Δρ. Κ. Αποστολόπουλος Σχολικός Σύμβουλος ΠΕ04 Δ.Δ.Ε. Β Αθήνας 12 Μαρτίου 2013

Δρ. Κ. Αποστολόπουλος Σχολικός Σύμβουλος ΠΕ04 Δ.Δ.Ε. Β Αθήνας 12 Μαρτίου 2013 1

Φυσικές Επιστήμες. Τεχνολογία. 2

Ο όρος χρησιμοποιείται στις μέρες μας για να δείξει την ανάγκη της σύγχρονης κοινωνίας να θέσει ως έναν από τους πρωταρχικούς στόχους της εκπαίδευσης, την απόκτηση από τους μελλοντικούς πολίτες γνώσεων, δεξιοτήτων και στάσεων που απορρέουν από τη διδασκαλία των Φ.Ε. και της Τεχνολογίας. ΗδιδασκαλίατωνΦ.Ε. στις Δυτικές Χώρες αποτελεί εδώ και δύο αιώνες πρωταρχικό τους μέλημα, γιατί άραγε επανέρχεται αυτό το αίτημα; 3

1) Τα Π.Σ. φαίνεται να έχουν αποτύχει και χρειάζεται να αναδιατυπωθούν με βάση τα τρέχοντα ερευνητικά ευρήματα στη διδακτικής των Φ.Ε. και τις εξελίξεις στις Φ.Ε. 4

2) Το νόημα του όρου έχει διευρυνθεί πέρα από τις γνώσεις και δεξιότητες που συνδέονται με πανεπιστημιακή καριέρα καιπρέπειναεμπλουτισθείμεγνώσεις και δεξιότητες που προκύπτουν από την αλληλεπίδραση των Φ.Ε. με άλλους τομείς (π.χ. κοινωνικές επιστήμες) ή συνδέονται με τη απόκτηση δεξιοτήτων λήψης απόφασης σε θέματα ατομικά, τοπικά, εθνικά και υπερεθνικά. 5

Η τάση ως προς τις απαιτούμενες ικανότητες που πρέπει να έχουν οι εργαζόμενοι για να φέρουν σε πέρας τα καθήκοντα της εργασίας τους, δείχνει μια σαφή μετατόπιση από ικανό-τητες σε χειρισμούς ρουτίνας* (Autor, Levy and Murnane, 2003) καισυλλογισμούςρουτίναςπροςικανότητες ανάλυσης και αλληλεπίδρασης σε μη επαναλαμβανόμενες καταστάσεις, δηλαδή προς ικανότητες ευελιξίας, δημιουργικότητας, επίλυσης γενικών προβλημάτων και πολύπλοκης επικοινωνίας. * Τα καθήκοντα ρουτίνας στις μέρες μας τα εκτελούν, κατά κύριο λόγο, οι Η/Υ. 6

Τάσεις ζητούμενων ικανοτήτων στο χώρο εργασίας 7

Στην σύγχρονη κοινωνία των Επιστημών και της Τεχνολογίας, με τις ραγδαίες επιστημονικές ανακαλύψεις που καθορίζουν όλο και περισσότερο την καθημερινότητα, όπως: ρύπανση του περιβάλλοντος ανάγκη για ήπιες και ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, ανάγκηγιααειφορίακαιβιώσιμηανάπτυξη, νέες ιατρικές προσεγγίσεις και νέα φάρμακα, 8

γενετικά τροποποιημένα τρόφιμα, κλωνοποίηση, διατροφικές κρίσεις, διαχείριση φυσικών πόρων, διαχείριση απορριμμάτων, τεχνολογία & ανάπτυξη καινοτόμων υλικών, νανοτεχνολογία, είναι απαραίτητη η λειτουργική γνώση για τα ζητήματα αυτά. 9

Βασικά επιχειρήματα υπέρ: Οικονομική ευημερία: ενίσχυση βασικής και εφαρμοσμένης έρευνας, τεχνολογικές ανακαλύψεις που συνεπάγονται αύξηση παραγωγικότητας και δυναμική συμμετοχή στις διεθνείς αγορές. Υποστήριξη επιστημονικής έρευνας: Θετική στάση απέναντι στην οικονομική υποστήριξη της επιστημονικής έρευνας και των τεχνολογικών εφαρμογών. 10

Δικαίωμα πολιτών να επηρεάζουν τις πολιτικές αποφάσεις για επιστημονικά θέματα: Ζητήματα χρηματοδότησης ερευνών, διαχείρισης τροφίμων, ενεργειακών πόρων περιβαλλοντικών προβλημάτων κ.ά. Συμμετοχή ατόμου στην κοινωνία της Επιστήμης και της Τεχνολογίας: Πολίτες ικανοί να διαχειριστούν θέματα που συνδέονται με την καθημερινή ζωή (δίαιτες, κάπνισμα, τοπικά ενεργειακά και περιβαλλοντικά ζητήματα) 11

Απασχόληση: Πλεονεκτική θέση στην αγορά εργασίας σε μια κοινωνία Επιστήμης και της Τεχνολογίας που απαιτεί στο χώρο εργασίας ευχέρεια χειρισμού τεχνολογικών προϊόντων. Νοητικά, αισθητικά και ηθικά πλεονεκτήματα: Η επιστημονική σκέψη ενισχύει την κριτική ικανότητα και τη δημιουργικότητα. 12

