Μελέτη εξειδίκευσης μεθοδολογίας ανάπτυξης σεναρίων στο γνωστικό αντικείμενο «Ηλεκτρονική Αυτοματισμός» για τη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση

Transcript

1 Μελέτη εξειδίκευσης μεθοδολογίας ανάπτυξης σεναρίων στο γνωστικό αντικείμενο «Ηλεκτρονική Αυτοματισμός» για τη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση (Επαγγελματικό Λύκειο)

2 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή Οι ιδέες των μαθητών Διδασκαλία γνωστικού αντικειμένου «Ηλεκτρονικής Αυτοματισμού» Θεωρητικό υπόβαθρο Σχεδίαση σεναρίων Σχηματισμός ομάδων Οι αρμοδιότητες του κάθε ρόλου Οργάνωση τάξης Περιοχή του αναλυτικού προγράμματος Γενικοί στόχοι Προσδοκώμενα μαθησιακά αποτελέσματα Βιβλιογραφία Δικτυογραφία Πίνακας εικόνων Εικόνα 1: Εννοιολογικά μοντέλα μαθητών για κύκλωμα συνεχούς ρεύματος Εικόνα 2: Απαντήσεις μαθητών σε σχέση με την ηλικία τους Εικόνα 3: Κατηγοριοποίηση ιδεών των μαθητών Εικόνα 4: Διάγραμμα μοντέλου εποικοδομητικής διδασκαλίας των Driver και Oldham (1986)

3 1. Εισαγωγή Η παρούσα μελέτη συντάχθηκε στα πλαίσια του έργου "Ανάπτυξη μεθοδολογίας και δειγματικών σεναρίων για τα γνωστικά αντικείμενα της Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας Γενικής και Επαγγελματικής Εκπαίδευσης", που εκπονείται από το ΙΕΠ και αφορά την εξειδίκευση προδιαγραφών ψηφιακών σεναρίων για το γνωστικό αντικείμενο «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΣ». Η μελέτη επικεντρώνεται στη μεθοδολογία ανάπτυξης εκπαιδευτικών σεναρίων για τη διδασκαλία βασικών θεμάτων Ηλεκτρονικής. Τα σενάρια αυτά βοηθούν στην ανάπτυξη διερευνητικής και κριτικής σκέψης των μαθητών, στην ανάπτυξη της δεξιότητας λήψης απόφασης, την ικανότητα συνεργασίας και την από κοινού προσέγγιση των προβλημάτων. Επιπλέον, ο σκοπός του σεναρίου είναι να βοηθήσει τους εκπαιδευτικούς στη χρήση πιο μαθητοκεντρικών διδακτικών προσεγγίσεων. Οι διδακτικές προσεγγίσεις που υιοθετούνται είναι ο πειραματισμός μέσω προσομοιώσεων, καθοδηγούμενης διερεύνησης, καθοδηγούμενης ανακάλυψης και η συνεργατική επίλυση προβλήματος.

4 2. Οι ιδέες των μαθητών Οι μαθητές, από τις εμπειρίες τους δημιουργούν τις δικές τους «ιδέες» (αντιλήψεις, conceptions) για το φυσικό κόσμο που δεν είναι απλές παρανοήσεις (misconceptions) που οφείλονται στην κακή πληροφόρηση, αλλά δημιουργούνται από δικά τους ερμηνευτικά σχήματα (νοητικές αναπαραστάσεις) για ό,τι συμβαίνει γύρω τους. Τα τελευταία τριάντα χρόνια, μεγάλος αριθμός ερευνητικών δεδομένων υποστηρίζει ότι τα παιδιά έρχονται στο σχολείο έχοντας δικές τους ιδέες ή εναλλακτικές αντιλήψεις (προϋπάρχουσες απόψεις, πρωτογενείς αντιλήψεις) για τα φαινόμενα και τις έννοιες των μαθημάτων που πρόκειται να διδαχθούν. Ο όρος «ιδέες» των μαθητών ή εναλλακτικές αντιλήψεις δηλώνει ότι αυτές έχουν περιορισμένη εφαρμογή και είναι εναλλακτικές ως προς τις αποδεκτές επιστημονικές απόψεις, που έχουν γενικευμένη ή καθολική ισχύ. Οι «ιδέες» των παιδιών είναι κυρίως βιωματικές και αναπτύσσονται στην προσπάθειά τους να δώσουν νόημα στον κόσμο μέσα στον οποίο ζουν, δηλαδή εξαρτώνται από τις εμπειρίες τους, τις τρέχουσες γνώσεις και τη γλώσσα που χρησιμοποιούν. Διαμορφώνονται με την επίδραση των αντιλήψεων των ενηλίκων, με τη συναναστροφή με άλλα παιδιά, από την τηλεόραση, τον κινηματογράφο, από ό, τι παρουσιάζουν τα σχολικά και εξωσχολικά βιβλία, τα περιοδικά, το διαδίκτυο Αυτές οι εδραιωμένες απόψεις των παιδιών για το φυσικό κόσμο, που προϋπάρχουν της διδασκαλίας, ανθίστανται στις επιστημονικές έννοιες και δεν τροποποιούνται εύκολα επειδή επηρεάζουν τον τρόπο που προσλαμβάνονται οι (νέες) πληροφορίες. Οι «ιδέες» των μαθητών είναι πολλές φορές τόσο βαθειά

