξιμες ερωτήσεις. Ο εκπαιδευτικός υποβοηθά με ερωτήματα και προτάσεις στο να εστιάσουν οι μαθητές κατά την εξερεύνησή τους στο ερώτημα που έχει τεθεί ως στόχος της διδασκαλίας και επίσης παρέχει ανατροφοδότηση. Οι μαθητές αποκτούν μια κοινή δέσμη συγκεκριμένων εμπειριών που τους επιτρέπει να βοηθήσει ο ένας τον άλλον να κατανοήσουν την υπό διδασκαλία έννοια μέσω της κοινωνικής αλληλεπίδρασης. Το μάθημα σε αυτήν φάση σχεδιάζεται ώστε οι μαθητές να αλληλεπιδρούν με τα υλικά και τις ιδέες μέσω συζητήσεων στην ομάδα και την τάξη εξετάζουν εναλλακτικούς τρόπους για να λυθεί ένα πρόβλημα ή να διατυπωθεί ένα ερώτημα αποκτούν ένα κοινό σύνολο εμπειρίας έτσι ώστε να μπορούν να συγκρίνουν τα αποτελέσματά τους και τις ιδέες τους με τα αποτελέσματα και τις ιδέες των άλλων. παρατηρούν, περιγράφουν, καταγράφουν συγκρίνουν και μοιράζονται τις ιδέες και την εμπειρία τους. 59

60 3. ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ Σε αυτή τη φάση παρέχεται η ευκαιρία στους μαθητές να συνδέσουν την προηγούμενη εμπειρία τους με την νέα γνώση και να αποκτήσουν αίσθηση των κύριων εννοιών της ενότητας που διδάσκονται. Οι εκπαιδευτικοί χρησιμοποιούν στρατηγικές διαλόγου για να οδηγήσουν τη συζήτηση των μαθητών από τα στοιχεία που βρέθηκαν κατά τη διάρκεια του σταδίου της εξερεύνησης σε εξηγήσεις. Οι εκπαιδευτικοί εισάγουν τις νέες επιστημονικές εξηγήσεις και τους όρους (νέο επιστημονικό λεξιλόγιο) σε κατάλληλα χρονικά διαστήματα κατά τη διάρκεια της συζήτησης. Οι μαθητές συμμετέχουν σε εποικοδομητικές συζητήσεις με άλλους μαθητές και το δάσκαλο, ώστε να δώσουν τις εξηγήσεις τους με βάση την διερεύνησή τους και το νέο λεξιλόγιο και να έχουν μια σαφή εστίαση στη νέα γνώση. Η φάση της επεξήγησης ενθαρρύνει τους μαθητές να εξηγούν τις έννοιες και τις ιδέες τους για ένα πρόβλημα ακούν και να συγκρίνουν τις εξηγήσεις τους με των άλλων συζητούν με τους συμμαθητές τους τις σκέψεις τους αναθεωρούν ίσως τις ιδέες τους καταγράφουν τις ιδέες τους και τι κατάλαβαν χρησιμοποιούν την ορολογία, και την επιστημονική γλώσσα συγκρίνετε την τρέχουσα σκέψη τους με αυτό που σκέφτηκαν προηγουμένως. 4. ΕΠΕΚΤΑΣΗ Σε αυτή τη φάση οι μαθητές εφαρμόζουν ή επεκτείνουν τις προηγουμένως εισαχθείσες έννοιες με την εφαρμογή τους σε νέες καταστάσεις. Παρέχονται ευκαιρίες στους μαθητές προκειμένου να εφαρμόσουν, να επεκτείνουν και τελικά να εντάξουν στο εννοιολογικό τους πλέγμα την νέα έννοια. Η εφαρμογή της νέας γνώσης σε διάφορες καταστάσεις της καθημερινής ζωής και σε άλλο πλαίσιο από αυτό της αρχικής διερεύνησης βοηθά τους μαθητές να διευρύνουν την κατανόησή τους. Στο στάδιο αυτό οι μαθητές 60

61 κάνουν τις εννοιολογικές συνδέσεις μεταξύ της νέας και προηγούμενης εμπειρίας συνδέουν τις ιδέες, λύνουν προβλήματα και εφαρμόζουν τη γνώση που απέκτησαν σε μια νέα κατάσταση χρησιμοποιούν επιστημονικούς όρους και περιγραφές συνάγουν λογικά συμπεράσματα από τα δεδομένα και αποδείξεις. εμβαθύνουν την κατανόησή για τις έννοιες και τις διαδικασιών επικοινωνούν την κατανόησή τους. ΕΚΤΙΜΗΣΗ Η φάση της αξιολόγησης αποτελεί την τελική φάση του μαθήματος. Παρέχει ένα «στιγμιότυπο» αυτού που οι μαθητές κατανοούν και από ποιο σημείο κατανόησης ξεκίνησαν πριν τη διδασκαλία. Γίνεται αξιολόγηση της διαδικασίας από το δάσκαλο και τους ίδιους τους μαθητές σε κάθε στάδιο. Ο εκπαιδευτικός προετοιμάζει κατάλληλα την αξιολόγηση που λαμβάνει χώρα τόσο κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας όσο και στο τέλος της. Στην τελευταία όμως φάση της εκτίμησης επιδιώκεται μια αθροιστική αξιολόγηση αυτών που οι μαθητές ξέρουν και μπορούν να κάνουν, ιδιαίτερα όταν συνδυάζεται και με γραπτές εργασίες. Είναι σημαντικό για τους μαθητές να γνωρίζουν την πρόοδό τους ως αποτέλεσμα της διδασκαλίας (μεταγνώση). Οι μαθητές κατασκευάζουν τη γνώση με την πάροδο του χρόνου και μπορεί να χρειαστούν πρόσθετες εμπειρίες για να βελτιώσουν την κατανόησή τους για την ιδέα που διδάχθηκε. Στη φάση αυτή παρέχεται η ευκαιρία στους μαθητές να καταδείξουν τι έχουν κατανοήσει για την επιστημονική έρευνα και πόσο καλά αυτοί μπορούν να εφαρμόσουν τη γνώση τους για να διεξαγάγουν την δική τους έρευνα, αλλά και για να αξιολογήσουν μια έρευνα που διεξάγεται από έναν συμμαθητή τους. μοιράζονται τις απόψεις τους με άλλους αξιολογούν την πρόοδό τους συγκρίνοντας αυτό που κατανοούν σε σχέση με αυτό που είχαν στο μυαλό τους πριν τη διδασκαλία. υποβάλουν ερωτήματα που τους οδηγούν σε βαθύτερη κατανόηση μιας έννοιας. 61

62 Τι κάνει και τι δεν κάνει ο εκπαιδευτικός σε κάθε φάση του μοντέλου διδασκαλίας 5Ε; Τι κάνει ο εκπαιδευτικός -Εξάπτει την περιέργεια των μαθητών και προκαλεί το ενδιαφέρον -Προσδιορίζει τις απόψεις των μαθητών -Προσκαλεί τους μαθητές να εκφράσουν τι σκέφτονται -Προσκαλεί τους μαθητές να θέσουν τα ερωτήματά τους. ΕΜΠΛΟΚΗ Τι δεν κάνει ο εκπαιδευτικός -Εισάγει το λεξιλόγιο -Εξηγεί τις έννοιες -Παρέχει τους ορισμούς και απαντήσεις -Παρέχει το συμπέρασμα -Αποθαρρύνει τους μαθητές να εκφράσουν τις ιδέες και να διατυπώσουν ερωτήσεις Τι κάνει ο εκπαιδευτικός -Ενθαρρύνει την αλληλεπίδραση μεταξύ των μαθητών -Παρατηρεί και ακούει τους μαθητές καθώς αλληλεπιδρούν -Υποβάλλει ερωτήσεις με τη βοήθεια των οποίων οι μαθητές αποκτούν αίσθηση του πως κατανοούν την εμπειρία τους. -Παρέχει το χρόνο στους μαθητές να σκεφτούν και να διερωτηθούν μέσω προβλημάτων. ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ Τι δεν κάνει ο εκπαιδευτικός -Δίνει απαντήσεις -Προχωρά πάρα πολύ γρήγορα τη διαδικασία μέσω της οποίας οι μαθητές θα κατανοήσουν την εμπειρία τους. -Παρέχει συμπεράσματα -Λέει στους μαθητές ότι είναι λάθος. -Δίνει τις πληροφορίες και τα γεγονότα που λύνουν το πρόβλημα -Καθοδηγεί βήμα - βήμα τους μαθητές σε μια λύση Τι κάνει ο εκπαιδευτικός -Ενθαρρύνει τους μαθητές να χρησιμοποιήσουν την κοινή εμπειρία τους και στοιχεία από τις φάσεις εμπλοκή και εξερεύνηση για να δώσουν εξηγήσεις. -Υποβάλλει κατάλληλες ερωτήσεις που βοηθούν τους μαθητές να εκφράζουν το τι έχουν κατανοήσει καθώς και τις εξηγήσεις τους. -Ζητά αιτιολόγηση μέσω δεδομένων και αποδεικτικών στοιχείων για τις εξηγήσεις των μαθητών. -Παρέχει τον απαραίτητο χρόνο στους μαθητές για να συγκρίνουν τις ιδέες τους με εκείνες των άλλων και ίσως να αναθεωρήσουν τις σκέψεις τους. -Εισάγει την ορολογία και εναλλακτικές εξηγήσεις, αφού ήδη οι μαθητές έχουν εκφράσει τις δικές τους. ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ Τι δεν κάνει ο εκπαιδευτικός -Παραμελεί να ζητήσει τις εξηγήσεις των μαθητών. -Αγνοεί τα στοιχεία και τις πληροφορίες που συνέλεξαν οι μαθητές στις προηγούμενες φάσεις. -Δεν λαμβάνει υπόψη τις ιδέες των μαθητών -Δέχεται τις εξηγήσεις που δεν υποστηρίζονται από τα αποδεικτικά στοιχεία -Εισάγει μη σχετικές έννοιες ή δεξιότητες 62

63 Τι κάνει ο εκπαιδευτικός -Επικεντρώνει την προσοχή των μαθητών στις εννοιολογικές συνδέσεις μεταξύ νέας και προηγούμενης εμπειρίας -Ενθαρρύνει τους μαθητές να κάνουν χρήση αυτών που έμαθαν για να εξηγήσουν ένα νέο γεγονός ή μια ιδέα -Ενισχύει τη χρήση από τους μαθητές επιστημονικών όρων και περιγραφών που εισήχθησαν προηγουμένως -Υποβάλλει τις ερωτήσεις που βοηθούν τους μαθητές να εξάγουν λογικά συμπεράσματα από τα δεδομένα και αποδεικτικά στοιχεία. ΕΠΕΚΤΑΣΗ Τι δεν κάνει ο εκπαιδευτικός -Παραμελεί να βοηθήσει τους μαθητές να συνδέσουν την νέα με την προηγούμενη εμπειρία. -Δίνει τις οριστικές απαντήσεις -Λέει στους μαθητές ότι αυτοί είναι λάθος. -Οδηγεί τους μαθητές βήμα βήμα σε μια λύση Τι κάνει ο εκπαιδευτικός -Παρατηρεί και καταγράφει πως οι μαθητές καταδεικνύουν το τι έχουν κατανοήσει από τις έννοιες καθώς και την ανάπτυξη των δεξιοτήτων τους. -Παρέχει το χρόνο στους μαθητές να συγκρίνουν τις ιδέες τους με εκείνες των άλλων και ίσως για να αναθεωρήσουν τη σκέψη τους. -Παίρνει συνέντευξη από τους μαθητές προκειμένου να αξιολογήσει την βελτίωση της κατανόησής τους. -Ενθαρρύνει τους μαθητές να αξιολογήσουν την εξέλιξη της σκέψης τους. ΕΚΤΙΜΗΣΗ Τι δεν κάνει ο εκπαιδευτικός -Θέτει τεστ με μόνο την αναφορά όρων ή κλειστές απαντήσεις. -Εισάγει τις νέες ιδέες ή έννοιες -Δημιουργεί ασάφεια -Προάγει ανοιχτή συζήτηση άσχετη με τις έννοιες και τις δεξιότητες. 63

64 Τι κάνουν και τι δεν κάνουν οι μαθητές σε κάθε φάση του μοντέλου διδασκαλίας 5Ε; Τι κάνουν οι μαθητές -Αποκτούν ενδιαφέρον και περιέργεια σχετικά με την έννοια ή το θέμα που θα διδαχθεί. -Εκφράζουν τις ιδέες τους -Εγείρουν ερωτήματα όπως, Τι γνωρίζω ήδη για αυτό; Τι θέλω να ξέρω; Τι θέλω να βρω; ΕΜΠΛΟΚΗ Τι δεν κάνουν οι μαθητές -Ρωτούν για τη «σωστή» απάντηση -Δίνουν τη «σωστή» απάντηση -Επιμείνουν για απαντήσεις ή εξηγήσεις -Ζητούν την ολοκλήρωση της διαδικασίας Τι κάνουν οι μαθητές -ασχολούνται με υλικά και ιδέες -καταστρώνουν έρευνες στις οποίες παρατηρούν, περιγράφουν και καταχωρούν δεδομένα -Δοκιμάζουν διαφορετικούς τρόπους για να λύσουν ένα πρόβλημα ή να απαντήσουν σε μια ερώτηση -Αποκτούν ένα κοινό σύνολο εμπειριών, ώστε να μπορούν να συγκρίνουν αποτελέσματα και ιδέες -Συγκρίνουν τις ιδέες τους με εκείνες των άλλων ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ Τι δεν κάνουν οι μαθητές -Αφήνουν τους άλλους να σκεφτούν και να εξερευνήσουν (παθητική εμπλοκή) -Εργάζονται με λίγη ή καθόλου αλληλεπίδραση με τους άλλους -Σταματούν με μία λύση -Ζητούν την ολοκλήρωση της διαδικασίας. Τι κάνουν οι μαθητές -Εξηγούν έννοιες και ιδέες με δικά τους λόγια -Βασίζουν τις εξηγήσεις τους σε αποδεικτικά στοιχεία που αποκτήθηκαν κατά τη διάρκεια της φάσης της εξερεύνησης -Καταγράφουν τις ιδέες τους και το τι αντιλαμβάνονται -Προβληματίζονται σχετικά και ίσως αναθεωρούν τις ιδέες τους -Εκφράζουν τις ιδέες τους, χρησιμοποιώντας κατάλληλη επιστημονική γλώσσα -Συγκρίνουν τις ιδέες τους με αυτό που οι επιστήμονες γνωρίζουν. ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ Τι δεν κάνουν οι μαθητές -Προτείνουν εξηγήσεις από το «πουθενά» χωρίς καμία σχέση με προηγούμενες εμπειρίες -Φέρνουν στη επιφάνεια άσχετες εμπειρίες και παραδείγματα -Αποδέχονται εξηγήσεις χωρίς αιτιολόγηση -Αγνοούν ή απορρίπτουν άλλες εύλογες εξηγήσεις -Προτείνουν εξηγήσεις χωρίς στοιχεία που να υποστηρίζουν τις ιδέες τους. 64

65 Τι κάνουν οι μαθητές -Κάνουν εννοιολογική σύνδεση μεταξύ νέων και προηγούμενων εμπειριών - Χρησιμοποιούν ότι έχουν μάθει για να εξηγήσουν μια νέα κατάσταση -Χρησιμοποιούν επιστημονικούς όρους και περιγραφές -Εξάγουν λογικά συμπεράσματα από αποδεικτικά στοιχεία και δεδομένα -Επικοινωνούν το τι κατανόησαν με τους άλλους. ΕΠΕΚΤΑΣΗ Τι δεν κάνουν οι μαθητές -Αγνοούν προηγούμενες πληροφορίες ή αποδεικτικά στοιχεία -Εξάγουν συμπεράσματα από το «πουθενά» -Χρησιμοποιούν ακατάλληλη ορολογία και χωρίς κατανόηση Τι κάνουν οι μαθητές -Αποδεικνύουν το τι κατανοούν σχετικά με την έννοια/ες και πόσο καλά μπορούν να εφαρμόσουν μια δεξιότητα -Συγκρίνουν τις τρέχουσες απόψεις τους με εκείνες των άλλων και ίσως αναθεωρούν τις ιδέες τους -Αξιολογούν την πρόοδό τους συγκρίνοντας την τρέχουσα τους κατανόηση με την προηγούμενη γνώση τους -Θέτουν νέα ερωτήματα που απαιτούν μία βαθύτερη κατανόηση για μια έννοια ή θεματική περιοχή ΕΚΤΙΜΗΣΗ Τι δεν κάνουν οι μαθητές -Δεν λαμβάνουν υπόψη αποδεικτικά στοιχεία ή προηγούμενες αποδεκτές εξηγήσεις για την εξαγωγή συμπερασμάτων -Αναφέρουν μόνο απαντήσεις ναι ή όχι ή ορισμούς ή εξηγήσεις που έχουν μηχανικά απομνημονεύσει. -Αποτυγχάνουν να εκφράσουν ικανοποιητικά εξηγήσεις με δικά τους λόγια -Εισαγάγουν νέα άσχετα θέματα 65

66 Ενδεικτική βιβλιογραφία Bybee, R.W. (2002). Scientific Inquiry, Student Learning and the Science Curriculum. In R.W. Bybee (ed.) Learning Science and the Science of Learning. Arlington, (pp ). VA:.NSTA Press Eisenkraft Arthur (2003). Expanding the 5E Model. The Science Teacher, 70,6, Inquiry, the Learning Cycle, & the 5E Instructional Model: 66

67 7. ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ Τι εννοούμε με τον όρο επιστημονικές διαδικασίες και ποιές είναι αυτές; Επιστημονικές διαδικασίες ονομάζονται οι διαδικασίες που εφαρμόζουν οι επιστήμονες στην εργασία τους και θεωρούνται βασικές συνιστώσες του επιστημονικού γραμματισμού. Η άσκηση των μαθητών σε αυτές τους καλλιεργεί δεξιότητες που θα τους είναι χρήσιμες στη ζωή τους, ανεξαρτήτως του επαγγέλματος που θα ακολουθήσουν. Επομένως, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι απαραίτητο κατά τη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών να δημιουργούνται κατάλληλες μαθησιακές ευκαιρίες, ώστε οι μαθητές να ασκούνται στις επιστημονικές διαδικασίες προκειμένου να αναπτύξουν και τις αντίστοιχες ερευνητικές δεξιότητες. Τέτοιου είδους ευκαιρίες δημιουργούνται όταν οι μαθητές εμπλέκονται στην επιστημονική διερεύνηση ερωτημάτων και στην επίλυση προβλημάτων. Ένας γνωστός κατάλογος επιστημονικών διαδικασιών είναι αυτός που αναφέρεται στον «Οδηγό του Εκπαιδευτικού για τη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στο Δημοτικό και το Γυμνάσιο» της UNESCO (1994). Αυτός ο κατάλογος περιλαμβάνει τις παρακάτω διαδικασίες: 1. Παρατήρηση 2. Ταξινόμηση 3. Διατύπωση μαθηματικών σχέσεων 4. Μετρήσεις 5. Οικοδόμηση χωροχρονικών σχέσεων 6. Επικοινωνία 7. Διατύπωση προβλέψεων 8. Εξαγωγή συμπερασμάτων 9. Διατύπωση λειτουργικών ορισμών 10. Διατύπωση υποθέσεων 11. Ερμηνεία δεδομένων 12. Αναγνώριση και έλεγχος μεταβλητών 13. Διεξαγωγή πειραμάτων 67

68 Ποιος ο ρόλος κάθε μιας από τις παραπάνω επιστημονικές διαδικασίες στην επιστήμη και στη σχολική τάξη; Η παρατήρηση Η παρατήρηση αποτελεί το ερέθισμα και το σημείο εκκίνησης για τη δραστηριοποίηση της επιστημονικής σκέψης. Επίσης μπορεί να αποτελέσει και την αφετηρία μαθησιακών διαδικασιών. Η επιστήμη οφείλει το ξεκίνημά της και τη μετέπειτα εξέλιξή της στην καθοριστική επίδραση της παρατήρησης στη σκέψη των ανθρώπων. Η Αστρονομία, για παράδειγμα, αναπτύχθηκε με τη συστηματική παρατήρηση του ουρανού. Στη Φυσική είναι γνωστά κάποια «επεισόδια» τα οποία περιγράφουν πώς μία παρατήρηση πυροδότησε την έμπνευση ενός επιστήμονα (π.χ. η παρατήρηση από το Νεύτωνα της πτώσης ενός μήλου ή η παρατήρηση από τον Αρχιμήδη της ανύψωσης της στάθμης του νερού με τη βύθιση κάποιου σώματος). Από τα παραδείγματα αυτά προκύπτει ότι όταν λέμε ότι κάποιος παρατηρεί ένα σώμα ή ένα φυσικό φαινόμενο δεν εννοούμε ότι απλώς το κοιτάζει (παθητική παρατήρηση), αλλά ότι το εξετάζει προσεχτικά σε όλες του τις διαστάσεις (ενεργητική παρατήρηση). Είναι συνηθισμένη η έκφραση «δεν το πρόσεξα παρόλο που το βλέπω καθημερινά». Κάθε άνθρωπος από μικρή ηλικία παρατηρεί τον κόσμο που τον περιβάλει και διατυπώνει ερωτήματα για τη φύση των πραγμάτων και τις σχέσεις μεταξύ τους. Τα παιδιά, μέσω της άμεσης εμπειρίας, οικοδομούν νοητικά σχήματα τα οποία τους επιτρέπουν να κατανοήσουν τον κόσμο και να λειτουργήσουν μέσα σε αυτόν. Μέσω της παρατήρησης, αποκτούν αίσθηση του χώρου (θέσεις / αποστάσεις αντικειμένων), του χρόνου (π.χ. φαινόμενο μέρας-νύχτας) και της ανθρώπινης συμπεριφοράς. Η δεξιότητα της παρατήρησης ασκείται με την κινητοποίηση όλων των αισθήσεων και καθιστά ικανούς τους μαθητές να κάνουν αξιόπιστες και έγκυρες μετρήσεις, να ταξινομούν τα δεδομένα των παρατηρήσεών τους και να αναγνωρίζουν κανονικότητες σε αυτά τα δεδομένα. Επομένως, η παρατήρηση είναι μία από τις βασικές παραμέτρους της μαθησιακής διαδικασίας και η δραστηριότητα εκείνη με την οποία συνήθως ξεκινά μια επιστημονική διερεύνηση. Η παρατήρηση του φυσικού κόσμου δεν είναι του ίδιου επιπέδου για όλους τους ανθρώπους. Όταν γίνεται η παρατήρηση ενός φαινομένου (π.χ. μια έκλειψη Σελήνης) ή ενός πειράματος δεν παρατηρούν όλοι τα ίδια πράγματα. Άλλου επιπέδου 68

69 παρατήρηση θα κάνει ο επιστήμονας, άλλου επιπέδου ο ενήλικας με βασικές γνώσεις Λυκείου και άλλου επιπέδου ο μαθητής που έχει περιορισμένο υπόβαθρο γνώσεων. Στο μάθημα της Φυσικής συχνά διαπιστώνεται ότι η παρατήρηση από τους μαθητές κάποιων φαινομένων, πειραμάτων κ.τ.λ δεν οδηγεί στα αναμενόμενα αποτελέσματα. Οι μαθητές δεν παρατηρούν πάντα αυτό που θα θέλαμε να παρατηρήσουν, αλλά συχνά παρατηρούν άσχετες λεπτομέρειες ή λένε ότι παρατηρούν πράγματα τα οποία νομίζουν ότι παρατηρούν. Γι αυτό οι δάσκαλοι πρέπει να σχεδιάζουν κατάλληλες δραστηριότητες, ανάλογα με την ηλικία των μαθητών, που θα τους βοηθήσουν να αναπτύξουν τη δεξιότητα της παρατήρησης. Από το Δημοτικό ακόμα θα πρέπει οι μαθητές στο μάθημα των Φυσικών Επιστημών να ασκούνται στην παρατήρηση φαινομένων, αντικειμένων κ.τ.λ. ώστε να είναι σε θέση να εντοπίζουν τα χαρακτηριστικά στοιχεία, τις ομοιότητες, τις διαφορές και τις κανονικότητες. Η ταξινόμηση Ταξινόμηση είναι μια ομαδοποίηση με βάση κοινά γνωρίσματα και αποτελεί μία από τις σημαντικότερες επιστημονικές διαδικασίες. Χαρακτηριστικό παράδειγμα ταξινόμησης αποτελεί ο περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων του Μεντελέγιεφ. Στην περίπτωση αυτή, η ταξινόμηση των στοιχείων επέτρεψε στους επιστήμονες να βγάλουν συμπεράσματα για τη δομή τους και ακολούθως να προβλέψουν και να εντοπίσουν νέα χημικά στοιχεία. Η ταξινόμηση, στο επίπεδο της σχολικής τάξης, είναι μια διαδικασία που βοηθά τους μαθητές να αναγνωρίσουν την ενότητα όσο και την ποικιλία του φυσικού κόσμου. Η διαδικασία της ταξινόμησης συνήθως ακολουθεί τη διαδικασία της παρατήρησης και καθιστά ικανούς τους μαθητές να εντοπίζουν τις ομοιότητες και τις διαφορές των υπό μελέτη σωμάτων ή φαινομένων, να κάνουν υποθέσεις και να ανακαλύπτουν ιδιότητες με βάση τις οποίες κάνουν την ομαδοποίηση. Μπορεί, για παράδειγμα, να ζητηθεί από τους μαθητές να ταξινομήσουν οργανισμούς προκειμένου να διακρίνουν φυτά - ζώα, σπονδυλωτά - ασπόνδυλα, ή επίσης να ταξινομήσουν σώματα προκειμένου να κάνουν τη διάκριση μεταξύ καλών και κακών αγωγών της θερμότητας. 69

70 Η διατύπωση μαθηματικών σχέσεων Η χρήση των Μαθηματικών σχέσεων στη Φυσική είναι σημαντική, αφού βοηθάει στη διατύπωση των ορισμών και των νόμων σύντομα και περιεκτικά και δίνει τη δυνατότητα ποσοτικών υπολογισμών και προβλέψεων. Με άλλα λόγια τα μαθηματικά παρέχουν τη γλώσσα για τις επιστημονικές συνομιλίες (φορμαλιστική γλώσσα της επιστήμης). Η μελέτη πολλών φαινομένων γίνεται ενοποιητικά με τη βοήθεια των Μαθηματικών, με αποτέλεσμα τη βαθύτερη κατανόησή τους. Μπορούμε να αναφέρουμε ως παράδειγμα τις εξισώσεις της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας του Maxwell. Στη σχολική τάξη, η χρήση των Μαθηματικών στο μάθημα της Φυσικής, ιδιαίτερα στο Λύκειο, είναι εκτεταμένη. Οι μαθηματικές σχέσεις αποτελούν μέρος της κοινωνικής γλώσσας της επιστήμης η οποία θα πρέπει να διαμεσολαβείται στους μαθητές. Η χρήση μαθηματικού φορμαλισμού στον ορισμό φυσικών μεγεθών και νόμων απαιτεί μεγάλου βαθμού αφαίρεση και γι αυτό το λόγο χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή από τη μεριά του δασκάλου. Πολλές φορές οι μαθητές δεν έχουν συνείδηση του περιεχομένου των μαθηματικών σχέσεων που χρησιμοποιούν και κάνουν απλά μηχανιστική χρήση. Τα διάφορα προβλήματα εφαρμογής πρέπει να έχουν μια γνήσια λειτουργία επίγνωσης. Ο δάσκαλος θα πρέπει να βοηθά τους μαθητές να συνηθίσουν πριν από τη λύση προβλημάτων με χρήση μαθηματικών σχέσεων να θέτουν μόνοι τους ερωτήματα για τη φυσική σημασία της κάθε εξίσωσης ή διαγράμματος που θα χρησιμοποιήσουν. Οι μετρήσεις Η ποσοτική μελέτη των φυσικών φαινομένων μέσω παρατηρήσεων ή πειραματικών διαδικασιών στηρίζεται σε δεδομένα που προκύπτουν από μετρήσεις και εκφράζονται με αριθμούς. Συνεπώς η λήψη μετρήσεων είναι μια από τις σημαντικές διαδικασίες των Φυσικών Επιστημών. Προφανώς και η διδασκαλία της Φυσικής θα πρέπει να περιλαμβάνει στη στοχοθεσία της την άσκησης των μαθητών σε διαδικασίες μέτρησης, αφενός μεν επειδή αυτό απαιτείται από την ίδια τη φύση του μαθήματος της Φυσικής, αλλά και αφετέρου για λόγους απόκτησης δεξιοτήτων από τους μαθητές που θα τους είναι χρήσιμες στην καθημερινή ζωή (σύνδεσης της διδασκαλίας των ΦΕ με η ζωή και την πράξη). Οι μετρήσεις γίνονται με όργανα (π.χ ζυγός, 70

71 θερμόμετρο) και για τη λήψη τους απαιτείται κάποια τεχνική που αποκτιέται με την άσκηση. Επίσης, οι μαθητές θα πρέπει να είναι ενήμεροι των σφαλμάτων που υπεισέρχονται στις μετρήσεις γιατί αυτοί πολλές φορές θεωρούν ότι δεν υπάρχει σφάλμα σε μια μέτρηση όταν αυτή γίνεται με «επιστημονικά όργανα». Η οικοδόμηση χωροχρονικών σχέσεων Οι μαθητές μικρής ηλικίας (του Δημοτικού αλλά ακόμα και του Γυμνασίου) παρουσιάζουν δυσκολία στην κατανόηση εννοιών που περιλαμβάνουν χωροχρονικές σχέσεις. Για παράδειγμα έχουν δυσκολία στη διάκριση μεταξύ των εννοιών της ταχύτητας και της επιτάχυνσης. Συνεπώς οι μικροί μαθητές θα πρέπει να βοηθηθούν από τη διδασκαλία των ΦΕ στο να οικοδομήσουν χωροχρονικές σχέσεις ξεκινώντας διαδοχικά από τη διερεύνηση του σχήματος των σωμάτων, της απόστασης μεταξύ αυτών, της κίνησης των σωμάτων, της ταχύτητας κ.ο.κ. Για παράδειγμα για την οικοδόμηση της έννοιας της ταχύτητας οι μαθητές μπορούν να εμπλακούν διαδοχικά (ι) στη μέτρηση του χρόνου προκειμένου διαφορετικά κουρδιστά αμαξάκια να διανύσουν την ίδια απόσταση (ιι) στη μέτρηση των αποστάσεων που διανύουν τα αμαξάκια σε ίσα χρονικά διαστήματα και (ιιι) στη μέτρηση των αποστάσεων που διανύουν τα αμαξάκια σε διαφορετικούς χρόνους. Η επικοινωνία Η επικοινωνία στην επιστήμη είναι διαδικασία με μεγάλη σημασία, γιατί επιτρέπει στον ερευνητή να ανακοινώνει γραπτά ή προφορικά τις σκέψεις του, τις ερευνητικές του προσπάθειες και τα συμπεράσματα του. Τα παιδιά δυσκολεύονται να εκφραστούν όταν η γλώσσα του σχολείου δεν είναι αυτή που χρησιμοποιούν στην καθημερινή ζωή. Στη σχολική τάξη ο μαθητής προκειμένου να αναπτύξει την ικανότητα έκφρασης και επικοινωνίας πρέπει να έχει πολλές ευκαιρίες για να μεταφράζει τις σκέψεις του με λόγια, με γραπτά κείμενα, με σχέδια, με γραφήματα και εξισώσεις. Η ικανότητα επικοινωνίας παρεμποδίζεται όταν ο δάσκαλος μιλά πάρα πολύ ή όταν οι μαθητές δεν εργάζονται ομαδικά. 71

72 Η διατύπωση προβλέψεων Η πρόβλεψη είναι ένα σημαντικό μέρος της δουλειάς του επιστήμονα, ο οποίος συχνά κάνει την ερώτηση: «Τι θα συμβεί αν». Κάνει την πρόβλεψη και προχωρεί στον έλεγχο της. Για την πρόβλεψη στηρίζεται σε δεδομένα και σε υπάρχοντα επιστημονικά μοντέλα, γεγονός που κάνει την πρόβλεψη να διαφέρει από την υπόθεση. Για παράδειγμα, ο Maxell προέβλεψε με βάση την ηλεκτρομαγνητική του θεωρία την παραγωγή των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Επίσης χαρακτηριστικό παράδειγμα πρόβλεψης είναι η πρόγνωση του καιρού. Οι επιστήμονες με δεδομένα διάφορες μετρήσεις, όπως της ταχύτητας των ανέμων, της θερμοκρασίας, της πίεσης κατασκευάζουν ένα μοντέλο του καιρού που μοιάζει πολύ με τον καιρό που επικρατεί τις επόμενες μέρες. Στη σχολική τάξη με ερωτήσεις του τύπου «Τι θα συνέβαινε αν...» δίνεται η δυνατότητα στους μαθητές να κάνουν προβλέψεις και να προβαίνουν στη συνέχεια στον έλεγχο τους. Επειδή τα παιδιά δεν έχουν τις απαραίτητες γνώσεις και εμπειρίες για να κάνουν εύκολα προβλέψεις, θα πρέπει ο εκπαιδευτικός να τα βοηθά θυμίζοντάς τους παρόμοιες καταστάσεις (καταστάσεις για τις οποίες έχουν εμπειρίες). Επίσης, καλόν θα ήταν ο εκπαιδευτικός να ζητά από τους μαθητές να κάνουν πρόβλεψη -κάθε φορά- πάνω σε συγκεκριμένο γεγονός. Έτσι, την ερώτηση πρόβλεψης «Τι νομίζεις ότι θα συμβεί;» θα πρέπει να την απευθύνει στους μαθητές σε πολύ συγκεκριμένες καταστάσεις και όχι γενικά και αόριστα. Οι προβλέψεις κινητοποιούν τη σκέψη των παιδιών και τους προκαλούν το ενδιαφέρον για να θελήσουν να διερευνήσουν περαιτέρω το αποτέλεσμα της πρόβλεψής τους. Οι προβλέψεις των μαθητών θα πρέπει να είναι το αποτέλεσμα που προέκυψε από τις συζητήσεις των μελών της ομάδας τους. Οι προβλέψεις αυτές -καθώς και τα επιχειρήματα που τις συνοδεύουν- θα πρέπει να καταγράφονται με σαφήνεια ώστε αργότερα να μπορούν να αντιπαρατεθούν με το τελικό αποτέλεσμα της διερεύνησής τους. Η διαδικασία της πρόβλεψης αποτελεί οργανικό στοιχείο της εποικοδομητικής διδασκαλίας και εντάσσεται στη φάση της ανάδειξης των ιδεών των μαθητών. Η εξαγωγή συμπερασμάτων Η εξαγωγή συμπερασμάτων είναι μια πολύ ουσιαστική διαδικασία που βοηθάει τους μαθητές να συνειδητοποιήσουν το τελικό αποτέλεσμα της διερεύνησής τους. Με 72