η μεθοδολογία διερεύνησης των φαινομένωντηςφύσηςκαιτηςζωήςπου θεραπεύουν οι Φυσικές Επιστήμες, αποτελεί θεμελιώδη πυλώνα σκέψης και δράσης, που υποστηρίζει τη λήψη τεκμηριωμένων αποφάσεων τόσο από τους πολίτες όσο και τα θεσμοθετημένα όργανα. 13

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ 1. Δυστυχώς στη χώρας μας η αλλαγή αυτή υπάρχει μεν σε λεκτικό επίπεδο, όμως φαίνεται σαφώς ότι αυτοί που σχεδιάζουν την εκπαιδευτική πολιτική υποβιβάζουν σημαντικά τις Φ.Ε. σε σχέση με τα γλωσσικά μαθήματα ή τα μαθηματικά π.χ. στο «νέο σχολείο», στην εισαγωγή στα ΑΕΙ ήστηνεισαγωγήστηνα ΛυκείουτωνΠΠΣ. 14

Αλλαγές στους διδακτικούς στόχους (έμφαση σε δεξιότητες) Αλλαγές στο διδακτικό μοντέλο (ενεργός μαθητής, συνεργατική μάθηση) Διαφοροποίηση στη διδακτέα ύλη (σύγχρονα θέματα, σύνδεση με καθημερινότητα) Αλλαγέςστιςμεθόδουςαξιολόγησης 15

Δεν υπάρχει συναίνεση γύρω από έναν ορισμό. Ακόμη και ο ίδιος οργανισμός π.χ. ΟΟΣΑ (OECD) τροποποιεί τον ορισμό με βάση τις ερευνητικές εξελίξεις. 16

«Επιστημονικός εγγραμματισμός 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 και να συμβάλλει στη λήψη των αποφάσεων για τις αλλαγές που η ανθρώπινη δραστηριότητα επιφέρει σε αυτόν». (OECD 2003) 17

«Επιστημονικόςαλφαβητισμόςείναι: η επιστημονική γνώση που έχει το άτομο μαζί με την ικανότητά του να χρησιμοποιεί τη γνώση αυτή για να αναγνωρίζει ερωτήματα, να αποκτά νέα γνώση, να εξηγεί επιστημονικά φαινόμενα καιναβγάζεισυμπεράσματαπουβασίζονταισε επιστημονικά δεδομένα η ικανότητα να κατανοεί τα βασικά χαρακτηριστικά των φυσικών επιστημών ως μορφής ανθρώπινης γνώσης και έρευνας η ενημερότητα για το πώς οι φυσικές επιστήμες και η τεχνολογία διαμορφώνουν το υλικό, πνευματικό και πολιτισμικό περιβάλλον μας η προθυμία να εμπλέκεται με ζητήματα και έννοιες σχετικά με τις φυσικές επιστήμες, ως στοχαζόμενος πολίτης». (OECD 2006) 18

Πλαίσιο: καταστάσεις της καθημερινής ζωής που σχετίζονται με τις Φ.Ε. και την τεχνολογία. Γνώση: κατανόηση του φυσικού κόσμου στη βάση της υπάρχουσας επιστημονικής γνώσης - γνώση της επιστήμης (έννοιες, θεωρίες) - γνώση περί επιστήμης (μέθοδοι, πρακτικές) 19

Ικανότητες / δεξιότητες (competencies): - αναγνώρισης επιστημονικών ερωτημάτων, - εξήγησης φαινομένων με επιστημονικό τρόπο - εξαγωγής συμπερασμάτων βασισμένων σε επιστημονικά δεδομένα. Στάσεις: που δείχνουν - ενδιαφέρον για τις φυσικές επιστήμες, - υποστήριξη της επιστημονικής έρευνας - καιπαρώθησηναδραυπεύθυνασε περιβαλλοντικά ζητήματα π.χ. διαχείρισης φυσικών πόρων ή ρύπανσης. 20

21

Στόχος του Ε.Ε. είναι να καταστήσει λειτουργικές τις αντιλήψεις των μαθητών για τον κόσμο που τους περιβάλλει δηλαδή να είναι ικανοί να εφαρμόζουν τις γνώσεις τους στην καθημερινή τους ζωή (OECD, 2003α). Η επιλογή λοιπόν των εννοιών γίνεται από: - Φυσική, - Χημεία, - Βιολογίας - Γεωλoγία - Επιστήμες του Διαστήματος 22

Άμεση σύνδεση των επιστημονικών εννοιών με καταστάσεις της καθημερινής ζωής. Διαχρονικότητα των επιστημονικών εννοιών και των εφαρμογών τους. Διεπιστημονικότητα διαθεματικότητα των εννοιών. 23

Δομή και ιδιότητες της ύλης Ατμοσφαιρικές μεταβολές Χημικές και φυσικές μεταβολές Ενεργειακές μετατροπές Δυνάμεις και κινήσεις Δομή και λειτουργία οργανισμών Βιολογία του ανθρώπου 24

Φυσιολογικές μεταβολές Βιοποικιλότητα Γενετικός έλεγχος Οικοσυστήματα ΟπλανήτηςΓηκαιηθέσητουστο σύμπαν Γεωφυσικές μεταβολές 25