5 ριζωμένες, που δεν αλλάζουν με τη διδασκαλία, μια και για τα παιδιά αποτελούν προφανείς (λογικές) εξηγήσεις των φαινομένων(!) αν και είναι (συχνά) διαφορετικές από τις επιστημονικές έννοιες (όπως τις παρουσιάζουν τα σχολικά βιβλία), αφού ερμηνεύουν διαφορετικά τα φαινόμενα. Με άλλα λόγια οι μαθητές δεν είναι «λευκά χαρτιά», που θα τα γεμίσει ο δάσκαλος. Το τι είναι ικανά τα παιδιά να μαθαίνουν, εξαρτάται, τουλάχιστον εν μέρει, από το «τι έχουν στα κεφάλια τους» και από το μαθησιακό πλαίσιο στο οποίο βρίσκονται. Ως παράδειγμα παρουσιάζονται οι ιδέες των μαθητών για ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος. Εικόνα 1: Εννοιολογικά μοντέλα μαθητών για κύκλωμα συνεχούς ρεύματος Εικόνα 2: Απαντήσεις μαθητών σε σχέση με την ηλικία τους

6 Από τις απαντήσεις των μαθητών παρατηρούμε ότι: Το μοντέλο των συγκρουόμενων ρευμάτων υιοθετείται από το 40% των μαθητών ηλικίας 12 ετών Το καταναλωτικό μοντέλο υιοθετείται από το 60% των μαθητών ηλικίας 14 ετών Το επιστημονικό μοντέλο κατείχαν λιγότεροι από 10% των μαθητών ηλικίας 12 ετών, λιγότεροι από 40% ηλικίας 14 ετών και μόνο το 60% των μαθητών ηλικίας 17 ετών Οι έρευνες δείχνουν ότι πολλές από τις «ιδέες» των παιδιών (και των ενηλίκων) είναι ίδιες με τις ιδέες που είχαν οι επιστήμονες σε παλαιότερες εποχές. Την αντίληψη των συγκρουόμενων ρευμάτων, για παράδειγμα, είχε και ο μεγάλος Ampère ( ) ο οποίος έγραφε: Δύο ηλεκτρισμοί μεταφέρονται κατά τέτοιο τρόπο με αποτέλεσμα ένα διπλό ρεύμα, το ένα με θετικό ηλεκτρισμό, το άλλο με αρνητικό ηλεκτρισμό, ξεκινώντας κατά αντίθετες διευθύνσεις από το σημείο που αρχίζει η ηλεκτρεγερτική δράση και βγαίνοντας έξω να ξαναενώσει στα τμήματα του κυκλώματος που είναι απομακρυσμένα από το σημείο Οι «ιδέες» των μαθητών κατηγοριοποιούνται σε: Εικόνα 3: Κατηγοριοποίηση ιδεών των μαθητών Οι στρατηγικές για μια εννοιολογική διδακτική προσέγγιση (R. Olenick University of Dallas) είναι: Αναγνώριση της ύπαρξης των εναλλακτικών ιδεών Διερεύνηση των παρανοήσεων των μαθητών μέσα από πειράματα, προσομοιώσεις και ερωτήσεις Διευκρίνιση μέσω ερωτήσεων, των όποιων ιδεών των μαθητών

7 Ανάδειξη των αντιφάσεων που υπάρχουν στις εναλλακτικές ιδέες τους μέσα από ερωτήσεις, υποθέσεις, λογικές συνεπαγωγές, πειράματα προσομοιώσεις και αποδείξεις (γνωστική σύγκρουση) Ενθάρρυνση της συζήτησης με επιμονή προς τους μαθητές να εφαρμόσουν τις ιδέες τους στους συλλογισμούς τους Προσπάθεια «αντικατάστασης» της εναλλακτικής ιδέας με τη νέα έννοια μέσα από: (i) ερωτήσεις, (ii) πειράματα, (iii) υποθετικές περιπτώσεις με ή χωρίς το υπόβαθρο του φυσικού νόμου, (iv) πειράματα και εικονικά εργαστήρια σχεδιασμένα για να ελέγξουν υποθέσεις Επαναξιολόγηση της κατανόησης των μαθητών θέτοντας ερωτήσεις πάνω σε βασικές έννοιες Τα παραπάνω συνοψίζονται και αποτυπώνονται γραφικά με το παρακάτω διάγραμμα μοντέλου εποικοδομητικής διδασκαλίας: Εικόνα 4: Διάγραμμα μοντέλου εποικοδομητικής διδασκαλίας των Driver και Oldham (1986) Με βάση τη άποψη των «ιδεών» των μαθητών, τα παιδιά διαθέτουν ένα πλήρες σύνολο ιδεών και οι «νοητικές υποδοχές» του εγκεφάλου τους είναι ήδη γεμάτες. Οι νέες πληροφορίες δεν τοποθετούνται σε νέες ή σε κενές θέσεις, αλλά φιλτράρονται και ερμηνεύονται με βάση τις υπάρχουσες ιδέες

