ιαστηµική Φυσική στη Β Λυκείου

ιαστηµική Φυσική στη Β Λυκείου ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΩΝ ΥΝΑΤΟΤΗΤΩΝ ΕΤΑΦΟΡΑΣ ΓΝΩΣΗΣ ΤΩΝ ΑΘΗΤΩΝ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΠΟ ΤΟ ΓΝΩΣΤΟ ΘΕΑΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΗΣ ΥΝΑΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΥΝΑΙΚΩΝ ΠΕ ΙΩΝ ΣΤΟ ΑΓΝΩΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΗΣ ΙΑΣΤΗΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ υρτώ Πουαγκαρέ, Κωνσταντίνος Κωνσταντίνου, Ζαχαρίας Ζαχαρία Ερευνητική Οµάδα άθησης στις Φυσικές και Περιβαλλοντικές Επιστήµες, Τµήµα Επιστηµών της Αγωγής, Πανεπιστήµιο Κύπρου ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο ρόλος της µεταφοράς γνώσης είναι πολυδιάστατος στη διδασκαλία και στη µάθηση. Βοηθά στην αναδιοργάνωση της υφιστάµενης γνώσης, στην υπερνίκηση ορισµένων γνωστικών περιορισµών και στην ανακάλυψη σχέσεων µεταξύ φαινοµενικά χωριστών περιοχών εξερευνώντας το βαθµό που αυτές σχετίζονται στην αντίληψη των µαθητών. ιευκολύνει τη δραστηριότητα της κωδικοποίησης και ανάκλησης των πληροφοριών από τη µνήµη των µαθητών και βελτιώνει έτσι την ικανότητα τους να θυµούνται. Στην παρούσα έρευνα χρησιµοποιήθηκαν ειδικά διαµορφωµένα εξεταστικά δοκίµια για τη µελέτη της κατανόησης εννοιών που οι µαθητές της Β Λυκείου διδάσκονται στο µάθηµα Ειδίκευσης Φυσικής και το βαθµό µεταφοράς αυτής της γνώσης από το γνωστό θεµατικό πλαίσιο της υναµικής και των υναµικών Πεδίων στο άγνωστο πλαίσιο της ιαστηµικής Φυσικής. Τα αποτελέσµατα καταδεικνύουν τις δυσκολίες που αντιµετωπίζουν οι µαθητές τόσο στην ανάπτυξη εννοιολογικής κατανόησης όσο και στη µεταφορά γνώσης. ερικές από τις δυσκολίες που προκύπτουν σε προσπάθειες µεταφοράς γνώσης είναι εξειδικευµένες και προκύπτουν ειδικά σε τέτοιες διεργασίες. 1. Εισαγωγή Η µεταφορά γνώσης, θεωρείται γενικά ως ένας θεµελιώδης στόχος της εκπαίδευσης. Όταν οι µαθητές δεν µπορούν να λύσουν προβλήµατα, ποιοτικά ή και ποσοτικά τα οποία είναι ελαφρώς διαφοροποιηµένα από εκείνα που µαθαίνουν στην τάξη, ή όταν αποτυγχάνουν να εφαρµόσουν κατάλληλα ότι µαθαίνουν στην τάξη τους σε καταστάσεις που συναντούν ακόµη και έξω από το σχολικό χώρο, µπορεί να πει κανείς ότι η εκπαίδευση έχει αποτύχει. Συνεπώς, οι εκπαιδευτικοί θα πρέπει να προβληµατίζονται για τον τρόπο και τα µέσα της διδασκαλίας τους, έτσι ώστε να µπορούν να διδάξουν καλύτερα έχοντας σαν ένα από τους στόχους τους τη µεταφορά της γνώσης. Η ερευνητική αυτή εργασία ασχολήθηκε µε τη µεταφορά γνώσης εννοιών που διδάχθηκαν στα πλαίσια της διδασκαλίας της Φυσικής στο Λυκειακό Κύκλο, και συγκεκριµένα στο µάθηµα της Φυσικής Ειδίκευσης Β Ενιαίου Λυκείου. Το θέµα της έρευνας ήταν η µελέτη της δυνατότητας µεταφοράς γνώσης εννοιών που τα παιδιά 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 363

. Πουαγκαρέ & κ.ά. έχουν διδαχθεί στα πλαίσια του αναλυτικού τους προγράµµατος σε ένα άλλο άγνωστο για αυτούς πλαίσιο, αυτό της ιαστηµικής Φυσικής ( Φ). Τα εννοιολογικά ερωτήµατα ή προβλήµατα που προσεγγίζονται µε τις έννοιες τις οποίες τα παιδιά είχαν διδαχθεί στην τάξη, ορίζονται ως προβλήµατα βραχείας µεταφοράς και τα προβλήµατα τα οποία δεν είχαν διδαχθεί ή συναντήσει στο σχολείο ως µακράς µεταφοράς. Τα προβλήµατα βραχείας µεταφοράς ασχολούνται µε το κεφάλαιο της ηχανικής και του Στατικού Ηλεκτρισµού που διδάσκονται