Επιστημονικά εγγράμματος είναι ο πολίτης που έχει την ικανότητα να εμπλέκεται σε ζητήματα που συνδέονται με τις Φ.Ε. και τις ιδέες που δομούν τις Φ.Ε., ως αναστοχαζόμενος πολίτης. Δηλαδή έχει τις ικανότητες: Να εξηγεί φαινόμενα με επιστημονικό τρόπο Να αναγνωρίζει ένα μεγάλο αριθμό φυσικών φαινομένων (και τεχνολογικών εφαρμογών) να δίνει εξηγήσεις γι αυτά και να αξιολογεί ερμηνείες που δίνουν άλλοι σε σχέση με αυτά. (Προσωπική επικοινωνία) 26

Να αξιολογεί και να σχεδιάζει επιστημονικές έρευνες Να περιγράφει επιστημονικές έρευνες να τις θεωρεί σημαντικές και να προτείνει τρόπους να απαντηθούν ερωτήματα με επιστημονικό τρόπο (έλεγχος μεταβλητών). Να εξάγει συμπεράσματα από επιστημονικά δεδομένα. Να αναλύει και αξιολογεί επιστημονικά δεδομένα (πληροφορίες), ισχυρισμούς και επιχειρήματα σε μια ποικιλία περιπτώσεων και να εξάγει κατάλληλα συμπεράσματα. 27

1o Θέμα ΖΥΜΗ ΓΙΑ ΨΩΜΙ 28

ΖΥΜΗ ΓΙΑ ΨΩΜΙ Για να φτιάξει ζύμη για ψωμί, ένας μάγειρας ανακατεύει αλεύρι, νερό, αλάτι και μαγιά. Μετά την ανάμιξη, η ζύμη τοποθετείται σε ένα δοχείο για αρκετές ώρες ώστε να αφεθεί η διαδικασία της ζύμωσης να λειτουργήσει. Κατά τη ζύμωση συμβαίνει μια χημική μεταβολή στη ζύμη: η μαγιά (ένας μονοκύτταρος μύκητας) μετατρέπει το άμυλο και τα σάκχαρα στο αλεύρι σε διοξείδιο του άνθρακα και αλκοόλη. 29

Η ζύμωση προκαλεί φούσκωμα στη ζύμη. Γιατί φουσκώνει η ζύμη; Α. Η ζύμη φουσκώνει επειδή παράγεται αλκοόλη η οποία μετατρέπεται σε αέριο. Β. Η ζύμη φουσκώνει επειδή μέσα της αναπαράγεται ο μονοκύτταρος μύκητας. Γ. Η ζύμη φουσκώνει επειδή παράγεται ένα αέριο, το διοξείδιο του άνθρακα. Δ. Η ζύμη φουσκώνει επειδή η ζύμωση μετατρέπει το νερό σε ατμό. 30

Σωστή απάντηση Γ. Η ζύμη φουσκώνει επειδή παράγεται ένα αέριο, το διοξείδιο του άνθρακα. 31

Λίγες ώρες μετά την ανάμιξη της ζύμης, ο μάγειρας ζυγίζει τη ζύμη και παρατηρεί ότι η μάζα της έχει ελαττωθεί. Ημάζατηςζύμης είναι η ίδια στην αρχή του καθενός από τα τέσσερα πειράματα που δείχνονται παρακάτω. Ποια από τα δύο πειράματα θα έπρεπε ο μάγειρας να συγκρίνει ώστε να ελέγξει αν η μαγιά είναι η αιτία της ελάττωσης της μάζας; Α. Πρέπει να συγκρίνει τα πειράματα 1 & 2. Β. Πρέπει να συγκρίνει τα πειράματα 1 & 3. Γ. Πρέπει να συγκρίνει τα πειράματα 2 & 4. Δ. Πρέπει να συγκρίνει τα πειράματα 3 & 4. 32

Ερώτηση 2 : ΖΥΜΗ ΓΙΑ ΨΩΜΙ 33

Σωστή απάντηση Δ. Ο μάγειραςπρέπεινασυγκρίνειτα πειράματα 3 και 4. 34

Στη ζύμη, η μαγιά μετασχηματίζει το άμυλο και τα σάκχαρα στο αλεύρι, με μια χημική αντίδραση, κατά την οποία σχηματίζονται διοξείδιο του άνθρακα και αλκοόλη. Από πού προέρχονται τα άτομα του άνθρακα που βρίσκονται στο διοξείδιο του άνθρακα και στην αλκοόλη; Να κυκλώσεις το «Ναι» ήτο«όχι» για κάθε μια από τις παρακάτω πιθανές εξηγήσεις. Κάποια από τα άτομα του άνθρακα προέρχονται από τα σάκχαρα. Κάποια από τα άτομα του άνθρακα είναι μέρη των μορίων του αλατιού. Κάποια από τα άτομα του άνθρακα προέρχονται από το νερό. Ναι / Όχι Ναι / Όχι Ναι / Όχι 35

Σωστή απάντηση : Ναι, Όχι, Όχι 36

Όταν το φουσκωμένο ψωμί τοποθετείται στο φούρνο για να ψηθεί, διαστέλλονται οι φυσαλίδες του αερίου και των ατμών που βρίσκονται μέσα στη ζύμη. Γιατί το αέριο και οι ατμοί διαστέλλονται όταν θερμαίνονται; Α. Τα μόριά τους γίνονται μεγαλύτερα. Β. Τα μόριά τους κινούνται πιο γρήγορα. Γ. Ο αριθμός των μορίων τους αυξάνεται. Δ. Τα μόριά τους συγκρούονται λιγότερο συχνά. 37

