2. Πηγή δυσκολιών για την ατομική θεωρία Η ατομική θεωρία περιλαμβάνει αντιδιαισθητικές έννοιες Η καθημερινή αισθητηριακή εμπειρία υπαγορεύει ότι : τα στερεά και τα υγρά είναι συνεχή - π.χ. το έδαφος είναι συνεχές τα υλικά διαφέρουν σε χρώμα και σκληρότητα Η ατομική θεωρία περιλαμβάνει μεταξύ άλλων ότι: o η ύλη είναι ασυνεχής o τα άτομα βρίσκονται στο κενό o τα άτομα δεν είναι σκληρά ούτε μαλακά ούτε χρωματιστά
3. Πηγή δυσκολιών για την ατομική θεωρία Η μακροσκοπική θεωρία για την ύλη Πεποιθήσεις των παιδιών για τα υλικά σώματα δημιουργούν προβλήματα για την μάθηση της ατομικής θεωρίας. Παράδειγμα η ιδέα ότι μικρά κομμάτια από ορισμένα υλικά δεν έχουν βάρος (Wiser and Smith, 2008) δεν αλλάζει εύκολα. Φαίνεται ότι αυτή η πεποίθηση προέρχεται από την έννοια του βάρους και συναφών εννοιών που διαθέτουν τα παιδιά όπως επίσης και από την επιστημολογική πεποίθηση ότι οι αισθήσεις μας βοηθούν να κατανοήσουμε τα υλικά σώματα. Wiser and Smith (2008). Learning and Teaching about Matter in Grades K-8. In Vosniadou (Ed). The International Handbook of Conceptual Change.
4. Πηγή δυσκολιών για την ατομική θεωρία Η διδασκαλία της ατομικής θεωρίας στο σχολείο δεν είναι αποτελεσματική Η αναδιοργάνωση των εννοιών είναι πολύπλοκη διαδικασία, είναι αργή και σταδιακή γιατί απαιτεί την επεξεργασία ενός πλήθους τμημάτων της γνώσης, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους. Η γενική αναποτελεσματικότητα της διδασκαλίας της ατομικής θεωρίας θα μπορούσε να εξηγηθεί σε μεγάλο βαθμό στη μη επαρκή προσοχή που μέχρι στιγμής έχει δοθεί στο πρόβλημα της εννοιολογικής αλλαγής.
Σύγχρονες προτάσεις για τη διδασκαλία της ατομικής θεωρίας Υπάρχουν ενδιαφέρουσες προτάσεις για τη διδασκαλία της ατομικής θεωρίας με τρόπο ώστε να γίνεται κατανοητή ακόμη και από μικρά παιδιά. Πρόσφατες έρευνες (π.χ. Wiser and Smith, 2008) προτείνουν το αναλυτικό πρόγραμμα του δημοτικού να περιλαμβάνει τις πλέον βασικές όψεις της ατομικής-μοριακής θεωρίας. Συγκεκριμένα, να διδάσκουμε αρχικά ένα σωματιδιακό μοντέλο στο οποίο τα σωματίδια δεν μεταβάλλονται, υπάρχουν στο κενό και συγκρατούνται μεταξύ τους με δεσμούς μεταβαλλόμενης ισχύος..
Βασική παρανόηση 1 «Τα άτομα μέσα στην ύλη» Τα άτομα βρίσκονται βυθισμένα σ ένα υλικό υπόστρωμα και δεν είναι αυτά που συνιστούν την ύλη. Ισχυρότατη παρανόηση η οποία ενισχύεται από τα σχολικά βιβλία (πχ σχεδιάζονται τα άτομα ως σφαίρες μέσα σε μια ουσία) και τη γλώσσα (πχ «τα άτομα στα στερεά ενώ τα άτομα στα υγρά»)
«Τα άτομα μέσα στην ύλη» ως συνθετικό μοντέλο κατά τη διαδικασία μάθησης Αποτελεί συνδυασμό αισθητηριακής φύσης καθημερινών ιδεών και της ατομικής θεωρίας. Δημιουργείται καθώς οι μαθητές προσθέτουν στην προϋπάρχουσα γνώση την ατομική θεωρία που διδάσκονται. Προκύπτει από την ενσωμάτωση της ατομικής θεωρίας (η ύλη αποτελείται από μόρια και άτομα) στην αρχική θεωρία των μαθητών (η ύλη είναι συνεχής).