8 Οι «ιδέες» των μαθητών επηρεάζονται ελάχιστα από την παραδοσιακή διδασκαλία και δεν εκδηλώνονται άμεσα κατά τη διδασκαλία στην τάξη, επειδή λειτουργούν στο υπόβαθρο της σκέψης των παιδιών. Κάθε νέα πληροφορία τίθεται στην προκρούστεια κλίνη των προϋαρχουσών/ εναλλακτικών ιδεών, πριν γίνει αποδεκτή. Η εννοιολογική αλλαγή θα επέλθει, όταν ο μαθητής συνειδητοποιήσει ότι οι υπάρχουσες ιδέες του δεν μπορούν να εξηγήσουν νέα (πειραματικά) δεδομένα

9 3. Διδασκαλία γνωστικού αντικειμένου «Ηλεκτρονικής Αυτοματισμού» 3.1. Θεωρητικό υπόβαθρο Πολυάριθμες μελέτες στη διδασκαλία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων δείχνουν ότι οι μαθητές εξακολουθούν να έχουν πολλές δυσκολίες και παρανοήσεις μετά από συστηματική διδασκαλία (McDermott & Shaffer, 1992 Duit & von Rhöneck, 1998). Οι πιο συχνές δυσκολίες είναι: η αδυναμία σύνδεσης των θεωρητικών μοντέλων του ηλεκτρισμού με τα πραγματικά κυκλώματα η ελλιπής κατανόηση στις βασικές έννοιες του ηλεκτρισμού, και η αδυναμία των μαθητών να αιτιολογήσουν τη συμπεριφορά των ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Αυτές οι δυσκολίες και παρανοήσεις φαίνεται να είναι πολύ ανθεκτικές στην αλλαγή τους (Chi, 2008 ; Shipstone, 1988). Υπήρξαν αρκετές προσπάθειες για να ξεπεραστούν οι δυσκολίες στην εκμάθηση των ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Η παραδοσιακή διδασκαλία με χρήση έντυπου υλικού και η πρακτική εφαρμογή στο εργαστήριο, αποδείχθηκαν αναποτελεσματικές. Μετά από μια σειρά μαθημάτων οι μαθητές εξακολουθούν να έχουν πολλές παρανοήσεις σχετικά με τις έννοιες του ηλεκτρισμού. Η έρευνα δείχνει ότι η πρακτική εφαρμογή με δραστηριότητες στο εργαστήριο είναι ιδιαίτερα επικουρική στην κατανόηση των εννοιών και στην διόρθωση των λανθασμένων αντιλήψεων (McDermott & Shaffer, 1992). Ωστόσο, ορισμένες από τις παρανοήσεις είναι τόσο ισχυρές και ανθεκτικές που ακόμη και η άμεση επαφή με τα πραγματικά φαινόμενα ή κυκλώματα δεν είναι ικανή

10 να μεταβάλλει τη λανθασμένη άποψη των μαθητών (Ronen & Eliahu, 2000). Υπήρξαν επίσης απόπειρες για την αντικατάσταση των εργαστηριακών ασκήσεων με προσομοιώσεις. Τα αποτελέσματα αυτών των μελετών παρέχουν μάλλον αντιφατική εικόνα σχετικά με την αποτελεσματικότητα των προσομοιώσεων σε σύγκριση με τις εργαστηριακές ασκήσεις, με κάποιες μελέτες να καταλήγουν υπέρ των προσομοιώσεων (Ronen & Eliahu, 2000) ή των διερευνητικών προσομοιώσεων (Hung & Chen, 2002). Ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχουν και κάποιες προσπάθειες διδασκαλίας με εργαστηριακές ασκήσεις και ταυτόχρονη προσομοίωση σε ηλεκτρονικό υπολογιστή, οι οποίες έχουν δοκιμαστεί στην πράξη από τον γράφοντα, σε μικρή έκταση, με θετικά αποτελέσματα. Ορισμένοι ερευνητές έχουν αναπτύξει στρατηγικές οι οποίες αποδείχθηκαν αποτελεσματικές στη βελτίωση της επίδοσης των μαθητών στην επίλυση προβλημάτων. Σε αυτές, οι μαθητές δουλεύουν σε συνεργασία με άλλους μαθητές ή με υπολογιστή, όπου θα πρέπει να εξωτερικεύσουν και να εξηγήσουν τις σκέψεις τους την ώρα που επιλύουν ένα πρόβλημα (Reif & Scott, 1999). Τα σενάρια επίλυσης προβλήματος ακολουθούν τη μέθοδο του κοινωνικού εποικοδομητισμού και προωθούν τον επαγωγικό και απαγωγικό τρόπο μάθησης καθώς οι μαθητές ενθαρρύνονται να ανακαλύψουν, να ελέγξουν δομές και να εφαρμόσουν τη γνώση που αποκτούν σε νέες καταστάσεις. Οι μαθητές γίνονται δημιουργικοί, μαθαίνουν να συνδυάζουν γνώσεις από διαφορετικές θεματικές περιοχές, να έχουν κριτική και αναλυτική σκέψη και να μαθαίνουν πώς να λύνουν πραγματικά προβλήματα. Κατά τη διάρκεια επίλυσης του προβλήματος καθοδηγούνται ώστε να μάθουν τις σχετικές έννοιες και διαδικασίες. Γενικά, τα σενάρια απαιτούν από τους μαθητές να στοχάζονται κάνοντας προβλέψεις, υποθέσεις, πειράματα για τον έλεγχο των προβλέψεων ή υποθέσεών τους και παρέχουν υποστήριξη σε κρίσιμες στιγμές καθώς και φθίνουσα καθοδήγηση, όπου ο εκπαιδευτικός παρέχει τις δεξιότητες, στρατηγικές και συνδέσμους εκεί που οι μαθητές αδυνατούν να ολοκληρώσουν την εργασία τους (Carroll M. J., 1999).