Σωστή απάντηση Β. Τα μόριά τους κινούνται πιο γρήγορα. 38

Πόσο ενδιαφέρεσαι για τις παρακάτω πληροφορίες; Να σημειώσεις Χ σε ένα μόνο τετράγωνο σε κάθε σειρά. Ενδιαφέρομαι Ενδιαφέρομαι Ενδιαφέρομαι Δεν ενδιαφέρομαι πολύ μέτρια λίγο καθόλου Α) Να κατανοήσεις καλύτερα τη διαδικασία της ζύμωσης 1 2 3 4 Β) Να μάθεις για το ρόλο της ζύμωσης στην παραγωγή και άλλων τροφών όπως το τυρί και η μπύρα. 1 2 3 4 Γ) Να μάθεις για την παραγωγή ψωμιού χωρίς μαγιά 1 2 3 4 Τύπος ερώτησης : Ερώτηση στάσης Κατηγορία : Ενδιαφέρον για την επιστήμη 39

Πόσο συμφωνείς με τις παρακάτω προτάσεις; Να σημειώσεις Χ σε ένα μόνο τετράγωνο σε κάθε σειρά. Συμφωνώ απόλυτα Συμφωνώ Διαφωνώ Διαφωνώ απόλυτα Α) Για την ελάττωση βάρους της ζύμης, θα εμπιστευόμουν περισσότερο μια επιστημονική αναφορά από την εξήγηση ενός φούρναρη. Β) Η χημική ανάλυση είναι ο καλύτερος τρόπος για να αναγνωρίσουμε τα προϊόντα της ζύμωσης. Γ) Η έρευνα πάνω στις μεταβολές που συμβαίνουν όταν παρασκευάζεται η τροφή είναι σημαντική. 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Τύπος ερώτησης : Ερώτηση στάσης Κατηγορία : Θετική στάση για την επιστημονική έρευνα 40

2ο Θέμα ΚΙΝΔΥΝΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΓΕΙΑ; 41

Φαντάσου ότι ζεις κοντά σε ένα μεγάλο εργοστάσιο χημικών που παράγει λιπάσματα για τη γεωργία. Τα τελευταία χρόνια έχουν υπάρξει στην περιοχή, αρκετές περιπτώσεις ανθρώπων που υποφέρουν από μακροχρόνια αναπνευστικά προβλήματα. Πολλοί ντόπιοι πιστεύουν ότι αυτά τα συμπτώματα προκαλούνται από την εκπομπή τοξικών αερίων από το κοντινό εργοστάσιο χημικών λιπασμάτων. Γιανασυζητηθούνοιδυνατοίκίνδυνοιαπότο εργοστάσιο χημικών στην υγεία των κατοίκων της περιοχής, έγινε μια δημόσια συνάντηση. Οι επιστήμονες κατά τη διάρκεια της συνάντησης έκαναν τις παρακάτω προτάσεις. 42

Ανακοίνωση των επιστημόνων που εργάζονται για την εταιρεία χημικών: Κάναμε μια μελέτη για την τοξικότητα του εδάφους στην περιοχή. Δεν βρήκαμε στοιχεία τοξικών χημικών στα δείγματα που έχουμε πάρει. Ανακοίνωση των επιστημόνων που εργάζονται για τους πολίτες της τοπικής κοινότητας: Εξετάσαμε τον αριθμό των περιπτώσεων με μακροχρόνιααναπνευστικάπροβλήματαστην περιοχή, και τον συγκρίναμε με τον αριθμό των περιπτώσεων σε περιοχές μακριά από το εργοστάσιο χημικών. Εμφανίζονται περισσότερα περιστατικά στην περιοχή κοντά στο εργοστάσιο χημικών. 43

Ο ιδιοκτήτης του εργοστασίου χημικών χρησιμοποίησε την ανακοίνωση των επιστημόνων που εργάζονται στην εταιρεία για να υποστηρίξει ότι: η εκπομπή αερίων απότοεργοστάσιοδεναποτελείκίνδυνογια τηνυγείατωνκατοίκωντηςπεριοχής. Να παραθέσεις ένα λόγο που να αντικρούει ότι η ανακοίνωση των επιστημόνων υποστηρίζει την άποψη του ιδιοκτήτη. 44

Σωστή απάντηση Δίδεται ένας κατάλληλος λόγος που αντικρούει ότι η ανακοίνωση των επιστημόνων υποστηρίζει την άποψη του ιδιοκτήτη π.χ. Τα αναπνευστικά προβλήματα μπορεί να προκλήθηκαν μόνο όταν τα χημικά βρίσκονταν στον αέρα, όχι στο έδαφος. 45

Οι επιστήμονες που εργάζονται για τους πολίτες συνέκριναν τον αριθμό των ασθενών με μακροχρόνια αναπνευστικά προβλήματα κοντά στο εργοστάσιο χημικών με εκείνον σε περιοχές μακριά από το εργοστάσιο. Να περιγράψεις μια πιθανή διαφορά ανάμεσα στις δύο περιοχές, που θα σε έκανε να σκεφτείς ότι η σύγκριση δεν ήταν αξιόπιστη. 46