73 άλλα λόγια, η εξαγωγή συμπερασμάτων είναι η διαδικασία εκείνη που βοηθά την κατανόηση ενός φαινομένου, δεδομένου ότι είναι η καταληκτική διαδικασία με την οποία ο ίδιος ο μαθητής παράγει γνώση βασισμένη σε ενδείξεις. Οι μαθητές θα πρέπει να έχουν αναπτύξει ένα ικανοποιητικό -για την ηλικία τους- επιστημονικό λεξιλόγιο, ώστε να μπορούν να διατυπώσουν τα συμπεράσματά τους σε ένα φύλλο εργασίας. Μπορεί ο εκπαιδευτικός, προκειμένου να διαπιστώσει το επίπεδο της κατανόησης των μαθητών του, να τους ζητά να παρουσιάσουν τα συμπεράσματά τους με διάφορους τρόπους πέρα από την απλή καταγραφή στο φύλλο εργασίας. Για παράδειγμα, θα μπορούσαν να γράψουν μια ιστορία ή να σχεδιάσουν ένα κόμικ όπου να περιγράφουν την πορεία της διερεύνησής τους ή ακόμα να γράψουν ένα γράμμα σε κάποιον ενδιαφερόμενο όπου θα του ανακοινώνουν το συμπέρασμα της διερεύνησής τους, τεκμηριώνοντάς το με τα κατάλληλα επιχειρήματα. Οι τρόποι αυτοί παρουσίασης των συμπερασμάτων κινητοποιούν τη δημιουργικότητα των μαθητών και τους βοηθούν να επαναφέρουν στη μνήμη τους όλα τα γεγονότα και την πορεία που ακολούθησαν, ώστε να οργανώσουν καλύτερα τη σκέψη τους σχετικά με τα διάφορα στάδια της διερεύνησής τους. Η διατύπωση λειτουργικών ορισμών Οι λειτουργικοί ορισμοί παρέχουν οικονομία στην επικοινωνία μεταξύ των επιστημόνων, επειδή μια λέξη ή ένας όρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί έναντι μιας εκτεταμένης περιγραφής, αρκεί ο χρήστης να κάνει από την αρχή ξεκάθαρη τη σημασία που της αποδίδεται. Για παράδειγμα με τον όρο επιτάχυνση εννοούμε το ρυθμό μεταβολής της ταχύτητας. Στη διδασκαλία της Φυσικής οι ορισμοί παίζουν εξίσου σημαντικό ρόλο. Εδώ όμως πρέπει να ερευνηθεί τι εκφράζει η ευχέρεια στον ορισμό. Είναι αποτέλεσμα δημιουργικής σκέψης του μαθητή ή προέρχεται από απλή απομνημόνευση; Στη δεύτερη περίπτωση η ικανότητα ενός μαθητή να ορίσει ένα μέγεθος ή μια έννοια δε σημαίνει και ότι την κατανοεί. Παρόμοιος κίνδυνος υπάρχει αν επιχειρήσει κάποιος να διδάξει μια έννοια μόνο με τον ορισμό. Όταν οι ορισμοί υπάρχουν στο εγχειρίδιο τότε λειτουργούν ως απλές πληροφορίες, που όμως δε θεωρούνται γνώσεις. Συνεπώς, ο εκπαιδευτικός πρέπει κατά τη διδασκαλία να βοηθά τους μαθητές του ώστε οι ίδιοι να διατυπώνουν τον ορισμό ενός φυσικού μεγέθους έστω και αν σε πρώτη φάση 73

74 αυτός είναι ατελής. Για παράδειγμα, με τη διαδικασία που αναφέρεται παραπάνω στην «οικοδόμηση χωροχρονικών σχέσεων», οι μαθητές μπορούν να διατυπώσουν ένα πρώτο ορισμό της ταχύτητας ως την απόσταση που διανύεται προς τον αντίστοιχο χρόνο. Στη συνέχεια, αν πρόκειται για μαθητές του Λυκείου, ο δάσκαλος μπορεί να παρέμβει προκειμένου να διασαφηνιστεί ότι η ταχύτητα είναι διανυσματικό μέγεθος ή ότι μπορούμε να αναφερόμαστε στη μέση ή τη στιγμιαία τιμή της. Η Διατύπωση υποθέσεων Προκειμένου να δοθεί εξήγηση σε φαινόμενα που μένουν ανεξήγητα σε ορισμένη στιγμή οι επιστήμονες διατυπώνουν υποθέσεις. Η ιστορία των επιστημών δείχνει ότι πάρα πολύ συχνά μια υπόθεση έγινε ένα εξαιρετικά παραγωγικό κίνητρο για την παραπέρα ανάπτυξη της γνώσης. Οι υποθέσεις μπορεί να παράγονται από κατά εικασία υπολογισμούς, από την ύπαρξη κάποιων πειραματικών δεδομένων ή ίσως ακόμα να προέρχονται από έμπνευση. Ο Newton, για παράδειγμα, έκανε την υπόθεση (πριν διατυπώσει το νόμο της παγκόσμιας έλξης) ότι όλες οι μάζες έλκονται με δυνάμεις αντιστρόφως ανάλογες του τετραγώνου της απόστασης. Η διατύπωση υποθέσεων αποτελεί δεξιότητα αρκετά υψηλού επιπέδου και ο εκπαιδευτικός που προσπαθεί συνειδητά να αναπτύξει αυτή τη δεξιότητα των μαθητών πρέπει συνεχώς να ρωτά για την αιτία των υποθέσεων που πολλές φορές (συνήθως ασυνείδητα) διατυπώνουν οι μαθητές. Η ερμηνεία δεδομένων Τα δεδομένα (πληροφορίες, παρατηρήσεις, μετρήσεις κτλ.) από μόνα τους έχουν πολύ λίγο ενδιαφέρον. Για να αποκτήσουν επιστημονική αξία πρέπει να ερμηνευτούν κατάλληλα, να οδηγήσουν σε γενικεύσεις και να συσχετιστούν με ερωτήματα που έχουν τεθεί. Η συσσώρευση πληροφοριών χωρίς ερμηνεία είναι διαδικασία χωρίς αξία. Κατά συνέπεια στη σχολική τάξη τα δεδομένα που συλλέγουν οι μαθητές μέσω μετρήσεων, πειραματισμού ή παρατηρήσεων θα πρέπει να υποστούν την κατάλληλη επεξεργασία προκειμένου να οδηγήσουν στην εξαγωγή συμπερασμάτων. 74

75 Η αναγνώριση και ο έλεγχος των μεταβλητών Μία βασική διαδικασία της επιστήμης είναι η αναγνώριση και ο έλεγχος των μεταβλητών. Δηλαδή, η εξακρίβωση των παραγόντων που επηρεάζουν ένα φαινόμενο ή μια φυσική ποσότητα και με ποιόν τρόπο. Οι ερευνητές είναι συχνά υποχρεωμένοι να αναζητούν όλες εκείνες τις παραμέτρους (μεταβλητές) που υπεισέρχονται στα φαινόμενα (π.χ. θερμοκρασία, υγρασία κ.α.). Για το σκοπό αυτό καταφεύγουν στο πείραμα δημιουργώντας καταστάσεις τέτοιες ώστε η επίπτωση κάθε παράγοντα στο φαινόμενο να ελέγχεται χωριστά. Οι μαθητές για να ασκηθούν στη συγκεκριμένη επιστημονική διαδικασία, θα πρέπει σε κάθε ερώτημα το οποίο θέλουν να διερευνήσουν να μπορούν: α) να εντοπίζουν όλες τις ανεξάρτητες μεταβλητές που θα μπορούσαν να επιδράσουν στην εξαρτημένη μεταβλητή του ερωτήματος, και β) να μεταβάλλουν -κάθε φορά- μόνον τη μία από αυτές, κρατώντας όλες τις άλλες σταθερές. Θα πρέπει όμως να σημειωθεί ότι υπάρχει περίπτωση κατά τον έλεγχο των μεταβλητών οι μαθητές να μην μπορέσουν να εντοπίσουν όλες τις μεταβλητές και μερικές να παραμείνουν κρυμμένες. Τότε, κατά τον έλεγχο των μεταβλητών, οι μαθητές μη γνωρίζοντας ότι υπάρχουν και κρυμμένες μεταβλητές δεν τις κρατούν σταθερές, με αποτέλεσμα αυτές να παρεμβαίνουν στην όλη διαδικασία και να αλλοιώνουν τα συμπεράσματά τους. Ίσως σε αυτή την περίπτωση απαιτείται η κατάλληλη παρέμβαση του δασκάλου. Έστω, για παράδειγμα, ότι οι μαθητές θέλουν να μελετήσουν τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η τριβή ολίσθησης όταν ένα σώμα κινείται σε οριζόντιο δάπεδο. Εξαρτημένη μεταβλητή: Η δύναμη της τριβής Ανεξάρτητες μεταβλητές: οι μαθητές συνήθως προτείνουν για διερεύνηση (ι) τη φύση των τριβόμενων επιφανειών (ιι) το βάρος του σώματος (κάθετη αντίδραση δαπέδου) και (ιιι) το εμβαδόν της επιφάνειας που βρίσκεται σε επαφή με το δάπεδο. Δραστηριότητες για τον έλεγχο των μεταβλητών: (ι) Οι μαθητές σέρνουν αργά αργά ένα κουτί σε σχήμα ορθογωνίου (μισογεμάτο με άμμο) με τη βοήθεια ενός δυναμόμετρου πρώτα πάνω στο θρανίο και κατόπιν πάνω σε οριζόντια επιφάνεια από γυαλόχαρτο. Προφανώς η ένδειξη του δυναμόμετρου 75

76 δίνει την τιμή της τριβής, αφού η κίνηση γίνεται αργά αργά (πρακτικά με σταθερή ταχύτητα). Το κουτί και στις δύο περιπτώσεις έχει την ίδια επιφάνεια σε επαφή με το έδαφος. Δηλαδή, διατηρείται σταθερό το βάρος και το εμβαδόν της επιφάνειας και αλλάζει η φύση των τριβόμενων επιφανειών. (ιι) Οι μαθητές σέρνουν αργά αργά το κουτί με τη βοήθεια του δυναμόμετρου πάνω στο θρανίο πρώτα όπως είναι και κατόπιν αφού το γεμίσουν όλο με άμμο. Το κουτί και στις δύο περιπτώσεις έχει την ίδια επιφάνεια σε επαφή με το έδαφος. Δηλαδή, διατηρείται σταθερή η μεταβλητή «φύση επιφανειών» και το εμβαδόν της επιφάνειας αλλά αλλάζει το βάρος. (ιιι) Οι μαθητές σέρνουν αργά αργά το κουτί (γεμάτο με άμμο) με τη βοήθεια του δυναμόμετρου πάνω στο θρανίο πρώτα με την επιφάνεια μεγαλύτερου εμβαδού σε επαφή με το θρανίο και κατόπιν με την επιφάνεια μικρότερου εμβαδού. Δηλαδή, διατηρείται σταθερή η μεταβλητή «φύση επιφανειών» και το βάρος αλλά αλλάζει το εμβαδόν της επιφάνειας. Η Διεξαγωγή πειραμάτων Το πείραμα αποτελεί βασική συνιστώσα της επιστημονικής έρευνας, αποτελεί ένα μοντέλο διαλεκτικής διαμεσολάβησης ανάμεσα στον άνθρωπο και τη φύση. Με το πειραματισμό δοκιμάζεται η αλήθεια μιας υπόθεσης ή συνολικά μια θεωρία (π.χ. με το πείραμα των Michelson Morley δοκιμάστηκε η θεωρία του αιθέρα), αναζητούνται νέα φαινόμενα που προβλέφτηκαν θεωρητικά, δημιουργούνται νέα υλικά, εξάγονται εμπειρικοί νόμοι κ.α. Το πείραμα είναι πράξη και ως πράξη προϋποθέτει γνώση αλλά είναι και πηγή γνώσης. Η χρήση του πειράματος στη διδασκαλία των ΦΕ μπορεί να έχει τρείς λειτουργίες Α) την εννοιολογική (βοηθά στη διαμόρφωση του εννοιολογικού πλαισίου των μαθητών π.χ. απόκτηση γνώσης του επιστημονικού περιεχομένου, εννοιών, αρχών, νόμων κ.λπ.) Β) την επιστημολογική (Άσκηση των μαθητών στη μεθοδολογία της επιστήμης π.χ. έλεγχος θεωρητικών προβλέψεων, ερμηνεία δεδομένων κ.λπ.) 76

77 Γ) την παιδαγωγική (βοηθά στην ανάπτυξη ενδιαφέροντος, δεξιοτήτων και ικανοτήτων π.χ. παρατήρηση, χειρισμός οργάνων, κριτική σκέψη, υπομονή, επιμονή, παρώθηση, στάσεις, στρατηγικές σκέψης και λύσεων κ.λπ.) Σύμφωνα με το διδακτικό μοντέλο της εποικοδόμησης το πείραμα χρησιμοποιείται στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών κυρίως για τον έλεγχο και την αναδόμηση των ιδεών των μαθητών ή για την εισαγωγή μιας έννοιας στις περιπτώσεις που δεν υπάρχουν προϋπάρχουσες ιδέες. Στο ανακαλυπτικό μοντέλο διδασκαλίας το πείραμα χρησιμοποιείται για την ανακάλυψη της γνώσης και για την άσκηση των μαθητών σε ψυχοκινητικές και νοητικές δεξιότητες και στο παραδοσιακό μοντέλο χρησιμοποιείται απλά για να επιβεβαιώσει μία θεωρία ή να επιβεβαιώσει τα όσα ελέχθησαν από το δάσκαλο «αυθεντία». Ποια είναι τα βασικά βήματα μιας μικρής έρευνας που μπορούν να διεξάγουν οι μαθητές στα μαθήματα των ΦΕ; Με βάση τις επιστημονικές διαδικασίες που αναφέρθηκαν, τα βασικά βήματα μιας μικρής έρευνας που μπορούν να διεξάγουν οι μαθητές στα μαθήματα των ΦΕ είναι τα παρακάτω: 1. Επιλογή ενός γενικού ερωτήματος ή προβλήματος (στο πλαίσιο των δυνατοτήτων, των εμπειριών και των ενδιαφερόντων των μαθητών). 2. Προσδιορισμός των ανεξάρτητων μεταβλητών του ερωτήματος ή του προβλήματος. 3. Συζητήσεις και λήψη αποφάσεων για τον τρόπο που θα γίνει ο έλεγχος των ανεξάρτητων μεταβλητών και γενικότερα για τον τρόπο που θα συλλεχτούν τα δεδομένα. 4. Επιλογή των συσκευών και οργάνων που θα χρειαστούν - Έλεγχος των κινδύνων. 5. Διατύπωση προβλέψεων για το τι μπορεί να συμβεί (το πιθανό αποτέλεσμα που θα προκύψει κατά τη μεταβολή των ανεξάρτητων μεταβλητών) 6. Πραγματοποίηση των σχεδιασθέντων παρατηρήσεων, πειραμάτων και μετρήσεων - Καταγραφή των δεδομένων. 7. Έλεγχος της αξιοπιστίας των δεδομένων. 77

78 8. Ερμηνεία των δεδομένων - Εξαγωγή συμπερασμάτων 9. Επισήμανση των σημείων στα οποία τα δεδομένα υποστηρίζουν ή καταρρίπτουν τις αρχικές προβλέψεις που έγιναν και των σημείων που βοήθησαν στην παραγωγή της νέας γνώσης. 10. Αξιολόγηση της όλης διαδικασίας. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Κόκκοτας Π., (2002) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Μέρος II, Αθήνα Χαλκιά Κ., (2010) Διδάσκοντας Φυσικές επιστήμες. Πατάκης, Αθήνα. Unesco, (1994) Οδηγός του Εκπαιδευτικού για τη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στο Δημοτικό και το Γυμνάσιο, 2 η Ελληνική Έκδοση, RED-T-POINT, Αθήνα 78

79 8. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ Ποια μέρη περιλαμβάνει συνήθως μια διδασκαλία ΦΕ; Ο εκπαιδευτικός που διδάσκει μαθήματα ΦΕ πριν μπει στην αίθουσα της διδασκαλίας πρέπει να έχει καταστρώσει τη στρατηγική που θα ακολουθήσει, δηλαδή, να έχει σχεδιάσει εκ των προτέρων τις διδακτικές ενέργειες με βάση τις οποίες θα διεξαχθεί η διδασκαλία. Μια διδασκαλία περιλαμβάνει τρία ευδιάκριτα και αλληλεξαρτώμενα μέρη. α. Το σχεδιασμό της διδασκαλίας, β. Τη πραγματοποίηση της και γ. Την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της. Τη σχέση αυτών των μερών της διδασκαλίας την αποδίδει το παρακάτω σχήμα Σχεδιασμός της διδασκαλίας Πραγματοποίηση της διδασκαλίας Αξιολόγηση της διδασκαλίας ανατροφοδότηση Τι απαιτεί ο σχεδιασμός ενός μαθήματος; Απαραίτητη προϋπόθεση για κάθε διδασκαλία ΦΕ είναι να γνωρίζει καλά ο διδάσκων το γνωστικό αντικείμενο που θα διδαχθεί. Συνεπώς το πρώτο μέλημα του εκπαιδευτικού πριν ξεκινήσει την οργάνωση της διδασκαλίας είναι η μελέτη του γνωστικού αντικειμένου. Το δεύτερο βήμα είναι να διερωτηθεί ο δάσκαλος τι επιδιώκει με την ενότητα που θα διδάξει. Δηλαδή, αναζητά και διατυπώνει τους διδακτικούς στόχους. Με το όρο «διατύπωση διδακτικών στόχων» εννοούμε τη διατύπωση προτάσεων που περιγράφουν αυτό που θα πρέπει να είναι σε θέση να «κάνει» ο μαθητής μετά τη διδασκαλία ως αποτέλεσμα της μάθησης. Στη συνέχεια ο διδάσκων καταστρώνει τη στρατηγική που θα ακολουθήσει κατά τη διδασκαλία, καταγράφει τα εποπτικά μέσα που θα χρησιμοποιήσει, τα υλικά για τα 79

80 πειράματα, αναζητά τις ερωτήσεις που θα υποβληθούν στους μαθητές τόσο κατά τη διάρκεια του μαθήματος όσο και κατά την αξιολόγηση και τις τυχόν ασκήσεις ή εργασίες που θα δοθούν για το σπίτι. Τα παραπάνω είναι αναγκαίο να καταγράφονται στο χαρτί και να τα έχει μπροστά του ο δάσκαλος την ώρα του μαθήματος (σχέδιο μαθήματος). Επίσης ο δάσκαλος θα πρέπει να ετοιμάσει τα φύλλα εργασίας που θα συμπληρώνουν οι μαθητές κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας, καθώς επίσης και τα φύλλα αξιολόγησης που θα τα συμπληρώσουν οι μαθητές μετά το πέρας της. Οι εκπαιδευτικοί θα πρέπει μπαίνουν στην αίθουσα διδασκαλίας έχοντας μαζί τους τις σημειώσεις τους, τις οποίες μπορούν να συμβουλεύονται κατά τη διάρκεια του μαθήματος. Ο αυτοσχεδιασμός της στιγμής ποτέ δεν οδηγεί στην επίτευξη συγκεκριμένων στόχων. Επίσης είναι αντιπαιδαγωγικό να καταφεύγει συχνά ο δάσκαλος στο εγχειρίδιο, αφού δείχνει στους μαθητές του ότι και η δική του μοναδική πηγή πληροφόρησης είναι το εγχειρίδιο. Ίσως η αντίληψη που επικρατούσε παλιότερα, που ήθελε το δάσκαλο παντογνώστη, δημιούργησε μια τέτοια ψυχολογία στους εκπαιδευτικούς, που και σήμερα ακόμα νομίζουν ότι «πέφτουν στα μάτια των μαθητών» αν χρησιμοποιήσουν σημειώσεις κατά τη διάρκεια του μαθήματος. Τι είναι οι διδακτικοί στόχοι και πως διακρίνονται; Οι διδακτικοί στόχοι μιας διδασκαλίας ΦΕ θα μπορούσαμε να πούμε ότι είναι οι επιδιώξεις της διδασκαλίας. Τους διδακτικούς στόχους τους διακρίνουμε (α) σε γνωστικούς, (β) σε συναισθηματικούς και (γ) σε ψυχοκινητικούς στόχους. α) Γνωστικοί στόχοι. Οι γνωστικοί στόχοι έχουν να κάνουν με τις αλλαγές στη σκέψη του μαθητή σαν αποτέλεσμα της μάθησης. Αυτές εκτιμούνται από εκείνο που μπορεί να «κάνει» ο μαθητής μετά τη διδασκαλία και που δεν μπορούσε να το «κάνει» πριν. Το «κάνει» δεν αναφέρεται σε δεξιότητες των χεριών, αλλά περιλαμβάνει ικανότητες όπως αυτές της παρατήρησης, της ταξινόμησης, της μέτρησης, της παροχής εξηγήσεων, της εφαρμογής νόμων κτλ. Για τη διατύπωση των στόχων καλό είναι να αποφεύγονται ασαφείς διατυπώσεις με χρήση ρημάτων όπως «κατανοήσουν», «καταλάβουν», «μάθουν» κ.α.. Τέτοιοι στόχοι δεν είναι μετρήσιμοι, δηλαδή δεν μπορεί να διαπιστωθεί κατά πόσο επετεύχθησαν. Συνιστώνται ρήματα που δηλώνουν ενέργειες ή ικανότητες όπως για παράδειγμα 80

81 «παρατηρήσουν», «μετρήσουν», «ασκηθούν», «χρησιμοποιώντας να υπολογίζουν», «να προβλέπουν». Περισσότερα παραδείγματα σχετικά με τη διατύπωση των διδακτικών στόχων μπορείτε να βρείτε στο παράρτημα. β) Συναισθηματικοί στόχοι Στο σύγχρονο σχολείο τα ενδιαφέροντα, οι αξίες και οι στάσεις των μαθητών πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη γιατί παίζουν βασικό ρόλο στη μάθηση. Η θετική στάση απέναντι στο μάθημα της Φυσικής φέρνει και θετικά αποτελέσματα στη μάθηση. Ο δάσκαλος θα πρέπει να επιδιώκει να διεγείρει το συναίσθημα των παιδιών και να τους προκαλεί το ενδιαφέρον για το μάθημα που θα διδάξει,. Παράδειγμα συναισθηματικού στόχου είναι να επιθυμεί ο μαθητής να συμμετέχει εθελοντικά στην εκτέλεση πρόσθετης εργασίας. γ) Ψυχοκινητικοί στόχοι Οι ψυχοκινητικοί στόχοι αναφέρονται κυρίως στις δεξιότητες «των χεριών». Θέτοντας τέτοιους στόχους στη διδασκαλία επιδιώκουμε να αποκτήσει ο μαθητής την ικανότητα να κατασκευάζει, να χειρίζεται μηχανές, να αποκτήσει τεχνικές ικανότητες που θα του είναι χρήσιμες όχι μόνο στη μάθηση, αλλά και στη ζωή. Ποια είναι τα κύρια στοιχεία που περιέχει ένα σχέδιο μαθήματος; Τα σχέδια μαθήματος αποτελούν τις σημειώσεις του εκπαιδευτικού για τις διδασκαλίες που πρόκειται να πραγματοποιήσει. Περιέχουν τους στόχους κάθε διδασκαλίας και πληροφορίες για το επιστημονικό περιεχόμενο του μαθήματος, το διδακτικό μετασχηματισμό του επιστημονικού περιεχομένου, τη διδακτική μεθοδολογία που θα ακολουθηθεί, το εκπαιδευτικό υλικό που θα χρησιμοποιηθεί (π.χ. φύλλα εργασίας μαθητών, άτυπες πηγές μάθησης), την απαραίτητη υποδομή που θα απαιτηθεί προκειμένου να υλοποιηθεί η διδασκαλία (υλικά, συσκευές, όργανα, χάρτες, βιντεοταινίες, κ.λπ.), 81

82 για την αξιολόγηση του μαθήματος (φύλλα αξιολόγησης μαθητών). Τα σχέδια μαθήματος απαιτούν μεν από τον εκπαιδευτικό να αφιερώσει χρόνο, αλλά ωστόσο του επιτρέπουν να αισθάνεται ψυχολογικά και επαγγελματικά ασφαλής, ικανός να αντιμετωπίσει τις προκλήσεις του επαγγέλματός του. Ακολουθεί ένα σκελετός σχεδίου μαθήματος. Σχέδιο μαθήματος - Γενικά στοιχεία: Ονοματεπώνυμο εκπαιδευτικού- Ημερομηνία- Σχολείο- Τάξη- Αριθμός μαθητών Διδακτικές ώρες που απαιτούνται - Υλικοτεχνική υποδομή: Συνθήκες χώρου διδασκαλίας- Διαθέσιμα μέσα - Αντικείμενο διδασκαλίας: Θεματική ενότητα- Τίτλος του μαθήματος - To επιστημονικό περιεχόμενο του μαθήματος: Ποιες είναι οι βασικές έννοιες, πώς συνδέονται μεταξύ τους; Σε ποιο βαθμό θα πρέπει να μετασχηματιστούν προκειμένου να διδαχθούν στους μαθητές. - Υπόβαθρο εκπαιδευόμενων: Οι ιδέες των μαθητών σύμφωνα με τη βιβλιογραφίαπροαπαιτούμενες γνώσεις. - Διδακτικοί στόχοι - Μεθοδολογική προσέγγιση: μοντέλο διδασκαλίας που θα ακολουθηθεί - Οργάνωση της τάξης: Ατομικά - Σε ομάδες - Εκπαιδευτικό υλικό: Υλικά Πηγές - Μέσα που απαιτούνται για την υλοποίηση του μαθήματος - Δόμηση πορείας διδασκαλίας: Βασικά σημεία των φάσεων και βημάτων που θα ακολουθηθούν κατά τη διδασκαλία. - Αξιολόγηση: τεστ, άσκηση, ανοιχτό πρόβλημα κτλ. 82

83 Τι είναι το φύλλο εργασίας; Το φύλλο εργασίας είναι ένα έντυπο το οποίο χρησιμοποιείται στη διδασκαλία με βασικό στόχο την «πλοήγηση» των μαθητών στη διδασκαλία (ανεξαρτήτως διδακτικού μοντέλου). Ένα φύλλο εργασίας συνήθως περιέχει συγκεκριμένες και σαφείς οδηγίες για την εκτέλεση δραστηριοτήτων από τους μαθητές καθώς και ερωτήσεις, απαραίτητα σχήματα ή εικόνες. Επίσης δίνει τη δυνατότητα στους μαθητές να καταγράφουν πάνω σε αυτό μετρήσεις απόψεις συμπεράσματα κτλ. Τι περιλαμβάνει η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της διδασκαλίας; Μετά την ολοκλήρωση όλων των δραστηριοτήτων που περιλαμβάνει η πραγματοποίηση της διδασκαλίας ακολουθεί η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της. Μια αξιολόγηση πρέπει να περιλαμβάνει όχι μόνο τον έλεγχο του κατά πόσο κατακτήθηκαν από τους μαθητές οι διδακτικοί στόχοι, αλλά και την αξιολόγηση της όλης διαδικασίας και την αυτοαξιολόγηση του εκπαιδευτικού. Με αυτό τον τρόπο είναι δυνατόν να επιτευχθεί ανατροφοδότηση ώστε στο μέλλον η συγκεκριμένη διδασκαλία να γίνει πιο αποδοτική και ο εκπαιδευτικός να αναβαθμίσει την εργασία του. Μερικά ερωτήματα που θα πρέπει να απαντήσει ο εκπαιδευτικός μετά το πέρας της διδασκαλίας είναι: - Πώς γνωρίζω ότι επετεύχθησαν οι διδακτικοί στόχοι του μαθήματος; (το ερώτημα μπορεί να απαντηθεί με το να δοθεί στους μαθητές μετά το πέρας της διδασκαλίας ένα κατάλληλο ερωτηματολόγιο, ένα πρόβλημα κτλ.) - Ποιες ήταν οι ιδέες και ο τρόπος σκέψης των μαθητών; - Πώς θα μπορούσα να βοηθήσω εκείνους που δεν τα κατάφεραν; - Ποια ήταν τα δυνατά και ποια τα αδύνατα σημεία του μαθήματος; - Οι μαθητές ανταποκρίθηκαν στις τεχνικές και στρατηγικές που χρησιμοποίησα; Ποια σημεία του μαθήματος λειτούργησαν σύμφωνα και ποια ενάντια στις προσδοκίες μου; - Τι θα τροποποιούσα σε αυτή τη διδασκαλία; 83

84 Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Βλάχος Ι., (2004) Εκπαίδευση στις φυσικές επιστήμες, η πρόταση της εποικοδόμησης. Γρηγόρης, Αθήνα Κόκκοτας Π., (2001) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Γρηγόρη, Αθήνα Χαλκιά Κ., (2010) Διδάσκοντας Φυσικές επιστήμες. Πατάκης, Αθήνα. 84

85 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΣΤΟ ΚΕΦ.8 Διατύπωση των διδακτικών στόχων Για τη διατύπωση των διδακτικών στόχων χρησιμοποιούμε ρήματα ενεργητικά (Π. Κόκκοτας (2001), Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Εκδ. Γρηγόρη, Αθήνα, σ. 241): Ο μαθητής να: κάνει αποδείξει υπολογίσει αναλύσει παραστήσει μετρήσει ερμηνεύσει κατασκευάσει ταξινομήσει αξιολογήσει πληροφορίες Γενικά αποφεύγουμε ρήματα που επιτρέπουν πολλές ερμηνείες και προτιμούμε ρήματα που επιτρέπουν λίγες ερμηνείες Ρήματα που επιτρέπουν πολλές ερμηνείες Φράσεις που επιτρέπουν λίγες ερμηνείες Να γνωρίζει Να γράφει Να καταλαβαίνει Να λέει απέξω Να καταλαβαίνει πραγματικά Να κατονομάζει Να γνωρίζει, να εκτιμάει Να διακρίνει Να γνωρίζει να εκτιμά ολοκληρωτικά Να λύνει Να καταλαβαίνει τη σημασία ενός Να κατασκευάζει πράγματος Να βρίσκει ευχαρίστηση Να φτιάχνει Να πιστεύει Να συγκρίνει Να δείχνει εμπιστοσύνη Να αντιπαραθέτει Να εσωτερικεύει Να χαμογελά Robert F. Mager (1985), Διδακτικοί στόχοι και διδασκαλία, Εκδ. Αφών Κυριακίδη, Θεσσαλονίκη, σ

86 Διδακτικοί στόχοι - Παραδείγματα (Κόκοτας Π., κ.ά. (2002), Φυσικές Επιστήμες Ε, Στ τάξης, Βιβλίο για το δάσκαλο, ΟΕΔΒ, Αθήνα) Οι μαθητές: - να ανακαλύψουν το ρόλο του χώματος στη ανάπτυξη των φυτών - να ασκηθούν στις διαδικασίες της επιστημονικής μεθόδου - να παρατηρήσουν και να ονομάσουν τα μέρη του φυτού - να συνδέσουν τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης με την ανάγκη του φυτού για τροφή - να διαπιστώσουν ότι κατά τη λειτουργία της αναπνοής αποβάλλεται οξυγόνο - να διακρίνουν τις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ. - να συγκρίνουν. - να κατασκευάσουν ένα κατάλογο με. - να παρατηρήσουν. - να κατασκευάσουν ένα εννοιολογικό χάρτη για. (Χαλκιά Κρ. (2010) Διδάσκοντας φυσικές επιστήμες, εκδ. Πατάκη, Αθήνα, τόμος Β ) Οι μαθητές: - να μπορούν να εξηγούν. - να διαπιστώσουν ότι. - να μπορούν να διακρίνουν τους καλούς από τους κακούς αγωγούς - να μπορούν να σχεδιάζουν ένα ηλεκτρικό κύκλωμα - να μπορούν να μετρούν τη ένταση του ρεύματος με ένα πολύμετρο (προαιρετικά για το Δημοτικό) - να μπορούν να επιχειρηματολογούν ότι το ρεύμα στο απλό κύκλωμα έχει μία μόνο κατεύθυνση - να μπορούν να περιγράφουν.. - να μπορούν να ταξινομούν τα σώματα.σε. 86

87 ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΧΕΔΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΟΥ ΦΥΛΛΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 87

88 Σχέδιο Μαθήματος Γενικά Στοιχεία: Ονοματεπώνυμο: Ημερομηνία: Σχολείο: Τάξη: Αριθμός μαθητών: Υλικοτεχνική υποδομή: Συνθήκες χώρου διδασκαλίας: Αίθουσα διδασκαλίας (ή εργαστήριο) οποία προσφέρεται για ομαδοσυνεργατική διδασκαλία. Ανά ομάδα απαιτούνται: ογκομετρικός κύλινδρος - χρονόμετρο ή ρολόι γκαζάκι - ποτήρι ζέσεως θερμόμετρο οινοπνεύματος - διάταξη στήριξης θερμομέτρου σχήματος Γ. Αντικείμενο Διδασκαλίας: Τίτλος μαθήματος: «Φυσική» Θεματική ενότητα: «Αλλαγές κατάστασης» Περιεχόμενο μαθήματος: Στο μάθημα αυτό θα ασχοληθούμε με το φαινόμενο του βρασμού. Συγκεκριμένα θα δειχθεί ότι η θερμοκρασία βρασμού δεν μεταβάλλεται όσο διαρκεί ο βρασμός. Οργάνωση της διδασκαλίας: Γνωστικό υπόβαθρο των μαθητών: Οι μαθητές έχουν διδαχθεί σε προηγούμενα μαθήματα τις έννοιες θερμότητα - θερμοκρασία θερμική ισορροπία τήξη και πήξη. Συνήθεις αντιλήψεις των μαθητών: - Η αλλαγή κατάστασης δε συνδέεται με συγκεκριμένη θερμοκρασία (π.χ. κατά τη διάρκεια του βρασμού η θερμοκρασία αυξάνεται αφού προσφέρεται θερμότητα) - Η ένταση της πηγής καθορίζει και τη θερμοκρασία βρασμού (π.χ. αύξηση της έντασης της πηγής σημαίνει και αύξηση της θερμοκρασίας βρασμού) Μεθοδολογική προσέγγιση: Εποικοδομητική προσέγγιση. 88