11 Το διδακτικό πλαίσιο υποστήριξης και φθίνουσας καθοδήγησης έχει τη δυνατότητα να βοηθήσει τους μαθητές να αναπτυχθούν γνωστικά και να περάσουν από την καθοδηγούμενη και υποβοηθούμενη, στην αυτόνομη μάθηση. Έτσι, στους μαθητές δίνεται υποστήριξη μέχρις ότου να μπορούν να εφαρμόζουν νέες δεξιότητες και στρατηγικές ανεξάρτητα και φαίνεται να είναι μια εξαιρετική μέθοδος ανάπτυξης δεξιοτήτων υψηλότερου επιπέδου σκέψης (Rosenshine & Meister, 1992). Οι θεωρίες του Vygotsky (1978) για την υποστήριξη και τη φθίνουσα καθοδήγηση δια μέσου συζήτησης και αλληλεπίδρασης με ομότιμους (συνομηλίκους) εφαρμόζεται συστηματικά μέσω της ομαδοσυνεργατικής μάθησης. Η συνεργατική μάθηση είναι μια διδακτική τεχνική στην οποία οι μαθητές εργάζονται μαζί σε δομημένες μικρές ομάδες για να πετύχουν κοινούς στόχους (Johnson & Johnson, 1989). Στην ομαδική επίλυση προβλήματος (Heller & Hollabaugh, 1992) έχουμε τα παρακάτω χαρακτηριστικά: μπορούν να επιλυθούν σύνθετα προβλήματα πιο εύκολα από ομάδες παρά από μεμονωμένους μαθητές, οι μαθητές εξασκούνται μέσω της ανάπτυξης και της χρήσης της γλώσσας στην τεχνική ορολογία της ηλεκτρονικής, μέσω της συζήτησης, οι μαθητές πρέπει να αντιμετωπίσουν και να επιλύσουν τις εσφαλμένες αντιλήψεις τους, κατά την επίλυση προβλήματος μέσω καταιγισμού ιδεών οι μαθητές είναι λιγότερο διστακτικοί διότι δεν ερωτώνται ως άτομα, αλλά ως ομάδα. Επιπλέον, η συνεργατική επίλυση προβλήματος επηρεάζει θετικά τη συμπεριφορά των μαθητών και στις επιδόσεις στο μάθημα καθώς και στα κίνητρα για την επιτυχία τους (Gok, 2010). Οι Johnson & Johnson (1989), προτείνουν ότι με τη βοήθεια επαρκούς υποστήριξης και καθοδήγησης ή με τη δυναμική υποστήριξη των ομάδων σε συνεργατικά περιβάλλοντα, τα οποία παρέχουν προσομοιώσεις μέσω καθοδηγούμενων ερευνητικών ερωτήσεων, ένας εκπαιδευτικός, ένας πιο έμπειρος συνεργάτης ή ένας πιο ικανός ομότιμος μπορούν να ενεργοποιήσουν εκπαιδευόμενους με δυσκολίες στην αφηρημένη σκέψη για να ενισχυθούν οι δεξιότητες συλλογιστικής προς την τυπική σκέψη.

12 3.2. Σχεδίαση σεναρίων Κατά τη σχεδίαση ενός σεναρίου πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι προτάσεις των Michaelsen et al. (1997) για τη σχεδίαση αποτελεσματικών συνεργατικών δραστηριοτήτων, οι οποίες είναι: οι ομαδικές δραστηριότητες και οι μικρές εργασίες μπορεί να είναι ένα από τα πιο αποτελεσματικά εργαλεία για την ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών η πλειονότητα των δυσλειτουργικών συμπεριφορών των μαθητών (π.χ. κοινωνική τεμπελιά, ένα με δύο μέλη της ομάδας μονοπωλούν τη συζήτηση, κ.α.) και παράπονα, δυσαρέσκεια (π.χ. κάποιοι κάνουν την περισσότερη εργασία, ο εκπαιδευτικός δεν υποστηρίζει την ομάδα, κ.α.) είναι αποτέλεσμα κακά σχεδιασμένων δραστηριοτήτων και όχι «κακών» μαθητών. το κλειδί της επιτυχίας αποτελεσματικών συνεργατικών δραστηριοτήτων είναι να μεγιστοποιήσουμε την έκταση στην οποία οι εργασίες των μαθητών προάγουν την ανάπτυξη συνεκτικών ομάδων, και ο πιο απλός και καλύτερος τρόπος για να εκτιμήσουμε την αποτελεσματικότητα των ομαδικών εργασιών είναι να παρατηρήσουμε το επίπεδο της ενέργειας κάθε ομάδας όταν παρουσιάζονται τα αποτελέσματά τους ως ενιαίο σύνολο. Δραστηριότητες που υποστηρίζονται με κατάλληλη φθίνουσα καθοδήγηση μπορούν να βοηθήσουν τους μαθητές να αναπτύξουν εμπειρίες στα τέσσερα πεδία της μάθησης, ως εξής (Lombardi, 2007): Γνωστική (cognitive) ικανότητα για να σκέφτονται, να επιλύουν προβλήματα και να δημιουργούν. Συναισθηματική (affective) ικανότητα για να εκτιμούν, να αναγνωρίζουν την αξία του άλλου και να ενδιαφέρονται. Ψυχοκινητική (psychomotor) ικανότητα για να κινούνται, να αντιλαμβάνονται και να αποκτούν φυσικές δεξιότητες. Βουλητική (conative) ικανότητα για να δρουν, να αποφασίζουν και να πράττουν.