Σωστή απάντηση Οι απαντήσεις θα πρέπει να επικεντρώνονται στις πιθανέςδιαφορέςανάμεσαστιςδύοπεριοχέςπ.χ. Ο πληθυσμός στις δύο περιοχές μπορεί να είναι διαφορετικός. 47

Πόσο ενδιαφέρεσαι για τις παρακάτω πληροφορίες; Να σημειώσεις Χ σε ένα μόνο τετράγωνο σε κάθε σειρά.. Α) Να γνωρίσεις περισσότερα σχετικά με τη χημική σύνθεση των γεωργικών λιπασμάτων Β) Να κατανοήσεις τι συμβαίνει στα τοξικά αέρια που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα Γ) Να μάθεις για τις αναπνευστικές ασθένειες που μπορεί να προκληθούν από τις εκπομπές χημικών Ενδιαφέρομαι πολύ Ενδιαφέρομαι μέτρια Ενδιαφέρομαι λίγο Δεν ενδιαφέρομαι καθόλου 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Τύπος ερώτησης : Ερώτηση στάσης Κατηγορία : Ενδιαφέρον για την επιστήμη 48

Κατά τη διάρκεια της συνάντησης, οι κάτοικοι εξέφρασαν πολλές διαφορετικές απόψεις. Τέσσερις από αυτές τις απόψεις παρουσιάζονται παρακάτω. Να κυκλώσεις το γράμμα δίπλα στην απάντηση που είναι πλησιέστερη στη δική σου άποψη. Δενυπάρχουνσωστέςή λανθασμένες απαντήσεις. A. Αποδέχομαι τα επιζήμια για το περιβάλλον αποτελέσματα της παραγωγής λιπασμάτων, αφού όλοι επωφελούμαστε από τη γεωργία. 49

Οι αγρότες πρέπει να έχουν λιπάσματα. Όμως, πιστεύω ότι τα εργοστάσια λιπασμάτων πρέπει να προσπαθήσουν, και να κάνουν κάτι για να μειώσουν τις εκπομπές που μολύνουν το περιβάλλον. Οι εκπομπές των εργοστασίων που παράγουν λιπάσματα θα πρέπει να ελέγχονται μέσω κανονισμών, ώστε να μειωθεί η μόλυνση του περιβάλλοντος. Τα εργοστάσια λιπασμάτων που μολύνουν το περιβάλλον με εκπομπές χημικών, δε θα έπρεπε να αφήνονται να λειτουργούν. Θα συμμετείχα σε μια εκστρατεία διαμαρτυρίας, αν υπήρχε εργοστάσιο κοντά στο σπίτι μου. Τύπος ερώτησης : Ερώτηση στάσης Κατηγορία : Υπεύθυνη στάση απέναντι στο περιβάλλον B Γ Δ 50

3ο Θέμα ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ 51

ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ: ΜΥΘΟΣ Η ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ; Οι ζωντανοί οργανισμοί χρειάζονται ενέργεια, για να επιβιώσουν. Η ενέργεια που συντηρεί τη ζωή στη Γη προέρχεται από τον Ήλιο, ο οποίος ακτινοβολεί ενέργεια στο διάστημα, γιατί είναι πολύ ζεστός. Ένα ελάχιστο μέρος της ενέργειας αυτής φτάνει στη Γη. Η ατμόσφαιρα της Γης λειτουργεί σαν ένα προστατευτικό κάλυμμα επάνω από την επιφάνεια του πλανήτη μας, εμποδίζοντας τις διακυμάνσεις που θα παρουσίαζε η θερμοκρασία σε έναν κόσμο χωρίς αέρα. 52

Η περισσότερη από την ενέργεια που ακτινοβολεί ο Ήλιος, διαπερνάει την ατμόσφαιρα της Γης. Η Γη απορροφά ένα μέρος από αυτήν την ενέργεια και ένα άλλο μέρος της ανακλάται από την επιφάνεια της Γης. Ένα μέρος από αυτήν την ενέργεια που αντανακλά η Γη, απορροφάται από την ατμόσφαιρα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η μέση θερμοκρασία πάνω από την επιφάνεια της Γης να είναι υψηλότερη από ό,τι θα ήταν, αν δεν υπήρχε ατμόσφαιρα. Η ατμόσφαιρα της Γης λειτουργεί σαν θερμοκήπιο, γι αυτό και χρησιμοποιείται ο όρος φαινόμενο του θερμοκηπίου. 53

Λέγεται ότι το φαινόμενο του θερμοκηπίου έχει γίνει πιο έντονο κατά τη διάρκεια του εικοστού αιώνα. Είναι γεγονός ότι η μέση θερμοκρασία της ατμόσφαιρας της Γης έχει αυξηθεί. Στις εφημερίδες και στον περιοδικό τύπο οι αυξανόμενες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα αναφέρονται συχνά ως η κύρια αιτία για την αύξηση της θερμοκρασίας κατά τον εικοστό αιώνα. Ένας μαθητής, ο Ανδρέας, ενδιαφέρεται για την πιθανή σχέση μεταξύ της μέσης θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας της Γης και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στη Γη. Σε μια βιβλιοθήκη βρίσκει τις ακόλουθες δύο γραφικές παραστάσεις. 54

ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Εκπομπές CΟ 2 δισεκατομμύρια τόνοι ανά έτος) 20 10 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 έτη Μέση θερμοκρασία 11 της ατμόσφαιρας 1 της Γης. ( C) 15,4 15,0 14,6 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 έτη 55