στη Β Λυκείου επιλογής, ενώ τα προβλήµατα µακράς µεταφοράς στο πεδίο της ιαστηµικής Φυσικής. Η επιλογή της ιαστηµικής Φυσικής ως καινούργιο πλαίσιο αναφοράς έγινε γιατί όπως είναι από όλους αποδεχτό η ιαστηµική Φυσική κεντρίζει το ενδιαφέρον και την περιέργεια όχι µόνον των µαθητών αλλά και όλων µας. Περιέχει µια οµορφιά, µια µαγεία και ένα µυστήριο που δεν αφήνει κανένα απαθή. Έχει µια ιστορική εξέλιξη που ξεκινά από τα κοσµολογικά µοντέλα της εποχής των αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων και κοσµολόγων όπως του Πλάτωνα τον 4 ο αιώνα π.χ., και εξελίσσεται µέχρι και τις θεωρίες επιστηµόνων του 20 ου αιώνα όπως του Αϊνστάιν. Περικλείει όχι µόνο σύγχρονες τεχνολογικές ανακαλύψεις και εφαρµογές αλλά και σηµαντικές ιστορικές θεωρήσεις και ανακαλύψεις. Το πιο σηµαντικό όµως γεγονός είναι ότι στην εξελικτική της πορεία η ιαστηµική Φυσική χρησιµοποίησε έννοιες και στηρίχθηκε σε νόµους, που οι µαθητές έχουν ήδη διδαχθεί σε προηγούµενα ή παράλληλα µαθήµατα, σε ένα άλλο πλαίσιο σκέψης, σ ένα κόσµο έξω από τις δικές τους εµπειρίες.το γεγονός αυτό επιτρέπει την ερευνητική µελέτη της δυνατότητας µεταφοράς γνώσης από τους µαθητές σε προβλήµατα και καταστάσεις σε περιοχές άγνωστες γι αυτούς. Η ιαστηµική Φυσική είναι ένας χώρος όπου εφαρµόζεται η µεταφορά από το Αριστοτελικό πλαίσιο, στο οποίο λειτουργεί η µεγάλη πλειοψηφία των µαθητών (Osborne, R, 1984), (McCloskey, 1983), (Clement, 1983), (Wiennot, L,1980), στο Νευτώνιο. Εκτός των άλλων η ιαστηµική Φυσική προβληµατίζει κοινωνικά, πολιτιστικά, οικονοµικά, περιβαλλοντικά τους µαθητές, δίνοντας τους έτσι τους τρόπους για µια σφαιρική αντιµετώπιση σύγχρονων προβληµάτων, δηµιουργώντας έτσι επιστηµονικά αλφαβητισµένους πολίτες. Από µαθησιακής πλευράς προσφέρεται γιατί µπορεί µέσα από κατάλληλη διδασκαλία και κατάλληλο διδακτικό υλικό οι µαθητές να αναπτύξουν πολλές δεξιότητες όπως: πρόβλεψης, υπόθεσης, διαχωρισµού µεταβλητών, µοντελοποίησης, πειραµατισµού παρατήρησης, µέτρησης, ερµηνείας δεδοµένων, εύρεσης συµπερασµάτων, µαθαίνοντας έτσι τον µαθητή «πως να µαθαίνει» ( Joseph D. Novak and D. Bob Godwin 1980). Βασικοί στόχοι της έρευνας ήταν να απαντηθούν τα εξής ερωτήµατα: 1. Σε ποιο βαθµό υπάρχει κατανόηση σε συγκεκριµένες έννοιες της ηχανικής και του Στατικού Ηλεκτρισµού σε µαθητές της Β Λυκείου που διδάσκονται το µάθηµα της Φυσικής ως ειδίκευση; Οι έννοιες που µελετήθηκαν ήταν: ιάνυσµα, Πεδίο, Ένταση Πεδίου, Συνισταµένη Ένταση Πεδίου, ύναµη Πεδίου, Συνισταµένη ύναµη Πεδίου, Βάρος Σώµατος, ράση- Αντίδραση και Επιτάχυνση της Βαρύτητας. 2. Σε ποιο βαθµό µπορούν οι µαθητές Β Λυκείου να κάνουν µεταφορά γνώσης; Ειδικότερα σε ποιο βαθµό µπορούν να εφαρµόσουν τις πιο πάνω έννοιες,τις 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 364

ιαστηµική Φυσική στη Β Λυκείου οποίες έχουν διδαχθεί προηγουµένως, στην επίλυση προβληµάτων σε πλαίσια άγνωστα γι αυτούς, όπως ο κόσµος του διαστήµατος. 