13 Τα σενάρια που παρουσιάζονται χρησιμοποιούν προσομοιώσεις βασισμένες σε διερευνητικές ερωτήσεις, καθοδηγούμενη ανακάλυψη και συνεργατική μάθηση. Μέσω των σεναρίων οι ομάδες μαθητών συν οικοδομούν γνώση συνεργαζόμενοι σε ομάδες, μέσω πειραματισμού, παρατηρήσεων, εξερευνήσεων, προβλέψεων ή υποθέσεων, επίλυσης προβλημάτων και απάντησης ερωτήσεων συλλογής ανάλυσης και επεξεργασίας δεδομένων, σύνθεσης, σύγκρισης καταστάσεων. Δίνεται μεγαλύτερη έμφαση στα επίπεδα εφαρμογή, ανάλυση, σύνθεση και αξιολόγηση της ταξινομίας Bloom που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη κριτικής και δημιουργικής σκέψης. Η ταξινομία Bloom έχει αποδειχθεί κατάλληλη και για εποικοδομιστικά περιβάλλοντα (Lee, 1999). Τα στοιχεία ενός σεναρίου περιλαμβάνουν το ρόλο που θα παίξουν οι μαθητές σε κάθε στάδιο του σεναρίου, τα εργαλεία που θα χρησιμοποιήσουν και την ακολουθία των δραστηριοτήτων στις οποίες θα εμπλακούν. Οι μαθητές θα πρέπει να εκφράσουν τις απόψεις τους, τις προβλέψεις τους και τις ερμηνείες τους. Όταν οι μαθητές επιλύουν ένα πρόβλημα, τότε συν οικοδομούν κοινή γνώση και κατανόηση με τη συμπλήρωση και την οικοδόμηση του ενός με τις ιδέες του άλλου (Tao & Gunstone, 1999). Τα σενάρια υποστηρίζονται από φύλλα έργου στα οποία περιγράφονται οι δραστηριότητες που θα αναπτυχθούν, οι ερωτήσεις οι υποθέσεις, οι μετρήσεις κλπ. Μέσω των φύλλων έργου παρέχεται βοήθεια στα σημεία που πρέπει, η οποία βαίνει μειούμενη κατά την εξέλιξη των δραστηριοτήτων. Περιγράφονται όλα τα βήματα για την εκτέλεση της δραστηριοτήτων και καθοδηγούν την ομάδα σε συζήτηση και διατύπωση συμπερασμάτων στα σημεία που κρίνει ο διδάσκων.

14 3.3. Σχηματισμός ομάδων Η έρευνα δείχνει ότι οι μαθητές που εργάζονται σε μικρές ομάδες τείνουν να μαθαίνουν περισσότερο αυτό που διδάσκονται και διατηρείται για μακρύτερο χρόνο από ότι όταν το ίδιο περιεχόμενο παρουσιάζεται με άλλες διδακτικές προσεγγίσεις. Επίσης, δείχνει ότι ικανοποιούνται περισσότερο από το σχολείο (Barkley et al., 2005). Λαμβάνοντας υπόψη τις προτάσεις των Oakley et al. (2004), οι ομάδες πρέπει να σχηματίζονται από τρεις έως τέσσερις μαθητές που έχουν υψηλές, μέτριες, χαμηλές και πολύ χαμηλές επιδόσεις στο μάθημα. Για ομάδες των τριών μαθητών οι ρόλοι που ανατίθενται είναι: Συντονιστής, πρακτικογράφος και παρατηρητής. Για ομάδες των τεσσάρων μαθητών οι ρόλοι που ανατίθενται είναι: Συντονιστής, πρακτικογράφος, παρατηρητής και εμψυχωτής Οι αρμοδιότητες του κάθε ρόλου Οι αρμοδιότητες του κάθε ρόλου είναι: Συντονιστής: έχει έναν κρίσιμο και απαιτητικό ρόλο. Κατευθύνει τα βήματα της συζήτησης ή της δραστηριότητας, διαχειρίζεται το χρόνο, ενδυναμώνει τις ιδέες και τις απόψεις του καθένα, εξασφαλίζει ότι συμμετέχει κάθε μέλος, διατηρεί το ενδιαφέρον των συμμετεχόντων στην εργασία, κάνει μια περίληψη της συζήτησης και των συμπερασμάτων ή πως προέκυψε η λύση (σε περίπτωση των τριών μελών). Πρακτικογράφος: καταγράφει όλα τα βήματα, εξασφαλίζει ότι ο καθένας θα κατανοήσει τη λύση και τη στρατηγική που ακολουθήθηκε, ελέγχει για την κατανόηση από όλα τα μέλη της ομάδας ή για την ορθότητα και ακρίβεια της τελικής λύσης, εξασφαλίζει ότι όλα τα μέλη της ομάδας συμφωνούν σε κάθε βήμα της λύσης του προβλήματος ή σε σχέδια και δράσεις (π.χ. συμφωνούμε όλοι σε αυτό;), καταχωρεί τις απόψεις και τις λύσεις της ομάδας.