«Τα άτομα μέσα στην ύλη» αποτελεί εναλλακτικό μοντέλο της ατομικής θεωρίας? Εναλλακτικό μοντέλο Δεν προτείνει ένα άλλο επίπεδο περιγραφής και δημιουργεί το ερώτημα «ποια είναι η ύλη μέσα στην οποία βρίσκονται τα άτομα;» Επιστημονικό μοντέλο Προτείνει ένα άλλο επίπεδο περιγραφής της ύλης ώστε να εξηγηθούν οι ιδιότητες των υλικών
Βασική παρανόηση 2 «Τα άτομα/μόρια έχουν μακροσκοπικές ιδιότητες» Οι μαθητές θεωρούν ότι τα άτομα και τα μόρια είναι μικρά κομματάκια των σωμάτων στα οποία προβάλλουν τις μακροσκοπικές ιδιότητες των σωμάτων Αποτελεί την ισχυρότερη παρανόηση σχετικά με τα άτομα και τα μόρια
Παραδείγματα για την παρανόηση «Τα άτομα/μόρια έχουν μακροσκοπικές ιδιότητες» Ο φωσφόρος είναι κίτρινος, άρα τα άτομά του είναι κίτρινα Το νερό είναι ζεστό, άρα και τα μόριά του είναι ζεστά Ο σίδηρος διαστέλλεται όταν θερμαίνεται, άρα τα άτομά του διαστέλλονται κλπ
Κι άλλα παραδείγματα για την παρανόηση «Τα άτομα/μόρια έχουν μακροσκοπικές ιδιότητες» Αν τα άτομα/μόρια έχουν τις μακροσκοπικές ιδιότητες των σωμάτων τότε μεταβάλλονται κατά την αλλαγή της φυσικής κατάστασης. Πραγματικά πολλοί μαθητές λένε ότι τα άτομα/μόρια υγροποιούνται όταν μια ουσία λιώνει ή διαλύεται εξαφανίζονται όταν ένα υγρό βράζει
Υποθέσεις για τις αιτίες των βασικών παρανοήσεων για τα άτομα και τα μόρια Αφελής επιστημολογία (τα πράγματα είναι όπως φαίνονται). Οι μαθητές πιστεύουν ότι επειδή η ύλη φαίνεται συνεχής, είναι συνεχής. Απειρία από τα επιστημονικά μοντέλα και τις διαδικασίες μοντελοποίησης στην επιστήμη, μη διάκριση μεταξύ μοντέλου και πραγματικότητας. Μη διάκριση των ατόμων και των μορίων μεταξύ τους και σύγχυση με τις μακροσκοπικές έννοιες της ύλης.
Μαθησιακές δυσκολίες σχετικά με τα σωματιδιακά μοντέλα της ύλης Πολλές οι δυσκολίες για την κατανόηση των σωματιδιακών μοντέλων. Οι μαθητές (Σταυρίδου, 1995) - αντιλαμβάνονται την ύλη κατά βάση συνεχή. - δυσκολεύονται με την έννοια του κενού. - προβάλλουν στο μικροσκοπικό επίπεδο αντιλήψεις προερχόμενες από το μακροσκοπικό επίπεδο. - δεν έχουν οικοδομήσει έννοιες της μακροσκοπικής θεωρίας με τη βοήθεια της διδασκαλίας της χημείας ούτε διδάσκονται πώς να βάλουν σε αντιστοιχία τις έννοιες αυτές με το σωματιδιακό μοντέλο.
Περιεχόμενα 1. Η ιστορία της Χημείας. Η ανάπτυξη της Χημείας ως σύγχρονης επιστήμης 2. Παρανοήσεις στο μάθημα της Χημείας. Δεδομένα ερευνών 2α. Η έννοια της ύλης και των υλικών σωμάτων. Μάζα και βάρος 2β. Η έννοια του αερίου στα πλαίσια της ατομικής θεωρίας 2γ. Η διδασκαλία της ατομικής θεωρίας. Παρανοήσεις για τα άτομα και τα μόρια
Βιβλιογραφία Brock, W. (1992). The Fontana History of Science. Fontana Press, London Nussbaum, J. (1993). Η σωματιδιακή φύση της ύλης στην αέρια κατάσταση. Στο R. Driver, et als. (Eds). Οι ιδέες των παιδιών στις Φυσικές Επιστήμες. Εκδ. Τροχαλία Σταυρίδου, Ε. (1995). Μοντέλα Φυσικών Επιστημών και Διαδικασίες Μάθησης. Εκδόσεις Σαββάλα, Αθήνα Stavy, R. (1991). Children s ideas about matter. School Science and Mathematics, 91, 240-244. Wiser and Smith (2008). Learning and Teaching about Matter in Grades K-8. In Vosniadou (Ed). The International Handbook of Conceptual Change