89 Οργάνωση της τάξης: Οι μαθητές λειτουργούν σε 4 ομάδες των 5 μελών (ομαδοσυνεργατική διδασκαλία). Διάρκεια διδασκαλίας: 1 διδακτική ώρα Διδακτικοί στόχοι: Στόχος του μαθήματος: Να διαπιστώσουν οι μαθητές ότι η θερμοκρασία βρασμού του νερού δε μεταβάλλεται όσο διαρκεί ο βρασμός και να δίνουν την ερμηνεία ότι η προσφερόμενη θερμότητα ισούται με την απαιτούμενη ενέργεια για την αλλαγή κατάστασης. Δόμηση - πορεία της διδασκαλίας: Φάσεις της Διδασκαλίας Διδακτικοί Στόχοι Ενέργειες του διδάσκοντα Αναμενόμενες ενέργειες των Μαθητών Προσανατολισμός Ανάδειξη ιδεών Αναδόμηση ιδεών Εφαρμογή Ανασκόπηση Να αρχίσουν οι μαθητές να προβληματίζονται για το φαινόμενο του βρασμού Να εκφράσουν οι μαθητές τις απόψεις τους σε σχέση με το τι συμβαίνει με τη θερμοκρασία κατά τη διάρκεια του βρασμού. Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι η θερμοκρασία παραμένει σταθερή κατά το βρασμό. Να μεταφέρουν οι μαθητές την γνώση τους και σε νέες καταστάσεις. Να περιγράψουν οι μαθητές την πορεία μάθησής τους. Ο διδάσκων δείχνει στους μαθητές βίντεο με το βράσιμο ενός αυγού. Ζητά από τους μαθητές ατομικά να ζωγραφίσουν τις στήλες των θερμομέτρων του ΦΕ, να εκφράσουν και να αιτιολογήσουν τις απόψεις τους, καθώς και να προτείνουν μια πειραματική διαδικασία με την οποία αυτές θα μπορούσαν να ελεγχθούν. Ο διδάσκων προτρέπει τους μαθητές να εκτελέσουν την πειραματική διαδικασία που περιγράφεται στο φύλλο εργασίας. Κατά τη διαδικασία ο διδάσκων έχει ως σημείο αναφοράς τις ιδέες των παιδιών, τις οποίες συσχετίζει κάθε φορά με τα πειραματικά δεδομένα. Συζητά και εισάγει το μικροσκοπικό μοντέλο που απαιτείται για την ερμηνεία. Ο διδάσκων ζητά από τους μαθητές να απαντήσουν στο νέο πρόβλημα που παρουσιάζεται στο φύλλο εργασίας. Ο διδάσκων ζητά από τους μαθητές να συνοψίσουν τα βασικά σημεία του μαθήματος, να συσχετίσουν τις αρχικές και τις τελικές τους απόψεις και να περιγράψουν την διαδικασία με την οποία οδηγήθηκαν από τις αρχικές τους στις τελικές τους απόψεις. Τα παιδιά συζητούν μεταξύ τους και με τον διδάσκοντα σχετικά με τα φαινόμενα που παρατηρούν στο βίντεο. Οι μαθητές ζωγραφίζουν τις στήλες και εκφράζουν ελεύθερα και αιτιολογούν τις απόψεις τους. Αναμένεται κάποιοι να σχεδιάζουν τις στήλες να αυξάνονται (δηλ. τη θερμοκρασία να αυξάνεται) και πάνω από τη θερμοκρασία βρασμού. Οι μαθητές με βάση τις ιδέες τους κάνουν προβλέψεις, εκτελούν το πείραμα, καταγράφουν τις παρατηρήσεις τους, ερμηνεύουν τα δεδομένα και διατυπώνουν το συμπέρασματά τους. Οι μαθητές στηριζόμενοι στο συμπέρασμα που κατέληξαν απαντούν στα προβλήματα που τους τίθενται. Οι μαθητές εκφράζουν τις όποιες αλλαγές ή επεκτάσεις των ιδεών τους συνέβησαν κατά τη μαθησιακή τους πορεία και περιγράφουν την πορεία σκέψης τους. 89

90 * τ α κ ό κ κ ι ν α γ ρ ά μ μ α τ α δ ε ν ε ί ν α ι γ ι α τ ο υ ς μ α θ η τ έ ς ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (Εποικοδομητικού Τύπου) ΒΡΑΣΜΟΣ Στόχος Να διαπιστώσουν οι μαθητές ότι η θερμοκρασία βρασμού του νερού δε μεταβάλλεται όσο διαρκεί ο βρασμός και να δίνουν την ερμηνεία ότι η προσφερόμενη θερμότητα ισούται με την απαιτούμενη ενέργεια για την αλλαγή κατάστασης. Προσανατολισμός - Εικόνα - Κείμενο - Ερώτηση - Άλλο (π.χ. βίντεο με νερό που βράζει) Ανάδειξη ιδεών Κατασκευάζω τη διάταξη του διπλανού σχήματος. Το θερμόμετρο μπορεί να μετρήσει από -10 ο C μέχρι 150 ο C. Ρυθμίζω το ηλεκτρικό μάτι σε σιγανή φωτιά. Βάζω πάνω του δοχείο πυρέξ με 200 ml νερό, αρχικής θερμοκρασίας 20 ο C. Διαπιστώνω πως ύστερα από μισό λεπτό η θερμοκρασία του ανεβαίνει στους 31 ο C, ύστερα από ένα λεπτό στους 42 ο C και στο ενάμισι λεπτό στους 53 ο C. Ζωγραφίστε, με βάση αυτές τις τιμές, τις στήλες όλων των θερμόμετρων. 90

91 ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΒΕΛΕΝΤΖΑΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ - ΣΕΜΦΕ Αναδόμηση των ιδεών Απαραίτητα υλικά: ογκομετρικός κύλινδρος χρονόμετρο ή ρολόι γκαζάκι ποτήρι ζέσεως θερμόμετρο οινοπνεύματος διάταξη σχήματος Γ Διεξαγωγή Πειράματος Μετρήστε με τον ογκομετρικό κύλινδρο 200 ml νερού. Μεταφέρετε το νερό από τον ογκομετρικό κύλινδρο στο ποτήρι. Τοποθετήστε το ποτήρι πάνω στο γκαζάκι. Προσαρμόστε το 91

92 θερμόμετρο στη διάταξη σχήματος Γ και βυθίστε το θερμόμετρο στο νερό, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Ανάψτε το γκαζάκι και καταγράψτε στον παρακάτω πίνακα τις ενδείξεις του θερμομέτρου κάθε 1 λεπτό. Τη θερμοκρασία που θα καταγράψετε στον πίνακα όταν το νερό αρχίζει να βράζει να τη κυκλώσετε. Τι περιμένετε να συμβεί αν εκτελέσουμε το πείραμα; Εκτελούμε το πείραμα. Καταγράφουμε τις ενδείξεις του θερμομέτρου κάθε 1 λεπτό στον παρακάτω πίνακα. Χρόνος (σε λεπτά) Ενδείξεις Θερμομέτρου ( 0 C) 1 ο 2 ο 3 ο 4 ο 5 ο 6 ο 7 ο 8 ο 9 ο 10 ο Τι παρατηρείτε; (Η θερμοκρασία του νερού αφότου αυτό άρχισε να βράζει παραμένει η ίδια, αυξάνεται ή μειώνεται;) (Συμφωνούν τα αποτελέσματα του πειράματος με αυτό που περιμένατε να συμβεί; Σε τι διαφέρουν; Για ποιο λόγο νομίζετε ότι είναι διαφορετικά από αυτά που περιμένατε; κ.λ.π.) 92

93 Αν δυναμώσουμε την ένταση της φλόγας κατά τη διάρκεια του βρασμού τι περιμένετε να συμβεί στη θερμοκρασία; Αυξήστε τώρα την ένταση της φλόγας και παρατηρήστε την ένδειξη του θερμομέτρου. Τι παρατηρείτε; Είναι αυτό που περιμένατε; Συζητήστε για τις ενεργειακές μετατροπές που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια του βρασμού. Συμπέρασμα (Για τη μεταβολή ή μη της θερμοκρασίας ενός υγρού όσο διαρκεί ο βρασμός;) Εφαρμογή Μια μέρα αποφασίζετε να βράσετε μακαρόνια. Διαβάζετε σε ένα οδηγό μαγειρικής ότι για να μη «λασπώσουν» τα μακαρόνια πρέπει να τα ρίξουμε στο νερό όταν αυτό είναι όσο πιο καυτό γίνεται. Έτσι ο συγγραφέας προτείνει ότι περιμένουμε να βράσει το νερό, το αφήνουμε να βράσει επιπλέον για 5 περίπου λεπτά ώστε να κάψει πάρα πολύ και ύστερα ρίχνουμε μέσα τα μακαρόνια. Αν στέλνατε μια επιστολή στο συγγραφέα του οδηγού μαγειρικής τι θα του λέγατε; 93

94 Ανασκόπηση Μπορείτε με λίγα λόγια να συνοψίσετε τα βασικά σημεία του σημερινού μαθήματος. Τι υποστηρίζατε / πιστεύατε ότι συμβαίνει με τη θερμοκρασία ενός υγρού κατά τη διάρκεια που αυτό βράζει; Τι είδαμε ότι συμβαίνει; Άλλαξε κάτι στις απόψεις σας σχετικά με τη θερμοκρασία ενός υγρού όταν αυτό βράζει μετά από αυτό το μάθημα; Τι σας έκανε να αλλάξετε γνώμη; Περιγράψτε σύντομα τη διαδικασία που καταλήξατε στο συγκεκριμένο συμπέρασμα. 94

95 9. ΤΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Να αναφερθούν μερικά σημαντικά διδακτικά εργαλεία Μερικά από τα σημαντικά διδακτικά εργαλεία είναι: 1. Οι ερωτήσεις 2. Οι σωκρατικοί διάλογοι 3. Η επίλυση προβλημάτων 4. Η γνωστική σύγκρουση 5. Οι εννοιολογικοί χάρτες 6. Οι αναλογίες 7. Η μοντελοποίηση 8. Τα νοητικά πειράματα Να εξηγήσετε τη χρήση καθενός από τα παραπάνω διδακτικά εργαλεία Οι ερωτήσεις Τα παιδιά από τη στιγμή που μαθαίνουν να μιλούν, κάνουν συνεχώς ερωτήσεις. Στο σχολείο όμως η ροή διατύπωσης ερωτήσεων ελαττώνεται εξαιτίας του φόβου ότι οι ερωτήσεις μπορεί να προδίδουν άγνοια. Στην παραδοσιακή διδακτική πρακτική τις ερωτήσεις τις θέτει κυρίως ο διδάσκων και σπάνια οι μαθητές. Αυτοί ρωτούν μόνο όταν έχουν απορίες ή όταν τους ζητείται να αναφέρουν απορίες, σημεία που δεν κατάλαβαν, δυσκολίες στην επίλυση ενός προβλήματος, κλπ. Σπάνια οι μαθητές θέτουν ερωτήσεις πριν διδαχτούν κάτι ή ερωτήσεις που δείχνουν αυθεντικά την περιέργειά τους. Συνεπώς ο εκπαιδευτικός πρέπει να ενθαρρύνει τους μαθητές να ρωτούν. Οι ερωτήσεις τις οποίες απευθύνει ο δάσκαλος λειτουργούν ως πρότυπο για τις ερωτήσεις των μαθητών. Για το λόγο αυτό, στοιχεία όπως το μήκος της πρότασης που συνθέτει την ερώτηση, η συντακτική της δομή, το πόσο «κλειστή» ή «ανοιχτή» είναι σε σχέση με το πεδίο στο οποίο αναφέρεται κ.ά., πρέπει να είναι αποτέλεσμα σχεδιασμού. 95

96 Σε μια σύγχρονη διδασκαλία οι ερωτήσεις που απευθύνει ο δάσκαλος στους μαθητές - μπορεί να μην επιδέχονται μία και μόνο απάντηση. - στοχεύουν στην αποκάλυψη του βαθύτερου πιστεύω του μαθητή και όχι στη δικαίωση της απομνημόνευσης. - δεν προέρχονται από την κυριαρχία του δασκάλου στις δραστηριότητες της τάξης. - καλό είναι να μην ξεκινούν με το «πώς» και το «γιατί» αλλά μπορεί να ξεκινούν από ένα σχόλιο, μια εικόνα, μια παρατήρηση, κ.λ.π. - δομούνται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να τονίζεται το προσωπικό στοιχείο, η έκφραση γνώμης και το κλίμα ελευθερίας μέσα στο οποίο θα γίνει στη συνέχεια η συζήτηση. Για παράδειγμα, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν εκφράσεις του τύπου «Πολλοί άνθρωποι νομίζουν ότι.εσύ τι νομίζεις;», «Συχνά παρατηρούμε ότι. Εσύ πώς νομίζεις ότι μπορεί να εξηγηθεί;», «Κοίταξε αυτές τις εικόνες. Τι δείχνουν; Εσύ πώς το ερμηνεύεις;», «Μαθητές της ηλικίας σου σε ένα άλλο σχολείο έδωσαν αυτές τις εξηγήσεις γι αυτό το φαινόμενο. Ποια είναι η γνώμη σου;». Οι σωκρατικοί διάλογοι Σωκρατικός διάλογος είναι ένας τύπου διαλόγου που εισήγαγε ο Σωκράτης. Αυτός μέσα από ερωτήσεις και κυρίως με την αναδιατύπωση των απαντήσεων του συνομιλητή του και με ερωτήσεις διασαφήνισης στοιχείων των απαντήσεων, αναγκάζει το συνομιλητή του να αναθεωρήσει τις απόψεις του. Θα μπορούσε να περιγραφεί ως μια διαδικασία καθοδηγούμενης αναζήτησης της γνώσης μέσω διαλόγου. Διαφέρει από τη διαλογική διαδικασία, στην οποία οι συμμετέχοντες διατυπώνουν τις απόψεις τους, αμφισβητούν απόψεις τρίτων, επιχειρηματολογούν, κλπ. Ο Σωκρατικός διάλογος έχει χρησιμοποιηθεί στη διδασκαλία και έχει μελετηθεί ερευνητικά ως προς την αποδοτικότητά του. Ερευνητές αναφέρουν ότι ο δάσκαλος πρέπει να εμπλέκεται ενεργητικά στη διάγνωση των αντιφάσεων των μαθητών και να δημιουργεί κατάλληλο προβληματισμό ώστε να τους κατευθύνει προς εννοιολογικά συνεπέστερες θεωρίες. Η διαδικασία ενός σωκρατικού διαλόγου στη διδασκαλία των ΦΕ θα μπορούσε να περιγραφεί ως εξής: 96

97 - Ο διδάσκων θέτει μια απλή, κατανοητή και παραγωγική ερώτηση. - Η απάντηση του μαθητή είναι καταρχήν αποδεκτή από το διδάσκοντα. Αναδιατυπώνεται στη συνέχεια από αυτόν έτσι ώστε να προκύψουν νέα ερωτήματα, να αναδειχθούν οι αντιφάσεις, να εξαχθούν συμπεράσματα τα οποία θα κρίνει ο μαθητής, να παραχθούν προβλέψεις ή εξηγήσεις τις οποίες θα κρίνει ο μαθητής, κλπ. Ο διδάσκων δεν κρίνει τις απαντήσεις. Τις αναπροσαρμόζει και τις απευθύνει στο μαθητή ώστε ο ίδιος να τοποθετηθεί εκ νέου σε σχέση με τις αρχικές του απόψεις. - Ο μαθητής στοχάζεται και τοποθετείται απέναντι στις ίδιες του τις απόψεις, τις οποίες έχει εκμαιεύσει ο διδάσκων και αυτόβουλα τις αναθεωρεί, τις αλλάζει, τις συμπληρώνει, κλπ. - Τα προηγούμενα βήματα επαναλαμβάνονται κυκλικά μέχρις ότου οι θέσεις που διατυπώνει ο μαθητής να συμπέσουν με τον επιθυμητό διδακτικό στόχο. Η διαδικασία αυτή δεν περιορίζεται σε δύο μόνο άτομα (διδάσκων και διδασκόμενος) αλλά μπορεί να επεκταθεί σε τρία τέσσερα τα οποία συμμετέχουν στο διάλογο. Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι κατά τη χρήση ενός σωκρατικού διαλόγου στη διδασκαλία ο εκπαιδευτικός κατανοεί τις απόψεις των μαθητών, δημιουργεί τον κατάλληλο προβληματισμό και κατευθύνει προς τη δημιουργία εννοιολογικά συνεπών θεωριών. Αυτός θέτει διαδοχικές, εξελισσόμενες, ερωτήσεις με σκοπό να καταλήξουν οι μαθητές μόνοι τους, χρησιμοποιώντας τις δικές τους νοητικές δεξιότητες, στις επιδιωκόμενες από τη διδασκαλία απόψεις που επιδιώκει ο δάσκαλος. Η σειρά των ερωτήσεων είναι τέτοια ώστε κάθε ερώτηση να στηρίζεται στις προηγούμενες. Μια από τις εναλλακτικές ιδέες που επικρατούν μεταξύ των μαθητών, είναι ότι μια μπάλα που εκτοξεύτηκε προς τα πάνω για να κινηθεί θα πρέπει να δέχεται συνεχώς δύναμη προς τα πάνω. Η αναδόμηση της συγκεκριμένης ιδέας μπορεί να γίνει με Σωκρατικό διάλογο. Ενδεικτικά αναφέρεται ο παρακάτω διάλογος μεταξύ δασκάλου (Δ) και μαθητών (Μ): Δ: Πόσα είδη δυνάμεων έχουμε; Μ: Δύο. Δ: Ποιά είναι αυτά; Μ: Δυνάμεις από απόσταση και δυνάμεις από επαφή. 97

98 Δ: Το βάρος τι είδους δύναμη είναι; Μ: Δύναμη από επαφή. Δ: Από ποιο σώμα ασκείται το βάρος πάνω στη μπάλα; Μ: Από τη Γη. Δ: Η Γη έρχεται πάντα σε επαφή με τη μπάλα; Μ: Όχι. Δ: Άρα, το βάρος τι είδους δύναμη είναι; Μ: Δύναμη από απόσταση. Δ: Η δύναμη F που έχετε σχεδιάσει προς πάνω, τι είδους δύναμη είναι, από επαφή ή από απόσταση; Μ: Από απόσταση. Δ: Από ποιο σώμα ασκείται; Μ: Από το χέρι μας. Δ: Άρα το χέρι μας μπορεί να ασκεί δύναμη από απόσταση. Μ: Ναι. Δ: Άρα μπορώ να τεντώσω το χέρι μου και να μετακινήσω το βιβλίο που βρίσκεται πάνω στο τραπέζι χωρίς να το αγγίξω. Μ: Όχι. Δ: Άρα η δύναμη F τι είδους δύναμη είναι; Μ: Από επαφή. Δ: Όταν η μπάλα κινείται προς πάνω και έχει φύγει από το χέρι μας έρχεται σε επαφή με το χέρι; Μ: Όχι. Δ: Υπάρχει άλλο σώμα που να έρχεται σε επαφή με την μπάλα. Μ: Όχι... 98

99 Η επίλυση προβλημάτων Σύμφωνα με τη σκοποθεσία των Αναλυτικών Προγραμμάτων, οι μαθητές λύνουν προβλήματα στις Φυσικές Επιστήμες, στα Μαθηματικά, στην Τεχνολογία, κ.ά., όχι μόνο για να αποκτήσουν γνώσεις και δεξιότητες, αλλά κυρίως για να χρησιμοποιήσουν τις δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων στην εκτός σχολείου ζωή. Αυτός ο στόχος δύσκολα επιτυγχάνεται και τις περισσότερες φορές εκπίπτει σε ένα πιο χαμηλό (αλλά περισσότερο επιθυμητό στόχο!) που είναι η επίλυση των προβλημάτων στις διάφορες εξετάσεις που θα αντιμετωπίσουν οι μαθητές. Με την επίλυση προβλημάτων επιδιώκεται οι μαθητές να αναπτύξουν δεξιότητες, όπως: - Να καταπιάνονται με κάτι που φαίνεται αρχικά απροσδιόριστο. - Να επιλέγουν και να χρησιμοποιούν γνώσεις. - Να παράγουν σχέδια δράσης, να παίρνουν αποφάσεις και να εκτιμούν την αποτελεσματικότητά τους. - Να αναπτύξουν δημιουργική και κριτική σκέψη. - Να αξιολογούν μόνοι τους τις γνώσεις και τις δεξιότητές τους. - Να αποκτήσουν αυτοπεποίθηση μέσω της επιτυχούς επίλυσης. - Να βελτιώσουν ή να αλλάξουν τη μεθοδολογία επίλυσης που χρησιμοποιούν στην καθημερινή ζωή. Μια ταξινόμηση των προβλημάτων έχει προταθεί από τον Johnstone με κριτήρια τα δεδομένα, τα ζητούμενα και τη μέθοδο εργασίας για την επίλυση. Σύμφωνα με αυτή την ταξινόμηση, οι ασκήσεις περιγράφονται από την κατηγορία 1, ενώ τα προβλήματα από τις υπόλοιπες επτά. Τα προβλήματα που υπάρχουν στα σχολικά εγχειρίδια περιγράφονται κυρίως από την κατηγορία 2. 99

100 Ταξινόμηση προβλημάτων (Alex H. Johnstone) Κατηγορία Δεδομένα Μέθοδος Στόχος/ ζητούμενο 1 Δίνονται Οικεία / γνωστή Προσδιορισμένο 2 Δίνονται Μη οικεία/άγνωστη Προσδιορισμένο 3 Όχι πλήρη Οικεία / γνωστή Προσδιορισμένο 4 Όχι πλήρη Μη οικεία/άγνωστη Προσδιορισμένο 5 Δίνονται Οικεία / γνωστή Απροσδιόριστο 6 Δίνονται Μη οικεία/άγνωστη Απροσδιόριστο 7 Όχι πλήρη Οικεία / γνωστή Απροσδιόριστο 8 Όχι πλήρη Μη οικεία/άγνωστη Απροσδιόριστο Τα προβλήματα που τίθενται στους μαθητές στα πλαίσια μια σύγχρονης διδασκαλίας θα πρέπει: - Να είναι προκλητικά ώστε να εμπλέκονται ενεργά στην επίλυσή τους. - Να είναι προσαρμοσμένα στην αρχική τους γνώση ώστε να διευκολύνεται η πρόσβαση σε αυτά. - Να προσφέρονται για ανάδειξη στρατηγικών από τους μαθητές. - Να επιτρέπουν διαφορετικές προσεγγίσεις. - Να έχουν σχεδιαστεί για την επίτευξη συγκεκριμένων στόχων, π.χ. τη συσχέτιση συγκεκριμένων εννοιών, την απόκτηση μιας συγκεκριμένης δεξιότητας, κ.ά. Οι δυσκολίες των μαθητών που συναντούν κατά την επίλυση προβλημάτων σύμφωνα με έρευνες είναι: - Ψυχολογικά εμπόδια: Έχουν άγχος, απογοήτευση από προηγούμενες προσπάθειες, νιώθουν ότι είναι πάντα υπό αξιολόγηση. - Έλλειψη μεταγνώσης για την επίλυση: Ακόμη και όταν λύνουν επιτυχώς ένα πρόβλημα, δύσκολα μπορούν να πουν πώς το σκέφτηκαν και πώς σχεδίασαν τη στρατηγική τους. - Το πρόβλημα μέσα στο πρόβλημα: Οι μαθητές δεν μπορούν να προσδιορίσουν το σημείο «κλειδί» ή τον «πυρήνα» του προβλήματος σε μια εκφώνηση. - Οι μαθητές λύνουν τα καινούργια προβλήματα σε αναλογία με αυτά που έχουν λύσει: Έχουν εμπεδώσει την ακολουθούμενη στρατηγική, τα έχουν ταξινομήσει σε κατηγορίες και μετά από τη σχετική εξάσκηση τα λύνουν 100

101 αλγοριθμικά. Έτσι ακόμα και μια μικρή αλλαγή στα δευτερεύοντα στοιχεία της εκφώνησης μπορεί να δυσκολέψει σημαντικά τους μαθητές. - Τα χαρακτηριστικά του εννοιολογικού πλαισίου των μαθητών: Τα εννοιολογικά πλέγματα των μαθητών είναι ελλιπή σε έννοιες, στις σχέσεις μεταξύ εννοιών ή οι έννοιες συσχετίζονται λανθασμένα. - Δυσκολεύονται να χρησιμοποιήσουν σωστά τα Μαθηματικά που γνωρίζουν ή τα χρησιμοποιούν με λάθος τρόπο. - Περιορισμένη μνήμη εργασίας: Δυσκολεύονται να ανακαλέσουν τα στοιχεία που είναι απαραίτητα για την επίλυση του προβλήματος. Η γνωστική σύγκρουση Η γνωστική σύγκρουση (cognitive conflict) είναι μια έντονη μαθησιακή εμπειρία, κατά την οποία ο μαθητής έρχεται αντιμέτωπος όχι με τις απόψεις των άλλων, αλλά με τη διάψευση των δικών του απόψεων ή των προβλέψεων που ο ίδιος κάνει στηριζόμενος σε αυτές. Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση αυτής της «σύγκρουσης» τόσο πιο μεγάλη διαταραχή θα επέλθει στις αρχικές αντιλήψεις του μαθητή. Από την άποψη αυτή η γνωστική σύγκρουση φαίνεται να έχει σημαντικά πλεονεκτήματα. Ο σχεδιασμός μιας γνωστικής σύγκρουσης απαιτεί - ο εκπαιδευτικός να γνωρίζει τις αντιλήψεις των μαθητών για ένα συγκεκριμένο θέμα. - η πορεία που θα ακολουθήσουν οι μαθητές προκειμένου να οδηγηθούν σε συμπεράσματα, (τα οποία είναι σε καταφανή αντίθεση με τις αρχικές τους απόψεις), πρέπει να είναι για αυτούς ευλογοφανής και αξιόπιστη. - η σύγκρουση που θα προκύψει πρέπει να είναι κατανοητή και διαπραγματεύσιμη από τα ίδια τα παιδιά. - προσοχή από τον εκπαιδευτικό γιατί η γνωστική σύγκρουση γίνεται σε δημόσιο χώρο (σχολική τάξη) και ίσως αυτή να είναι μια τραυματική εμπειρία με αρνητικές συνέπειες για την ένταξη κάποιου μαθητή στην ομάδα ή την τάξη. Το κλίμα ελευθερίας στην τάξη, η συστηματική αξιοποίηση του «λάθους» για να γεννηθεί το 101

102 «σωστό», η ένταξη στην ομάδα, κλπ, είναι παράγοντες που βοηθούν στη βέλτιστη αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων της γνωστικής σύγκρουσης. Η αντιπαραβολή των απόψεων των μαθητών με αυτές των επιστημόνων δεν μπορεί να θεωρηθεί γνωστική σύγκρουση διότι οι απόψεις των τελευταίων δεν είναι αυτές των μαθητών. Επίσης, δεν μπορεί να θεωρηθεί ως γνωστική σύγκρουση η αντιπαραβολή των απόψεων των μαθητών με αυτές του διδάσκοντος. H γνωστική σύγκρουση μπορεί να επιτευχθεί σχετικά εύκολα όταν συμβεί με τη βοήθεια άμεσης παρατήρησης, όπως για παράδειγμα όταν οι μαθητές - συγκρίνουν με ζυγό τα βάρη ενός άδειου και ενός ίδιου γεμάτου μπαλονιού με αέρα (πολλά παιδιά πιστεύουν ότι ο αέρας δεν έχει βάρος). - παρατηρούν την πτώση ενός κλειδιού ταυτόχρονα με την πτώση μιας αρμάθας πολλών κλειδιών (αρκετά παιδιά ισχυρίζονται ότι το πιο βαρύ αντικείμενο πέφτει πιο γρήγορα). - συγκρίνουν τη φωτοβολία από δύο ίδια λαμπάκια συνδεμένα σε σειρά (πολλά παιδιά έχουν την άποψη ότι το ρεύμα καταναλώνεται στο πρώτο λαμπάκι άρα το δεύτερο θα φωτοβολεί λιγότερο). Οι αφηρημένες έννοιες όπως η ενέργεια, το πεδίο, κ.α., δεν είναι εύκολο να ενταχθούν σε δραστηριότητες γνωστικής σύγκρουσης. Τα σωματιδιακά μοντέλα τα ύλης μπορεί να τεθούν σε διαδικασίες γνωστικής σύγκρουσης μέσω της συμβολικής τους αναπαράστασης. Αν για παράδειγμα οι μαθητές στη διαστολή ζωγραφίζουν περισσότερα σωματίδια από όσα είχε το ψυχρό σώμα, τότε τους καλούμε να ζυγίσουν ένα ψυχρό σώμα και το ίδιο σώμα όταν έχει υποστεί διαστολή. Οι εννοιολογικοί χάρτες Οι έννοιες δεν είναι αυτόνομες και ανεξάρτητες, αλλά διαπλέκονται μεταξύ τους σχηματίζοντας εννοιολογικές δομές ή εννοιολογικά πλαίσια νοητικής λειτουργίας (conceptual frameworks). Ένας από τους τρόπους, με τους οποίους οι διδάσκοντες μπορούν να προσεγγίσουν τις έννοιες και τα εννοιολογικά πλαίσια είναι η χαρτογράφηση των εννοιών (Concept mapping), δηλαδή η δημιουργία εννοιολογικών χαρτών. Η χαρτογράφηση των εννοιών και των μεταξύ τους διασυνδέσεων μπορεί να γίνει για ένα φαινόμενο ή μια περιοχή φαινομένων. Μπορούμε να πούμε ότι ένας 102

103 εννοιολογικός χάρτης είναι μια εικονική αναπαράσταση της γνωστικής δομής ενός ατόμου για ένα συγκεκριμένο θέμα. Οι εννοιολογικοί χάρτες δεν εστιάζουν στη λεπτομέρεια αλλά παρέχουν το σκελετό των αναπαραστάσεων. Στη διδασκαλία των ΦΕ η χρήση εννοιολογικών χαρτών μπορεί να γίνει προκειμένου ο εκπαιδευτικός να διαπιστώσει τις ιδέες των μαθητών για τις έννοιες που πρόκειται να διδαχτούν, αλλά και για να αξιολογήσει τα αποτελέσματα του μαθήματος ή μιας σειράς μαθημάτων. Επίσης, ο εκπαιδευτικός μπορεί να χρησιμοποιήσει τους εννοιολογικούς χάρτες για την οργάνωση του περιεχομένου της διδασκαλίας και για ανακεφαλαίωση. Όπως ειπώθηκε ένας από τους στόχους της χρήσης των εννοιολογικών χαρτών είναι να ανιχνεύσει δάσκαλος τι πιστεύουν οι μαθητές του για τις έννοιες και τις σχέσεις μεταξύ των εννοιών, για ένα φαινόμενο ή μια ομάδα φαινομένων. Σε αυτή την περίπτωση, συνήθως, δίνεται στους μαθητές ένα φύλλο εργασίας στο οποίο αναφέρεται ένας αριθμός από λέξεις-έννοιες και τους ζητείται να τις διατάξουν έτσι ώστε να φαίνεται πως αντιλαμβάνονται τις μεταξύ τους σχέσεις. Καλό είναι αφού δώσει ο μαθητής με γραφικό τρόπο τις σχέσεις μεταξύ των εννοιών να αναφέρει στη συνέχεια το σκεπτικό που στήριξε τις επιλογές του. Η σύγκριση των χαρτών που απεικονίζουν τις αντιλήψεις των μαθητών με τους χάρτες που αποδίδουν τις αντιλήψεις των επιστημόνων, βοηθά τους εκπαιδευτικούς να εξάγουν χρήσιμα συμπεράσματα όπως για παράδειγμα να εντοπίσουν τις πηγές των δυσκολιών που θα αντιμετωπίσουν οι μαθητές στην προσπάθειά τους να μεταβάλουν τις απόψεις τους. Ο σχεδιασμός του χάρτη εννοιών μπορεί να αρχίσει επίσης στην αρχή ενός κεφαλαίου και να συμπληρώνεται κατά την εξέλιξη της διδασκαλίας. Ένα αρχείο που θα περιλαμβάνει όλους τους χάρτες που φτιάχτηκαν για ένα κεφάλαιο, μπορεί να αποτελέσει ένα μαθησιακό έργο που θα ενισχύσει τη μεταγνωστική δεξιότητα των μαθητών, εφόσον τους μελετήσουν και στοχαστούν για τις αλλαγές που καταγράφονται σε αυτούς. Ο χάρτης εννοιών μπορεί να εξελιχθεί σε χάρτη σχέσεων και νόμων που συνδέουν ποσοτικά τις διάφορες έννοιες-μεγέθη. Η συζήτηση στην τάξη για τους εννοιολογικούς χάρτες που έχουν σχεδιάσει οι μαθητές, μπορεί να τους βοηθήσει να προσδιορίσουν τα «κενά» τους (ασύνδετες έννοιες ή ελλείπουσες έννοιες) ή να προσδιορίσουν τις παρανοήσεις τους (λανθασμένες συσχετίσεις εννοιών ή ασύνδετες έννοιες). Η έρευνα δείχνει ότι η χρησιμοποίηση των εννοιολογικών χαρτών αποφέρει θετικά αποτελέσματα τόσο στην κατανόηση όσο και στην εννοιολογική αλλαγή και την επίλυση προβλημάτων. Για 103

104 την επίτευξη των θετικών αποτελεσμάτων απαιτείται οι ίδιοι οι μαθητές να είναι οι κατασκευαστές των εννοιολογικών χαρτών, αυτοί να τους αλλάζουν και να τους χρησιμοποιούν. Παρακάτω δίνεται ένα παράδειγμα εννοιολογικού χάρτη ΔΥΝΑΜΗ προκαλεί ΑΛΛΑΓΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ισχύει ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ Μπορεί να είναι 2 ος ΝΟΜΟΣ NEWTON F = m a ΜΟΝΙΜΗ ΠΡΟΣΩΡΙΝΗ/ ΕΛΑΣΤΙΚΗ ισχύει ΝΟΜΟΣ HOOKE F = K Δl Οι αναλογίες Συχνά στη διδασκαλία χρησιμοποιούνται αναλογίες για να διευκολυνθεί η κατανόηση κάποιου νέου φαινομένου με το να βοηθηθούν οι μαθητές να μεταφέρουν δεξιότητες συλλογισμού από κάτι που ξέρουν καλά σε ένα καινούργιο θέμα (π.χ. το υδραυλικό ανάλογο για το ηλεκτρικό κύκλωμα). Η αναλογία συγκρίνει τις δομές μεταξύ δύο πεδίων και δείχνει ότι κάποια μέρη είναι ίδια. 104

105 Στην διδασκαλία ο ρόλος των αναλογιών είναι να εξηγούν το μη οικείο με το οικείο. Η αναλογία δεν είναι ούτε μοντέλο, ούτε γνώση, αλλά μια διαδικασία που λειτουργεί ως γέφυρα μεταξύ αφετηρίας και στόχου. Αναλογία Αρχική γνώση ή γνωστό μοντέλο Γνώση στόχος Μοντέλο στόχος Η χρήση μιας αναλογίας μπορεί να δημιουργήσει ή να ενισχύσει παρανοήσεις (π.χ. η μη προσεκτική χρήση της αναλογίας του ατόμου με το ηλιακό σύστημα). Επίσης, πιθανόν η αναλογία που εισάγει ο δάσκαλος να μην έχει νόημα για το παιδί επειδή το εννοιολογικό πλαίσιο που χρησιμοποιεί το παιδί για να ερμηνεύσει ένα φαινόμενο είναι διαφορετικό από αυτό του δασκάλου. Για τους λόγους αυτούς ο εκπαιδευτικός πριν τη χρήση μιας αναλογίας θα πρέπει να διερωτάται κατά πόσο οι μαθητές γνωρίζουν τη γνώση που υποδηλώνεται στην αναλογία και επίσης αν το χρησιμοποιούμενο πρότυπο είναι το κατάλληλο και δεν ενδυναμώνει εναλλακτικές απόψεις των παιδιών. Τα βασικά βήματα για τη χρήση μιας αναλογίας στη διδασκαλία θα πρέπει να είναι - Ανάκληση της αρχικής γνώσης ή μοντέλου (αφετηρία) - Παρουσίαση της νέας γνώσης ή μοντέλου (στόχος) - Προσδιορισμός των ανάλογων χαρακτηριστικών αφετηρίας και στόχου - Εξαγωγή συμπερασμάτων για το στόχο με βάση τα αποτελέσματα του προηγούμενου βήματος - Διερεύνηση και προσδιορισμός του ορίου πέρα από το οποίο παύει να ισχύει η αναλογία Η μοντελοποίηση Η χρησιμοποίηση μοντέλων είναι σύμφυτη με την ίδια τη λειτουργία της επιστήμης. Ιδιαίτερα οι Φυσικές Επιστήμες (ΦΕ) παράγουν και χρησιμοποιούν μοντέλα για τη μελέτη διάφορων φυσικών, χημικών, βιολογικών και άλλων φαινομένων. Μεγάλη 105