15 Παρατηρητής: εξασφαλίζει ότι έχουν διερευνηθεί όλες οι πιθανές λύσεις, στρατηγικές και δράσεις, προτείνει εναλλακτικές προσεγγίσεις και λύσεις, αν είναι απαραίτητο παρέχει συλλογιστική και εξηγήσεις των βημάτων στα μέλη της ομάδας, εξασφαλίζει ότι η ερμηνεία του προβλήματος και των δεδομένων είναι σωστή. Εμψυχωτής: ενεργοποιεί την ομάδα όταν τα κίνητρα είναι χαμηλά προτείνοντας μια νέα ιδέα ή λύση, με χιούμορ ή με ενθουσιασμό. Κάνει μια περίληψη της συζήτησης και των συμπερασμάτων της ομάδας. Οι πιο πάνω ρόλοι θα ήταν καλύτερα να εναλλάσσονται από δραστηριότητα σε δραστηριότητα Οργάνωση τάξης Όπως προαναφέρθηκε, τα προτεινόμενα σενάρια ακολουθούν την ομαδοσυνεργατική προσέγγιση και χρησιμοποιούν προσομοιώσεις. Προτείνεται λοιπόν η διεξαγωγή τους να γίνει σε χώρο όπου οι μαθητές θα έχουν πρόσβαση σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή με δυνατότητα πλοήγησης στο διαδίκτυο. Τέτοιος χώρος μπορεί να είναι το εργαστήριο πληροφορικής του σχολείου ή του εργαστηριακού κέντρου που υποστηρίζει το σχολείο. Ακόμη μπορεί να χρησιμοποιηθεί το εργαστήριο κατεύθυνσης «Εργαστήριο Δικτύων» ή άλλος αντίστοιχος χώρος. Γίνεται ο χωρισμός των ομάδων και η απόδοση ρόλων στα μέλη της ομάδας. Οι ομάδες, ανάλογα με το πλήθος των μελών τους και τη διαθεσιμότητα του εργαστηρίου, καταλαμβάνουν μία η περισσότερες θέσεις εργασίας, δηλαδή χρησιμοποιούν έναν κοινό υπολογιστή ανά ομάδα ή και περισσότερους αν είναι διαθέσιμοι. Σε περίπτωση αδυναμίας χρήσης εργαστηριακού χώρου, υπάρχει εναλλακτική λύση η οποία προτείνεται μόνο ως τέτοια καθώς περιορίζει σημαντικά τη δυναμική της

16 ομάδας και τα αναμενόμενα αποτελέσματα. Σε αυτή τη λύση μπορεί να χρησιμοποιηθεί η αίθουσα διδασκαλίας για τη διεξαγωγή του σεναρίου με την προϋπόθεση να υπάρχει βιντεοπροβολέας για την προβολή του σεναρίου σε οθόνη και με μικρές τροποποιήσεις στην οργάνωση και τη διεξαγωγή. Στην περίπτωση αυτή, οι ομάδες απαρτίζονται από τους μαθητές που κάθονται στο ίδιο θρανίο ώστε να μην υπάρχει αναδιάταξη θρανίων ή καθισμάτων με αποτέλεσμα αναστάτωση της τάξης και άσκοπο χάσιμο χρόνου. Ο εκπαιδευτικός μοιράζει τα φύλλα έργου, προβάλει το σενάριο και εκτελεί τις προσομοιώσεις καλώντας τους μαθητές να παρατηρήσουν τη λειτουργία των κυκλωμάτων και να συμπληρώσουν τα φύλλα έργου. Ο εκπαιδευτικός φροντίζει ώστε να προχωρά σε κάθε επόμενη φάση όταν όλες οι ομάδες έχουν τελειώσει την προηγούμενη δραστηριότητα γεγονός που αποτελεί μεν μειονέκτημα αλλά εφαρμόζεται μόνο αν δεν υπάρχει άλλη λύση Περιοχή του αναλυτικού προγράμματος Τα σενάρια απευθύνονται σε μαθητές ηλικίας ετών οι οποίοι ακολουθούν την κατεύθυνση ηλεκτρονικής ή αυτοματισμού σε σχολεία δευτεροβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης. Ασχολούνται με θέματα που περιλαμβάνονται στο αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών των μαθημάτων του τομέα «Ηλεκτρολογίας Ηλεκτρονικής και Αυτοματισμού» των ΕΠΑΛ Γενικοί στόχοι Οι μαθητές θα πρέπει να: κάνουν υποθέσεις, να προβλέπουν αποτελέσματα και να εξάγουν συμπεράσματα. χρησιμοποιούν την επαγωγική συλλογιστική για γενικεύσεις. εξοικειωθούν με την ομαδοσυνεργατική διδασκαλία. κατανοούν ότι διαφορετικά ηλεκτρικά κυκλώματα έχουν διαφορετικές ηλεκτρικές συμπεριφορές. παράγουν γνώση μέσω της σύγκρισης κυκλωμάτων και συμπεριφορών κυκλωμάτων αξιολογούν αποτελέσματα και να συζητούν τα ευρήματά τους.

