ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Κατερίνα Σάλτα ΔιΧηΝΕΤ 2017-2018
Σύνθεση της βιβλιογραφίας Εννοιολογική κατανόηση των μαθητών Επίλυση προβλημάτων Αποτελεσματικές διδακτικές στρατηγικές
Επίλυση Προβλημάτων και Χρήση Αναπαραστάσεων Ως αρχάριοι στη Χημεία, οι μαθητές αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις/δυσκολίες σε σημαντικές πτυχές της Χημείας που μπορεί να φαίνονται εύκολες ή προφανείς στους ειδικούς, όπως η επίλυση σύνθετων προβλημάτων και οι χημικές αναπαραστάσεις, όπως γραφήματα, μοντέλα και προσομοιώσεις. Αυτές οι προκλήσεις θέτουν σοβαρά εμπόδια στη μάθηση της Χημείας, ειδικά αν οι εκπαιδευτικοί δεν τις γνωρίζουν.
Πως Μαθαίνουμε; Τι Μαθαίνουμε; Επίλυση Προβλημάτων
Επίλυση Προβλημάτων «Ένα πρόβλημα υφίσταται όταν ένα άτομο αντιλαμβάνεται ότι υπάρχει μια απόσταση μεταξύ του σημείου που βρίσκεται και αυτού που θα ήθελε να είναι, και δεν ξέρει πώς να βρει έναν τρόπο να διασχίσετε αυτή την απόσταση» Hayes (1980) επίλυση προβλήματος είναι «οτιδήποτε κάνετε, όταν δεν ξέρετε τι πρέπει να κάνετε». Wheatley (1984)
Επίλυση Προβλημάτων θεμελιώδη διαφορά μεταξύ «στερεότυπων ασκήσεων»: όταν υπάρχει μια απόσταση μεταξύ του σημείου που είμαστε και αυτού πού θα θέλαμε να είμαστε, αλλά αισθανόμαστε βέβαιοι ότι ξέρουμε έναν τρόπο να διασχίσουμε την απόσταση «πρωτότυπων προβλημάτων»
Επίλυση Προβλημάτων Η ικανότητα επίλυσης προβλημάτων: συνδυασμός γνώσεων και δεξιοτήτων. Οι γνώσεις είναι οργανωμένες σε εννοιολογικές δομές γνωστές ως σχήματα (σχήμα ισοστάθμισης μιας εξίσωσης) Οι δεξιότητες: ανάγνωση, εκτέλεση μαθηματικών πράξεων, έλεγχος των αποτελεσμάτων, ανάλυση ενός προβλήματος, προγραμματισμός μιας πιθανής πορείας για τη λύση, και κατασκευή αναπαράστασης για μια δεδομένη κατάσταση.
Επίλυση Προβλημάτων Σύμφωνα με τη θεωρία επεξεργασίας πληροφοριών όταν αντιμετωπίζουμε ένα πρόβλημα: χρησιμοποιούμε τη γνώση μας για να ερμηνεύσουμε τις πληροφορίες που παρέχει το πρόβλημα με σκοπό να προσδιορίζουμε το στόχο του προβλήματος αναζητούμε στη μακροπρόθεσμη μνήμη τα σχήματα που περιέχουν συγκεκριμένες στρατηγικές και γνώσεις σχετικές με το πρόβλημα αν το πρόβλημα είναι γνωστό, κατασκευάζεται ένα σχέδιο για την επίλυση του, πραγματοποιείται, και αξιολογείται Τα αληθινά προβλήματα απαιτούν διάφορους κύκλους ερμηνείας, αναπαράστασης, σχεδιασμού, εκτέλεσης, και αξιολόγησης Τελειώνοντας με ένα πρόβλημα δεν έχουμε μόνο μια λύση, αλλά έχουμε, επίσης, μια νέα ή αναθεωρημένη βάση γνώσεων.
Επίλυση Προβλημάτων «Τοποθετείται ποσότητα μιας ένωσης του ξένου και του φθορίου σε ένα δοχείο και ασκεί πίεση 24 torr. Στο δοχείο προστίθεται υδρογόνο εωσότου η πίεση γίνει 96 torr. Με τη δημιουργία ηλεκτρικού σπινθήρα στο μίγματος παρήχθη Xe και HF. Όταν αφαιρείται το HF με αντίδραση του με στερεό KOH, η τελική πίεση του ξένου και του υδρογόνου που δεν αντιδρά είναι 48 torr. Ποιος είναι ο εμπειρικός τύπος της αρχικής ένωσης του ξένου και του φθορίου;» (Bodner & Herron, 2002)
Μοντέλα επίλυσης προβλημάτων Polya (1946) 1. κατανόηση του προβλήματος 2. επινόηση ενός σχεδίου λύσης 3. εκτέλεση του σχεδίου 4. εξέταση της λύσης με επανεξέταση του προβλήματος
Μοντέλα επίλυσης προβλημάτων Dewey (1910) (1) η συνειδητοποίηση της δυσκολίας (2) η προσπάθεια προσδιορισμού του προβλήματος (3) ο μετασχηματισμός του προβλήματος - θέτοντας υποθέσεις για την επίλυση του προβλήματος (4) η διαδοχική δοκιμή των υποθέσεων και η αναδιατύπωση του προβλήματος ανάλογα με τις ανάγκες (5) η κατανόηση της επιτυχούς λύσεως καθώς και η εφαρμογή της τόσο στο συγκεκριμένο πρόβλημα όσο και σε άλλα παρόμοια προβλήματα.