106 όμως είναι η σημασία των επιστημονικών μοντέλων και για τη διδασκαλία των ΦΕ δεδομένου ότι η χρήση τους αποτελεί αναγκαία προϋπόθεση για την αποτελεσματική κατανόηση και μάθηση πληθώρας φαινομένων, εννοιών, νόμων και θεωριών. Στις ΦΕ υπάρχει πολύ μεγάλη ποικιλία μοντέλων όπως για παράδειγμα οι μακέτες που χρησιμοποιούνται στην αστρονομία, τα υδραυλικά ανάλογα που εξηγούν ορισμένες ιδιότητες του ηλεκτρικού ρεύματος, τα σχήματα, τα διαγράμματα που κάνουν φανερές τις σχέσεις μεταξύ διάφορων παραμέτρων, τα σωματιδιακά μοντέλα της ύλης, οι μαθηματικές εξισώσεις που ερμηνεύουν τις σχέσεις μεταξύ διάφορων μεγεθών κ.α. Τι είναι όμως μοντέλο στις ΦΕ; Θα μπορούσαμε να πούμε ότι μοντέλο είναι μια απλοποιημένη αναπαράσταση μιας διαδικασίας ή ενός συστήματος. Τα μοντέλα είναι εργαλεία σκέψης και ερμηνείας και όχι η ίδια η πραγματικότητα. Τα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην διδασκαλία των ΦΕ (ι) Για την αναπαράσταση ενός συστήματος Η φυσική πραγματικότητα είναι αρκετά περίπλοκη ώστε να γίνει αντιληπτή στο σύνολο της. Έτσι για τη μελέτη ενός φαινομένου μπορεί να απομονωθεί μόνο ένα τμήμα αυτής της πραγματικότητας (ένα σύστημα) και σε ένα μοντέλο (μια αναπαράσταση) του συστήματος να αναδεικνύονται μόνο ορισμένα χαρακτηριστικά που παίζουν ρόλο στη μελέτη. Για παράδειγμα στα μοντέλα αναπαράστασης του ηλεκτρικού ρεύματος αναπαρίσταται η κίνηση των ηλεκτρονίων μόνο με τη ρευματική ταχύτητα. Με αυτό το μοντέλο όμως οι μαθητές μπορούν να κάνουν υπολογισμούς και γενικότερα να επιλύουν προβλήματα. (ιι) Για την πραγματοποίηση προβλέψεων Η λειτουργία ενός μοντέλου δεν περιορίζεται μόνο στην αναπαράσταση ενός συστήματος, αλλά μπορεί να επιτρέπει την πρόβλεψη της εξέλιξης του συστήματος και των μεταβολών του, χωρίς να είναι αναγκαίο να παρατηρήσει ο μαθητής την ίδια την πραγματικότητα. Οι προβλέψεις αυτές βέβαια έχουν εκπαιδευτικό ενδιαφέρον εφόσον ελεγχθούν με την παρατήρηση του πραγματικού φαινομένου. Για παράδειγμα με το μοντέλο του ηλεκτρικού ρεύματος που αναφέρθηκε παραπάνω μπορούν οι μαθητές να προβλέψουν φωτοβολία ίδιας έντασης σε δύο ίδιους λαμπτήρες συνδεμένους σε σειρά και κατόπιν να το διαπιστώσουν πειραματικά. (ιιι) Για την παροχή εξηγήσεων 106

107 Οι μαθητές με την βοήθεια ενός μοντέλου μπορεί να συσχετίσουν τους παράγοντες που συμβάλουν στην εξέλιξη του φαινομένου και να είναι σε θέση να παρέχουν εξηγήσεις. Πρέπει να τονιστεί ότι ένα μοντέλο είναι έγκυρο για ένα ορισμένο εμπειρικό πεδίο αναφοράς, δηλαδή περιγράφει και εξηγεί ικανοποιητικά ορισμένα φαινόμενα, για τα οποία και επινοήθηκε. Είναι δυνατό όμως να λειτουργεί ικανοποιητικά και για ένα ευρύτερο πεδίο αναφοράς, στα πλαίσια του οποίου να επιτρέπει και προβλέψεις. Η διεύρυνση του πεδίου αναφοράς μπορεί όμως να σημάνει και το τέλος της εγκυρότητας ενός συγκεκριμένου μοντέλου. Για παράδειγμα ένα σωματιδιακό μοντέλο που περιγράφει ικανοποιητικά φαινόμενα θερμικής διαστολής και συστολής σωμάτων μπορεί να μην είναι έγκυρο ώστε να εξηγεί τις χημικές αντιδράσεις. Είναι λοιπόν σημαντικό να γνωρίζει ο εκπαιδευτικός σε ποια ερωτήματα μπορεί να απαντήσει ένα μοντέλο και επίσης να έχει υπόψη του ότι το πιο πολύπλοκο μοντέλο δεν είναι πάντα και το καλύτερο για να περιγράψει κάποια φαινόμενα. Για παράδειγμα, τα ατομικά τροχιακά μπορεί να εξηγούν τη λεπτή υφή των φασμάτων εκπομπής ή απορρόφησης των στοιχείων, δεν εξηγούν όμως καλύτερα από ένα απλό σωματιδιακό μοντέλο ένα φαινόμενο θερμικής διαστολής. Οι κατευθύνσεις στις οποίες μπορεί να συμβάλει στη μάθηση των ΦΕ η διδακτική αξιοποίηση των μοντέλων και των διαδικασιών μοντελοποίησης είναι: - Η ανάπτυξη παραστάσεων πιο λειτουργικών και πιο συμβατών με τις επιστημονικές απόψεις, - Η αύξηση της κατανόησης εννοιών και φαινομένων, - Η ικανοποίηση της περιέργειας, γιατί δίνονται εξηγήσεις σε ερωτήματα του τύπου πώς; γιατί; κ.λπ., -Η ενοποίηση και ουσιαστική συνοχή ενός εμπειρικού πεδίου αναφοράς, που χωρίς το μοντέλο θα έμοιαζε να περιλαμβάνει άσχετα μεταξύ τους και ασύνδετα φαινόμενα, - Η καλλιέργεια της άποψης ότι η επιστημονική γνώση δεν είναι απόλυτη αλλά είναι σχετική και εξελίσσεται, - Η δημιουργία μιας πιο ρεαλιστικής αντίληψης για τον επιστημονικό τρόπο σκέψης και προσέγγισης της πραγματικότητας, με την έννοια ότι η αντίληψη που σχηματίζουμε για τον κόσμο περνά μέσα από μοντέλα που φτιάχνουμε γι αυτόν, τα 107

108 οποία στο πέρασμα του χρόνου είτε εγκαταλείπονται και αντικαθίστανται από νέα είτε τροποποιούνται - εξελίσσονται σε ένα ή περισσότερα σημεία τους. Τα νοητικά πειράματα Σημαντικοί επιστήμονες που διαδραμάτισαν καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη της Φυσικής, όπως για παράδειγμα ο Γαλιλαίος, ο Νεύτωνας, ο Αϊνστάιν και ο Χάιζενμπεργκ χρησιμοποίησαν κατά τις εργασίες τους όχι μόνο τα «πραγματικά» πειράματα αλλά και τα λεγόμενα Νοητικά Πειράματα (ΝΠ), τα οποία είναι πειράματα που εκτελούνται «στο εργαστήριο του μυαλού». Για παράδειγμα, ο Γαλιλαίος για να αντικρούσει την επικρατούσα στην εποχή του άποψη ότι το βαρύτερο σώμα πέφτει - σε μια ελεύθερη πτώση - ταχύτερα από ένα ελαφρύτερο, επινόησε το παρακάτω νοητικό πείραμα: κάλεσε τους αναγνώστες του να φανταστούν δύο σφαίρες, η μια από κανόνι (βαρύτερη Β) και η άλλη από τουφέκι (ελαφρύτερη Ε). Οι σφαίρες δένονται με σχοινί και το σύστημα αφήνεται να πέσει από κάποιο ύψος. Επειδή (με βάση την επικρατούσα άποψη) η Ε πέφτει πιο αργά από την Β, πρέπει η Ε να ασκεί στη Β κάποια δράση και το σύστημα Β+Ε να έχει μικρότερη (μέση) ταχύτητα από αυτή που έχει η Β όταν πέφτει μόνη της. Από την άλλη μεριά όμως το σύστημα Β+Ε είναι βαρύτερο από τη σφαίρα Β, επομένως θα πρέπει να πέφτει ταχύτερα από αυτή. Πρόκειται συνεπώς για μια αντίφαση, η οποία αίρεται μόνο αν δεχτούμε ότι και οι δύο σφαίρες, καθώς και το σύστημά τους, πέφτουν στον ίδιο χρόνο. Συνεπώς όλα τα σώματα που εκτελούν ελεύθερη πτώση από το ίδιο ύψος πέφτουν στο έδαφος στον ίδιο χρόνο. Άλλα παραδείγματα ΝΠ είναι «ο κάδος» και «το κανόνι» του Νεύτωνα, «ο ανελκυστήρας» και το «τρένο» του Αϊνστάιν, «ο δαίμονας του Maxwell», «το μικροσκόπιο» του Heizenberg, «η γάτα» του Schrodinger κ.α. Τα ΝΠ σχεδιάζονται και εκτελούνται μόνο με τη σκέψη και όχι στην πραγματικότητα για τους εξής λόγους: Πρώτον, απαιτούν σκηνικά που είναι αδύνατον να δημιουργηθούν, όπως για παράδειγμα να αφήσουμε ένα σώμα να κινηθεί σε ένα τούνελ που διαπερνά όλη τη Γη και διέρχεται από το κέντρο της. Δεύτερον, η πιθανή πραγματοποίηση είναι υπέρμετρα επιζήμια, όπως για παράδειγμα η ώθηση ενός αστροναύτη στο διάστημα χωρίς τη στολή του. Τέλος, η νοητική τους εκτέλεση απαντά στο ζητούμενο ερώτημα, ενώ η ενδεχόμενη εκτέλεση στην πραγματικότητα δεν συνεισφέρει στην απάντηση, όπως για παράδειγμα στην περίπτωση του ΝΠ των 108

109 δύο σφαιρών του Γαλιλαίου. Τα ΝΠ δεν χρησιμοποιήθηκαν από τους επιστήμονες μόνο κατά το παρελθόν αλλά, κατά κόρον, συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται διότι η σύγχρονη Φυσική ασχολείται με συστήματα στα οποία επικρατούν συνθήκες ή καταστάσεις που είναι πολύ δύσκολο, αν όχι ακατόρθωτο να αναπαραχθούν, όπως οι συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή πλησίον μιας μαύρης τρύπας ή οι καταστάσεις σε περιοχές της τάξης μεγέθους της σταθεράς του Planck. Τα ΝΠ, αν και περιλαμβάνουν στοιχεία από το φυσικό κόσμο, συνήθως, υποθέτουν καταστάσεις που δεν υπάρχουν στην καθημερινή ζωή, όπως για παράδειγμα δάπεδα χωρίς τριβές ή υπερβολική θερμοκρασία. Επίσης απαιτούν από το πειραματιστή να φανταστεί και να προβλέψει οριακές καταστάσεις και να καταλήξει σε αποτελέσματα με βάση κάποιες υποθέσεις. Συνεπώς, η χρήση των ΝΠ στη σχολική τάξη ωθεί τους μαθητές να χρησιμοποιήσουν τη φαντασία τους, να σκεφτούν αφαιρετικά, να αναπτύξουν την κριτική τους ικανότητα, να κάνουν υποθέσεις και να βγάλουν συμπεράσματα κάνοντας συλλογισμούς. Αυτές οι διαδικασίες, δηλαδή η ενεργοποίηση της φαντασίας, η διατύπωση υποθέσεων και η δημιουργική σκέψη αποτελούν επιδιώξεις της σύγχρονης διδασκαλίας των φυσικών επιστημών. Για το λόγο αυτό οι εκπαιδευτικοί θεωρούν ότι τα ΝΠ είναι αναντικατάστατα εργαλεία προκειμένου να διδάξουν νόμους που περιλαμβάνουν σχέσεις με σημαντική αφαίρεση, όπως για παράδειγμα νόμους από τη θεωρία της σχετικότητας. Αυτοί διαισθάνονται ότι τα ΝΠ βοηθούν να γεφυρωθεί το χάσμα μεταξύ των νέων εννοιών και νόμων που πρέπει να μάθουν οι μαθητές με την καθημερινή τους εμπειρία και την προϋπάρχουσα γνώση. Μία σημαντική διαδικασία στη διδασκαλία των ΦΕ είναι αυτή κατά την οποία οι μαθητές ερωτώνται να προβλέψουν νοητικά το αποτέλεσμα ενός πειράματος. Η διαδικασία αυτή ενθαρρύνει τους μαθητές να εκφράσουν τις ιδέες τους για τις έννοιες που πρόκειται να διδαχτούν. Είναι, συνεπώς, προφανές ότι τα ΝΠ είναι χρήσιμα για τη διαδικασία της ανάδειξης των ιδεών των μαθητών. Επίσης τα ΝΠ, καθώς έχουν ένα ιδιαίτερο ρόλο στην ιστορία των ΦΕ, μπορούν να βοηθήσουν τους μαθητές να προσεγγίσουν τις ΦΕ μέσω της ιστορίας τους και να τους εξοικειώσουν με πρακτικές που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των ΝΠ, που τους δίνει ιδιαίτερη δυναμική για τη χρήση τους στη διδασκαλία, είναι ότι περιέχουν το στοιχείο της αφήγησης. Όταν τα ΝΠ πρόκειται να παρουσιαστούν στους μαθητές θα πρέπει να μετασχηματίζονται από 109

110 τους δασκάλους σε μια μορφή που να ενεργοποιεί τους μαθητές και να τους οδηγεί στις καταστάσεις και τις διαδικασίες εκείνες που θα τους βοηθήσουν να κατανοήσουν σε ένα σημαντικό βαθμό το επιδιωκόμενο από τη διδασκαλία. Σε αυτή την κατεύθυνση, οι εκπαιδευτικοί θα μπορούσαν να αντλήσουν σημαντικό εκπαιδευτικό υλικό από κείμενα επιστημόνων που προέρχονται από βιβλία εκλαΐκευσης της επιστήμης. Πράγματι, κορυφαίοι επιστήμονες όπως ο Einstein, ο Gamow ή ο Landau αναγνώρισαν τη δυναμική των ΝΠ για την επικοινωνία με το κοινό και έγραψαν βιβλία προσπαθώντας να εκλαϊκεύσουν θεωρίες της Φυσικής χρησιμοποιώντας συστηματικά ΝΠ. Τα κείμενα των παραπάνω βιβλίων μπορεί να αξιοποιηθούν κατά τη χρήση των ΝΠ στην σχολική τάξη. Στα διδακτικά μετασχηματισμένα ΝΠ υπάρχει το στοιχείο της αφήγησης και μείωση του φόρτου χειρισμού μαθηματικών τύπων με αποτέλεσμα οι μαθητές να μπορούν να παρακολουθούν εύκολα και με ενδιαφέρον την διαδικασία του ΝΠ και να επικεντρώνουν στο νόημα των εννοιών. Αυτό διευκολύνει τη διαδικασία κατανόησης των διδασκομένων νόμων της Φυσικής χωρίς τις λεπτομέρειές τους, το οποίο θα πρέπει να αποτελεί και στόχο της διδασκαλίας της Φυσικής στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Βελέντζας Α. (2013) Νοητικά πειράματα. Ο ρόλος τους στην ανάπτυξη και στην διδασκαλία της Φυσικής. Εκδοτικός όμιλος συγγραφέων καθηγητών. Αθήνα Βλάχος Ι., (2004) Εκπαίδευση στις φυσικές επιστήμες, η πρόταση της εποικοδόμησης. Γρηγόρης, Αθήνα Κόκκοτας Π., (2002) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Μέρος II, Αθήνα Σταυρίδου Ε. (1995) Μοντέλα Φυσικών Επιστημών και διαδικασίες μάθησης, Σαββάλας, Αθήνα 110

111 10. Η ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΑΤΥΠΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΜΑΘΗΣΗΣ ΣΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΩΝ ΦΕ Τι ονομάζουμε άτυπες πηγές μάθησης και ποιος είναι ο στόχος τους; Η μάθηση όπως αυτή προβλέπεται από το Αναλυτικό Πρόγραμμα και προσφέρεται από τα σχολεία και τα πανεπιστήμια χαρακτηρίζεται ως η τυπική μορφή μάθησης. Παράλληλα όμως υπάρχουν και οι άτυπες μορφές μάθησης, όπως για παράδειγμα, άρθρα επιστήμης σε εφημερίδες και περιοδικά, ειδικά ένθετα και DVD που δημοσιεύονται ή διατίθενται από τον τύπο, ντοκιμαντέρ επιστήμης στην τηλεόραση και στον κινηματογράφο, υλικό που δημοσιεύεται στο Διαδίκτυο, Μουσεία επιστήμης και τεχνολογίας, κλπ. Αυτές οι πηγές είναι σήμερα εύκολα προσβάσιμες στους μαθητές, στους δασκάλους και γενικότερα στο ευρύ κοινό. Ο πληθυσμός στον οποίο απευθύνονται οι πηγές της άτυπης εκπαίδευσης είναι όλοι οι πολίτες, χωρίς εξειδικευμένες γνώσεις πάνω σε θέματα επιστήμης. Οι πηγές αυτές απευθύνονται και στους εκπαιδευτικούς, οι οποίοι σύμφωνα με σχετική έρευνα δηλώνουν ότι μέσω αυτών των πηγών αυτοεπιμορφώνονται, αλλά επίσης και στους μαθητές, οι οποίοι με ενδιαφέρον προσεγγίζουν αυτές τις πηγές. Ο βασικός στόχος των πηγών άτυπης εκπαίδευσης είναι να ενημερωθούν οι πολίτες για γενικά θέματα των φυσικών επιστημών που τους αφορούν (π.χ. το ανθρώπινο σώμα, το Ηλιακό σύστημα, η ατμόσφαιρα), αλλά και για επίκαιρα θέματα (κλωνοποίηση κ.α.). Επίσης, με σκοπό τη δημόσια κατανόηση της επιστήμης, παρουσιάζονται με «γλώσσα» πιο φιλική, στον αμύητο στη χρήση του επιστημονικού κώδικα πολίτη, στοιχεία από θεωρίες της Φυσικής, όπως παραδείγματος χάριν στοιχεία από τη θεωρία της σχετικότητας. Οι άτυπες πηγές μάθησης μπορούν να αξιοποιηθούν στη διδασκαλία των ΦΕ; Tα τελευταία χρόνια, η εξέλιξη σε διάφορους τομείς της επιστήμης (πληροφορική, διάστημα, βιολογία, υγεία, κ.λπ.) συμβαίνει με ταχύτατους ρυθμούς. Πολλές από αυτές τις εξελίξεις έχουν ολοένα και μεγαλύτερη επίδραση στην καθημερινή ζωή των πολιτών, οι οποίοι θα πρέπει άμεσα να τις πληροφορούνται και να τις κατανοούν, ώστε να παίρνουν και τις κατάλληλες αποφάσεις για τη ζωή τους και να συμμετέχουν στον κοινωνικό διάλογο για θέματα επιστήμης (π.χ. θέματα βιοηθικής, πυρηνικής 111

112 ενέργειας κ.α.). Για το λόγο αυτό, οι πολίτες (ανάμεσα σε αυτούς οι μαθητές και οι εκπαιδευτικοί) εκδηλώνουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την πληροφόρησή τους στα θέματα αυτά. Η τυπική εκπαίδευση παρουσιάζει μεγάλη αδράνεια και φαίνεται να αδυνατεί να μετασχηματίσει αυτή τη νέα γνώση σε σχολική γνώση. Έτσι, το κύριο βάρος για την πληροφόρηση και εκπαίδευση των πολιτών στις σύγχρονες εξελίξεις της επιστήμης το έχουν αναλάβει οι άτυπες μορφές μάθησης. Επιστήμονες ή κατάλληλα εκπαιδευμένοι δημοσιογράφοι προσπαθούν να εκλαϊκεύουν την επιστημονική γνώση, δηλαδή να την μετασχηματίζουν σε δημόσια γνώση. Οι «γνώσεις» αυτές παρεμβαίνουν στην προσπάθεια του σχολείου για οικοδόμηση επιστημονικής γνώσης στους μαθητές, άλλοτε διευκολύνοντας την όλη διαδικασία και άλλοτε εμποδίζοντάς την. Γι αυτό άλλωστε συχνά η «γνώση» που έχει κάθε παιδί από άτυπες πηγές γνώσης αποκαλείται και το «αόρατο υπόβαθρο της τυπικής εκπαίδευσης». Οι «γνώσεις» που κατακτούν τα παιδιά μέσω των άτυπων πηγών α) μπορεί να είναι συμβατές με την επιστημονική γνώση, οπότε συμβάλλουν καθοριστικά στον επιστημονικό γραμματισμό των μαθητών, β) μπορεί απλώς να λειτουργούν ως θετικά ερεθίσματα που προετοιμάζουν τους μαθητές να υποδεχθούν την επιστημονική γνώση αργότερα μέσω της τυπικής εκπαίδευσης και γ) μπορεί να διαφέρουν από τις επιστημονικές γνώσεις. Η τελευταία περίπτωση συμβαίνει είτε διότι οι μαθητές δεν έχουν οικοδομήσει τα κατάλληλα νοητικά σχήματα ώστε να μπορέσουν να εντάξουν τις καινούργιες έννοιες σε αυτά, είτε διότι οι ίδιες οι πηγές δεν είναι τόσο αξιόπιστες και μεταφέρουν τα επιστημονικά γεγονότα συνήθως με τέτοιον τρόπο ώστε να προκαλούν σύγχυση και λανθασμένη ερμηνεία από τους μαθητές. Συνεπώς, οι άτυπες πηγές μάθησης μπορεί να αξιοποιηθούν στην εκπαιδευτική διαδικασία διότι αποτελούν ένα ορυχείο υλικού και εναλλακτικών μορφών γνώσης, από το οποίο είναι δυνατόν να αντλήσει ο μαθητής υλικό για να δημιουργήσει τη δική του προσωπική εργασία που θα του ανατεθεί ή ο εκπαιδευτικός για να σχεδιάσει το μάθημά του ή άλλες δραστηριότητες (π.χ. επίσκεψη σε ένα πλανητάριο). Ο ρόλος του εκπαιδευτικού κρίνεται καθοριστικός για την κριτική αξιολόγηση των άτυπων πηγών γνώσης που θα χρησιμοποιηθούν στην εκπαιδευτική διαδικασία.. Δηλαδή, θα πρέπει 112

113 να ελέγχει το περιεχόμενό τους και τον τρόπο παρουσίασής τους (εάν είναι κατάλληλος για τη νοητική ηλικία των μαθητών, εάν οι έννοιες παρουσιάζονται με οργανωμένο τρόπο, κλπ.) και να μην παραδίδεται ο ίδιος και οι μαθητές του άκριτα σε αυτές, αποδεχόμενος a priori την εγκυρότητά τους. Πως ταξινομούνται οι άτυπες πηγές μάθησης ανάλογα με το χώρο και τις συνθήκες που υλοποιείται η μάθηση στις ΦΕ. Διακρίνονται τρεις βασικές κατηγορίες άτυπων πηγών μάθησης ανάλογα με το χώρο και τις συνθήκες που υλοποιείται η μάθηση. 1. Οργανωμένες σχολικές επισκέψεις σε χώρους εκτός σχολείου Η τυπική εκπαίδευση αξιοποιεί τα εκπαιδευτικά προγράμματα που παρέχουν οι άτυπες πηγές μάθησης (μουσεία, κέντρα επιστήμης, πλανητάρια, ζωολογικοί και βοτανικοί κήποι κ.α.) προγραμματίζοντας σχετικές επισκέψεις για να εμπλουτίσει το επίσημο αναλυτικό πρόγραμμα στις ΦΕ. Το διδακτικό όφελος είναι σημαντικό εφόσον οι εκπαιδευτικοί προετοιμάζουν προσεκτικά αυτές τις επισκέψεις. Πριν την επίσκεψη ο εκπαιδευτικός ενημερώνεται για το περιεχόμενο και το είδος των παρεχόμενων εκπαιδευτικών προγραμμάτων προκειμένου να διαπιστώσει την καταλληλότητά τους ως προς το περιεχόμενο αλλά και το ηλικιακό επίπεδο των μαθητών. Κατόπιν προετοιμάζει κατάλληλα το εννοιολογικό υπόστρωμα των μαθητών προκειμένου αυτοί να λειτουργήσουν εποικοδομητικά κατά τη διάρκεια της επίσκεψης. Κατά την επίσκεψη οι μαθητές θα πρέπει να συμπληρώνουν κάποιο φύλλο εργασίας, που θα έχει σχεδιάσει ο εκπαιδευτικός, ώστε αυτοί να πλοηγούνται στο νέο χώρο, να εστιάζουν σε συγκεκριμένα εκθέματα και να υλοποιούν συγκεκριμένες δραστηριότητες. Τέλος, μετά την επίσκεψη (ίσως όχι άμεσα) θα πρέπει να ακολουθήσει συζήτηση πάνω στα φύλλα εργασίας και να καταγραφούν οι εντυπώσεις και τα συμπεράσματα. 2. Ιδιωτική δραστηριότητα εκτός σχολείου Μαθητές ή/και εκπαιδευτικοί προσωπικά πλοηγούνται σε άτυπες πηγές μάθησης (όπως είναι ο ημερήσιος και ο περιοδικός τύπος, η τηλεόραση, το διαδίκτυο, τα DVD, τα CD, κ.α.), σε οποιοδήποτε χώρο εκτός σχολείου (π.χ, στο σπίτι τους) ή ακόμη ιδιωτικά (ή οικογενειακά) επισκέπτονται δημόσιους οργανισμούς (μουσεία, βοτανικούς κήπους, πλανητάρια, κλπ.) 113

114 3. Εκπαιδευτικό υλικό εντός σχολείου Οι εκπαιδευτικοί σχεδιάζουν εκπαιδευτικό υλικό (το οποίο υποστηρίζει τη στοχοθεσία του αναλυτικού προγράμματος του μαθήματος) με την αξιοποίηση υλικού που προέρχεται από όλα τα είδη των άτυπων πηγών μάθησης (όπως ο ημερήσιος και ο περιοδικός τύπος, η τηλεόραση, το διαδίκτυο, τα DVD, τα CD, κλπ) για χρήση στις αίθουσες διδασκαλίας του σχολείου. Να αναφερθούν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των άτυπων πηγών μάθησης σε σχέση με τις πηγές της τυπικής εκπαίδευσης. Οι πηγές της άτυπης εκπαίδευσης παρουσιάζουν ορισμένα πλεονεκτήματα αλλά και μειονεκτήματα σε σχέση με τις πηγές της τυπικής εκπαίδευσης. Βασικά τους πλεονεκτήματα είναι ότι οι μαθητές (α) τις προσεγγίζουν οικειοθελώς, ανάλογα με τα ενδιαφέροντά τους, δηλαδή ασχολούνται με το περιεχόμενό τους επειδή αισθάνονται ότι τους κάνει νόημα. (β) ενημερώνονται για θέματα επιστήμης τα οποία είναι επίκαιρα και αφορούν την καθημερινή τους ζωή και ακόμα αισθάνονται ότι μπορούν να συμμετέχουν στον κοινωνικό διάλογο για θέματα επιστήμης. (γ) μπορούν να τις διατρέξουν μη ευθύγραμμα ή και αποσπασματικά, ακολουθώντας προσωπικές διαδρομές. (δ) θεωρούν ότι η «γλώσσα» που χρησιμοποιούν (πλούσια σε μεταφορές και αναλογίες, χωρίς όρους, μη τυπική, με πολλά αφηγηματικά στοιχεία) είναι πολύ πιο ενδιαφέρουσα και φιλική από την αντίστοιχη των σχολικών εγχειριδίων. Βασικά τους μειονεκτήματα είναι: α) Η αποσπασματικότητα των θεμάτων τους δεν βοηθά τους μαθητές να δομήσουν ένα εννοιολογικό πλαίσιο για μια θεματική ενότητα. β) Οι χαλαρές συνθήκες πλοήγησης σε αυτές, για παράδειγμα μέσα στο περιβάλλον του σπιτιού των μαθητών. γ) Η μη εξασφαλισμένη εγκυρότητά τους. Για παράδειγμα, κάποιοι συγγραφείς βιβλίων επιστήμης μπορεί να μην έχουν τις απαραίτητες γνώσεις για τα θέματα που παρουσιάζουν και μερικές φορές απλά στοχεύουν στον εντυπωσιασμό των 114

115 αναγνωστών με αποτέλεσμα οι μαθητές να οικοδομούν εναλλακτικές αντιλήψεις για τα θέματα αυτά. Συνεπώς, θα πρέπει οι εκπαιδευτικοί κατά την επιλογή του υλικού που θα αξιοποιηθεί να είναι προσεκτικοί ως προς την επιστημονική του εγκυρότητα, η οποία μπορεί να εξασφαλιστεί σε μεγάλο βαθμό εφόσον ο συγγραφέας είναι γνωστός επιστήμονας, ο οποίος γράφει εκλαϊκευτικά κείμενα για την επιστήμη (π.χ. Einstein, Landau, Gamow) ή αν το υλικό εκπορεύεται από έγκριτο επιστημονικό ίδρυμα (π.χ. γνωστό πανεπιστήμιο). Βιβλίο που κατά βάση χρησιμοποιήθηκε για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Χαλκιά Κ., (2010) Διδάσκοντας Φυσικές επιστήμες. Πατάκης, Αθήνα. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ Ακολουθεί, ως παράδειγμα αξιοποίησης των άτυπων πηγών μάθησης στη διδασκαλία, ένα φύλλο εργασίας που εκπόνησε εκπαιδευτικός για το μάθημα της Γεωγραφίας στο Γυμνάσιο. 115

116 Φύλλο εργασίας Οι επιπτώσεις από τα φυσικά φαινόμενα Τα ηφαίστεια 1. Φαντάσου ότι ταξιδεύεις στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής και επισκέπτεσαι την περιοχή γύρω από το ηφαίστειο της Αγίας Ελένης. Μπορείς να περιγράψεις αυτό που θα έβλεπες;

117 2. Σε ποια κατάσταση νομίζεις ότι βρίσκεται η περιοχή γύρω από το ηφαίστειο σήμερα; Η κατάσταση της περιοχής σήμερα Το έδαφος: βραχώδες θα υπάρχει λίγο χώμα θα είναι όπως ήταν πριν από την έκρηξη θα είναι πιο γόνιμο από πριν Η χλωρίδα: νεκρή περιοχή λίγα χόρτα όπως πριν πιο πολλά φυτά και δένδρα Η πανίδα: δεν θα υπάρχουν ζώα λίγα και μικρά ζώα Όπως πριν πιο πολλά ζώα από πριν 3. Που στηρίζεις την άποψη σου; 117

118 4. Από ποιες λέξεις αποτελείται ή λέξη «άνανθος»: 1). 2). 5. Τι σημαίνει η φράση «άνανθο τοπίο»: 118

119 6. Σήμερα, ύστερα από 25 χρόνια, τι φυτά υπάρχουν στη περιοχή γύρω από το ηφαίστειο; α) β) γ) 7. Τι εντυπωσιακό συνέβη με τη λίμνη Σπίριτ; 119

120 Άγνωστες λέξεις: Ανάνηψη = αναγέννηση από το ρήμα ανανήφω ανα (στερετικό) - νήφω (είμαι νηφάλιος) Αλληλουχία = η συνέχεια, η σειρά που συμβαίνει ένα φαινόμενο 8. Τι λέει το «Παραδοσιακό μοντέλο» των επιστημόνων για την αναγέννηση της φύσης; 9. Με ποιο τρόπο η φύση αναγεννήθηκε; Πως θα μπορούσες να χαρακτηρίσεις το μοντέλο που ακολούθησε η φύση;

121 11. Γιατί το χιόνι έπαιξε σημαντικό ρόλο στη επιβίωση και επανεμφάνιση των φυτών; Να συμπληρώσεις προσεχτικά τον παρακάτω πίνακα: Η κατάσταση της περιοχής σήμερα Το έδαφος: βραχώδες θα υπάρχει λίγο χώμα θα είναι όπως ήταν πριν από την έκρηξη θα είναι πιο γόνιμο από πριν Η χλωρίδα: νεκρή περιοχή λίγα χόρτα όπως πριν πιο πολλά φυτά και δένδρα Η πανίδα: δεν θα υπάρχουν ζώα λίγα και μικρά ζώα Όπως πριν πιο πολλά ζώα από πριν 121

122 13. Να συγκρίνεις τον πίνακα αυτόν με τον πίνακα της σελίδας 2. Τι παρατηρείς. Άλλαξε κάτι στις απόψεις σου σχετικά με τα φυσικά φαινόμενα: Τι σου έκανε περισσότερο εντύπωση στο σημερινό μάθημα και γιατί; 122

123 11. ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΩΝ ΦΕ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΗΣ ΦΙΛΟΣΟΦΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ ΤΟΥΣ Υπάρχει ενδιαφέρον για την ενσωμάτωση στη διδασκαλία των ΦΕ στοιχείων της φιλοσοφίας και της ιστορίας τους και γιατί; Την τελευταία εικοσαετία και στη χώρα μας παρατηρείται μια αύξηση του ενδιαφέροντος των εκπαιδευτικών και των ερευνητών της εκπαίδευσης για την ενσωμάτωση στη διδασκαλία των ΦΕ της φιλοσοφίας και της ιστορίας τους. Επίσης στοιχεία από την ιστορία και τη φιλοσοφία των ΦΕ συμπεριλαμβάνονται στα αναλυτικά προγράμματα. Διαβάζουμε στο ΔΕΠΠΣ «στα σχολικά εγχειρίδια σκόπιμο είναι να περιλαμβάνεται η διαδοχή των μεγάλων ιστορικών στιγμών που καθόρισαν την πορεία των Φυσικών Επιστημών, ώστε ο μαθητής να αποκτά γνώση της γένεσης των ιδεών τους, προϋπόθεση απαραίτητη για την κατάκτηση κάθε γνωστικού αντικειμένου». Η ένταξη στοιχείων από την Ιστορία και τη Φιλοσοφία των Φυσικών Επιστημών στα Αναλυτικά Προγράμματα μπορεί: α) να συνεισφέρει στη μάθηση, β) να αποδώσει στις ΦΕ το χαρακτήρα του ανθρώπινου επιτεύγματος, γ) να διευκολύνει τη σύνδεση ή την ενιαία αντιμετώπιση κλάδων, όπως η Φυσική και η Χημεία, οι οποίοι είναι ανεξάρτητοι στα Αναλυτικά Προγράμματα, δ) να βοηθήσει τη σύνδεση των εξελίξεων στις ΦΕ με τις αντίστοιχες στην τεχνολογία και κατ' επέκταση με τις αλλαγές στην κοινωνία. Υπάρχει συστηματική ενασχόληση των ερευνητών για το αν και πόσο: -οι ιδέες των παιδιών έχουν αναλογίες ή και ομοιότητες με τις ιδέες των επιστημόνων που καταγράφονται στην ιστορία των ΦΕ. - η εξέλιξη των ιδεών ή των γνώσεων των μαθητών έχει το ανάλογο της στην ιστορία των ΦΕ - η διδασκαλία των ΦΕ μπορεί να διευκολυνθεί από τη γνώση των εμποδίων τα οποία υπήρξαν στην εξέλιξη των επιστημονικών θεωριών και προτείνεται να 123