17 αναδεικνύουν τα ενδιαφέροντά τους μέσω της διερεύνησης ηλεκτρικών κυκλωμάτων, την ανακάλυψη των εννοιών, νόμων και αρχών μέσω καθοδηγούμενων διερευνήσεων, προσομοιώσεων και καθοδηγούμενης ανακάλυψης και να χρησιμοποιούν ότι «ανακαλύπτουν» για να επιλύουν προκλητικά προβλήματα. κάνουν και να ελέγχουν υποθέσεις, Γενικά, να μάθουν πώς να μαθαίνουν. Η θεωρία των εκπαιδευτικών στόχων έχει δεχθεί σφοδρή κριτική και έχουν διατυπωθεί επιφυλάξεις σχετικά με τη χρησιμότητά της με σειρά επιχειρημάτων, που μπορούν να επικεντρωθούν στο ότι δίνει μεγάλη έμφαση στην αλλαγή συμπεριφοράς ως σκοπό της μάθησης, μηχανοποιεί τη διδασκαλία παρεμποδίζοντας τον δημιουργικό δάσκαλο να αυτοσχεδιάσει, ενώ ο μαθητής γνωρίζοντας τους στόχους αποφεύγει να αξιοποιήσει το δυναμικό του πέραν αυτών. Ακόμα, υπάρχουν ενδείξεις που τεκμηριώνουν την άποψη ότι η στοχοθεσία δε διευκολύνει την αξιολόγηση τόσο, όσο αρχικά πιστεύτηκε. Πάντως, όπως αναφέρει ο Bloom, «το ουσιώδες είναι ότι οι εκπαιδευτικοί τώρα προβληματίζονται περισσότερο κατά πόσο έχουν διεγείρει σε ικανοποιητικό βαθμό τους μαθητές τους (...). Και αν η ιεράρχηση των στόχων στην ταξινομία δεν είναι τέλεια είναι εντελώς δευτερεύον σε σχέση με τη μεγάλη συμβολή της στην εκπαιδευτική πράξη» Προσδοκώμενα μαθησιακά αποτελέσματα Τα μαθησιακά αποτελέσματα εκφράζονται από τα έξι επίπεδα της αναθεωρημένης ταξινομίας μαθησιακών στόχων του Bloom. Οι αριθμοί στην παρένθεση αναφέρονται στο αντίστοιχο επίπεδο. Με την ολοκλήρωση του σεναρίου, οι μαθητές πρέπει να είναι ικανοί να: παράγουν γνώση (6.δημιουργία) μέσω της σύγκρισης (4.ανάλυση) ηλεκτρικών κυκλωμάτων (ή συμπεριφορών κυκλωμάτων) με γνωστά κυκλώματα, προβλέπουν (2.κατανόηση) και να εξηγούν (2.κατανόηση) τη λειτουργία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων στα οποία αναφέρονται τα σενάρια,

18 ελέγχουν υποθέσεις (5. αξιολόγηση), διακρίνουν (2.κατανόηση) ομοιότητες και διαφορές ανάμεσα σε δυο ηλεκτρικά κυκλώματα, επαληθεύουν (5.αξιολόγηση) νόμους και αρχές μέσω του πειραματισμού, ερμηνεύουν (3.εφαρμογή) δεδομένα που συλλέγουν από πειράματα και να καταλήγουν σε συμπεράσματα (2.κατανόηση), υπολογίζουν (3. εφαρμογή) τα φυσικά μεγέθη ενός κυκλώματος, συνδυάζουν, συνθέτουν (6.δημιουργία) και να κατασκευάζουν (3. εφαρμογή) ηλεκτρικά κυκλώματα, προτείνουν λύσεις και να τις αιτιολογούν (5.αξιολόγηση), συμμετέχουν αποτελεσματικά (6.δημιουργία) σε ομαδικές συζητήσεις και να διαπραγματεύονται (6.δημιουργία) τη λήψη αποφάσεων για την επίλυση προβλημάτων.