Από αυτές τις δύο γραφικές παραστάσεις ο Ανδρέας συμπεραίνει με βεβαιότητα πως η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα της Γης οφείλεται στην αύξηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Τι είναι αυτό στις γραφικές παραστάσεις που ενισχύει το συμπέρασμα του Ανδρέα; 56

Σωστή απάντηση Αναφέρεται στην αύξηση και των δύο (μέσων όρων) θερμοκρασίας και των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα π.χ. Καθώς οι εκπομπές αυξήθηκαν η θερμοκρασία αυξήθηκε. Αναφέρεται (γενικά) στην θετική συσχέτιση θερμοκρασίας και εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα π.χ. Το ποσό του CO 2 και ο μέσος όρος της θερμοκρασίας της Γης είναι ευθέως ανάλογα. 57

Μια άλλη μαθήτρια, η Ιωάννα, διαφωνεί με το συμπέρασμα του Ανδρέα. Συγκρίνει τις δύο γραφικές παραστάσεις και υποστηρίζει ότι ορισμένα τμήματα των γραφικών παραστάσεων δεν συμφωνούν με το συμπέρασμά του. Δώσε ένα παράδειγμα ενός τμήματος των γραφικών παραστάσεων που δεν συμφωνεί με το συμπέρασμα του Ανδρέα. Αιτιολόγησε την απάντησή σου. 58

Σωστή απάντηση Αναφέρεται σ ένα συγκεκριμένο τμήμα των γραφικών παραστάσεων στο οποίο οι καμπύλες δεν είναι και οι δύο φθίνουσες ή αύξουσες και δίνει τη σχετική ερμηνεία π.χ. Στο διάστημα 1900 1910 (περίπου) το CO 2 αυξανόταν, ενώ η θερμοκρασία μειωνόταν. Μερικώς σωστή απάντηση Επισημαίνει μία σωστή χρονική περίοδο, χωρίς καμία εξήγηση π.χ. 1930 1933. 59

Ο Ανδρέας επιμένει στο συμπέρασμά του ότι η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα της Γης προκαλείται από την αύξηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Η Ιωάννα, όμως, θεωρεί ότι αυτό το συμπέρασμα είναι βιαστικό. Λέει: «Πριν δεχθούμε αυτό το συμπέρασμα, πρέπει να είμαστε σίγουροι ότι οι άλλοι παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι σταθεροί». Να αναφέρεις έναν από τους παράγοντες που εννοεί η Ιωάννα. 60

Σωστή απάντηση Δίνει έναν παράγοντα που αναφέρεται στην ενέργεια / ακτινοβολία που προέρχεται από τον Ήλιο π.χ. Η θερμότητα από τον ήλιο και ίσως η αλλαγή θέσης της γης. Δίνει έναν παράγοντα που αναφέρεται σ' ένα φυσικό συστατικό στοιχείο ή σ' ένα δυνητικό παράγοντα ρύπανσης π.χ. Υδρατμοί στον αέρα. 61

μαθητής / μελλοντικός πολίτης πρέπει, σε γενικές γραμμές, να γνωρίζει: A. Επιστημονικές έννοιες (δηλωτική γνώση), B. Διαδικασίες στο πλαίσιο της Επιστήμης (λειτουργική γνώση), C. Τοντρόποσκέψηςτωνεπιστημόνων καθώς, τις μεθόδους που ακολουθούν, τα όρια της επιστήμης, αλλά και το κοινωνικό πλαίσιο παραγωγής της γνώσης. D. Ικανότητα στοχασμού σε ό,τι ακούν, βλέπουν και διαβάζουν που αφορά τις επιστήμες. 62

Με την αφήγηση, η εκπαίδευση γίνεται μια πράξη αποταμίευσης, όπου οι μαθητές είναι τα ταμιευτήρια και ο δάσκαλος ο καταθέτης. Στη θέση της επικοινωνίας ο δάσκαλος εκδίδει ανακοινώσεις και κάνει καταθέσεις, που οι μαθητές τις δέχονται, τις αποτυπώνουν στη μνήμη τους και τις επαναλαμβάνουν υπομονετικά... Χωρίς την έρευνα, χωρίς την πράξη, οι άνθρωποι δεν μπορούν να γίνουν σωστοί άνθρωποι. Ηγνώση γεννιέται μόνο με την ανακάλυψη και την ξανανακάλυψη. Κι αυτή πετυχαίνεται μέσω της ασίγαστης, ανυπόμονης, συνεχούς και γεμάτης ελπίδες αναζήτησης που οι άνθρωποι κάνουν στον κόσμο, μαζί με τον κόσμο και ο ένας για τον άλλο. Freire P., Η αγωγή του καταπιεζόμενου 63

Ο πρωταρχικός στόχος της εκπαίδευσης είναι να διαμορφώσει άτομα ικανά να επινοούν νέες καταστάσεις και όχι απλώς να επαναλαμβάνουν τις προηγούμενες γενιές άτομα, που δημιουργούν, που παράγουν, που ανακαλύπτουν. Ο δεύτερος στόχος είναι να εκπαιδεύσει ανθρώπους ικανούς, να κρίνουν, να επαληθεύουν και να μην αποδέχονται ανεξέλεγκτα ο,τιδήποτε. Jean Piaget Ένα παιδί μπορεί σε συνεργασία να αποδώσει περισσότερα απ ό,τι αυτόνομα. Vygotsky, Σκέψη και γλώσσα, 1988, σ. 305 Το να γνωρίσει κανείς είναι μια διαδικασία, όχι ένα προϊόν» Bruner 1960 64