124 χρησιμοποιηθεί ο τρόπος υπέρβασής τους ως πηγή έμπνευσης για την αντιμετώπιση των μαθησιακών δυσκολιών των μαθητών Ποιοί οι βασικοί λόγοι ένταξης στην διδασκαλία των ΦΕ στοιχείων από την ιστορία και τη φιλοσοφία τους; 1) Συνεισφέρει στη μάθηση Η Διδακτική των Φυσικών Επιστημών ασχολείται με τη διδασκαλία και τη μάθηση της επιστημονικής γνώσης. Αυτή η γνώση περιλαμβάνει την τρέχουσα έγκυρη γνώση και την όχι λιγότερο σημαντική, ιστορική εξέλιξη και φύση αυτής της γνώσης. Αυτό σημαίνει ότι η Ιστορία και Φιλοσοφία της Επιστήμης αποτελεί αντικείμενο μελέτης και πολύτιμο εργαλείο της Διδακτικής των ΦΕ. Πολλά μοντέλα και θεωρητικές θέσεις που αποδέχεται η Ιστορία και η Φιλοσοφία των Φ.Ε. έχουν χρησιμοποιηθεί από τη Διδακτική των ΦΕ ως επεξηγηματικό πλαίσιο για την επίλυση των θεωρητικών της προβλημάτων και την υποστήριξη των θεωρητικών της θέσεων. 2) Κεντρίζει το ενδιαφέρον των μαθητών Η ιστορία της ανθρώπινης προσπάθειας για να γίνουν κατανοητά και να ερμηνευτούν τα φυσικά φαινόμενα και η λειτουργία του φυσικού κόσμου είναι ελκυστική για το μαθητή και αυτά τα στοιχεία είναι δυνατόν να καταστήσουν το μάθημα ενδιαφέρον. Ακόμα οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν τη συνεισφορά σπουδαίων επιστημόνων, οι αντιπαραθέσεις των οποίων είναι ενδιαφέρουσες και συναρπαστικές. 3) Βοηθά στην προσέγγιση με τις μεθόδους της επιστήμης Οι μαθητές που διδάσκονται Φ.Ε. πρέπει να τρέφουν εκτίμηση για τις επιστημονικές μεθόδους, την ποικιλία και τα όρια τους. Πρέπει ακόμα να έχουν μια αίσθηση για μεθοδολογικά ζητήματα, για το πώς αξιολογούνται οι επιστημονικές θεωρίες και πώς συνεκτιμώνται οι αντιμαχόμενες θεωρίες, καθώς και μία αίσθηση του αλληλένδετου ρόλου του πειράματος, των Μαθηματικών των θεολογικών και Φιλοσοφικών ιδεών στην πρόοδο των Φ.Ε. 124

125 4) Συνεισφέρει στη γνώση του πολιτισμού Μια διδασκαλία Φ.Ε. καλόν είναι να αποκαλύπτει στους μαθητές ορισμένα από τα μεγάλα ερωτήματα που βασάνισαν τους επιστήμονες ανά τους αιώνες, ώστε να αποκτούν γνώσεις για τους μεγάλους σταθμούς στην εξέλιξη των Φ.Ε, και κατ' επέκταση και του πολιτισμού μας. Η Ιστορία και η Φιλοσοφία των Φ.Ε. δίνουν μια ανθρώπινη διάσταση στις ΦΕ και τις συνδέουν με τα προσωπικά, ηθικά, πολιτιστικά και πολιτικά ενδιαφέροντα των ανθρώπων. 5) Προσφέρει στην βελτίωση της εκπαίδευσης των εκπαιδευτικών Βοηθά τους εκπαιδευτικούς να αντιληφθούν τις απόψεις των επιστημόνων στο πνευματικό και κοινωνικό πλαίσιο κάθε εποχής. Η γνώση των δυσκολιών που συνάντησαν η επιστημονική πρόοδος και η εννοιολογική αλλαγή των επιστημονικών ιδεών κατά τη διάρκεια της ιστορίας μπορούν να βοηθήσουν τους εκπαιδευτικούς να κατανοήσουν τις μαθησιακές δυσκολίες των μαθητών. Ποιοι οι κυριότεροι λόγοι που επικαλούνται οι ερευνητές ώστε τα προγράμματα των Φ.Ε. να αποκτήσουν μια ιστορική διάσταση; 1) Ανατρέχοντας στην ιστορία των ΦΕ είναι δυνατόν ανάμεσα στα επιχειρήματα των μεγάλων φυσικών να εντοπίσουμε ένα θησαυρό ιδεών για τη διδασκαλία θεμάτων που παρουσιάζουν ιδιαίτερη δυσκολία. Λόγου χάρη τέτοια θέματα είναι οι παρανοήσεις που απασχόλησαν τους φυσικούς και σήμερα ανευρίσκονται στη σκέψη πολλών μαθητών. Μέσω της ιστορίας οι διδάσκοντες αντιλαμβάνονται τις δυσκολίες και τα εμπόδια στη εξέλιξη ενός θέματος και έτσι μπορούν να αντιμετωπίσουν μορφές αυτών των δυσκολιών και εμποδίων που παρουσιάζονται στη διδακτική πράξη. 2) Η Ιστορία των Φ.Ε. είναι από τη φύση της ενδιαφέρουσα. Εξετάζοντας για παράδειγμα τη ζωή και τα έργα συγκεκριμένων επιστημόνων, εξανθρωπίζεται τη 125

126 διδακτέα ύλη των Φ.Ε, και γίνεται περισσότερο ενδιαφέρουσες για τους μαθητές. Σημαντικά επεισόδια στην Ιστορία των Φ.Ε. και του πολιτισμού πρέπει να είναι γνωστά σε όλους τους μαθητές. 3) Η Ιστορία αντιτίθεται στον επιστημονισμό και στο δογματισμό που συχνά συναντώνται στα επιστημονικά κείμενα και στις σχολικές τάξεις. Η γνώση δεν δίνεται a priori στην τελική της μορφή εξαρχής, αλλά είναι προϊόν εξέλιξης που καθορίζεται πολλές φορές από εξωγενής προς τις ΦΕ παράγοντες. Δηλαδή αυτές είναι προϊόν συγκεκριμένου πολιτισμικού περιβάλλοντος. 4) Η Ιστορία επιτρέπει να γίνουν συνδέσεις των Φ.Ε. με άλλα θέματα εκτός φυσικής. Δηλαδή μπορεί να γίνει αντιληπτό ότι η έρευνα σε μια περιοχή δεν είναι απομονωμένη από την έρευνα σε άλλους τομείς αλλά πολλές φορές προκύπτει από προβλήματα και ερωτήματα άλλων τομέων. Αναφέρετε βασικούς τρόπους που χρησιμοποιούν οι εκπαιδευτικοί για να εντάξουν στοιχεία από την ιστορία των ΦΕ στη διδασκαλία. A) Πραγματοποιούν μία «κλασική» διδασκαλία στην οποία για την κατανόηση δεν χρησιμοποιούν στοιχεία από την Ιστορία των ΦΕ και παράλληλα ή στο τέλος παραθέτουν ιστορικά στοιχεία (πορτραίτα επιστημόνων ανέκδοτα αυθεντικά κείμενα κ.α.) με σκοπό τη δημιουργία συνείδησης ότι και οι ΦΕ είναι ένα πολιτισμικό προϊόν. Β) Η Ιστορία των Φ.Ε. γίνεται μέρος της μελέτης του περιεχομένου των Φ.Ε. Ακολουθούν την ιστορική εξέλιξη του θέματος που θα διδάξουν και προσδιορίζουν τα κρίσιμα βήματα ή τις ιδέες κλειδιά, ανακατασκευάζοντας ιστορικά στοιχεία π.χ. με αναπαραγωγή ιστορικών πειραμάτων, με δραματοποιημένες αναπαραστάσεις ιστορικών συζητήσεων και γεγονότων κ.τ.λ 126

127 Ποιές οι βασικές ενστάσεις κατά της συστηματικής ένταξης της ιστορίας των ΦΕ στη διδασκαλία τους; 1. Για να κατανοήσει κάποιος την ιστορία των ΦΕ πρέπει πρωτίστως να τις γνωρίζει και άρα να τις έχει πρώτα διδαχτεί στη σημερινή τους μορφή και ύστερα στην ιστορική τους εξέλιξη. 2. Μπορεί να δημιουργηθούν συγχύσεις γιατί η ιστορική εξέλιξη ενός θέματος δεν είναι γραμμική και λαμβάνει χώρα σε άλλο κοινωνικοπολιτισμικό πλαίσιο από το σημερινό και επίσης οι διδασκόμενοι έχουν συνήθως αποσπασματική αίσθηση του παρελθόντος. 3. Αν ο σκοπός της διδασκαλίας των ΦΕ είναι η λύση των σημερινών προβλημάτων προς τι η αναδρομή στο παρελθόν; 4. Μια διδακτική προσέγγιση με βάση την ιστορική εξέλιξη των θεμάτων απαιτεί πολύ χρόνο που δεν είναι διαθέσιμος 5. Υπάρχει έλλειψη σχετικής παιδείας στους διδάσκοντες και έλλειψη διαθέσιμων πηγών. 6. Δεν υπάρχουν σαφείς τρόποι αξιολόγησης της θετικής ή αρνητικής επίδρασης της ιστορίας των ΦΕ στη διδασκαλία τους. Ποιοι οι κυριότεροι λόγοι που επικαλούνται οι ερευνητές ώστε τα προγράμματα των Φ.Ε. να αποκτήσουν φιλοσοφική διάσταση είναι: 1) Η συμβολή των ΦΕ σε μία σειρά τομείς όπως η αισθητική, ο πολιτισμός, η ηθική κ.τ.λ. είναι αναμφισβήτητη. Γι αυτό στο μάθημα των Φ.Ε. θα πρέπει να παρέχεται η 127

128 ευκαιρία στους μαθητές να γνωρίσουν βασικά φιλοσοφικά ερωτήματα και να αποκτήσουν ορισμένες βασικές φιλοσοφικές ικανότητες αναλυτικού και επεξηγηματικού περιεχομένου. 2) Όταν διδάσκονται οι Φ.Ε, σε ένα βαθμό διδάσκεται και η Φιλοσοφία τους. Ο διαχωρισμός της εκμάθησης των Φ.Ε, από τη Φιλοσοφία καταλήγει σε μια αλλοιωμένη εκπαίδευση για αυτές. 3) Η κατανόηση και η προσέγγιση του κόσμου από έναν επιστήμονα διαμορφώνεται από την εκπαίδευση και το περιβάλλον του και αυτό το περιβάλλον επηρεάζεται από τους φιλοσόφους της εποχής του. 4) Πολλές έννοιες της φυσικής (π.χ. ενέργεια) εμφανίζουν αρχικά μια ασάφεια ως προς τον προσδιορισμό τους και η κατανόησή τους απαιτεί προσπάθεια στα όρια του φιλοσοφικού στοχασμού. Ακόμα χρησιμοποιούνται λέξεις δυσνόητες όπως υπέρθεση, επαλληλία κ.τ.λ. που πλάστηκαν και μορφοποιήθηκαν από τη εποχή των αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων. 5) Παρέχεται μια ευκαιρία, να μυηθούν οι μαθητές στη φιλοσοφία μέσα από τη στενή σχέση της με τις Φ.Ε. Πως μπορεί να προσεγγισθεί από τον εκπαιδευτικό η αλληλεπίδραση Φ.Ε. και Φιλοσοφίας; -Ενθαρρύνοντας τους μαθητές να κάνουν ερωτήματα με τα οποία αρχίζει η φιλοσοφία π.χ. «Τι εννοείς με;» και «Πώς το ξέρεις;» -Διαβάζοντας κείμενα από αυθεντικές πηγές. -Κάνοντας διαθεματικές εργασίες, που συνδέουν τις Φ.Ε. με τα μαθήματα της ιστορίας, των κοινωνικών επιστημών, των θρησκευτικών ή της λογοτεχνίας. 128

129 -Κάνοντας συζητήσεις για βασικά θέματα ή ακόμη και συζητήσεις φιλοσοφικές που σχετίζονται με θέματα Φ.Ε. που διδάσκονται ή των πρακτικών που ακολουθούνται στην επιστήμη. Να αναφέρετε συμπερασματικά τους λόγους για μία ιστορική και φιλοσοφική προσέγγιση της διδασκαλίας των Φ.Ε. -ζωντανεύει το μάθημα, -προκαλεί το ενδιαφέρον των μαθητών, -δείχνει την κοινωνική διάσταση της επιστήμης, -τονίζει καλύτερα το ρόλο της στο κοινωνικό γίγνεσθαι, -αναπτύσσει στους μαθητές τον τρόπο σκέψης του επιστήμονα, -φέρνει στη σχολική τάξη τις ιδέες και τις σκέψεις των μεγάλων ερευνητών με τη βοήθεια των ίδιων τους των κειμένων. -αποκαλύπτει πως τυχαία γεγονότα, σφράγισαν την ερμηνεία πειραματικών δεδομένων και επιτάχυναν ή επιβράδυναν την εξέλιξη της επιστήμης. Ο σκοπός της εκπαίδευσης στις Φ.Ε. είναι να εισάγει τους μαθητές στο περιεχόμενο αλλά και να τους μυήσει στη μεθοδολογία των Φ.Ε. Αυτό απαιτεί προσεγγίσεις στη διδασκαλία των ΦΕ οι οποίες στηρίζονται τόσο στο περιεχόμενο όσο και στην ιστορία και φιλοσοφία των ΦΕ. Για την αποτελεσματικότητα της χρήσης της ιστορίας και της φιλοσοφίας των ΦΕ στη διδασκαλίας τους έχουν γίνει έρευνες και στην Ελλάδα και στο εξωτερικό από τις οποίες βγαίνουν διάφορα συμπεράσματα που συντείνουν στο ότι η ιστορία και η φιλοσοφία των ΦΕ θα μπορούσε να αποτελέσει πλούσιο κεφάλαιο προς εκμετάλλευση από τη διδακτική των ΦΕ με στόχο τον εντοπισμό των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και την ανάπτυξη διδακτικού υλικού με σκοπό την εννοιολογική τους αλλαγή. 129

130 Βιβλιογραφία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκε ΒΑΛΑΔΑΚΗΣ Α., Αποθησαύριση της φυσικής με γνώμονα τη διδακτική πράξη, πρακτικά συμποσίου: «Η συμβολή της ιστορίας και της φιλοσοφίας των ΦΕ στη διδασκαλία των ΦΕ, εκδόσεις Χριστοδουλιδη, 2001 ΒΛΑΧΟΣ Γ. ΚΟΚΚΟΤΑΣ Π., Η γέννηση και η εξέλιξη των σωματιδιακών μοντέλων για την ύλη, στο βιβλίο ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ, εκδ. ΤΥΠΩΘΗΤΩ, 2000 ΚΑΡΥΔΑΣ Α., ΚΟΥΜΑΡΑΣ Π., Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ. Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ, από τα πρακτικά του συμποσίου «Η συμβολή της ιστορίας και φιλοσοφίας των ΦΕ στη διδασκαλία των ΦΕ» εκδόσεις Χριστοδουλίδη, 2001 Π.ΚΟΚΚΟΤΑΣ, ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ, τέταρτη έκδοση, εκδόσεις ΓΡΗΓΟΡΗ, ΣΕΡΟΓΛΟΥ Φ., ΚΟΥΜΑΡΑΣ Π., ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΤΑΣΕΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΗ ΓΝΩΣΤΙΚΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΓΝΩΣΤΙΚΗ ΚΑΙ ΣΥΝΑΙΣΘΗΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ ΤΗΣ ΜΑΘΗΣΗΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΕΦΑΠΜΟΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΠΡΟΤΑΣΕΩΝ ΤΗΣ ΓΝΩΣΤΙΚΗΣ ΔΙΑΣΤΑΣΗΣ ΜΕ ΤΟ ΜΟΝΤΑΛΟ ΕΡΕΥΝΑΣ SHINE, από τα πρακτικά του συμποσίου «Η συμβολή της ιστορίας και φιλοσοφίας των ΦΕ στη διδασκαλία των ΦΕ» εκδόσεις Χριστοδουλίδη, 2001 ΤΖΑΝΑΚΗΣ Κ., Η ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΗΣ, στο συμπόσιο με θέμα «Η συμβολή της ιστορίας και φιλοσοφίας των ΦΕ στη διδασκαλία των ΦΕ, εκδόσεις Χριστοδουλίδη,

131 12. Η ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ (ΤΠΕ) ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Τι εννοούμε με τον όρο τεχνολογίες πληροφορίας και επικοινωνίας (ΤΠΕ); Ως Τεχνολογίες Πληροφορίας και Επικοινωνίας (ΤΠΕ) εννοούμε τις εφαρμογές και τα προϊόντα της σύγχρονης τεχνολογίας, που αφορούν στη συγκέντρωση και ηλεκτρονική κωδικοποίηση, επεξεργασία, ταξινόμηση, επιλεκτική και συνδυαστική ανάσυρση, διακίνηση και διάχυση, γνωστοποίηση και μελέτη της όποιας πληροφορίας σε κάθε της μορφή (κείμενο, γράφημα, ήχος, εικόνα, κ.α.). Οι ΤΠΕ έχουν ως κέντρο τον ηλεκτρονικό υπολογιστή (ΗΥ) ο οποίος, σήμερα, είναι εμπλουτισμένος με δυνατότητες - πολυμέσων (επιτρέπουν την καταγραφή, επεξεργασία και αποθήκευση κειμένου, ήχου, κινούμενης εικόνας, βίντεο κ.α.) - υπερμέσων (hypermedia), δηλαδή μη γραμμική διασύνδεση του υπερκειμένου (hypertext) και των πολυμέσων μέσω συνδέσμων (links) σε αλληλεπίδραση με το χρήστη. - τηλεπικοινωνιών μεταξύ ανθρώπων και συσκευών και συσκευών μεταξύ τους, όσο και πρόσβαση σε βάσεις δεδομένων, τράπεζες πληροφοριών, ανάπτυξη και χρήση δικτύων υπολογιστών κ.α. Σήμερα όλο και περισσότερες χώρες επιδιώκουν την εισαγωγή και ενσωμάτωση των ΤΠΕ στο εκπαιδευτικό τους σύστημα. Σε ποιές κατηγορίες μπορεί να ταξινομηθεί το εκπαιδευτικό υλικό που παράγεται με την βοήθεια των ΤΠΕ. Το ψηφιακό εκπαιδευτικό υλικό έχει μεγαλύτερη ποικιλία από το έντυπο και μπορεί να ταξινομηθεί στις ακόλουθες γενικές κατηγορίες: Λογισμικά εξάσκησης και εμβάθυνσης. Ηλεκτρονικά βιβλία πολυμέσων. Λογισμικά παραγωγής προσομοιώσεων φαινομένων, συσκευών, διαδικασιών. 131

132 Λογισμικά δημιουργίας και δοκιμής μοντέλων. Συστήματα λήψης και επεξεργασίας δεδομένων από πειραματικές διατάξεις. Νοήμονα συστήματα διδασκαλίας. Να εξηγήσετε συνοπτικά κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες εκπαιδευτικού υλικού που παράγεται με τις νέες τεχνολογίες Λογισμικά εξάσκησης και εμβάθυνσης Τα λογισμικά εξάσκησης και εμβάθυνσης στοχεύουν στην απομνημόνευση γνώσεων, στη σωστή χρήση αλγοριθμικών διαδικασιών, στη βελτίωση της απόδοσης σε ποικιλία από κριτήρια εξετάσεων, κλπ. Ηλεκτρονικά βιβλία πολυμέσων Τα ηλεκτρονικά βιβλία πολυμέσων περιέχουν εκτός από κείμενα, διαγράμματα και εικόνες, αποσπάσματα μουσικής ή ομιλίας ή βίντεο, κινούμενα σκίτσα, εικόνες οι οποίες αναπαριστούν φαινόμενα, πειράματα, μοντέλα, κ.ά. Οι εικόνες, τα κείμενα και τα σχεδιαγράμματα που υπάρχουν σε ένα ηλεκτρονικό βιβλίο συνήθως είναι συσχετισμένα μεταξύ τους μέσω συνδέσμων και ο μαθητής μπορεί να μεταβεί από ένα σημείο του κειμένου σε ένα άλλο ή σε ένα λεξικό όρων ή σε μία εικόνα ή ένα διάγραμμα, να δει ένα φαινόμενο σε βίντεο, ή στην προσομοίωση ενός πειράματος ή στην αναπαράσταση ενός φαινομένου μέσω ενός μοντέλου κ.α.. Η δυνατότητα αναζήτησης πληροφοριών στα περιεχόμενα ενός ηλεκτρονικού βιβλίου διευκολύνεται από τα «εργαλεία» που προσφέρονται από το ίδιο το λογισμικό ή από τα προγράμματα τα οποία στηρίζουν τη λειτουργία του ίδιου του υπολογιστή. Το ηλεκτρονικό βιβλίο μπορεί να διαβαστεί με πολλούς τρόπους ανάλογα με το στόχο της μελέτης (π.χ. με τη χρήση των συνδέσμων ή του ευρετηρίου ή της αναζήτησης), σε αντίθεση με το γραμμικό τρόπο ανάγνωσης του τυπωμένου βιβλίου. Λογισμικά παραγωγής προσομοιώσεων Τα λογισμικά προσομοίωσης έχουν ποικίλες δυνατότητες, από την παρουσίαση ενός φαινομένου, έως το εικονικό εργαστήριο στο οποίο προσομοιώνονται συσκευές, διατάξεις, διαδικασίες και φαινόμενα (π.χ java applets, PhET κ.α.). Σημαντική 132

133 διάδοση έχουν οι διαδραστικές αναπαραστάσεις φαινομένων. Σε αυτές ο μαθητής έχει τη δυνατότητα να επιλέξει τιμές παραμέτρων, αρχικές τιμές, κλπ, και να δει τις αλλαγές που επιφέρουν οι επιλογές του (Interactive Physics). Πολλά λογισμικά δίνουν τη δυνατότητα στο μαθητή να σχεδιάσει τα δικά του πειράματα και να ελέγξει τις προβλέψεις του για την εξέλιξη ενός φαινομένου (π.χ. το σύνθετο εργαστηριακό περιβάλλον - ΣΕΠ). Λογισμικά δημιουργίας και δοκιμής μοντέλων Η μοντελοποίηση είναι μια σημαντική διαδικασία τόσο για τη μάθηση όσο και για την επιστημονική μεθοδολογία. Ο χρήστης μπορεί να μοντελοποιήσει ένα φαινόμενο μέσω της μαθηματικής του περιγραφής, να αλλάξει τιμές παραμέτρων ώστε να μελετήσει διάφορες περιπτώσεις, να κάνει προβλέψεις ή να παρουσιάσει το φαινόμενο που περιγράφεται με το μοντέλο (π.χ. το λογισμικό modellus). Συστήματα λήψης και επεξεργασίας δεδομένων Η δυνατότητα του υπολογιστή να συνδέεται με ειδικές διατάξεις που «αισθάνονται» το περιβάλλον (αισθητήρες) διαφοροποιεί ριζικά την παραδοσιακή διαδικασία της μέτρησης στο εργαστήριο. Μέσω των αισθητήρων και τη βοήθεια ειδικού λογισμικού τα δεδομένα των πειραμάτων συλλέγονται αυτόματα και εμφανίζονται χωρίς καθυστέρηση στην οθόνη, σχεδιάζονται οι γραφικές παραστάσεις και επηρεάζονται τα μοντέλα που περιγράφουν / ερμηνεύουν το φαινόμενο. Τα δεδομένα αυτά μπορεί να αποθηκευθούν και να χρησιμοποιηθούν σε σενάρια πειραματισμού έξω από το εργαστήριο, στην τάξη ή στο σπίτι. Νοήμονα συστήματα διδασκαλίας Τα νοήμονα συστήματα διδασκαλίας, αποτελούν μια προσπάθεια να χρησιμοποιηθούν τα πρόσφατα επιτεύγματα της τεχνητής νοημοσύνης στην προσομοίωση του ρόλου του δασκάλου στην εξατομικευμένη διδασκαλία. Είναι αποτελεσματικά σε θέματα τα οποία έχουν αυστηρή λογικομαθηματική δομή και απευθύνονται σε εκπαιδευόμενους με ανάλογη αρχική γνώση. Δεν είναι εξίσου αποτελεσματικά στην εκπαίδευση των μαθητών, η μαθησιακή συμπεριφορά των οποίων παρουσιάζει πολυπλοκότητα. 133

134 Να αναφέρετε βασικά χαρακτηριστικά που πρέπει να έχει το εκπαιδευτικό υλικό των ΤΠΕ για να είναι αποτελεσματικό. - Πρέπει να προσφέρει πολλά και διαφορετικά σημεία εισόδου (πρόκληση ενδιαφέροντος) στο περιεχόμενο του και τη δυνατότητα επιστροφής σε προηγούμενες αφετηρίες ή σταθμούς, διευκολύνοντας τον αναστοχασμό ή την εκτίμηση της προόδου. - Να διαθέτει στο χρήστη δυνατότητες προσαρμογής στα ενδιαφέροντα του, τις δυνατότητες του καθώς και το ρυθμό προόδου του, χωρίς να τον απομονώνει από άλλους χρήστες. Οι δυνατότητες αποθήκευσης σημειώσεων, σχεδίων δράσης, λύσεων προβλημάτων, εξηγήσεων, κλπ, καλόν είναι να προσφέρονται σε ατομικό επίπεδο, αλλά να παρέχεται ταυτόχρονα η δυνατότητα της ανταλλαγής των στοιχείων αυτών με άλλους και να ευνοείται η συνεργασία στην επίλυση προβλημάτων. - Να υπάρχουν στο λογισμικό οι δυνατότητες ώστε το υλικό να μπορεί να προσαρμοστεί στην αρχική γνώση των χρηστών/ μαθητών με τη βοήθεια των στοιχείων που θα συλλέξει ο εκπαιδευτικός (π.χ. μέσω ενός ερωτηματολογίου). - Να προσφέρει δυνατότητες κλιμάκωσης του επιπέδου απαιτήσεων σε γνώσεις και δεξιότητες, όχι μόνο στις Φυσικές Επιστήμες αλλά και στις γνώσεις χειρισμού των ηλεκτρονικών υπολογιστών. - Να προσφέρει ποικίλες πηγές πληροφόρησης (κείμενα, εικόνες, ήχους, βίντεο, κ.ά.) και τρόπους διασύνδεσης μεταξύ των διαφόρων ενοτήτων περιεχομένου (links). - Να υπάρχουν τρόποι παραγωγής δεδομένων από προσομοιώσεις, εργαλεία επεξεργασίας των δεδομένων και απεικόνισης των συμπερασμάτων. Να προσφέρει, δηλαδή, εκτός από τη διαδραστικότητα, δυνατότητες συλλογής, παραγωγής και επεξεργασίας πληροφοριών, κειμένων, πινάκων τιμών, γραφικών παραστάσεων, σχεδίων, μοντέλων, κλπ. - Να προκαλεί το χρήστη για να εμπλακεί σε δράσεις, σε εξερευνήσεις, σε πειραματισμό, σε ανταλλαγή απόψεων, κ.ά. Ερωτήματα και προβληματισμοί απομακρυσμένα από τα ενδιαφέροντα των μαθητών, δεν μπορεί να συντηρήσουν το ενδιαφέρον και την προσπάθειά τους. 134

135 Τα παραπάνω χαρακτηριστικά από μόνα τους δεν αρκούν αν δεν συσχετίζονται αρμονικά με τη διδακτική στρατηγική, τη σκοποθεσία και το περιεχόμενο των αναλυτικών προγραμμάτων. Επίσης επιβάλλεται ο εκπαιδευτικός να έχει γνώσεις σχετικά με το λογισμικό, τον τρόπο χρήσης του και τον τρόπο προσαρμογής του στα χαρακτηριστικά των μαθητών που διδάσκει. Συνεπώς η εκπαίδευση των εκπαιδευτικών στη διδακτική αξιοποίηση των ΤΠΕ προβάλλει επιτακτική. Οι νέες τεχνολογίες δε θα πρέπει να χρησιμοποιούνται ως προμηθευτές πληροφόρησης, αλλά μάλλον ως φορείς και διευκολυντές της σκέψης και της οικοδόμησης της γνώσης. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Βλάχος Ι., (2004) Εκπαίδευση στις φυσικές επιστήμες, η πρόταση της εποικοδόμησης. Γρηγόρης, Αθήνα Κόκκοτας Π., (2002) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Μέρος II, Αθήνα 135

136 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΣΤΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ (Το διδακτικό σενάριο παρουσιάζεται συνοπτικά) 136

137 ΔΙΔΑΚΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 1. ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ 1.1. ΤΙΤΛΟΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ Πειραματική διερεύνηση του «Βρασμού» στο Εικονικό Εργαστήριο Σ.Ε.Π ΕΜΠΛΕΚΟΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ Φυσική: Θερμότητα ΤΑΞΕΙΣ ΣΤΙΣ ΟΠΟΙΕΣ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΑΠΕΥΘΥΝΕΤΑΙ Φυσική Β τάξης Γυμνασίου ΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑ ΜΕ ΤΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Προβλέπεται στο Α.Π. η διδασκαλία της ενότητας «Θερμότητα» 1.5. ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ ΚΑΙ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗ ΥΛΙΚΟΤΕΧΝΙΚΗ ΥΠΟΔΟΜΗ Οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες 2-3 ατόμων στην αίθουσα Πληροφορικής. Λογισμικό: Σύνθετο Εργαστηριακό Περιβάλλον (Σ.Ε.Π.) ΔΙΚΑΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Υπάρχει η δυνατότητα των πολλαπλών αναπαραστάσεων και ο μαθητής έτσι μπορεί να αποκτήσει μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα και να εμβαθύνει στα φαινόμενα. Υπάρχει η δυνατότητα «παγώματος» του χρόνου, έτσι μπορεί να δοθεί έμφαση στην «κρίσιμη στιγμή», δυνατότητα συλλογισμού και διατύπωσης προβλέψεων από τους μαθητές. Μπορούν για παράδειγμα να εκφράσουν την άποψή τους για την εξέλιξη ενός διαγράμματος. Γίνεται συγχρονική καταγραφή και έτσι ο μαθητής έχει τη δυνατότητα να παρακολουθεί τη χρονική εξέλιξη του φαινομένου. Γίνεται εύκολη παραμετροποίηση και είναι δυνατόν να γίνει συνολική αντιμετώπιση τριών παραμέτρων (ολιστική προσέγγιση) 137

138 Υπάρχει κέρδος χρόνου επειδή αφενός μεν είναι δυνατόν με το λογισμικό να γίνει «επιτάχυνση του χρόνου» και αφετέρου πραγματοποιούνται τάχιστα (με ένα κλικ) πολλές χρονοβόρες διαδικασίες ενός πραγματικού εργαστηρίου. Αυτό το κέρδος χρόνου δίνει τη δυνατότητα τόσο για βαθύτερη σκέψη σχετικά με τα φαινόμενα όσο και την αύξηση του πλήθους των δραστηριοτήτων ανά διδακτική ώρα. Αποφεύγονται πιθανοί κίνδυνοι από τη χρήση πραγματικών λύχνων από τους δεκατετράχρονους μαθητές ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ Να διαπιστώσουν πειραματικά οι μαθητές ότι κατά τη διάρκεια του βρασμού η θερμοκρασία παραμένει σταθερή και να είναι σε θέση να το εφαρμόζουν στην καθημερινή τους ζωή. Να οδηγηθούν οι μαθητές στο συμπέρασμα ότι κατά το βρασμό το σώμα μεταβαίνει από την υγρή στην αέρια φάση. Να διαπιστώσουν πειραματικά οι μαθητές ότι σε συγκεκριμένες συνθήκες του περιβάλλοντος η θερμοκρασία βρασμού είναι χαρακτηριστική για κάθε σώμα και δεν εξαρτάται (ι) από την ποσότητα του σώματος που βράζει (ιι) από το ρυθμό απορρόφησης θερμότητας. Να διακρίνουν οι μαθητές τις διαφορές στα φαινόμενα κατά τα οποία (ι) προσφέρεται θερμότητα με διαφορετικό ρυθμό σε δύο ίσες ποσότητες του ίδιου υγρού και (ιι) προσφέρεται θερμότητα με τον ίδιο ρυθμό σε δύο διαφορετικές ποσότητες του ίδιου υγρού. Να εξοικειωθούν με τη χρήση των εικονικών εργαστηρίων ως μέσου επιστημονικής μελέτης των φαινόμενων ΕΚΤΙΜΩΜΕΝΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ Δύο (2) διδακτικές ώρες για την εφαρμογή δύο φύλλων εργασίας στην τάξη. 1.9 ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Οι μαθητές έχουν διδαχτεί τις έννοιες θερμότητα, θερμοκρασία και το νόμο της θερμιδομετρίας. 138

139 2. ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ Η διδακτική προσέγγιση που προτείνεται βασίζεται στη θεωρία της εποικοδόμησης για τη μάθηση, η οποία βασίζεται σε δύο βασικές επιστημολογικές παραδοχές. 3. Η γνώση είναι υποκειμενική αφού αποτελεί ανθρώπινο κατασκεύασμα. Δεν λαμβάνεται παθητικά αλλά οικοδομείται ενεργητικά από το υποκείμενο. Ως προσωπική κατασκευή η γνώση είναι προσωπικά και κοινωνικά προσδιορισμένη. Το κύρος της είναι προσωρινό και αξιολογείται από τους μαθητές στο βαθμό που ταιριάζει με τις δικές τους εμπειρίες, κατά πόσο είναι χρήσιμη και πόσο συνταιριάζει με άλλες απόψεις των γνώσεών τους. 4. Η γνώση οικοδομείται ως προϊόν της κοινωνικής δραστηριότητας του ανθρώπου. Οικοδομείται με την ανταλλαγή της πείρας και των ιδεών ανάμεσα στα μέλη της κοινωνίας. Με βάση αυτές τις παραδοχές η διδακτική προσέγγιση θα λάβει υπόψη τα παρακάτω: 5. Ο μαθητής μαθαίνει όταν συμμετέχει ενεργητικά στη διάρκεια της διδασκαλίας. Το υποκείμενο δρα, εκτελεί δραστηριότητες, παίρνει πρωτοβουλίες. Αποτελέσματα ερευνών δείχνουν ότι η ενεργός συμμετοχή στη μάθηση συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση και στη διατήρηση της γνώσης για περισσότερο χρόνο. 6. Προβάλλεται ως ιδανική η ομαδοσυνεργατική διδασκαλία. Η μάθηση απαιτεί συμμετέχοντες για να συζητήσουν ένα θέμα ο ένας με τον άλλο πριν να το ολοκληρώσουν. Αυτός ο τρόπος διαμόρφωσης της γενικής ιδέας δίνει έμφαση στην επικοινωνιακή πλευρά της αλληλεπίδρασης της ομάδας. 7. Οι μαθητές έρχονται στο σχολείο με διαμορφωμένες αντιλήψεις οι οποίες συνήθως δεν ταυτίζονται με τις επιστημονικά αποδεκτές απόψεις. Για να οικοδομηθεί η νέα γνώση σε αυτές τις προϋπάρχουσες απόψεις πρέπει αυτές να αναδειχθούν και να αναδομηθούν ώστε να επέλθει η εννοιολογική αλλαγή 8. Ο δάσκαλος συντονίζει και συμβουλεύει 2.1. ΟΙ ΙΔΕΕΣ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ Όπως είναι γνωστό οι εναλλακτικές αντιλήψεις των μαθητών παρουσιάζουν ομοιότητες με ιδέες που καταγράφτηκαν στην ιστορία της επιστήμης. Αυτό επιβεβαιώνεται και στην περίπτωσης της θερμότητας. Από διάφορες έρευνες προκύπτει ότι οι μαθητές έχουν για τη θερμότητα απόψεις παρόμοιες με 139