Μοντέλα επίλυσης προβλημάτων Wheatley (1984) 1) Διαβάζουμε το πρόβλημα. 2) Διαβάζουμε πάλι το πρόβλημα. 3) Καταγράφουμε όλες τις σχετικές πληροφορίες. 4) Φτιάχνουμε ένα σχήμα ή συντάσσουμε έναν πίνακα ή γράφουμε μια εξίσωση ή έναν τύπο για να μας βοηθήσει στην κατανόηση του προβλήματος. 5) Δοκιμάζουμε κάτι. 6) Εξετάζουμε που φτάνουμε. 7) Διαβάζουμε πάλι το πρόβλημα. 8) Δοκιμάζουμε κάτι άλλο. 9) Εξετάζουμε που φτάνουμε τώρα. 10) Ελέγχουμε τα ενδιάμεσα αποτελέσματα για να δούμε εάν υπάρχει κάποια πρόοδος προς την εύρεση μιας απάντησης. 11) Διαβάζουμε πάλι το πρόβλημα. 12) Δίνουμε μια απάντηση (όχι απαραίτητα την απάντηση). 13) Εξετάζουμε εάν η απάντηση που δώσαμε έχει νόημα. 14) Αρχίζουμε πάλι εάν δεν έχει νόημα, ή γιορτάζουμε εάν έχει.
Μοντέλα επίλυσης προβλημάτων Lee & Fensham (1996) (1) ανάγνωση και κατανόηση της εκφώνησης του προβλήματος συνολικά, επαναδιατύπωση ή απλοποίηση της εκφώνησης, χρήση συμβόλων ή διαγραμμάτων για αναπαράσταση του προβλήματος με τρόπο πιο κατανοητό (2) ερμηνεία τμημάτων της εκφώνησης του προβλήματος με τρόπο που έχει νόημα (3) καθορισμός στόχων (4) επιλογή των σημαντικών πληροφοριών από τις ερμηνείες των εκφωνήσεων που έγιναν στις πρώτες τρεις διαδικασίες (5) ανάκληση κανόνων ή γεγονότων από τη μνήμη (6) επίτευξη των στόχων με σαφή ή υπονοούμενη σύνδεση των διαδικασιών 4 και 5 (7) έλεγχο της πορείας επίλυσης ή των απαντήσεων αν έχουν νόημα
Αποτελεσματική διδασκαλία επίλυσης προβλημάτων Οι μέθοδοι που έχουν ελάχιστη ή και αρνητική επίδραση στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων περιλαμβάνουν: τη χρήση λυμένων παραδειγμάτων εστιάζοντας μόνο στα ακολουθούμενα βήματα για τη λύση, και εξάσκηση σε πολυάριθμα ανάλογα προβλήματα ή εξάσκηση στη χρήση κάποιας στρατηγικής, χωρίς να δίνεται προσοχή στις γνώσεις πίσω από τη στρατηγική
Η μάθηση μέσω επίλυσης προβλήματος Η μάθηση μέσω επίλυσης προβλήματος (problem-based learning PBL) είναι ίσως μια καινοτόμος εκπαιδευτική μέθοδος που έχει ως στόχο να ενισχυθεί η εφαρμογή των γνώσεων, των δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων, των ανώτερου επιπέδου δεξιοτήτων σκέψης, και της αυτοκατευθυνόμενης μάθησης των μαθητών.
Η μάθηση μέσω επίλυσης προβλήματος Οι Hoffman και Ritchie (1997) θεωρούν τη μάθηση μέσω επίλυσης προβλήματος ως "μια μαθητοκεντρική παιδαγωγική στρατηγική η οποία θέτει σημαντικές, πραγματικές καταστάσεις, παρέχοντας παράλληλα τις πηγές, καθοδήγηση, εκπαίδευση και ευκαιρίες για προβληματισμό στους σπουδαστές, και διευκολύνοντας την ανάπτυξη της γνώσης περιεχόμενου και των δεξιοτήτων επίλυσης ενός προβλήματος.
Το μοντέλο σχεδιασμού προβλήματος 3C3R Hung (2006)
Η διαδικασία 9-βημάτων για το σχεδιασμό προβλημάτων Βήμα 1: Ορισμός των σκοπών και των στόχων Βήμα 2: Ανάλυση περιεχομένου / δραστηριότητας Βήμα 3: Ανάλυση χαρακτηριστικών του πλαισίου Βήμα 4: Επιλογή / δημιουργία του προβλήματος Βήμα 5: Ανάλυση των δυνατοτήτων του προβλήματος Βήμα 6: Ανάλυση των αντιστοιχιών/της συμφωνίας Βήμα 7: Διεξαγωγή των διαδικασιών βαθμονόμησης Βήμα 8: Δημιουργία στοιχείου προβληματισμού Βήμα 9: Εξέταση της υποστήριξης των σχέσεων μεταξύ των 3C3R στοιχείων
Βήμα 2 Ανάλυση περιεχομένου / δραστηριότητας Περιεχόμενο: έννοιες, αρχές, διαδικασίες, αντικειμενική γνώση (η έννοια του π είναι ο λόγος της περιμέτρου ενός κύκλου προς τη διάμετρό του, και η αντικειμενική γνώση του π είναι ότι η τιμή του είναι 3,14159265)
Βήμα 5: Ανάλυση των δυνατοτήτων του προβλήματος αν το πρόβλημα δίνει σωστά τους στόχους μάθησης, εάν οι γνώσεις που εμπλέκονται στην επίλυση του προβλήματος αντιστοιχούν στην προβλεπόμενη γνώση του περιεχομένου, αν οι γενικές πληροφορίες για το πρόβλημα είναι επαρκείς για να τοποθετηθεί η μάθηση σε ένα αυθεντικό πλαίσιο, κατά πόσον το στοιχείο σύνδεση του προβλήματος έχει σχεδιαστεί σωστά.
Διαδικασία για την επιλογή της κατάλληλης σύνδεσης