Σύμφωνα με τη γνωστική Ψυχολογία ο ανθρώπινος εγκέφαλος λειτουργεί περισσότερο με διαδικαστικά συστήματα (γνωρίζω πώς), παρά με πληροφοριακά (γνωρίζω ότι). Έχει μεγάλη σημασία οτρόποςσκέψηςκαιη διαδικασία απόκτησης της γνώσης και γι αυτό επιστρατεύονται μέθοδοι και τεχνικές που καλλιεργούν αυτήν τη διαδικασία, όπως: η διερευνητική προσέγγιση, η μέθοδος project, η διεπιστημονική προσέγγιση στη μελέτη ενός θέματος, η μέθοδος επίλυσης προβλήματος κ.ά. 65

η διδασκαλία που στοχεύει στον ΕΕ δεν αποκλείει τη δασκαλοκεντρική προσέγγιση όταν υπάρχει πίεση χρόνου. Όμως είναι βέβαιο ότι: τα μαθησιακά αποτελέσματα είναι ισχυρότερα και έχουν μεγαλύτερη διάρκεια όταν οι μαθητές εμπλέκονται στη διδασκαλία, δηλαδή με το μαθητοκεντρικό μοντέλο διδασκαλίας. προκλητικά περιβάλλοντα μάθησης, 66

Η κριτική σκέψη πρέπει να καλλιεργείται και όχι να μην αφήνεται στη διάθεση και την ικανότητα του μαθητή. υπάρχουν μαθητές με μεγάλη κριτική ικανότητα αυξημένη νοημοσύνη ποικιλία εμπειριών Όμως η πλειονότητα των μαθητών πρέπει να τη «διδαχθεί» με συστηματικό τρόπο. 67

Ο εκπαιδευτικός διατυπώνει πρότυπους συλλογισμούς, δείχνοντας τι σημαίνει κριτική σκέψη, διατυπώνει ανοιχτές ερωτήσεις, ενθαρρύνει να ακουστούν όλες οι απόψεις των μαθητών, ιδίως όσες συνοδεύονται με επιχειρηματολογία ενθαρρύνει τον ελεύθερο διάλογο (επιλύει τις συγκρούσεις ανάμεσα σε αντίθετες απόψεις), βοηθά τους μαθητές να αξιοποιήσουν τα λάθη τους, 68

ενσωματώνει στο περιεχόμενο του προγράμματος σπουδών προβληματικές / διερευνητικές καταστάσεις οι οποίες βοηθούν τους μαθητές στη συζήτηση, τη διερεύνηση και την επίλυση τους. βοηθά τους μαθητές να αναγνωρίσουν: υποθέσεις, αντιφάσεις, γενικεύσεις κ.ά 69

Δεν υπάρχει συμφωνημένος ορισμός, σε γενικές γραμμές, είναι η δυνατότητα ενός ατόμου να επιτυγχάνει κάποιο συγκεκριμένο επιθυμητό αποτέλεσμα, με την ελάχιστη δυνατή προσπάθεια και στον ελάχιστο δυνατό χρόνο αξιοποίηση και εφαρμογή γνώσεων για την εκπλήρωση εργασιών και την επίλυση προβλημάτων. 70

Πρόκειται για ένα σύνολο από ευρέως μεταφερόμενες ικανότητες, κατάλληλες για πολλά διδακτικά αντικείμενα και σε αντιστοίχιση με τον τρόπο δράσης των επιστημόνων: 71

Παρατήρηση: - αντικείμενου ή γεγονότος μέσω των αισθήσεων. - με προσδιορισμός ιδιοτήτων π.χ. σχήμα, χρώμα, μέγεθος, υφή - με χρήση έμμεσων μεθόδων π.χ. φακοί, μικροσκόπιο, θερμόμετρο. - με απαρίθμηση, σύγκριση εκτίμηση μέτρηση. 72

Ταξινόμηση: - προσδιορισμός ιδιοτήτων χρήσιμων για την ταξινόμηση - ομαδοποίηση ή διάταξη αντικειμένων ή γεγονότων σε κατηγορίεςστηβάσηιδιοτήτων ή ομοιοτήτων και διαφορών - κατασκευή και χρήση συστήματος ταξινόμησης 73

Εξαγωγή συμπεράσματος: - προτείνουν ερμηνείες για γεγονότα οι οποίες βασίζονται σε παρατηρήσεις - διακρίνουν τη διαφορά μεταξύ παρατήρησης και συμπεράσματος Μέτρηση: - παρατηρήσεις που εκφράζονται με αριθμητική μορφή και γίνονται με χρήση κατάλληλων μονάδων μέτρησης (τυπικών αλλά και άτυπων) και μετρητικών οργάνων π.χ. μήκος, επιφάνεια, βάρος, όγκος θερμοκρασία, χρόνος. 74

Επικοινωνία: - η μετάδοση πληροφοριών (σχετικές με τις Φ.Ε.) σε άλλους με διάφορους τρόπους π.χ. με γραπτή αναφορά, σχέδιο, πίνακα, γραφική παράσταση, χάρτη - λεκτική διατύπωση ερωτήσεων για κάποιο θέμα, η συζήτηση, η εξήγηση, η αναφορά παρατηρήσεων ή αποτελεσμάτων ή συμπερασμάτων. 75