19 4. Βιβλιογραφία Alexandros Papadimitriou (2012). A Scenario Based Learning of Electrical Circuits, Journal of Education and Practice ISSN (Paper) Vol 3, No 7, p27 39 Alexandros Papadimitriou (2012). An Innovative Approach in Teaching Digital Electronics, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering (ISSN , Volume 2, Issue 9) p1 9 Driver, R., Guesne, E., & Tiberghien, A. (1985). Οι ιδέες των παιδιών στις φυσικές επιστήμες. Ένωση Ελλήνων Φυσικών Εκδόσεις Τροχαλία, Αθήνα. 3ο κεφάλαιο «Ηλεκτρισμός σε απλά κυκλώματα» (σελ ) Μαρκαντώνης Χ., Δημητρακάκης Κ., Μανιάτης Π.Γ. (2004). Μια εποικοδομητική προσέγγιση στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών με τη χρήση Η/Υ. Η περίπτωση του απλού ηλεκτρικού κυκλώματος. Πρακτικά 4ου Συνεδρίου Οι Τεχνολογίες Πληροφορίας και Επικοινωνιών στην Εκπαίδευση. BIoom, B. KrathwohI, D. (1986), Ταξινομία διδακτικών στόχων, τ. Α Β, εκδ. Κώδικας, Θεσσαλονίκη Ζησιμόπουλος, Γ., Καφετζόπουλος, Κ., Μουτζούρη Μανούσου, Ε., Παπασταματίου, Ν. (2002), Θέματα διδακτικής για τα μαθήματα των φυσικών επιστημών εκδ. Πατάκη, Αθήνα. Κόκκοτας, Π. (1989), Διδακτική φυσικών επιστημών, εκδ. Γρηγόρη, Αθήνα. Κόκκοτας, Π. (1997), Σύγχρονες προσεγγίσεις στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών, Αθήνα. Κουτσάκου, I. (1986), Σύγχρονη διδακτική, εκδ. Παιδαγωγικού Ινστιτούτου Κύπρου. Παπασταματίου Ν. (2011), Οι ιδέες των μαθητών για τις έννοιες και τα φαινόμενα των φυσικών επιστημών, Υλικό επιμόρφωσης Β επιπέδου Abdullah, S. and Shariff, A. (2008). The effects of inquiry based computer simulation with cooperative learning on scientific thinking and conceptual understanding of gas laws. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, Baker, D.P., Day, R., and Salas E. (2006). Teamwork as an essential component of highreliability organizations. Health Serv Res Barkley, E., Cross, P., & Major, C. (2005). Cooperative Learning Techniques. San Francisco: Jossey Bass. Buffler, A. and Allie, S. (1993). Towards an active learning environment in physics: developing problem solving skills through cooperative learning. In Proceedings of the Annual Conference of the South African Association of Academic Development, Bellville, Carroll M. J., Five Reasons for Scenario based Design, Proceedings of the 32nd Hawaii International Conference on System Sciences, 3. Chi, M.T.H Three types of conceptual change: Belief revision, mental model transformation, and categorical shift. (pp ). Hillsdale, NJ: Erlbaum. Concari, S., Giorgi, S., Cámara, C., and Giacosa, N Instructional Strategies Using Simulations for Physics Teaching. Journal of Current Developments in Technology Assisted Education,

20 Crook, C Computers and the Cooperative Experiences of Learning. London: Routledge. DiSessa, A Changing Minds: Computers, Learning, and Literacy. Cambridge: MIT Press. Duit, R. & von Rhöneck, C Learning and understanding key concepts of electricity. International commission on physics education. Gök, T. & Silay, İ The Effects of Problem Solving Strategies on Students Achievement, Attitude and Motivation, Latin American Journal of Physics Education, 4(1): Heller, P., & Hollabaugh, M., Teaching problem solving through cooperative teaming. Part 2: Designing problems and structuring teams, American Journal of Physics, 60: Hung, D. & Chen, D Two kinds of scaffolding: The dialectical process within the authenticity generalizability (A G) continuum. Education Technology & Society, 5(4): Johnson, D. W., Johnson, R.T Cooperation & Competition: Theory and research. Edina, MN: International Book Company. Lee, V. S Creating a Blueprint for the Constructivist Classroom. The National Teaching and Learning Forum, 8(4): 1 4. Lombardi, M.M, Authentic Learning for the 21st Century: An Overview. ELI's 2007 series on authentic learning. Educauce learning Initiative. McDermott, L. & Shaffer, P Research as a guide for curriculum development: An example from introductory electricity. American journal of physics, Michaelsen, L. K., Fink, L. D. & Knight, A. (1997). Designing effective team activities: Lessons for classroom teaching and faculty development. Stillwater, OK: New Forums Press, 16: Oakley, B, Felder, R.M, Brent, R., & Elhajj, E. (2004). Turning student teams into effective teams. Journal of Student Centered Learning, 2(1): Olson, S. and Loucks Horsley, S. (Eds) Inquiry and the National Science Education Standards: A Guide for Teaching and Learning. National Academy of Sciences. Reif, F. & Scott, L.A Teaching scientific thinking skills: Students and computers Coaching each other. American Journal of Physics, 67: Ronen, M. & Eliahu, M Simulation. A bridge between theory and reality: The case of electric circuits. Journal of computer assisted learning, 16: Rosenshine, B. & Meister, C The use of scaffolds for teaching higher level cognitive strategies. Educational Leadership,

21 5. Δικτυογραφία Αντωνίου Αντώνης, Εναλλακτικές ιδέες των μαθητών yliko.gr/portallibrary/alternative%20students%20conceptions.pdf Richard P. Olenick, University of Dallas, Helping Students Learn Physics Better Ανδρέας Κασσέτας, Εναλλακτικές ιδέες των μαθητών Σκουμιός Μιχάλης, Σημειώσεις για το μάθημα «Αντιλήψεις των μαθητών για έννοιες των Φυσικών Επιστημών και διδακτική τους αντιμετώπιση» Μέρος Α: SHMEIWSEIS KEFALAIA 1 7.pdf Μέρος Β: SHMEIWSEIS KEFALAIA 8 9.pdf New York Science Teacher, Physics Misconceptions Dennis W. Sunal, The Learning Cycle:A Comparison of Models of Strategies for Conceptual Reconstruction: A Review of the Literature ComparingModels.htm Clark DR. Bloom s Taxonomy of Learning Domains