140 αυτές που σχετίζονται με τη θεωρία του καλορικού υγρού (Driver et.al. 2000). Για παράδειγμα ο Erickson (1979) από έρευνες σε μαθητές 6 13 ετών καταλήγει ότι πολλοί μαθητές φαντάζονται τη θερμότητα σαν μια ρευστή ουσία. Οι πηγές της θερμότητας είναι τα ζεστά αντικείμενα Η ουσία αυτή μπορεί να προσλαμβάνεται από τα αντικείμενα όταν αυτά θερμαίνονται, να απομακρύνεται από τα αντικείμενα όταν αυτά ψύχονται ή και να ταξιδεύει μέσα σε όλα τα αντικείμενα. Συγκεκριμένα, όταν ένα ζεστό και ένα κρύο αντικείμενο έλθουν σε επαφή η «ουσία θερμότητα» περνά από το ζεστό αντικείμενο στο κρύο. Επίσης, τα παιδιά πιστεύουν ότι όταν θερμανθεί το άκρο μιας ράβδου αυτή η ουσία ταξιδεύει κατά μήκος της ράβδου μέχρι να θερμανθεί ολόκληρη. Επίσης ο Erickson διαπίστωσε ότι πολλά παιδιά πιστεύουν ότι όταν ένα σώμα θερμαίνεται λαμβάνει φυσαλίδες που καταλαμβάνουν χώρο και έτσι διαστέλλεται. Οι φυσαλίδες περιέχουν καυτό αέρα. Μια ακόμα αξιοπρόσεκτη ιδέα των παιδιών όλων των ηλικιών (Engel Clough & Driver 1985, Duit & Kesidou 1988) είναι ότι θεωρούν τη «θερμότητα» και το «κρύο» δύο ξεχωριστές οντότητες. Το κρύο όπως και η θερμότητα, έχει τις ιδιότητες μιας υλικής ουσίας. Κάθε σώμα περιέχει μίγμα «θερμότητας» και «κρύου» και η αναλογία αυτών μας προσδιορίζει τη θερμοκρασία του σώματος. Για πολλά παιδιά οι έννοιες θερμοκρασία και θερμότητα ταυτίζονται ή ελάχιστα διαφοροποιούνται (Harrison et.al 1999). Από έρευνα σε μαθητές 8-11 ετών (Appleton 1985), προέκυψε ότι αυτοί αγνοούν σε μεγάλο βαθμό βασικές ιδέες που σχετίζονται με τη θερμοκρασία και τη μέτρησή της. Πολλοί μαθητές πιστεύουν ότι η θερμοκρασία αποτελεί μέτρο της θερμότητας (Driver et.al. 2000). Αυτό ίσως τους οδηγεί και στην αντίληψη ότι θερμοκρασία είναι συνάρτηση της ποσότητας, δηλαδή η μεγαλύτερη μάζα περιέχει περισσότερη θερμότητα, άρα έχει υψηλότερη θερμοκρασία. Επίσης, μεταξύ δύο κύβων πάγου ο μεγαλύτερος έχει μικρότερη θερμοκρασία γιατί περιέχει περισσότερο «κρύο» Erickson (1979). Από έρευνα σε μαθητές ετών (Duit & Kesidou 1988) φάνηκε ότι αυτοί πιστεύουν πως όταν έλθουν σε επαφή ένα κρύο και ένα ζεστό σώμα μεταφέρεται θερμότητα από το ζεστό στο κρύο αλλά όταν σταματήσει η μεταφορά δεν είναι υποχρεωτικό να έχουν την ίδια θερμοκρασία, αυτό εξαρτάται από τις ιδιότητες των σωμάτων (πχ. πυκνότητα ) ή ακόμα και από το είδος των μορίων.. 140

141 2.2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΦΥΛΛΩΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Με βάση τα προηγούμενα στα φύλλα εργασίας ακολουθείται το γενικό σχήμα των παρακάτω 5 βημάτων χωρίς κατ ανάγκη να είναι συνεχώς γραμμική η διαδικασία. 1. Προσανατολισμός Οι μαθητές προϊδεάζονται για το περιεχόμενο του μαθήματος που θα ακολουθήσει διεγείρεται το ενδιαφέρον και η περιέργεια τους. Επίσης αν κρίνεται αναγκαίο πραγματοποιείται η διασύνδεση με το προηγούμενο μάθημα. 2. Ανάδειξη ιδεών διατύπωση υποθέσεων Οι μαθητές εκφράζουν τις απόψεις τους και διατυπώνουν τις προβλέψεις τους. 3. Πειραματισμός -Διαπραγμάτευση των ιδεών Οι μαθητές ερευνούν, πειραματίζονται και ο δάσκαλος βοηθά να μετατοπιστούν οι μαθητές από τις δικές τους αντιλήψεις προς τις επιστημονικά ορθότερες. Επίσης τους τίθενται ερωτήσεις ώστε να αναλογιστούν για τις αρχικές απόψεις τους και την πιθανή αλλαγή που επήλθε (μεταγνώση) 4. Διατύπωση συμπεράσματος Οι μαθητές διατυπώνουν τα συμπεράσματά τους 5. εφαρμογή Οι μαθητές εφαρμόζουν τα συμπεράσματα σε νέες καταστάσεις. Ακολουθεί μια πιο ακριβής περιγραφή των φύλλων εργασίας 1ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ.. 2ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ.. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ. 141

142 1 Ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Κάνε κλικ και παρατήρησε το βίντεο. Συζητήστε για τα φαινόμενα που παρατηρείτε ΠΕΙΡΑΜΑ 1 Περιβάλλον : Εικονικό Εργαστήριο Υλικά : Δοχεία 250 ml (ιδανικά), Θερμόμετρα, Λύχνοι, Νερό και γάλα σε θερμοκρασία 20 ο C Δημιουργείς στο εικονικό εργαστήριο τη διάταξη : Το δοχείο περιέχει 100 gr νερό. Ενεργοποιείς την προβολή της γραφικής παράστασης της θερμοκρασίας [άξονες: (0,600) sec, (0,140) o C] Χρονική επιτάχυνση : x 2 Ανάβεις το λύχνο διαλέγοντας τη χαμηλή παροχή και ζεσταίνεις το δοχείο, κάνοντας κλικ στο κουμπί «εκτέλεση πειράματος». Παρατηρείς την άνοδο της θερμοκρασίας του νερού από το θερμόμετρο και αντίστοιχα τη γραμμή στο διάγραμμα των γραφικών παραστάσεων. Όταν η θερμοκρασία είναι περίπου 60 ο C κάνε κλικ στο «stop» 142

143 Εκφράζουμε τις απόψεις μας Αντέγραψε στο παρακάτω σύστημα αξόνων το διάγραμμα θερμοκρασίας χρόνου και στη συνέχεια με μολύβι διαφορετικού χρώματος συνέχισε το. Γράψε σύντομα πως σκέφτηκες προκειμένου να ολοκληρώσεις το διάγραμμα Ερευνάμε Κάνε κλίκ ώστε να συνεχιστεί το πείραμα Σταμάτα το πείραμα στα 500s Κατέγραψε τις παρατηρήσεις σου σχετικά Α. με την ένδειξη του θερμομέτρου Β. Με την ποσότητα του νερού που υπάρχει στο δοχείο στο τέλος των 500s. Σύγκρινέ την με την αρχική ποσότητα. Τι παρατηρείς, πως εξηγείς την παρατήρησή σου

144 Γ. Με άλλα φαινόμενα που παρατηρείς Το διάγραμμα θερμοκρασίας χρόνου εξελίχτηκε όπως το είχες προβλέψει; Αν όχι τι είναι αυτό που διαφοροποιήθηκε; ΠΕΙΡΑΜΑ 2 Αντέγραψε το διάγγραμμα θερμοκρασίας χρόνου από το 1 ο παρακάτω σύστημα αξόνων πείραμα στο Κάνε τώρα κάποιες προσθήκες στη διάταξη : Βάλε ακόμη ένα δοχείο 250 ml πάνω από το δεύτερο λύχνο. Άναψε το δεύτερο λύχνο διαλέγοντας χαμηλή παροχή, χωρίς όμως να κάνεις «εκτέλεση πειράματος». Χρονική επιτάχυνση : x 5 Το ένα δοχείο να περιέχει 100 gr και το άλλο 100 gr γάλα. 144

145 Εκφράζουμε τις απόψεις μας Δοκίμασε στο προηγούμενο διάγραμμα να σχεδιάσεις όπως πιστεύεις ότι θα είναι και το αντίστοιχο διάγραμμα για το γάλα. Πως δικαιολογείς την άποψή σου; Ερευνάμε Κάνε κλίκ στο «εκτέλεση πειράματος. Σταμάτα το πέιραμα στα 300s Κατέγραψε τις παρατηρήσεις σου Το διάγραμμα θερμοκρασίας χρόνου για το γάλα εξελίχτηκε όπως το είχες προβλέψει; Αν όχι τι είναι αυτό που διαφοροποιήθηκε; Συμπεραίνουμε Να συμπληρωθούν οι λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο επιλέγοντας κάποιες από τις επόμενες λέξεις: παραμένει σταθερή στερεό υγρό αέριο - φυσαλίδων - πάγου συνεχώς- αυξάνεται - μειώνεται - η πήξη ο βρασμός Όταν θερμαίνω ένα υγρό η θερμοκρασία του μέχρι που αυτό αρχίζει να βράζει. Όσο διαρκεί η θερμοκρασία Στη διάρκεια του βρασμού το μετατρέπεται σε και το φαινόμενο συνοδεύεται από την έντονη δημιουργία

146 εφαρμόζουμε τις γνώσεις μας Μια μέρα αποφασίζετε να βράσετε μακαρόνια. Διαβάζετε σε ένα οδηγό μαγειρικής ότι για να μη «λασπώσουν» τα μακαρόνια πρέπει να τα ρίξουμε στο νερό όταν αυτό είναι όσο πιο καυτό γίνεται. Έτσι ο συγγραφέας προτείνει ότι περιμένουμε να βράσει το νερό, το αφήνουμε να βράσει επιπλέον για 5 περίπου λεπτά ώστε να κάψει πάρα πολύ και ύστερα ρίχνουμε μέσα τα μακαρόνια. Αν στέλνατε μια επιστολή στο συγγραφέα του οδηγού μαγειρικής τι θα του λέγατε;

147 Περιβάλλον : Εικονικό Εργαστήριο 2 Ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Υλικά : Δοχεία 250 ml (ιδανικά), Θερμόμετρα, Λύχνοι, Νερό σε θερμοκρασία 20 ο C θυμόμαστε Να χαρακτηρίσεις ως σωστή (Σ) ή λανθασμένη (Λ) κάθε μια από τις παρακάτω προτάσεις: 1. Όλα τα σώματα βράζουν στην ίδια θερμοκρασία (,..) 2. Στη διάρκεια του βρασμού η θερμοκρασία παραμένει σταθερή (..) 3. Η μάζα του (υγρού) νερού όσο αυτό βράζει παραμένει σταθερή. (..) 4. Αν θερμαίνω συνεχώς με ένα γκαζάκι το νερό που περιέχεται σε ένα μπρίκι η θερμοκρασία του νερού θα αυξάνεται συνέχεια μέχρι να γίνει όλο ατμός ( ) Εκφράζουμε τις απόψεις μας Ο Γιάννης και η Μαρία διαθέτουν δύο ίδια γκαζάκια και ίδια μπρίκια και πρόκειται να βράσουν νερό. Ο Γιάννης έχει στο μπρίκι του 100gr νερό ενώ η Μαρία 200gr νερό. Το νερό το έβαλαν στο μπρίκι από την ίδια βρύση και ανάβουν τα γκαζάκια ταυτόχρονα. Πιστεύεις ότι το νερό και των δύο θα αρχίσει να βράζει την ίδια στιγμή; Αν όχι τίνος το νερό κατά τη γνώμη σου θα αρχίσει να βράζει γρηγορότερα και γιατί; Ο Γιάννης ισχυρίζεται ότι το δικό του νερό θα βράσει σε ψηλότερη θερμοκρασία, ενώ η Μαρία το αντίθετο. Η δική σου γνώμη ποια είναι; Προσπάθησε να σχεδιάσεις ένα πείραμα με το οποίο θα μπορούσες να αποδείξεις τους ισχυρισμούς σου. Περιέγραψε το πείραμα και κάνε και κάποιο σκίτσο αν το θεωρείς απαραίτητο. 147

148 Ερευνάμε ΠΕΙΡΑΜΑ 1 Περιβάλλον : Εικονικό Εργαστήριο Υλικά : Δοχεία 250 ml (ιδανικά), Θερμόμετρα, Λύχνοι, Νερό σε θερμοκρασία 20 ο C Δημιουργείς στο εικονικό εργαστήριο τη διάταξη : 148

149 Τa δοχεία περιέχουν 100 gr και 200gr νερό αντίστοιχα. Ενεργοποιείς την προβολή της γραφικής παράστασης της θερμοκρασίας [άξονες: (0,600) sec, (0,140) o C] Χρονική επιτάχυνση : x 5 Ανάβεις τους λύχνους διαλέγοντας τη χαμηλή παροχή και ζεσταίνεις τα δοχεία, κάνοντας κλικ στο κουμπί «εκτέλεση πειράματος». Παρατηρείς σε κάθε δοχείο την άνοδο της θερμοκρασίας του νερού από το θερμόμετρο και αντίστοιχα τη γραμμή στο διάγραμμα των γραφικών παραστάσεων. Σταμάτα την εκτέλεση του πειράματος λίγο πριν τα 600s. Σημείωσε τις παρατηρήσεις σου Η πρόβλεψή σου για το αν θα βράσει γρηγορότερα το νερό του Γιάννη ή της Μαρίας ήταν σωστή; Αν όχι τι διαπίστωσες; Η πρόβλεψή σου για το αν θα βράσει ή όχι σε ψηλότερη θερμοκρασία το νερό του Γιάννη ή της Μαρίας ήταν σωστή; Αν όχι τι διαπίστωσες; Εκφράζουμε τις απόψεις μας Έστω τώρα ότι ο Γιάννης και η Μαρία είχαν στο μπρίκι τους αρχικά την ίδια ποσότητα νερού από τη βρύση αλλά το γκαζάκι του Γιάννη είχε πιο ασθενική φλόγα από το γκαζάκι της Μαρίας. 149

150 Τώρα πιστεύεις ότι το νερό και των δύο χρειάζεται τον ίδιο χρόνο ώστε να αρχίσει να βράζει; Αν όχι ποιού το νερό θα αρχίσει να βράζει γρηγορότερα και γιατί; Νομίζεις ότι το νερό και των θα βράσει στην ίδια θερμοκρασία; Αν όχι ποιού το νερό θα βράσει σε ψηλότερη θερμοκρασία; Προσπάθησε να σχεδιάσεις ένα πείραμα με το οποίο θα μπορούσες να αποδείξεις τους ισχυρισμούς σου. Περιέγραψε το πείραμα και κάνε και κάποιο σκίτσο αν το θεωρείς απαραίτητο. 150

151 Ερευνάμε ΠΕΙΡΑΜΑ 2 Περιβάλλον : Εικονικό Εργαστήριο Επανέλαβε το προηγούμενο πείραμα αφού κάνεις τις παρακάτω μετατροπές: (ι) αρχικά και τα δύο δοχεία να περιέχουν από 100gr νερό (ιι) Ο ένας λύχνος να ρυθμιστεί στην «υψηλή παροχή» Κατέγραψε τις παρατηρήσεις σου σε σχέση με (α) Αν το νερό κάποιου δοχείου αρχίζει να βράζει γρηγορότερα (β) Αν βράζουν ή όχι στην ίδια θερμοκρασία (γ) Το νερό ποιου δοχείου μεταβάλλει ταχύτερα τη μάζα του. Συμπεραίνουμε Διαγράψτε 4 από τις παρακάτω 8 υπογραμμισμένες φράσεις ή λέξεις ώστε να προκύψει το συμπέρασμα. Κάθε σώμα σε ορισμένες συνθήκες περιβάλλοντος βράζει σε ορισμένη σε διαφορετική κάθε φορά θερμοκρασία που δεν είναι είναι χαρακτηριστική για το σώμα και αυτή δεν εξαρτάται εξαρτάται από το ρυθμό με τον οποίο το σώμα απορροφά θερμότητα καθώς και από ούτε από την ποσότητα του σώματος. εφαρμόζουμε τις γνώσεις μας Στο σπίτι του Χρήστου υπάρχουν δύο ίδια γκαζάκια, τα οποία ο Χρήστος τα άναψε και έβαλε στο καθένα ένα μπρίκι με αρκετό νερό να βράσει. Αυτό το 151

152 έκανε προκειμένου να «βράσει» δυο αυγά τα οποία θέλει να γίνουν «σφιχτά». Το ένα γκαζάκι το άφησε στο 1 (χαμηλή παροχή) και το άλλο στο 2 (υψηλή παροχή). Ώσπου να ψάξει να βρει τα αυγά διαπίστωσε ότι το νερό και στα δύο μπρίκια είχε ξεκινήσει να βράζει. Επίσης κατάφερε να βρει μόνο ένα αυγό, έτσι έπρεπε να σβήσει το ένα γκαζάκι και να χρησιμοποιήσει μόνο το άλλο. (1) Ποιο γκαζάκι θα σβήνατε αν ήσασταν στη θέση του Χρήστου και γιατί; Να λάβετε υπόψη ότι αφενός μεν ο Χρήστος βιάζεται, αλλά αφετέρου και την οικονομία ενέργειας; (2) Μπορείτε με τη χρήση του εικονικού εργαστηρίου να αποφασίσετε τι επίπτωση θα είχε στο «βράσιμο» του αυγού αν ο Χρήστος έριχνε αρκετή ποσότητα αλατιού μέσα στο μπρίκι; Αυτό και αν είναι πρόβλημα!!!! 152

153 13. Η ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Τι εννοούμε με τον όρο αξιολόγηση του εκπαιδευτικού έργου; Με τον όρο αξιολόγηση του εκπαιδευτικού έργου εννοούμε τη συστηματική διαδικασία - ελέγχου του βαθμού στον οποίο επιτυγχάνονται οι επιδιωκόμενοι εκπαιδευτικού στόχοι - εντοπισμού των αιτίων που εμποδίζουν την ενδεχόμενη μη ικανοποιητική επίτευξη των στόχων, έτσι ώστε μέσα από τη διαδικασία της ανατροφοδότησης να βελτιώνεται η ποιότητα της ίδιας της εκπαίδευσης. Η αξιολόγηση του εκπαιδευτικού έργου δεν είναι μια απλή απολογιστική ενέργεια, μια καταγραφή μόνο των επιδόσεων των εκπαιδευόμενων ή των προσόντων και των ικανοτήτων των εκπαιδευτικών. Θα πρέπει να είναι μια δυναμική και συνεχής διαδικασία βελτίωσης της εκπαίδευσης. Ποια η αναγκαιότητα για αξιολόγηση στην εκπαίδευση; Η αξιολόγηση του εκπαιδευτικού συστήματος μπορεί να συμβάλλει: Α) Στην εύρεση κατάλληλων μεθοδολογιών για την επιτυχία βέλτιστου αποτελέσματος με την μικρότερη οικονομική δαπάνη, αλλά και την μικρότερη σπατάλη χρόνου. Υπάρχει προβληματισμός των φορολογούμενων πολιτών ως προς την αποτελεσματικότητα της εκπαίδευσης και ολοένα αυξάνεται η κριτική των εκπαιδευτικών συστημάτων. Β) Στη λύση προβλημάτων και στην αντιμετώπιση δυσλειτουργιών που παρατηρούνται στο πρακτικό διοικητικό επίπεδο, όπως η προαγωγή ή η επιλογή διοικητικού και εκπαιδευτικού προσωπικού, ο προγραμματισμός κλπ Γ) Στην κατανόηση και διευκόλυνση της διαδικασίας μάθησης. 153

154 Ποιος ο προβληματισμός σχετικά με την αξιολόγηση; Οι θεωρητικοί της αξιολόγησης καθώς και αυτοί που την εφαρμόζουν στην πράξη συναντούν πολλά προβλήματα τόσο φιλοσοφικής - θεωρητικής χροιάς όσο και μεθοδολογικής - εφαρμοστικής χροιάς. Μερικά από αυτά τα προβλήματα είναι: - Είναι δύσκολο να επινοηθούν αντικειμενικά κριτήρια για την αξιολόγηση ενός «αντικειμένου». Πολλές υποθέσεις πάνω στις οποίες στηρίζεται το οικοδόμημα της αξιολόγησης (π.χ. ότι τα πάντα είναι μετρήσιμα) ελέγχονται. - Δεν υπάρχει καθολική συμφωνία πάνω στους σκοπούς της εκπαίδευσης. (π.χ. πρέπει να δοθεί μεγαλύτερο βάρος στο να βοηθηθεί ένας μαθητής να αυξήσει την επίδοσή του στη Φυσική ή να αποκτήσει δεξιότητες προκειμένου να παίρνει σωστές αποφάσεις;) - Οι αξιολογούμενοι δεν πείθονται ότι αξιολογούνται σωστά όταν τα κριτήρια δεν είναι ποσοτικά. - Υπάρχει πολλές φορές δυσχέρεια στην ερμηνεία των αποτελεσμάτων, ιδιαίτερα όσον αφορά τη σχέση αιτίου-αποτελέσματος. Δεν μπορούμε, για παράδειγμα, να αποφανθούμε πάντα ότι κάποια αποτελέσματα είναι απόρροια της εκπαιδευτικής προσπάθειας και όχι άλλων παραγόντων, όπως η ωρίμανση ενός ατόμου, ή το εξωσχολικό περιβάλλον μάθησης. Ποιοι παράγοντες αποτελούν αντικείμενο προς αξιολόγηση; Τους προς αξιολόγηση συντελεστές και παράγοντες του εκπαιδευτικού έργου μπορούμε να τους χωρίσουμε σε δύο κατηγορίες: ι) τους έμψυχους συντελεστές και ιι) τους μη έμψυχους παράγοντες Έμψυχοι Συντελεστές 1. Μαθητές. Εκπαιδευόμενοι γενικά. 2. Εκπαιδευτικοί. Εκπαιδευτές. 3. Διοικητικό Προσωπικό. 154

155 4. Διευθυντές Σχολικών Μονάδων. 5. Εποπτικό Προσωπικό. Συμβούλια. 6. Επικουρικό-Βοηθητικό Προσωπικό. 7. Συμβουλευτικό Προσωπικό. Προσωπικό Στήριξης Μαθητών. 8. Πολιτικό Προσωπικό. 9. Συνδικαλιστές. Μαθητικές Κοινότητες. 10. Άλλοι (π.χ. Εκπρόσωποι Γονέων, Τοπικής Αυτοδιοίκησης κτλ.). Μη Έμψυχοι Παράγοντες 1. Σκοποί (Φιλοσοφία. Πολιτική. Πρακτικές). 2. Προγράμματα Σπουδών. 3. Υλικοτεχνική Υποδομή. 4. Υλικό Στήριξης. Σχολικά Βιβλία. 5. Διάρθρωση. Δομή. Διοίκηση. Νομοθεσία. 6. Οικονομική Στήριξη. Πόροι. Διαχείριση. 7. Μεθοδολογία Εκπαίδευσης-Διδασκαλίας. 8. Μέσα. Υλικά. Εξοπλισμός. Εκπαιδευτική Τεχνολογία. 9. Αποτελέσματα της Εκπαίδευσης. 10. Σύστημα Αξιολόγησης-Πιστοποίησης. Ποιοί οι σκοποί και οι στόχοι της αξιολόγησης; Ο βασικός στόχος της αξιολόγηση είναι η βελτίωση του αξιολογούμενου αντικειμένου (μιας διάστασης ή του συνόλου του εκπαιδευτικού συστήματος). Υπάρχουν όμως και ειδικότεροι σκοποί της εκπαιδευτικής αξιολόγησης όπως - προγραμματισμός και σχεδίαση εκπαιδευτικών προγραμμάτων και δραστηριοτήτων 155

156 - διευκόλυνση αποφάσεων που σχετίζονται με δαπάνες, μέσα, υλικά και εγκαταστάσεις - αξιολόγηση μαθητών που παρακολουθούν κάποιο πρόγραμμα - διαπίστωση της ανάγκης για επιμόρφωση του εκπαιδευτικού προσωπικού - βελτίωση του κλίματος και του περιβάλλοντος του σχολείου Τι πρέπει να λαμβάνει υπόψη του ο αξιολογητής; Ο αξιολογητής είναι ο σημαντικότερος συντελεστής της αξιολόγησης γιατί από αυτόν εξαρτάται κυρίως η επιτυχία του έργου της αξιολόγησης. Αυτός ορίζει τα υπόλοιπα μέλη της αξιολόγησης, αυτός ρυθμίζει και καθορίζει ότι έχει σχέση με τη μεθοδολογία και από αυτόν εξαρτάται το κύρος και η αξιοπιστία της αξιολόγησης. Ο αξιολογητής μπορεί να είναι ένα άτομο ή μια ομάδα ανάλογα με την περίπτωση και πρέπει να έχει την ικανότητα - να περιγράφει σαφώς το αντικείμενο της αξιολόγησης, - να εντοπίζει τα κατάλληλα ερωτήματα και τις πληροφορίες, - να σχεδιάζει την κατάλληλη μεθοδολογία, - να ορίζει τα κριτήρια αξιολόγησης, - να τηρεί κώδικα δεοντολογίας, - να επικοινωνεί και με τα διάφορα περιβάλλοντα και τις ομάδες του έργου της αξιολόγησης, - να ελέγχει τους εξωτερικούς παράγοντες που επηρεάζουν το έργο του, - να μετα-αξιολογεί τις δικές του αξιολογήσεις ή τις αξιολογήσεις των άλλων. Η αξιολογική κρίση που διατυπώνει ο αξιολογητής δεν είναι ούτε αυθόρμητη ούτε διαισθητική ούτε βεβαίως αυθαίρετη, αλλά πρόκειται για επιστημονικά τεκμηριωμένη κρίση και προϋποθέτει ότι η όλη διαδικασία οδηγεί στη διατύπωση προτάσεων που έχουν ως στόχο τη βελτίωση του παράγοντα που αξιολογήθηκε. 156

157 Ποια στοιχεία των εκπαιδευτικών αξιολογούνται; Κάθε κρίκος της εκπαιδευτικής διαδικασίας πρέπει να αξιολογείται, ώστε να εντοπίζονται τα προβλήματα και οι δυσλειτουργίες και έτσι να είναι δυνατή η βελτίωση του εκπαιδευτικού συστήματος. Οι εκπαιδευτικοί πρέπει να αξιολογούνται ως προς: 1. το βαθμό κατοχής του αντικειμένου που διδάσκουν, 2. την οργάνωση και διεξαγωγή της διδασκαλίας, 3. τη διαχείριση της σχολικής τάξης και της επικοινωνίας που δημιουργείται μέσα σε αυτή, 4. τις σχέσεις τους με τους μαθητές, τους γονείς, τη διοίκηση του σχολείου και τον κοινωνικό περίγυρο. Τα στοιχεία της αξιολόγησης των εκπαιδευτικών έχουν σκοπό να χρησιμεύσουν ως πληροφορίες για τη βελτίωση της βασικής αλλά και συνεχιζόμενης κατάρτισης αυτών, καθώς και για την ατομική τους βελτίωση. Για την ανάγκη αξιολόγησης των εκπαιδευτικών δεν υπάρχει ομοφωνία. Θα αναφέρουμε διάφορα επιχειρήματα τόσο υπέρ της αξιολόγησης όσο και κατά. Επιχειρήματα υπέρ της αξιολόγησης των εκπαιδευτικών - Εφόσον αξιολογείται η εκπαίδευση και το εκπαιδευτικό έργο πρέπει να αξιολογούνται όλες οι συνιστώσες, άρα και οι εκπαιδευτικοί. - Δεν νομιμοποιείται ένας δάσκαλος να αξιολογεί τους μαθητές του ενώ ο ίδιος να αρνείται να αξιολογηθεί. - Η αξιολόγηση βοηθά τον ίδιο τον εκπαιδευτικό να βελτιωθεί ή να επανεξετάσει τη στάση του και τις πρακτικές του σε μερικά ζητήματα όταν είναι αναγκαίο. - Μέσω της αξιολόγησης ο δάσκαλος αναλαμβάνει και το δικό του μερίδιο ευθύνης αναφορικά με την επιτυχία του εκπαιδευτικού έργου. - Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης προσφέρουν στις αποφάσεις για σωστή ανάθεση ρόλων και καθηκόντων στους εκπαιδευτικούς. 157

158 - Η αξιολόγηση του εκπαιδευτικού γίνεται ούτως ή άλλως ανεπίσημα από τους μαθητές του και τους συναδέλφους του. Επειδή όμως αυτή είναι ανεπίσημη αξιολόγηση, δεν προστατεύει τον εκπαιδευτικό ούτε οδηγεί σε ανατροφοδότηση και βελτίωση. - Η αξιολόγηση είναι το μέσον για επίτευξη αξιοκρατίας. Επιχειρήματα κατά της αξιολόγησης των εκπαιδευτικών - Ο δάσκαλος είναι επιστήμονας, διαθέτει επάρκεια και ευσυνειδησία για να επιτελέσει το έργο του και δεν χρειάζεται αξιολόγηση για να ανταποκριθεί στις υποχρεώσεις του. - Η αξιολόγηση των εκπαιδευτικών βλάπτει παρά ωφελεί γιατί δεν υπάρχουν αντικειμενικά κριτήρια και κατάλληλα εκπαιδευμένοι αξιολογητές. - Η αξιολόγηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέσο πίεσης και χειραγώγησης των εκπαιδευτικών. - Η αξιολόγηση των ανθρώπων προκαλεί άγχος και αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε μειωμένη απόδοση. Άλλωστε η αξιολόγηση της ανθρώπινης συμπεριφοράς δεν έχει αποδειχθεί ότι είναι διαδικασία αποτελεσματική και αξιόπιστη. Ποιοι είναι οι λόγοι για την αξιολόγηση των μαθητών; Στο ερώτημα αν πρέπει να αξιολογούνται οι μαθητές, οι περισσότεροι παιδαγωγοί απαντούν καταφατικά τόσο για παιδαγωγικούς όσο και για κοινωνικούς λόγους. Βασικοί κοινωνικοί λόγοι της αναγκαιότητας της αξιολόγησης είναι: - Σήμερα τα εκπαιδευτικά ιδρύματα δεν έχουν μόνο στόχο τη διάδοση μιας γενικής «κουλτούρας», αλλά παρέχουν και γνώση που είναι αναγκαία για την είσοδο σε επαγγέλματα «υψηλής μορφώσεως». Αν τα εκπαιδευτικά ιδρύματα αρνιόντουσαν να καθιερώσουν ατομικές αξιολογήσεις για τη μόρφωση που προσφέρουν θα το έκαναν οι καταναλωτές αυτής της μόρφωσης. - Τα ποσά που επενδύονται στην εκπαίδευση προέρχονται ή από φορολογία πολιτών ή από άλλα ιδρύματα και οργανισμούς, αλλά και ιδιωτικές εταιρείες. Οι 158

159 φορολογούμενοι πολίτες και οι άλλοι επενδυτές έχουν απαίτηση αξιολόγησης της εκπαίδευσης για να διαπιστώσουν το αποτέλεσμα των επενδύσεων τους. - Η ίδια η ζωή είναι μια διαρκής εξέταση οι πάντες κρίνουν και κρίνονται. Συνεπώς δεν είναι δυνατόν οι μαθητές να εξαιρούνται. Βασικοί παιδαγωγικοί λόγοι της αναγκαιότητας της αξιολόγησης των μαθητών είναι: - Παρέχει πληροφορίες στον εκπαιδευτικό για την καταλληλότητα και αποτελεσματικότητα του τρόπου διδασκαλίας και τον ενημερώνει για τις δυνατότητες και αδυναμίες του μαθήματος του, βοηθώντας τον έτσι να το βελτιώσει. - Προσφέρει χρήσιμα στοιχεία και πολύτιμες πληροφορίες για την αναθεώρηση και αναδιοργάνωση των αναλυτικών σχολικών προγραμμάτων, για την ανασύνταξη των διδακτικών βιβλίων και τη βελτίωση των άλλων μέσων διδασκαλίας, για την τροποποίηση των διδακτικών μεθόδων ακόμη και για την αξιολόγηση του διδακτικού προσωπικού, σε συνδυασμό ασφαλώς και με άλλα στοιχεία. - Παρέχει ένα μέτρο των κλίσεων και των ικανοτήτων ενός μαθητή, πράγμα που μπορεί να τον βοηθήσει στον επαγγελματικό του προσανατολισμό - Με την αξιολόγηση προσδιορίζεται η επιτυχία ή όχι στόχων που τέθηκαν Μερικές απόψεις αυτών που αμφισβητούν την αναγκαιότητα αξιολόγησης των μαθητών είναι: - Οι εξετάσεις είναι ένα σώμα ξένο στην αγωγή, γιατί αποτελεί εξάρτημα μιας ξεπερασμένης παιδαγωγικής, η οποία αναπτύχθηκε κάτω από ειδικούς κοινωνικούς όρους στον Μεσαίωνα και πήρε συγκεκριμένη μορφή στα τέλη του 19ου αιώνα με την ανάπτυξη της βιομηχανίας και των αναγκών της αποικιοκρατίας. - Οι εξετάσεις καλλιεργούν το άγχος. - Με τις εξετάσεις καθιερώνεται η ανισότητα και η κοινωνική αδικία. Αποτελεί εξάλλου ένα είδος αξιώματος το ότι όσο πιο αυστηρές είναι οι εξετάσεις σε μια χώρα, τόσο παλιότερες μορφές κοινωνικής ζωής διατηρεί αυτή η χώρα. - Η αποτυχία στις εξετάσεις σπάνια αποτελεί κέντρισμα και κίνητρο για περισσότερες προσπάθειες. Τις πιο πολλές φορές η αποτυχία είναι «δημιουργός» άλλης αποτυχίας. 159