Πρόβλεψη: - εκ των προτέρων δήλωση για το αποτέλεσμα μιας διαδικασίας ή ενός γεγονότος η οποία στηρίζεται σε εμπειρικά δεδομένα (παρατηρήσεις, συμπεράσματα ή πειραματικά αποτελέσματα), η οποία μπορεί να ελεγχθεί π.χ. πρόβλεψη τελικού ύψους παιδιού στη βάση γραφικής παράστασης της ανάπτυξης του κατά τα τελευταία 2 χρόνια. 76

Διατύπωση λειτουργικού ορισμού εννοιών: - δίνουν ορισμούς για αντικείμενα ή γεγονότα με όρους του τι κάνει το αντικείμενο ή τι συμβαίνει κατά το γεγονός - δίνουν ορισμούς για αντικείμενα ή γεγονότα βασισμένους σε παρατηρούμενα χαρακτηριστικά τις καθιστούν μετρήσιμες μεταβλητές σε ένα πείραμα. 77

Διατύπωση υπόθεσης: - προσδιορίζουν αν ερωτήματα ή δηλώσεις μπορούν ή δεν μπορούν να ελεγχθούν με πείραμα - σχεδιάζουν δηλώσεις (ερωτήματα, συμπεράσματα, προβλέψεις) οι οποίες μπορούν να ελεγχθούν με πείραμα. 78

Προσδιορισμός μεταβλητών. - προσδιορισμός των ανεξάρτητων μεταβλητών (χειριζόμενες) - προσδιορισμός των εξαρτημένων μεταβλητών - προσδιορισμός των μεταβλητών and που κρατούνται σταθερές. - έλεγχος των μεταβλητών σε μία έρευνα. 79

Διεξαγωγή πειράματος: - σχεδιασμός έρευνας για να ελεγχθεί μια υπόθεση - έλεγχος μεταβλητών, λειτουργικός ορισμός μεταβλητών - διεξάγουν απλά πειράματα - αναγνωρίζουν τα όρια των μεθόδων και των εργαλείων που χρησιμοποιούν στο πείραμα, π.χ. πειραματικό σφάλμα - χρησιμοποιούν τους ενδεδειγμένους κανόνες ασφαλείας όταν διεξάγουν πειράματα. 80

Ερμηνεία δεδομένων. - οργανώνουν και παρουσιάζουν με δικά τους λόγια δεδομένα που προκύπτουν από μία επιστημονική έρευνα / πείραμα. - αναθεωρούν ερμηνείες που στηρίζονται σε δεδομένα στη βάση νέων ευρημάτων. 81

Δόμηση και χρήση μοντέλων: Δημιουργούν μία νοητή ή υλική αναπαράσταση μιας ιδέας, αντικειμένου ή γεγονότος Χρησιμοποιούν μοντέλα για να περιγράψουν και να εξηγήσουν σχέσεις ανάμεσα σε ιδέες αντικείμενα ή γεγονότα. π.χ. χρησιμοποιούν το μοντέλο που περιγράφει τον κύκλο του C ή N 2 ήη 2 Ο. 82

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ 3 Για τη χώρα μας ίσως η κατάλληλη επιλογή θεμάτων (στις προαγωγικές εξετάσεις / εξετάσεις εισαγωγής σε Π.Π.Σ. /και εξετάσεις Πανελληνίων) θα μπορέσει να αποτελέσει ενεργοποιήσει τους εκπαιδευτικούς να υιοθετήσουν διδακτικές προσεγγίσεις που θα ενεργοποιούν τους μαθητές στην επεξεργασία της νέας γνώσης, αποδυναμώνοντας την παθητική παρακολούθηση. 83

Apostolopoulos, C., Psalidas, A., Hatzinikita, V., & Katsis, A. (2008). Studying Greek students performance on PISA Science Ιtems. The International Journal of Learning, 15(8), 1-8. David H. Autor, Frank Levy and Richard J. Murnane (2003). The Skill Content of Recent Technological Change: An Empirical Exploration. Quarterly Journal of Economics. Volume 118, Number 4. K.E.E. (2007). Διεθνές Πρόγραμμα για την αξιολόγηση των μαθητών, PISA. Κατανόηση κειμένου, Μαθηματικά και Φυσικές Επιστήμες. Εκδ. Επτάλοφος Α.Β.Ε.Ε. My PISA (χ.χ.) Επίσημος διαδικτυακός τόπος για τη διαχείριση και την εφαρμογή του προγράμματος PISA γιατηδιεθνήαξιολόγησητων μαθητών (PISA) του ΟΟΣΑ: https://mypisa.acer.edu.au/index.php?option=com_content&task=view &id=69&itemid=445 OECD (2003). The PISA 2003 Assessment Framework Mathematics, Reading, Science and Problem Solving Knowledge and Skills. Paris: OECD. OECD (2006). Assessing Scientific Reading and Mathematical Literacy. A Framework for PISA 2006. Paris: OECD Χαλκιά Κ. (2010) Διδάσκοντας Φυσικές Επιστήμες, Α τόμος. Θεωρητικά ζητήματα, προβληματισμοί προτάσεις. Εκδ. Πατάκη. 84

85