160 - Όλες οι μορφές των εξετάσεων, αλλά προπαντός οι παραδοσιακές εξετάσεις, δεν έχουν αντικειμενικότητα και αξιοπιστία. - Οι εξετάσεις αποτελούν όργανο κοινωνικής ακινησίας και προπαντός δεν είναι κοινωνικά ουδέτερες. Με τις εξετάσεις δηλαδή προωθούνται τα παιδιά ορισμένων τάξεων και αποκλείονται τα παιδιά των εργατικών ή αγροτικών τάξεων. Οι παιδαγωγοί που αντιτίθενται στις παραπάνω αιτιάσεις υποστηρίζουν ότι από παιδαγωγική άποψη η αξιολόγηση είναι διαδικασία πολύ χρήσιμη τόσο για το δάσκαλο όσο και για το μαθητή. Ο πρώτος χρειάζεται την πληροφόρηση για να εντοπίσει το επίπεδο κατανόησης των μαθητών και με αυτή να σχεδιάσει πιο αποτελεσματικά τις επόμενες διδακτικές του ενέργειες. Ο δεύτερος με την αξιολόγηση θα συνειδητοποιήσει τις τυχόν αδυναμίες του και ίσως καταβάλει προσπάθεια για αυτοβελτίωση. Ίσως τα παραπάνω να έχουν βάση για το παραδοσιακό σχολείο, που συνήθης μορφή της αξιολόγησης είναι οι εξετάσεις με τις οποίες ελέγχουμε το ποσό των γνώσεων. Στο σύγχρονο όμως σχολείο σκοπός της αξιολόγησης είναι - η ανατροφοδότηση και η καθοδήγηση. - ο έλεγχος της επιτυχίας των διδακτικών στόχων του μαθήματος. - να λειτουργεί ως μέσο διάγνωσης και όχι κρίσης. - να βοηθάει τους μαθητές να συνειδητοποιήσουν τις αδυναμίες τους. - να βοηθάει στην αξιολόγηση των προγραμμάτων και των μεθόδων διδασκαλίας. Ποια τα χαρακτηριστικά της σωστής αξιολόγησης; Περιληπτικά τα χαρακτηριστικά της σωστής αξιολόγησης είναι τα εξής: Η εγκυρότητα. Ένα αποτέλεσμα αξιολόγησης είναι έγκυρο όταν ο διδάσκων μετράει ακριβώς αυτό που ήθελε να αξιολογήσει. Έτσι, μια εξέταση στη Φυσική θα είναι έγκυρη όταν καλύπτει όλο το φάσμα της ύλης που διδάχτηκε (υπό το πρίσμα των τεθέντων σκοπών και στόχων) και όχι μόνο δύο ή τρία σημεία της. Η αξιοπιστία. Μια αξιολόγηση θεωρείται αξιόπιστη, όταν οι μαθητές παρουσιάζουν σχεδόν το ίδιο ποσοστό επιτυχίας, όσες φορές κι αν ερωτηθούν έστω και από διαφορετικούς εξεταστές, εφόσον φυσικά δεν έχει μεσολαβήσει καλύτερη μελέτη. 160

161 Η αντικειμενικότητα. Η αξιολόγηση είναι αντικειμενική όταν δεν επηρεάζεται από τη συμπάθεια ή την αντιπάθεια του εξεταστή ή την ψυχική του διάθεση. Η διακριτική ικανότητα. Μια αξιολόγηση έχει καλή διακριτική ικανότητα όταν ξεχωρίζει τους άριστους μαθητές από τους πολύ καλούς και αυτούς από τους μέτριους. Η πρακτικότητα. Η αξιολόγηση έχει πρακτικότητα όταν απαιτείται λίγος χρόνος για την εξέταση και τη διόρθωση των δοκιμίων. Ποια στοιχεία λαμβάνει υπόψη η αξιολόγηση των μαθητών στις ΦΕ; Η αξιολόγηση του μαθητή στις Φυσικές Επιστήμες και ο τελικός χαρακτηρισμός της επίδοσης του στο μάθημα δεν μπορεί να περιορίζεται μόνο στα αποτελέσματα των τεστ ή στην προφορική εξέταση στην τάξη. Είναι απαραίτητο να αξιολογούνται και άλλα στοιχεία της προσπάθειας και των ενδιαφερόντων του μαθητή. Τέτοια στοιχεία είναι η επίδοση του στην πειραματική εξερεύνηση των φαινομένων, η ικανότητα του να σχεδιάζει, να οργανώνει και να εκτελεί μια πειραματική εργασία, τα επιστημονικά του ενδιαφέροντα, οι γραπτές εργασίες (projects), η ικανότητα να συνεργάζεται κλπ. Ποια τα είδη αξιολόγησης των μαθητών; Διαγνωστική αξιολόγηση Η Διαγνωστική αξιολόγηση γίνεται στην αρχή της σχολικής χρονιάς ή στην αρχή της διδασκαλίας μιας ενότητας. Με τη διαγνωστική αξιολόγηση ο εκπαιδευτικός προσπαθεί να διαπιστώσει -το επίπεδο των γνώσεων που έχουν κατακτήσει οι μαθητές του από τα προηγούμενα χρόνια σπουδών ή τις ενότητες που έχουν διδαχτεί στη διάρκεια της ίδιας σχολικής χρονιάς, -τις ιδέες των μαθητών, -τα ενδιαφέροντα, τις κλίσεις ή τις δεξιότητες των μαθητών του -τις πιθανές ιδιαίτερες διδακτικές ανάγκες που έχει το σύνολο των μαθητών του ως τάξη ή καθένας από αυτούς ατομικά. 161

162 Διαμορφωτική αξιολόγηση Η Διαμορφωτική αξιολόγηση πραγματοποιείται κατά τη διάρκεια της σχολικής χρονιάς. Αυτή είναι μια συνεχής και καθημερινή διαδικασία με την οποία επιδιώκεται η πληροφόρηση του εκπαιδευτικού και του μαθητή για την πρόοδο του τελευταίου κατά τη διάρκεια διδασκαλίας του αντικειμένου. Ανάλογα με το αποτέλεσμα αυτής της αξιολόγησης, ο εκπαιδευτικός αποφασίζει και σχεδιάζει τις παρεμβάσεις που πρέπει να γίνουν για τη βελτίωση της διδακτικής διαδικασίας και την επίτευξη των διδακτικών στόχων. Τελική αξιολόγηση Η Τελική αξιολόγηση πραγματοποιείται στο τέλος μιας ενότητας ή της σχολικής χρονιάς, ή με την ολοκλήρωση της διδακτέας ύλης. Με την τελική αξιολόγηση αποτιμάται με συστηματικό τρόπο το αποτέλεσμα της διδακτικής διαδικασίας που ακολουθήθηκε αλλά και της προσωπικής μελέτης του μαθητή. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται με το προηγούμενο επίπεδο γνώσεων και δεξιοτήτων των μαθητών, λαμβάνοντας υπόψη τους στόχους που είχαν τεθεί, για τη διδασκαλία του αντικειμένου. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης αυτής βοηθούν και τον εκπαιδευτικό και το μαθητή στην παραπέρα πορεία. Ποιοι οι βασικοί τύποι ερωτήσεων που χρησιμοποιούνται στις γραπτές εξετάσεις; Οι βασικοί τύποι ερωτήσεων είναι: Κλειστές ερωτήσεις Οι κλειστές ερωτήσεις επιδέχονται καθορισμένη απάντηση. Έχουν το μειονέκτημα ότι δεν ενθαρρύνουν την έμπνευση και την ανάπτυξη της σκέψης. Ανοιχτές ερωτήσεις Οι ανοιχτές ερωτήσεις επιδέχονται ευρύτερες απαντήσεις και ίσως βοηθούν τα παιδιά να σκέπτονται δημιουργικά και κριτικά. Οι ανοιχτές ερωτήσεις ενθαρρύνουν περαιτέρω δραστηριότητες των μαθητών, τους κάνουν να κοιτάζουν πάλι τα δεδομένα κατά διαφορετικό τρόπο. Με τις ανοιχτές ερωτήσεις ο μαθητής είναι υποχρεωμένος να γράψει τη δική του άποψη, κάτι που είναι βασικής σημασίας για τη μάθηση. 162

163 Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής Στα τεστ πολλαπλής επιλογής στο μαθητή δίνεται μια σειρά ερωτήσεων και για κάθε μία, συνήθως, 3-5 εναλλακτικές απαντήσεις από τις οποίες μία είναι σωστή. Ο μαθητής καλείται να βρει τη σωστή απάντηση. Αυτά τα τεστ χρησιμοποιούνται κυρίως για να ελέγχεται ένα μεγάλο εύρος αντικειμένου σε λίγο χρόνο και με μεγάλη ευκολία στη διόρθωση. Ερωτήσεις του τύπου σωστό-λάθος Στις ερωτήσεις του τύπου σωστό-λάθος ο μαθητής αποφαίνεται για την αλήθεια η μη κάποιων προτάσεων ή σχέσεων. Για να αποφευχθεί ο παράγοντας τύχη είναι απαραίτητο αυτές να είναι αρκετές. Τεστ με αυτό τον τύπο ερωτήσεων χρησιμοποιούνται με την ίδια λογική που χρησιμοποιούνται και οι ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής. Εκείνο που έχει σημασία για όλους τους τύπους ερωτήσεων είναι η σαφήνειά τους και η ανταπόκριση τους στους διδακτικούς στόχους του μαθήματος. Ένα καλά σχεδιασμένο τεστ αξιολόγησης δεν πρέπει να ελέγχει την απομνημόνευση, αλλά να δίνει τη δυνατότητα στο μαθητή να εφαρμόζει, να δημιουργεί και να αξιολογεί αυτό που έμαθε. Κάποιοι παιδαγωγοί ισχυρίζονται ότι οι μαθητές τείνουν να μαθαίνουν κατά τον τρόπο που εξετάζονται. Αν ο δάσκαλος επιμένει μόνο στην παροχή πληροφοριών, τότε οι μαθητές θα εστιάζουν την προσοχή τους στην απομνημόνευση και θα προσανατολίζουν τη μελέτη τους όχι στη φύση και τα φαινόμενα, αλλά στο σχολικό εγχειρίδιο. Ποιοι είναι οι γνωστικοί στόχοι κατά Bloom που πρέπει να περιλαμβάνει η διαδικασία αξιολόγησης; Ο Bloom, ταξινομεί τους γνωστικούς στόχους σε έξι επίπεδα: γνώση, κατανόηση, ικανότητα εφαρμογής, ανάλυση, σύνθεση και αξιολόγηση. Στο χαμηλότερο επίπεδο της κλίμακας αξιολόγησης, βρίσκεται η διδασκαλία που στοχεύει μόνο στην ανάκληση γνώσεων αφού απαιτεί μόνο απομνημόνευση. Το επόμενο επίπεδο είναι αυτό της κατανόησης. Οι ερωτήσεις που ελέγχουν κατανόηση απαιτούν από τους μαθητές να εξηγούν έναν κανόνα, να εξηγούν ή να 163

164 περιγράφουν μια διαδικασία ή μια ιδέα, να υπερβαίνουν τα δεδομένα προχωρώντας ένα βήμα πιο μπροστά. Το τρίτο επίπεδο αξιολόγησης σχετίζεται με την ικανότητα του μαθητή να εφαρμόζει τις γνώσεις σε συγκεκριμένες περιπτώσεις. Το τέταρτο επίπεδο είναι η ικανότητα για ανάλυση, δηλαδή η ικανότητα του μαθητή να διαχωρίζει μια κατάσταση σε επιμέρους στοιχεία και να διερευνά τις σχέσεις των επιμέρους στοιχείων τόσο μεταξύ τους όσο και σε σχέση με το σύνολο. Το πέμπτο επίπεδο, η ικανότητα σύνθεσης, περιλαμβάνει τη συγκέντρωση δεδομένων ή επιμέρους στοιχείων προκειμένου να διευκρινιστεί μια κατάσταση ή μια δομή που δεν είχε διευκρινιστεί επαρκώς ή να λυθεί ένα πρόβλημα. Αυτή η διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει το συνδυασμό μιας προηγούμενης εμπειρίας με τα νέα δεδομένα που παρουσιάζονται, με στόχο τη δόμηση ενός νέου ολοκληρωμένου συνόλου νοητικών δομών. Στο υψηλότερο επίπεδο βρίσκεται η ικανότητα για αξιολόγηση. Κρίνεται το κατά πόσο οι ιδέες και οι λύσεις που προτείνονται σε μια συγκεκριμένη κατάσταση, ή οι μέθοδοι και τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την επίλυση ενός προβλήματος είναι ικανοποιητικές. Ποιοι οι στόχοι της αξιολόγησης των μαθητών σύμφωνα με το ΔΕΠΠΣ; Η αξιολόγηση του μαθητή στο πλαίσιο της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστημών αποσκοπεί στο να ελέγξει αλλά κυρίως να προαγάγει, μέσα από τον έλεγχο και την ανατροφοδότηση της διδασκαλίας, την ικανότητα των μαθητών να: Κατανοούν τον επιστημονικό λόγο. Ορίζουν με πληρότητα και σαφήνεια τις έννοιες των Φυσικών Επιστημών. Να χρησιμοποιούν ορθά τη γλώσσα και τα μαθηματικά για να ερμηνεύουν και να περιγράφουν φυσικά φαινόμενα και διαδικασίες. Συσχετίζουν τους όρους και τις έννοιες των Φυσικών Επιστημών που έχουν διδαχτεί, στην περιγραφή και ανάλυση των φυσικών φαινομένων. Αντλούν δεδομένα από πίνακες τιμών, γραφικές παραστάσεις κ.ά. ώστε να προσδιορίζουν τις ποσοτικές μεταβολές των μεγεθών στα φυσικά φαινόμενα. 164

165 Διατυπώνουν υποθέσεις και να κατασκευάζουν νοητικά μοντέλα για να ερμηνεύσουν φυσικά φαινόμενα. Οι σκοποί αυτοί επιτυγχάνονται με διάφορες προφορικές ή γραπτές δοκιμασίες στις οποίες περιλαμβάνονται: εργασίες, ερωτήσεις, ασκήσεις και προβλήματα. Οι ερωτήσεις θα μπορούσαν να διακριθούν σε δύο κατηγορίες: i) Τις ερωτήσεις με τις οποίες επιδιώκουμε να διαπιστωθεί αφενός η γνώση και η κατανόηση των θεωριών και αφετέρου η ικανότητα αξιοποίησης των γνώσεων και των νοητικών δεξιοτήτων (ανάλυση, σύνθεση, αξιολόγηση κλπ.). ii) Τις ερωτήσεις με τις οποίες επιδιώκεται να διαπιστωθεί το ενδιαφέρον και η ικανότητα των μαθητών για διερεύνηση, κριτική ανάλυση και σύνθεση. Γενικότερα να διαπιστωθεί η ανάπτυξη στους μαθητές αποκλίνουσας σκέψης, που ανέκαθεν αποτελούσε την πηγή νέων ιδεών και αντιλήψεων. Οι ασκήσεις και τα προβλήματα θα πρέπει να είναι ανάλογα με τις νοητικές ικανότητες των μαθητών, να είναι διαβαθμισμένα ως προς τον βαθμό δυσκολίας, να καλύπτουν όλο το φάσμα των δυνατοτήτων του μαθητή, να διακρίνονται από σαφήνεια και επιστημονική ακρίβεια και να ελέγχουν τη δυνατότητα για συλλογή στοιχείων για διάφορα θέματα, για ανάλυση, για σύνθεση, για κριτική αξιολόγηση, για παρουσίαση αποτελεσμάτων κ.ά. Βιβλία που χρησιμοποιήθηκαν Δημητρόπουλος Ε., (1999) Εκπαιδευτική αξιολόγηση, η αξιολόγηση της εκπαίδευσης και του εκπαιδευτικού έργου. Εκδόσεις Γρηγόρη. Kασσωτάκης M., (2001) Η αξιολόγηση της επιδόσεως των μαθητών. Εκδόσεις Γρηγόρη. Ζησιμόπουλος Γ., Καφετζόπουλος Κ., Μουτζούρη-Μανούσου Ε., Παπασταματίου Ν., (2002) Θέματα Διδακτικής για τα μαθήματα των Φυσικών Επιστημών. Εκδόσεις Πατάκη 165

166 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΣΤΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 13 ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ Η ΠΡΟΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΕΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ 166

167 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ H αξιολόγηση του µαθητή στα µαθήµατα των Φυσικών Επιστηµών (Φ.Ε.) και ιδιαίτερα της Φυσικής, παρά το γεγονός ότι υπόκειται στο ίδιο γενικό πλαίσιο που διέπει όλα τα µαθήµατα του αναλυτικού προγράµµατος, εµφανίζει αρκετές ιδιαιτερότητες. Αυτές οφείλονται: α) στο είδος των εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων που µπορούν να αναπτυχθούν κατά τη διδασκαλία των φυσικών µαθηµάτων (εργαστήρια, ασκήσεις, πρακτικές εφαρµογές, κ.τ.λ.), β) στο ό,τι προσφέρονται, περισσότερο από άλλα µαθήµατα, για την ανάπτυξη ευρέως φάσµατος δεξιοτήτων και γ) στο γεγονός ότι οι προηγούµενες αντιλήψεις του µαθητή για τα φυσικά φαινόµενα δε συµφωνούν πολλές φορές µε την επιστηµονικά αποδεκτή άποψη, όπως προκύπτει και από σύγχρονες µελέτες και έρευνες. Το στοιχείο αυτό επηρεάζει τη διδασκαλία και την αξιολόγηση των µαθηµάτων αυτών. Οι δραστηριότητες, που αναπτύσσονται στο πλαίσιο της διδασκαλίας της Φυσικής, οφείλουν να δίνουν στον εκπαιδευτικό τη δυνατότητα να αξιολογεί, εκτός από την απόκτηση πληροφοριών για τα φυσικά φαινόµενα, ποικίλες άλλες δεξιότητες των µαθητών. Κάτι τέτοιο µπορεί να γίνει µε πολλούς τρόπους, όπως: µε προφορικές και γραπτές εξετάσεις που συνδυάζουν διάφορους τύπους ερωτήσεων και τεχνικών αξιολόγησης, µε την πραγµατοποίηση εργαστηριακών ασκήσεων ή άλλων εργασιών τόσο στο σχολείο όσο και στο σπίτι, µε την εκπόνηση συνθετικών δηµιουργικών εργασιών, και τέλος, µε την καθηµερινή παρατήρηση της δραστηριότητας των µαθητών. Κεντρική θέση στη διαδικασία της αξιολόγησης κατέχει η προεργασία / προετοιµασία του καθηγητή κατά την εκπόνηση των ερωτήσεων µε τις οποίες εξετάζονται οι µαθητές. H επιτυχής διατύπωσή τους είναι θέµα όχι µόνο εξάσκησης και εµπειρίας του εκπαιδευτικού, αλλά και ενηµέρωσής του γύρω από τις τεχνικές σύνταξής τους. Στις τεχνικές αυτές είναι αφιερωµένο σηµαντικό µέρος του παρόντος τεύχους, το οποίο συµπληρώνει τις γενικές οδηγίες για την αξιολόγηση των µαθητών και τις εξειδικεύει στο µάθηµα της Φυσικής. 9

168 H διατύπωση των κατάλληλων ερωτήσεων και κυρίως η συσχέτισή τους µε τους διδακτικούς στόχους διευκολύνεται σε µεγάλο βαθµό από τις ταξινοµίες των στόχων αυτών καθώς και από τη γνώση του τρόπου χρήσης των διαφόρων τύπων ερωτήσεων. Για τους παραπάνω λόγους θεωρήθηκε αναγκαίο να γίνει µια σύντοµη αναφορά στις ταξινοµίες των Bloom και Klopffer, να κατηγοριοποιηθούν οι ερωτήσεις και να τεθούν µε τα παραδείγµατα διαφόρων τύπων ερωτήσεων, κριτηρίων αξιολόγησης, ασκήσεων και συνθετικών εργασιών που βασίζονται στις σύγχρονες θεωρητικές απόψεις γύρω από τα ζητήµατα αυτά. 10

169 2. ΣYNTOMH ΠAPOYΣIAΣH TΩN TAΞINOMIΩN TΩN BLOOM KAI KLOPFFER H ταξινοµία του Bloom, η οποία είναι και ευρύτερα γνωστή, κατατάσσει τους διδακτικούς στόχους σε τρεις τοµείς. O γνωστικός π.χ. τοµέας περιλαµβάνει τις παρακάτω κατηγορίες στόχων: 1. Γνώση 2. Κατανόηση 3. Εφαρµογή 4. Ανάλυση 5. Σύνθεση 6. Αξιολόγηση Κάθε κατηγορία µπορεί να αναλύεται περαιτέρω σε υποκατηγορίες, οι οποίες επιτρέπουν τη λεπτοµερέστερη εκτίµηση των µαθησιακών συµπεριφορών. H κατηγορία γνώση π.χ. αναλύεται στις ακόλουθες υποκατηγορίες: Γνώση συγκεκριµένων στοιχείων Γνώση ορολογίας Γνώση τρόπων και µέσων για χρήση των συγκεκριµένων στοιχείων Γνώση συµβάσεων Γνώση τάσεων και ακολουθιών Γνώση ταξινοµήσεων και κατηγοριών H κατανόηση αναλύεται: α) στη µετατροπή - µετάφραση, β) στην ερµηνεία και γ) στην προέκταση. H εφαρµογή δεν έχει υποκατηγορίες. H ανάλυση περιλαµβάνει: α) την ανάλυση στοιχείων, β) την ανάλυση σχέσεων και γ) την ανάλυση οργανωτικών αρχών, H σύνθεση υποδιαιρείται: α) στην παραγωγή προσωπικού έργου, β) στην παραγωγή ενός σχεδίου ενέργειας και γ) στην παραγωγή ενός συνόλου αφηρηµένων σχέσεων. H αξιολόγηση (κρίση), τέλος, χωρίζεται σε δύο υποκατηγορίες, α) την κρίση µε εσωτερικά κριτήρια και β) την κρίση µε εξωτερικά κριτήρια. 11

170 H ταξινοµία του Klopffer ενοποιεί τους τρεις τοµείς της ταξινοµίας του Bloom (γνωστικό, συναισθηµατικό, ψυχοκινητικό) και παράλληλα δίνει έµφαση στη φύση των µαθηµάτων των Φυσικών Eπιστηµών και στη µεθοδολογία της επιστηµονικής έρευνας. Oι κυριότερες κατηγορίες στόχων που περιλαµβάνει είναι οι παρακάτω: 1. Γνώση και κατανόηση 2. Παρατήρηση - Mέτρηση 3. Εντοπισµός προβλήµατος και αναζήτηση τρόπων επίλυσής του 4. Ερµηνεία δεδοµένων και γενίκευση 5. ηµιουργία -Έλεγχος και τροποποίηση ενός θεωρητικού µοντέλου 6. Εφαρµογή επιστηµονικών γνώσεων και µεθόδων 7. εξιότητες χειρισµού 8. Στάσεις και ενδιαφέροντα 9. Κατεύθυνση - Προσανατολισµός Oι έξι πρώτες από τις παραπάνω κατηγορίες αναφέρονται στο γνωστικό τοµέα. H κατηγορία 1 περιλαµβάνει τις υποκατηγορίες Γνώση και Κατανόηση, οι οποίες στην ταξινοµία του Bloom ανήκουν σε χωριστές υποκατηγορίες. Στις κατηγορίες 2, 3, 4, 5, εντάσσονται οι ανώτερες κατηγορίες διδακτικών στόχων της ταξινοµίας του Bloom, δηλαδή η Aνάλυση, η Σύνθεση και η Αξιολόγηση. Oι τελευταίες αυτές κατηγορίες αφορούν στη γενική µεθοδολογία της Eπιστήµης, δηλαδή την παρατήρηση, την υπόθεση, το πείραµα και την επαλήθευση. Oι κατηγορίες 8 και 9 αναφέρονται στο συναισθηµατικό τοµέα και στηρίζονται κυρίως στην ταξινοµία των Krathwohl, Bloom και άλλων, η δε κατηγορία 7 αναφέρεται στον ψυχοκινητικό τοµέα. Όπως στην ταξινοµία του Bloom, έτσι και στην ταξινοµία του Klopffer, τα βασικά επίπεδα συµπεριφορών του µαθητή αναλύονται σε υποκατηγορίες. Ενδεικτικά σηµειώνουµε ότι η κατηγορία γνώση - κατανόηση αναλύεται στις ακόλουθες υποκατηγορίες: Γνώση συγκεκριµένων γεγονότων Γνώση επιστηµονικής ορολογίας Γνώση εννοιών ή φυσικών µεγεθών 12

171 Γνώση συµβάσεων και συµβόλων Γνώση της συνέχειας και της εξέλιξης ενός φαινοµένου Γνώση ταξινοµήσεων, κατηγοριών και κριτηρίων Γνώση τεχνικών και επιστηµονικών διαδικασιών Γνώση αρχών και νόµων της Επιστήµης Γνώση θεωριών και νοητικών λειτουργιών ιαπίστωση µιας γνώσης σε νέο κείµενο (κατανόηση) Μετάφραση µιας γνώσης από µια συµβολική µορφή σε άλλη H κατηγορία εφαρµογή αναλύεται σε: Eφαρµογή σε νέα προβλήµατα στον ίδιο επιστηµονικό χώρο Eφαρµογή σε νέα προβλήµατα σε διαφορετικό επιστηµονικό χώρο Eφαρµογή σε προβλήµατα έξω από το χώρο της Eπιστήµης συµπεριλαµβανοµένης και της τεχνολογίας Kάτι ανάλογο γίνεται και στις υπόλοιπες κατηγορίες. O εκπαιδευτικός οφείλει να εξετάζει σε ποιο βαθµό οι ερωτήσεις που χρησιµοποιεί, τόσο στις προφορικές όσο και στις γραπτές εξετάσεις που πραγµατοποιεί, καλύπτουν ολόκληρο το φάσµα των διαφόρων κατηγοριών διδακτικών στόχων. Εξυπακούεται ότι πρέπει να υπάρχει αντιστοιχία µεταξύ διδασκαλίας και αξιολόγησης. Aξιολογούµε ό,τι επιδιώξαµε να επιτύχουµε κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας. H γνώση, λοιπόν, των ταξινοµιών των διδακτικών στόχων όχι µόνο βοηθά τον εκπαιδευτικό να συνειδητοποιήσει το εύρος των διδακτικών επιδιώξεων που οφείλει να εντάξει στο µάθηµά του, αλλά, επιπρόσθετα, τον προφυλάσσει από τη µονοµέρεια και την εµµονή σε ορισµένα µόνο είδη µάθησης, όπως είναι π.χ. η απλή συγκράτηση πληροφοριών. Tον βοηθά ακόµη στο να προσδιορίζει µε σαφήνεια το τι ζητά από τους µαθητές του στις διάφορες εξετάσεις και να ξεκαθαρίσει, µε ποιες µορφές συµπεριφορών εκφράζονται οι ποικίλες γνωστικές και άλλες δεξιότητες που επιθυµεί να αξιολογήσει. H συνειδητοποίηση αυτή είναι βασική προϋπόθεση για τη διατύπωση καλών ερωτήσεων, αφού κάθε προφορική ή γραπτή ερώτηση που απευθύνεται στο µαθητή πρέπει να επιδιώκει να αξιολογήσει συγκεκριµένο στόχο. O εκπαιδευτικός που δε γνωρίζει τι θέλει να ελέγξει µε τις ερωτήσεις του, δεν 13

172 µπορεί να λειτουργήσει αποτελεσµατικά ως αξιολογητής. Oι ταξινοµίες των διδακτικών στόχων βοηθούν προς την κατεύθυνση αυτή. H γνώση τους όµως δε λύνει πάντα τα προβλήµατα. Πολύ συχνά διατυπώνονται κριτικές εναντίον τους, τα κυριότερα σηµεία των οποίων είναι τα εξής: α. η ιεραρχία των στόχων που προτείνουν είναι σε αρκετές περιπτώσεις αµφισβητήσιµη, β. είναι δύσχρηστες ως προς τη κατηγοριοποίηση των ερωτήσεων και γ. τα όρια των διαφόρων κατηγοριών διδακτικών στόχων δεν είναι πάντα σαφή. Άποψή µας είναι ότι τα διάφορα ταξινοµικά συστήµατα πρέπει να χρησιµοποιούνται στη διδακτική πράξη και στην αξιολόγηση µε ευελιξία. O διδάσκων οφείλει να έχει υπόψη του ότι όλα τα αποτελέσµατα της µάθησης δεν είναι από την αρχή της διδασκαλίας προβλέψιµα, ούτε και µπορούν να αξιολογηθούν όλα στον ίδιο βαθµό και µε τον ίδιο τρόπο. Έτσι αποφεύγεται ο εγκλωβισµός του εκπαιδευτικού σε προκαθορισµένα σχήµατα που δηµιουργούν µερικές φορές εµπόδια και στη διδασκαλία και στην αξιολόγηση. Εξάλλου, υπάρχει πάντα η δυνατότητα να διαµορφώσει ο εκπαιδευτικός τη δική του ταξινόµηση ως προς τους στόχους της διδασκαλίας του. Aυτή η ευελιξία υιοθετήθηκε στα όσα ακολουθούν. Aξιοποιούνται οι ταξινοµίες που προαναφέρθηκαν στην κατηγοριοποίηση των ερωτήσεων, όπου αυτό κρίθηκε χρήσιµο, χωρίς όµως να ακολουθούνται αυστηρά ή να υπάρχει απόλυτη προσκόλληση σ αυτές. 14

173 3. ΠPOTAΣEIΣ ΓIA THN EKΠONHΣH EPΩTHΣEΩN ΣTΟ MAΘHMA ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται οι ακόλουθες τρεις κατηγορίες ερωτήσεων: α) ερωτήσεις που αναφέρονται στην αξιολόγηση γνωστικών στόχων, β) ερωτήσεις που ανιχνεύουν τις προϋπάρχουσες αντιλήψεις των µαθητών για τα φυσικά φαινόµενα 1, και γ) ερωτήσεις που αξιολογούν τις «µεταγνωστικές» ικανότητές τους. H παραπάνω κατηγοριοποίηση, η οποία στηρίζεται στα δεδοµένα της σύγχρονης διδακτικής µεθοδολογίας και της αξιολόγησης των µαθητών, έχει ως στόχο να διευκολύνει τον εκπαιδευτικό στην ταξινόµηση των ερωτήσεων που χρησιµοποιεί στα µαθήµατα αυτά και να το βοηθήσει να διευρύνει τη θεµατική τους. Oρισµένες από τις απόψεις που παρουσιάζονται στη συνέχεια για τα παραπάνω θέµατα δεν έχουν ακόµη παγιωθεί στην ελληνική πραγµατικότητα. Φιλοδοξία µας είναι να αποτελέσουν αυτές αφετηρία της δηµιουργίας ενός γόνιµου διαλόγου γύρω από το τι αξιολογούµε στο µάθηµα της Φυσικής και πώς το αξιολογούµε. O διάλογος αυτός θα οδηγήσει τελικά στην ποθητή ποιοτική αναβάθµιση και στον εκσυγχρονισµό αυτής της σηµαντικής παιδαγωγικής διαδικασίας. 1 Στη διεθνή βιβλιογραφία χρησιµοποιούνται ποικίλοι όροι για να δηλωθούν προϋπάρχουσες αντιλήψεις για τα φυσικά φαινόµενα που δεν στοιχούν προς την επιστηµονική άποψη. Ενδεικτικά αναφέρουµε τους όρους: misconceptions (λανθασµένες αντιλήψεις), naive conceptions (αφελείς απόψεις), alternative conceptions (εναλλακτικές ιδέες), preconceptions (προϋπάρχουσες ιδέες) και τέλος, απλά, conceptions, για να αποφεύγονται χαρακτηρισµοί που µπορεί να έχουν αρνητικές επιπτώσεις στη διδακτική πράξη. Για το λόγο αυτό χρησιµοποιείται στο παρόν τεύχος ο όρος «εναλλακτικές ιδέες» των µαθητών, που είναι περισσότερο ουδέτερος από τους άλλους. 15

174 3.1 Eρωτήσεις που αξιολογούν τις γνώσεις και τις γνωστικές δεξιότητες των µαθητών. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι ερωτήσεις που ελέγχουν σε ποιο βαθµό έχουν επιτευχθεί οι διδακτικοί στόχοι που εντάσσονται στο γνωστικό τοµέα. Oι περισσότερες παραδοσιακές ερωτήσεις του τύπου «ποιος είναι ο ορισµός του...», «πώς εξηγείται το φαινόµενο...», «να λυθεί το πρόβληµα...» κ.τ.λ., οι οποίες αποτελούν συνηθισµένη πρακτική στην αξιολόγηση των µαθητών, κατατάσσονται σ αυτή την περίπτωση. Oι παραπάνω ερωτήσεις υποδιαιρούνται στις ακόλουθες κατηγορίες Eρωτήσεις ανάκλησης γνώσεων Στην κατηγορία αυτή ανήκουν ερωτήσεις, στις οποίες η απάντηση απαιτεί την ανάκληση από τη µνήµη κάποιας πληροφορίας, η οποία έχει ήδη αποκτηθεί. Aξιολογούν στόχους που εντάσσονται, κυρίως, στην κατηγορία της αποµνηµόνευσης και αντιπροσωπεύουν την πλειονότητα των ερωτήσεων που χρησιµοποιούνται στο ελληνικό σχολείο σήµερα. Παρά την κριτική που δέχονται, λόγω της εµµονής των εκπαιδευτικών σ αυτές, η χρησιµότητά τους στην όλη λειτουργία της αξιολόγησης είναι σηµαντική. H εφαρµογή των γνώσεων, η ανάπτυξη της αναλυτικοσυνθετικής ικανότητας σε συγκεκριµένο επιστηµονικό χώρο και η κριτική αντιµετώπιση της γνώσης προϋποθέτουν, πρώτα απ όλα, την κατοχή αυτής της γνώσης. Mε άλλα λόγια, οι ερωτήσεις ανάκλησης είναι αναγκαίες στο σχολείο, πρέπει όµως να χρησιµοποιούνται µε φειδώ και σε συνδυασµό µε ερωτήσεις που αξιολογούν άλλους στόχους. Παραδείγµατα 1. Ποιος είναι ο µαθηµατικός τύπος του ορισµού της επιτάχυνσης; 2. Nα γραφεί η εξίσωση της κίνησης στην ευθύγραµµη οµαλά επιταχυνόµενη κίνηση µε αρχική ταχύτητα. 16

175 3. Xαρακτηρίστε µε Σ τις παρακάτω προτάσεις, αν είναι σωστές, και µε Λ, αν είναι λανθασµένες.! Στην ευθύγραµµη οµαλή κίνηση, η ταχύτητα είναι χρονικά σταθερή.! Στην ευθύγραµµη οµαλή κίνηση το διάστηµα είναι χρονικά σταθερό.! Στην οµαλή κυκλική κίνηση η επιτάχυνση δεν είναι µηδέν.! Στην ευθύγραµµη οµαλά επιταχυνόµενη κίνηση η ταχύτητα είναι χρονικά σταθερή. 4. Ποια από τις παρακάτω γραφικές παραστάσεις εκφράζει τη θέση συναρτήσει του χρόνου στην ευθύγραµµη οµαλή κίνηση; (Bάλτε σε κύκλο το γράµµα το οποίο αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση) x x x x t t t t α β γ δ 5. Nα συνδέσετε µε γραµµές τα φυσικά µεγέθη της αριστερής στήλης µε τις αντίστοιχες µονάδες της δεξιάς στήλης. Kάποια από τις µονάδες αυτές περισσεύει. χρόνος m µετατόπιση s ταχύτητα m/s 2 επιτάχυνση m²/s 2 m/s Eρωτήσεις κατανόησης Aυτή η κατηγορία ερωτήσεων απαιτεί: α. Tη µετατροπή ή τη «µετάφραση» µιας µορφής αναπαράστασης (διανύσµατα, σχήµατα, εξισώσεις, χηµικοί τύποι) σε µια άλλη. β. Tον προσδιορισµό των σχέσεων µεταξύ στοιχείων µιας διδακτικής ενότητας (έννοια, νόµος, θεωρία) και στοιχείων που ανήκουν σε άλλη ενότητα. Aν ένας µαθητής είναι σε θέση να προβαίνει σε «µετατροπές» αυτών που 17

176 ξέρει, να δίνει δηλαδή δικά του παραδείγµατα για ό,τι µαθαίνει, να ερµηνεύει τα διάφορα φαινόµενα και να προβλέπει τις συνέπειές τους, τότε έχει κατανοήσει όσα διδάχθηκε. H κατανόηση των γνώσεων δεν επιτυγχάνεται πάντοτε αυτόµατα µε την αποστήθισή τους. Γι αυτό είναι αναγκαίες οι ερωτήσεις που αξιολογούν αυτό το στόχο, τόσο στις προφορικές όσο και στις γραπτές εξετάσεις. Παραδείγµατα 1. Nα αναπαραστήσετε µε ένα διάγραµµα την εξίσωση της ταχύτητας στην ευθύγραµµη οµαλά επιταχυνόµενη κίνηση και να εξηγήσετε τα σύµβολα. 2. Ποιές διαφορές υπάρχουν στην ταχύτητα κατά την ευθύγραµµη οµαλά επιταχυνόµενη κίνηση και κατά την οµαλή κυκλική κίνηση. 3. Xαρακτηρίστε µε Σ τις παρακάτω προτάσεις, αν είναι σωστές, και µε Λ, αν είναι λανθασµένες, βάζοντας το γράµµα Σ ή Λ µέσα στο αντίστοιχο τετράγωνο.! Η ταχύτητα στην ευθύγραµµη οµαλή κίνηση είναι σταθερή, ενώ στην οµαλή κυκλική µεταβάλλεται.! Tο µέτρο της ταχύτητας στην ευθύγραµµη οµαλή κίνηση είναι σταθερό, ενώ στην οµαλή κυκλική µεταβάλλεται.! Tο διάνυσµα της επιτάχυνσης στην ευθύγραµµη οµαλά επιταχυνόµενη κίνηση είναι σταθερό, ενώ στην οµαλή κυκλική µεταβάλλεται.! Tο µέτρο της επιτάχυνσης στην ευθύγραµµη οµαλά επιταχυνόµενη κίνηση είναι σταθερό, ενώ στην οµαλή κυκλική µεταβάλλεται. 4. Nα αντιστοιχίσετε µε γραµµές τα σχεδιαγράµµατα της πρώτης στήλης µε τις προτάσεις της δεύτερης. Kάποια από τις προτάσεις αυτές περισσεύει. υ α υ = 0 α = 0 α υ α υ το µέτρο της ταχύτητας µειώνεται ευθύγραµµη οµαλή κίνηση το κινητό ξεκινά το µέτρο της ταχύτητας αυξάνεται η ταχύτητα είναι συνεχώς µηδέν 18

177 3.1.3 Eρωτήσεις επεξεργασίας και ερµηνείας δεδοµένων Aυτή η κατηγορία ερωτήσεων σχετίζεται κυρίως µε τις γραφικές παραστάσεις, τα διαγράµµατα και τους πίνακες δεδοµένων. H θέση τους στις Φυσικές Επιστήµες είναι σηµαντική, εξαιτίας του γεγονότος ότι στηρίζονται στη συγκέντρωση, επεξεργασία και ερµηνεία αριθµητικών συνήθως δεδοµένων. Oι απαντήσεις σ αυτές συνίστανται: α. στην αναγνώριση χαρακτηριστικών στοιχείων, γραφικών παραστάσεων, διαγραµµάτων ή πινάκων. β. στη σχεδίαση γραφικών παραστάσεων. γ. στην εκτέλεση υπολογισµών µε βάση γραφικές παραστάσεις και πίνακες. δ. στην ικανότητα του µαθητή να καταλήγει σε συµπεράσµατα µε βάση τα παραπάνω στοιχεία και να τα ερµηνεύει. Παράδειγµα H παρακάτω γραφική παράσταση ταχύτητας (υ) - χρόνου (t), σχεδιάστηκε σύµφωνα µε τα πειραµατικά αποτελέσµατα µιας ευθύγραµµης κίνησης. υ (m/s) t (s) Mε βάση τη γραφική αυτή παράσταση να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: α) Ποια είναι η τιµή της επιτάχυνσης στο χρονικό διάστηµα 3-6s;... 19

178 β) Xαρακτηρίστε µε Σ τις παρακάτω προτάσεις αν είναι σωστές και µε Λ αν είναι λανθασµένες. Στο χρονικό διάστηµα 3-6s,! η επιτάχυνση είναι µηδέν.! η ταχύτητα είναι σταθερή.! η επιτάχυνση είναι 8m/s². γ) Kατά τη χρονική στιγµή 1,5s, η ταχύτητα είναι α. 12m/s 2 β. 8m/s γ. 10m/s δ.12m/s δ) Συσχετίστε τα στοιχεία της αριστερής στήλης µε αυτά της δεξιάς στήλης, γράφοντας στα διάστικτα κενά της πρώτης το αντίστοιχο γράµµα της δεύτερης. 0-3s... α) αύξηση του µέτρου της ταχύτητας 3-6s... β) το µέτρο της ταχύτητας µειώνεται 6-9s... γ) επιτάχυνση µηδέν δ) ταχύτητα µηδέν Eρωτήσεις σχετικές µε θεωρητικά µοντέλα Mε τον όρο θεωρητικό µοντέλο νοείται στη Φυσική ένα σύνολο από αρχές, νόµους, φαινόµενα και αναπαραστάσεις που συνδέονται µεταξύ τους π.χ. η θεωρία του Aριστοτέλη, η θεωρία του Bohr ή η θεωρία των ιδανικών αερίων. H απάντηση σε τέτοιου είδους ερωτήσεις απαιτεί από το µαθητή: α. Nα χρησιµοποιήσει τη θεωρία ή ένα τµήµα της, για να εξηγήσει ή να προβλέψει φυσικά φαινόµενα. β. Nα επιλέγει νόµους και παρατηρήσεις, που είναι ή δεν είναι σύµφωνες µε ένα δεδοµένο θεωρητικό µοντέλο. γ. Nα είναι σε θέση να αξιολογεί και να αναθεωρεί τα στοιχεία ενός θεωρητικού µοντέλου, µε βάση νέες πειραµατικές ή θεωρητικές παρατηρήσεις. 20

179 Παραδείγµατα 1. Xαρακτηρίστε µε Σ τις παρακάτω προτάσεις, αν είναι σωστές, και µε Λ, αν είναι λανθασµένες. Mε βάση την Aριστοτελική θεωρία:! Tα βαρύτερα σώµατα πέφτουν γρηγορότερα.! Aν ένα ζάρι και ένα κοµµάτι χαρτί αφεθούν ελεύθερα από το ίδιο ύψος στη Σελήνη, θα φθάσουν στην επιφάνειά της ταυτόχρονα. 2. H Aριστοτελική Φυσική περιλαµβάνει τις παρακάτω προτάσεις: I. Tο υλικό των επίγειων σωµάτων προέρχεται από την ανάµειξη τεσσάρων στοιχείων: γης, ύδατος, αέρος και πυρός. II. Kάθε υλικό αποτελείται από ένα κυρίαρχο στοιχείο. III. Kάθε σώµα έχει την τάση να κινηθεί προς τη φυσική του θέση. IV. H φυσική θέση των τεσσάρων στοιχείων σε µια σειρά που πηγαίνει από ψηλά προς χαµηλά σε σχέση µε τη Γη είναι αυτή που αναγράφεται παραπάνω (πρόταση I). Bάλτε σε κύκλο το γράµµα που αντιστοιχεί στο σύνολο των προτάσεων που είναι αναγκαίες για να εξηγηθεί το φαινόµενο: O καπνός ενός τσιγάρου ανεβαίνει προς τα πάνω α. I, II β. III, IV γ. I, II, III δ. I, II, III, IV 21

180 3.1.5 Eρωτήσεις εφαρµογής Στην κατηγορία αυτή ανήκουν ερωτήσεις, η απάντηση των οποίων απαιτεί να χρησιµοποιηθεί η αποκτηθείσα γνώση (έννοιες, νόµοι, εξισώσεις) σε νέες, κυρίως, καταστάσεις, στις οποίες οι µαθητές καλούνται: α. να αναγνωρίζουν ή να αναφέρουν νέα παραδείγµατα εννοιών. β. να εξηγούν ή να προβλέπουν φαινόµενα. γ. να κάνουν συλλογισµούς µε βάση εξισώσεις. δ. να λύνουν προβλήµατα διαφορετικής συνθετότητας. Παραδείγµατα 1. ύο κινητά A και B διέρχονται από το ίδιο σηµείο µιας κυκλικής τροχιάς την ίδια χρονική στιγµή, µε αντίρροπες ταχύτητες µέτρου υ A = 10m/s και υ B = 30m/s, αντιστοίχως. Aν η περιφέρεια του κύκλου είναι 100m να υπολογίσετε: α) το χρόνο της πρώτης συνάντησης και β) το µήκος του τόξου που διέγραψε το καθένα. 2. Ένα κινητό εκτελεί τρεις πλήρεις παλινδροµικές κινήσεις ανάµεσα στα σηµεία A και B, τα οποία απέχουν µεταξύ τους 5m. Xαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις µε Σ αν είναι σωστές, και µε Λ, αν είναι λανθασµένες, βάζοντας το γράµµα Σ ή Λ µέσα σε κύκλο, αντίστοιχα. α. H µετατόπιση είναι ίση µε µηδέν. Σ Λ β. Tο διάστηµα είναι ίσο µε µηδέν. Σ Λ γ. H µετατόπιση είναι ίση µε 30m. Σ Λ δ. Tο διάστηµα είναι ίσο µε 30m. Σ Λ 22

181 3.1.6 Eρωτήσεις ερµηνευτικού τύπου Eίναι ιδιαίτερα ωφέλιµο να αναφερθούµε στις ερωτήσεις αυτού του τύπου και στη χρησιµότητά τους για την αξιολόγηση των µαθητών στις Φυσικές Eπιστήµες. Όπως σηµειώνεται στο τεύχος των γενικών οδηγιών αξιολόγησης του µαθητή, οι ερωτήσεις αυτού του τύπου αποτελούνται: α) από κάποιο κείµενο, πρόβληµα (ερµηνευτικού τύπου) ή κάποια µορφή αναπαράστασης (φωτογραφία, γραφική παράσταση, διάγραµµα κ.α.) και β) από ένα σύνολο απαντήσεων στις αντίστοιχες ερωτήσεις. Στις ερωτήσεις αυτές, οι οποίες µπορεί να είναι διαφορετικού τύπου (ανοικτές, συµπλήρωσης, πολλαπλής επιλογής, κτλ.), εντάσσονται τα περισσότερα προβλήµατα που συνήθως υπάρχουν στα σχολικά βιβλία. Mια τέτοια ερώτηση µπορεί να αποτελέσει το περιεχόµενο ενός ολιγόλεπτου ή και ωριαίου ακόµη κριτηρίου αξιολόγησης. Ως παράδειγµα παραθέτουµε τις ακόλουθες ερωτήσεις που βασίζονται σε κάποιο πρόβληµα του σχολικού βιβλίου: O χρόνος αντίδρασης ενός οδηγού είναι 0.4s και η ταχύτητα του αυτοκινήτου του είναι 20m/s. Ένα εµπόδιο βρίσκεται σε απόσταση 50m τη στιγµή που ο οδηγός το αντιλαµβάνεται και επιβραδύνει το αυτοκίνητο µε επιβράδυνση 5m/s². Nα απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: (Βάλτε σε κύκλο το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση) (1) Aπό τη χρονική στιγµή που ο οδηγός είδε το εµπόδιο µέχρι να σταµατήσει, το αυτοκίνητο πραγµατοποίησε: α. µία ευθύγραµµη οµαλή κίνηση. β. µία οµαλά επιβραδυνόµενη κίνηση. γ. δύο κινήσεις, µία οµαλή και µία οµαλά επιβραδυνόµενη. δ. δύο επιβραδυνόµενες κινήσεις. (2) O χρόνος, από τη στιγµή που ο οδηγός είδε το εµπόδιο µέχρι να πατήσει το φρένο είναι

182 (3) Ο οδηγός θα αποφύγει τη σύγκρουση αν το διάστηµα που θα διανύσει από τη στιγµή που είδε το εµπόδιο µέχρι να σταµατήσει είναι... από 50m. (4) Ποια από τις παρακάτω γραφικές παραστάσεις ταχύτητας (υ) - χρόνου (t) εκφράζει την κίνηση του οδηγού, από τη στιγµή που άρχισε να φρενάρει µέχρι να σταµατήσει: (Bάλτε σε κύκλο το γράµµα της σωστής απάντησης) υ υ υ υ t t t t α β γ δ (5) Για την κίνηση του αυτοκινήτου, αφότου ο οδηγός άρχισε να φρενάρει, ισχύει ο µαθηµατικός τύπος: (Bάλτε για κάθε τύπο ένα X στο αντίστοιχο τετράγωνο) Σωστό Λάθος υ = αt!! s = ½α t 2!! s = υ 2 0 /2α!! t = υ 0 /α!! υ = υ 0 - á t!! s = υt!! (6) Nα υπολογισθεί το διάστηµα, που θα διανύσει το κινητό, από τη στιγµή που ο οδηγός είδε το εµπόδιο µέχρι να σταµατήσει. (7) Nα υπολογισθεί ο συνολικός χρόνος κίνησης, από τη στιγµή που ο οδηγός είδε το εµπόδιο µέχρι να σταµατήσει. 24

183 3.2 Eρωτήσεις που ανιχνεύουν τις εναλλακτικές ιδέες των µαθητών Tην τελευταία δεκαετία, σηµαντικός αριθµός θεωρητικών και εµπειρικών ερευνών στη διδακτική των Φ.E., υποστηρίζει ότι οι µαθητές έχουν δικές τους αντιλήψεις ως προς τα φυσικά φαινόµενα. Mια τέτοια περίπτωση είναι η ευρέως διαδεδοµένη αντίληψη ότι «τα βαρύτερα σώµατα πέφτουν γρηγορότερα». Oι αντιλήψεις αυτές αναφέρονται στη βιβλιογραφία ως εναλλακτικές ιδέες ή προϋπάρχουσες αντιλήψεις των µαθητών. Oι ιδέες αυτές διαδραµατίζουν σηµαντικό ρόλο τόσο στη διδασκαλία των Φ.E., όσο και στην αξιολόγηση των µαθητών σ αυτές. Έχει µάλιστα τεκµηριωθεί από τις σχετικές έρευνες ότι ο διδάσκων, προκειµένου να πετύχει την αφοµοίωση της νέας γνώσης, οφείλει να ανιχνεύει και να αξιοποιεί τις αντιλήψεις αυτές των µαθητών και να επιδιώκει µε την κατάλληλη διδασκαλία την αλλαγή τους. H ανάλυση µιας τέτοιας διδασκαλίας είναι πέρα από του σκοπούς του παρόντος φυλλαδίου. Eκείνο που µας ενδιαφέρει εδώ, είναι να προσδιοριστεί µε ποιες ερωτήσεις θα µπορούσαν να αναδειχθούν οι αντιλήψεις αυτές των µαθητών. Πληροφοριακά µόνο αναφέρεται ότι, σύµφωνα µε τις διαπιστώσεις ερευνών που αφορούν στην κίνηση και στη δύναµη, οι συχνότερα εµφανιζόµενες εσφαλµένες αντιλήψεις των µαθητών είναι οι εξής: 1. H επιτάχυνση και η ταχύτητα έχουν πάντοτε την ίδια διεύθυνση και φορά. 2. Aν η ταχύτητα είναι µηδέν τότε και η επιτάχυνση είναι µηδέν. 3. H ταχύτητα είναι απόλυτη και δεν εξαρτάται από το σύστηµα αναφοράς. 5. Tα βαρύτερα σώµατα πέφτουν γρηγορότερα. 6. H επιτάχυνση κατά την ελεύθερη πτώση εξαρτάται από τη µάζα του σώµατος. 7. εν υπάρχει βαρύτητα στο κενό. 8. Στην οµαλή κυκλική κίνηση δεν υπάρχει επιτάχυνση. 9. Σώµα κινούµενο κυκλικά, αν αφεθεί ελεύθερο, θα κινηθεί ακτινικά ή θα συνεχίσει κυκλικά. 10. H ευθύγραµµη οµαλή κίνηση προϋποθέτει την άσκηση δύναµης. 11. H δράση και η αντίδραση ασκούνται στο ίδιο σώµα. 25

184 Για την ανίχνευση των εναλλακτικών αντιλήψεων των µαθητών χρησιµοποιούνται ποικίλες µορφές ερωτήσεων. Όταν οι ιδέες των µαθητών, σχετικά µε κάποιο µάθηµα, είναι άγνωστες, τότε πρέπει να ζητηθεί επιπλέον και η αιτιολόγηση της απάντησής τους, µε στόχο να ανιχνευθούν, αν είναι δυνατόν, όλες οι υπάρχουσες απόψεις τους. Eνδεικτικά παραδείγµατα ερωτήσεων, οι οποίες µπορούν να ενταχθούν στην κατηγορία αυτή είναι τα παρακάτω: 1. ύο κύβοι ίσου όγκου, ο ένας από σίδηρο κι ο άλλος από ξύλο, πέφτουν από το ίδιο ύψος στο κενό. Nα προβλέψετε ποιος από τους δύο θα πέσει γρηγορότερα. Nα δικαιολογηθεί η απάντησή σας. 2. Πετάµε ένα σώµα κατακόρυφα προς τα πάνω και θεωρούµε ότι η κίνηση αυτή χωρίζεται σε τρία στάδια: όταν ανεβαίνει, όταν βρίσκεται στο ανώτατο σηµείο του και όταν κατέρχεται, όπως φαίνεται στα παρακάτω σχήµατα. Αγνοώντας την αντίσταση του αέρα: (α) Nα σχεδιάσετε το διάνυσµα της επιτάχυνσης στις παρακάτω περιπτώσεις. άνοδος ανώτατο σηµείο κάθοδος (β) Nα σχεδιάσετε το διάνυσµα της ταχύτητας στις παρακάτω περιπτώσεις. άνοδος ανώτατο σηµείο κάθοδος (γ) Nα σχεδιάσετε το διάνυσµα της δύναµης ή των δυνάµεων που ασκούνται στο σώµα στις παρακάτω περιπτώσεις και να γράψετε ποιο σώµα ασκεί τη δύναµη. άνοδος ανώτατο σηµείο κάθοδος 26

185 3. Aν αφεθούν συγχρόνως σε ελεύθερη πτώση από το ίδιο ύψος, ένα κοµµάτι χαρτί κι ένα κοµµάτι σίδηρος, τότε: (Bάλτε σε κύκλο την ορθή απάντηση) α. Θα φτάσει πρώτο το χαρτί. β. Θα φτάσει πρώτο το σίδερο. γ. Θα φτάσουν και τα δύο ταυτόχρονα. ικαιολογήστε την επιλογή σας Tο σώµα A έχει µεγαλύτερη µάζα από το σώµα B. Aν το σώµα A εκτελεί ελεύθερη πτώση στο Βόρειο Πόλο και το σώµα B στον Iσηµερινό, εκκινώντας την ίδια χρονική στιγµή και από το ίδιο ύψος και τα δύο κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας, τότε: ( ιαλέξτε τη σωστή απάντηση) α. Tο A θα πέσει γρηγορότερα. β. Tο B θα πέσει γρηγορότερα. γ. Kαι τα δύο θα πέσουν ταυτόχρονα. Aιτιολογήστε την επιλογή σας, διαλέγοντας µια από τις παρακάτω δικαιολογίες: α. Tα βαρύτερα σώµατα πέφτουν γρηγορότερα. β. H επιτάχυνση της βαρύτητας είναι µεγαλύτερη στους πόλους. γ. H επιτάχυνση της βαρύτητας εξαρτάται από τη µάζα. δ. H δύναµη της βαρύτητας είναι ίδια για όλα τα σώµατα στην ελεύθερη πτώση. 3.3 Eρωτήσεις που αναφέρονται σε µεταγνωστικό επίπεδο Oι ερωτήσεις αυτής της κατηγορίας έχουν ως στόχο να εκτιµήσουν: α) τις γνωστικές διαδικασίες που χρησιµοποιεί ο µαθητής, για να µάθει ένα αντικείµενο και β) την ικανότητά του να αξιολογεί σωστά τον εαυτό του. Ένας ενδεικτικός τρόπος για να εκτιµηθούν τα παραπάνω είναι να ζητείται από τους µαθητές να δηµιουργούν δικές τους ερωτήσεις µε βάση το µάθηµα που διδάσκονται. H ποιότητα, ποσότητα, ακρίβεια και σαφήνεια των ερωτήσεων 27

186 αποτελούν κριτήρια για την αξιολόγηση των παραπάνω ικανοτήτων του µαθητή. H ποιότητα των ερωτήσεων µπορεί να χαρακτηριστεί χαµηλού ή υψηλού επιπέδου, ανάλογα µε το αν διατυπώνονται απλές ή σύνθετες ερωτήσεις. Eρωτήσεις όπως: «ποιος είναι ο ορισµός του νόµου της µηχανικής», «να γράψετε ένα παράδειγµα της αρχής της διατήρησης της ορµής», «τι είναι η ταχύτητα», κλπ. θα µπορούσαν να χαρακτηριστούν ως ασαφείς ερωτήσεις. H παραγωγή ερωτήσεων και προβληµάτων από το µαθητή µπορεί να χρησιµοποιηθεί και για την αξιολόγηση της επίδοσης του, ιδιαίτερα δε για το έλεγχο των διδακτικών στόχων που αναφέρονται στην κατανόηση και τη σύνθεση. Σ αυτή την κατηγορία εντάσσονται και οι ερωτήσεις που στοχεύουν στην αυτοαξιολόγηση των µαθητών. Oι ερωτήσεις αυτές δε χρησιµοποιούνται για τη µέτρηση της επίδοσης, είναι όµως πολύ χρήσιµες στην καθηµερινή εκπαιδευτική πρακτική. M αυτές ζητείται από τους µαθητές να αξιολογήσουν, µε βάση µια δεδοµένη κλίµακα, διάφορες δεξιότητές τους ή το βαθµό ανταπόκρισής τους σε ορισµένες καταστάσεις. Π.χ. 1. Έχω κατανοήσει το φυσικό µέγεθος της επιτάχυνσης. Kαθόλου... Mέτρια... Kαλά... Πολύ καλά Mπορώ να λύνω προβλήµατα µε βάση το θεµελιώδη νόµο της µηχανικής. Πολύ δύσκολα... Mε κάποια δυσκολία... Mε κάποια ευκολία... Πολύ εύκολα Mπορώ να απαντώ σε ερωτήσεις που αναφέρονται σε γραφικές παραστάσεις. Σχεδόν ποτέ... Mερικές φορές... Συχνά... Πάντοτε Στο σηµερινό τεστ έγραψα: Άσχηµα...Mέτρια... Kαλά... Πολύ καλά... Oι απαντήσεις σε τέτοιου είδους ερωτήσεις µπορούν να αποτελέσουν υλικό για το φάκελο αξιολόγησης των µαθητών και να συσχετισθούν µε τα φύλλα αυτοαξιολόγησης που αναφέρονται στο τεύχος µε τις γενικές οδηγίες για την αξιολόγηση των µαθητών. 28

187 14. ΤΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Τι είναι το Αναλυτικό πρόγραμμα (ΑΠ) Φυσικών Επιστημών (ΦΕ); Το Αναλυτικό Πρόγραμμα (ΑΠ) κάθε χώρας αποτελεί το κορυφαίο θεωρητικό κείμενο της εκπαίδευσής της και καθορίζει τους σκοπούς της εκπαίδευσης, το περιεχόμενο, τη μέθοδο της διδασκαλίας και την αξιολόγηση. Ένα ΑΠ για τα μαθήματα των ΦΕ περιέχει (τουλάχιστον) τους σκοπούς, τους στόχους, το περιεχόμενο, τη μεθοδολογία της διδασκαλίας, την αξιολόγηση καθώς και προτεινόμενο εκπαιδευτικό υλικό. Το ΑΠ είναι ένα εργαλείο για τους εκπαιδευτικούς που πρέπει να το χρησιμοποιούν καθημερινά για τις ανάγκες της διδακτικής πράξης και τους καθοδηγεί στις απαντήσεις των ερωτημάτων: Τι θα διδάξω, πότε θα το διδάξω, πως και για ποιό σκοπό. Τι λαμβάνει υπόψη ο σχεδιασμός ενός ΑΠ; Το ΑΠ εκφράζει τους σκοπούς, τους στόχους και τις επιδιώξεις της εκπαίδευσης, όπως προκύπτουν από τις επίσημες διατάξεις της Πολιτείας. Η επιτυχία του εκπαιδευτικού έργου θεμελιώνεται στην επιτυχή σύνταξη και λειτουργία του ΑΠ. Η σύνταξη ενός Α.Π. Φυσικών Επιστημών (ΦΕ) είναι μια πολύπλοκη και δύσκολη διαδικασία καθόσον θα πρέπει να εναρμονιστούν διάφορες απόψεις, όπως απόψεις σχετικά με - το ρόλο των ΦΕ στην οικονομική και τεχνολογική ανάπτυξη, - τις κοινωνικές απαιτήσεις της εποχής - τη μάθηση - τη διδασκαλία, - επιστημολογικές θέσεις για τις ΦΕ - το σύστημα αξιολόγησης - την εκπαίδευση των εκπαιδευτικών - την χρηματοδότηση της εκπαίδευσης Υπάρχουν είδη αναλυτικών προγραμμάτων; Αναφέρεται ένα πλήθος κατηγοριοποιήσεων των ΑΠ ανάλογα με τους σκοπούς, τη φιλοσοφία αλλά και την πραγματικότητα εφαρμογής τους. Ενδεικτικά αναφέρουμε τα

188 ανοικτά ή κλειστά ΑΠ, ανάλογα με την δυνατότητα ή όχι παρέμβασης του διδάσκοντα. Επίσης, τα γραμμικής ή σπειροειδούς μορφής ανάλογα με την εσωτερική δομή και την οργάνωση του περιεχομένου. Επιπρόσθετα, γίνεται και διαφοροποίηση μεταξύ του επίσημου ΑΠ και του κρυφού ΑΠ, αυτού δηλαδή που εφαρμόζεται στην πράξη. Υπάρχει αναγκαιότητα αναμόρφωσης των ΑΠ; Οι εξελίξεις των τελευταίων ετών, όπως η εκρηκτική ανάπτυξη της γνώσης, η εισαγωγή των νέων τεχνολογιών, οι αλλαγές στο χώρο εργασίας και παραγωγής, οι πολυπολιτισμικές και κυρίως πλουραλιστικές κοινωνίες οδηγούν στην αμφισβήτηση και στον επαναπροσδιορισμό του ρόλου του σχολείου, των μεθόδων και των περιεχομένων της εκπαίδευσης καθώς επίσης και στην ανάγκη αλλαγών στις ίδιες τις δομές της εκπαίδευσης, στις νοοτροπίες και στις στάσεις όλων των εμπλεκόμενων στην εκπαιδευτική διαδικασία δηλαδή των μαθητών, των εκπαιδευτικών ακόμη και των γονέων με τελικό στόχο τη διαμόρφωση ενός ισχυρού σχολικού παιδαγωγικού περιβάλλοντος, ικανού να συμβάλλει στην αρμονική ένταξη του μαθητή στην κοινωνία. Το σχολείο του μέλλοντος πρέπει να ενισχύσει τους μαθητές με γνώσεις, ικανότητες, δεξιότητες, στάσεις και συμπεριφορές τέτοιες που να μπορούν να ανταπεξέλθουν στα σύγχρονα ενδιαφέροντα ή στα σύγχρονα προβλήματα και να στέκονται κοινωνικά αλληλέγγυοι, εξοπλισμένοι με κριτική στάση και με σταθερές αξίες. Βιβλία που κατά βάση χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου Κόκκοτας Π., (2002) Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Μέρος II, Αθήνα Χατζηγεωργίου Γ., (1998) Γνώθι το curriculum. Ατραπός ΣΥΖΗΤΗΣΗ Δίνονται στη συνέχεια αποσπάσματα από τα προγράμματα σπουδών για το γυμνάσιο. Συζητήστε επί των αποσπασμάτων τις απαντήσεις στα ερωτήματα Τι θα διδάξω, πως και για ποιό σκοπό?

189 ΙΑΘΕΜΑΤΙΚΟ ΕΝΙΑΙΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ 1. Σκοπός της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστηµών Ο σκοπός της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστηµών δεν µπορεί παρά να εντάσσεται στους γενικότερους σκοπούς της εκπαίδευσης, δηλαδή στην ολοκλήρωση του ατόµου µε την ανάπτυξη κριτικού πνεύµατος και διάθεσης για ενεργοποίηση και δηµιουργία τόσο σε ατοµικό επίπεδο όσο και σε συνεργασία µε άλλα άτοµα ή οµάδες. Για τον προσδιορισµό του σκοπού διδασκαλίας κάθε αντικειµένου των Φυσικών Επιστηµών λήφθηκε υπόψη η ηλικία των µαθητών, που παίζει καθοριστικό ρόλο, αφού άλλες ανάγκες καλείται να εξυπηρετήσει η διδασκαλία των Φυσικών Επιστηµών στο µαθητή του ηµοτικού και άλλες στο µαθητή του Γυµνασίου και του Λυκείου, και φυσικά τα συµπεράσµατα της σύγχρονης εκπαιδευτικής έρευνας. Λήφθηκε επίσης υπόψη η νοητική ανάπτυξη του µαθητή κάθε ηλικίας, το γνωστικό υπόβαθρο που διαθέτει, οι δεξιότητες αλλά και οι προσδοκίες του, το κοινωνικό περιβάλλον και οι αναγκαιότητες που υπάρχουν σ' αυτό. Επιπλέον, λήφθηκε υπόψη ο χρόνος και ο τεχνολογικός εξοπλισµός που έχει ο εκπαιδευτικός στη διάθεσή του για τη διδασκαλία του µαθήµατος. Με βάση τα παραπάνω η διδασκαλία των Φυσικών Επιστηµών στην Υποχρεωτική Εκπαίδευση πρέπει να συµβάλλει: Στην απόκτηση γνώσεων σχετικών µε θεωρίες, νόµους και αρχές που αφορούν τα επιµέρους γνωστικά αντικείµενα των Φυσικών Επιστηµών, ώστε ο µαθητής να είναι ικανός να "ερµηνεύει" τα φυσικά, χηµικά, βιολογικά και γεωλογικά γεωγραφικά φαινόµενα, αλλά και καταστάσεις (π.χ. γεωγραφικές κατανοµές) ή διαδικασίες που αφορούν τους οργανισµούς και τις σχέσεις τους µε το περιβάλλον στο οποίο ζουν. Στην ανάπτυξη της προσωπικότητας του µαθητή, µε την προώθηση της ανεξάρτητης σκέψης, της αγάπης για εργασία, της ικανότητας για λογική αντιµετώπιση καταστάσεων και της δυνατότητας για επικοινωνία και συνεργασία µε άλλα άτοµα. Στην απόκτηση της ικανότητας να αναγνωρίζει την ενότητα και τη συνέχεια της επιστηµονικής γνώσης στις θετικές επιστήµες, όπως και της ικανότητας να αναγνωρίζει τη σχέση που υπάρχει µεταξύ τους. Στην εξοικείωση του µαθητή µε τον επιστηµονικό τρόπο σκέψης, την επιστηµονική µεθοδολογία (παρατήρηση, συγκέντρωση - αξιοποίηση πληροφοριών, διατύπωση υποθέσεων, πειραµατικό έλεγχό τους, ανάλυση και ερµηνεία δεδοµένων, εξαγωγή συµπερασµάτων, ικανότητα γενίκευσης και κατασκευής προτύπων) και µε τη χρήση της τεχνολογίας της πληροφορικής, ώστε και ως µελλοντικός επιστήµονας να είναι ικανός για έρευνα και τεχνολογικό σχεδιασµό. Στη δυνατότητα αξιολόγησης των επιστηµονικών και τεχνολογικών εφαρµογών, ώστε ο µαθητής, ως µελλοντικός πολίτης, να είναι ικανός να τοποθετείται κριτικά απέναντί τους και να αποφαίνεται για τις θετικές ή αρνητικές επιπτώσεις τους στην ατοµική και κοινωνική υγεία, τη διαχείριση των φυσικών πόρων και το περιβάλλον. Στην απόκτηση αισθητικών αξιών σε σχέση µε το περιβάλλον. Στη διαπίστωση της συµβολής των Φυσικών Επιστηµών στη βελτίωση της ποιότητας ζωής του ανθρώπου. Στη γνώση της οργάνωσης και των διαδικασιών του περιβάλλοντος (φυσικού και κοινωνικού) και στην απόκτηση της ικανότητας να συµµετέχει στις προσπάθειες για την επίλυση κοινωνικών προβληµάτων αξιοποιώντας τις γνώσεις και τις δεξιότητες που έχει αποκτήσει. Στην απόκτηση της ικανότητας να επικοινωνεί, να συνεργάζεται µε επιστηµονικούς και κοινωνικούς φορείς, να συλλέγει και να ανταλλάσσει πληροφορίες, να παρουσιάζει τις σκέψεις ή τα συµπεράσµατα από τις µελέτες του. Στην απόκτηση βασικών γνώσεων, εξειδικευµένων πληροφοριών, µεθόδων και τεχνικών που συµβάλλουν στην κατανόηση της δοµής του γεωγραφικού χώρου, στην κατανόηση και ερµηνεία των αλληλεξαρτήσεων και των αλληλεπιδράσεων γεωφυσικών και κοινωνικών παραγόντων, καθώς και στην αιτιολόγηση της ανάγκης αρµονικής συνύπαρξης ανθρώπου και περιβάλλοντος. Στο ηµοτικό σχολείο τα θέµατα των Φυσικών Επιστηµών (Φυσική Χηµεία Βιολογία Γεωλογία - Γεωγραφία) εντάσσονται στο µάθηµα της "Μελέτης του Περιβάλλοντος" για τις τέσσερις πρώτες τάξεις και στο "Ερευνώ το Φυσικό Κόσµο" για τις δύο τελευταίες, εκτός από τη Γεωγραφία η οποία αποτελεί ανεξάρτητο διδακτικό αντικείµενο στις τάξεις αυτές. Καθένα από τα µαθήµατα αυτά δηµιουργεί έναν ενιαίο τοµέα µάθησης όπου αναπτύσσονται βασικές έννοιες από τις Φυσικές Επιστήµες σε συνδυασµό - για το µάθηµα της "Μελέτης του Περιβάλλοντος" - µε έννοιες και από τις Κοινωνικές Επιστήµες. Αυτή η οριζόντια διασύνδεση των Φυσικών Επιστηµών µε τις Κοινωνικές βοηθά τους µαθητές να αποκτήσουν µια ολιστική εικόνα του κόσµου που τους περιβάλλει, ενώ ταυτόχρονα αποφεύγεται σε σηµαντικό βαθµό ο κατακερµατισµός της γνώσης. 443

190