2. Επισκόπηση Βιβλιογραφίας υστυχώς, η επίτευξη σηµαντικής µεταφοράς γνώσης έχει αποδειχθεί δύσκολη λόγω του ότι οι παράγοντες που την επηρεάζουν είναι πολλοί. Πηγαίνοντας πίσω στην αρχή του αιώνα µας, η µελέτη της βιβλιογραφίας για τη µεταφορά γνώσης είναι γεµάτη µε ερευνητικές εκθέσεις που δείχνουν αποτυχία κατά τη διαδικασία αυτή. Ο Thorndike και Woodworth (1901) βρήκαν χαµηλό ποσοστό επιτυχούς µεταφοράς γνώσης, σε καταστάσεις όπου έγινε κατάρτιση ατόµων σε διαδικασίες στρατηγικής επίλυσης και αντίληψης προβληµάτων. Ο Thorndike (1924) ανακάλυψε, αντίθετα προς το γενικά αποδεκτό δόγµα, ότι η µελέτη δύσκολων θεµάτων όπως τα Λατινικά και τα αθηµατικά δε σηµαίνει και την αυτοµάτως καλύτερη απόδοση και µεταφορά σε γενικούς µηχανισµούς µνήµης και συλλογισµού. Ο Reed, ο Ernst, και Banerji (1974) παρατήρησαν µικρή µεταφορά γνώσης σε προβλήµατα που αφορούσαν το πέρασµα ενός ποταµού σε άλλα παρόµοια προβλήµατα. Άλλες µελέτες αναλογικής επίλυσης προβλήµατος έχουν επιβεβαιώσει ότι συχνά οι σπουδαστές αποτυγχάνουν να µεταφέρουν αυθόρµητα τι έχουν µάθει κατά την επίλυση ενός προβλήµατος σε ένα άλλο δοµικά παρόµοιο πρόβληµα. Αυτό συµβαίνει ακόµα και όταν παρουσιάζεται το πρόβληµα µακράς µεταφοράς αµέσως µετά από το βραχείας µεταφοράς (Gick & Holyoak, 1983), ακόµα και όταν εξηγείται σαφώς η στρατηγική επίλυσης στους σπουδαστές κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσής τους (Gick & Holyoak, 1983), και ειδικότερα όταν τα δυο αυτά προβλήµατα βραχείας και µακράς µεταφοράς διαφέρουν σε επιφανειακά χαρακτηριστικά γνωρίσµατα (Holyoak & koh, 1987). Έρευνες που αφορούν στη µεταφορά γνώσης και στην εκµάθηση µέσα στην τάξη έχουν διαπιστώσει ότι εκτός από τους µαθητές και οι σπουδαστές παρουσιάζουν µια ανελαστικότητα στην εφαρµογή του τι έχουν µάθει στην αίθουσα διδασκαλίας κατά την επίλυση νέων προβληµάτων (Nickerson, Perkins, & Smith, 1985). Εκτός από τις πολλές έρευνες που δείχνουν την αποτυχία των µαθητών και σπουδαστών όσον αφορά στη µεταφορά γνώσης, υπάρχουν και µερικές έρευνες όπου σηµειώθηκαν σηµαντικά ποσοστά επιτυχίας κατά τη µεταφορά συγκεκριµένων γνώσεων ή δεξιοτήτων. Τέτοιες έρευνες περιλαµβάνουν την εργασία του Judd (1908) στην οποία µελέτησε τη δυνατότητα των παιδιών να µεταφέρουν την προηγούµενη γνώση τους στους νόµους της διάθλασης σε προβλήµατα εντοπισµού στόχου που βρισκόταν µέσα σε υγρό, χρησιµοποιώντας βέλη. Επίσης επιτυχία σηµειώθηκε κατά την έρευνα της Katona (1940) και της έρευνας Palincsar και Brown (1984) για τη µεταφορά στρατηγικής επίλυσης προβλήµατος από ένα συγκεκριµένο πρόβληµα σε άλλο άγνωστο. Οι πολλές αναφερόµενες αποτυχίες µεταφοράς γνώσης δεν πρέπει να µας πείσουν ότι η µεταφορά είναι αδύνατη. Οι αποτυχίες δείχνουν βεβαίως ότι η µεταφορά δεν είναι τόσο εύκολο να επιτευχθεί όπως θα ελπίζαµε, και ότι η µεταφορά δεν εµφανίζεται σε πολλές περιπτώσεις όπου εύκολα την αναµέναµε. Συµπερασµατικά δεν µπορούµε να θεωρούµε τη µεταφορά της γνώσης ως δεδοµένη. 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 365

. Πουαγκαρέ & κ.ά. Από την υφιστάµενη βιβλιογραφία φαίνεται ότι οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία της µεταφοράς είναι ο ίδιος ο µαθητής, ο στόχος µεταφοράς, το εκπαιδευτικό πλαίσιο (η φυσική και κοινωνική ρύθµιση, περιλαµβανοµένης της καθοδήγησης και της υποστήριξης που παρέχονται από το δάσκαλο, τη συµπεριφορά άλλων µαθητών, κ.ά.), η φύση των προβληµάτων βραχείας µεταφοράς (συµπεριλαµβανοµένων των µέσων εκµάθησης ), η φύση των προβληµάτων µακράς µεταφοράς, και το πλαίσιο των προβληµάτων µακράς µεταφοράς. Είναι γνωστό ότι ο µαθητής έρχεται στην αρχική κατάσταση εκµάθησης µε ένα σύνολο προσωπικών αντιλήψεων και περιορισµών συµπεριλαµβανοµένης της δηλωτικής γνώσης, της διαδικαστικής γνώσης, των διαθέσεων, και της ικανότητας επεξεργασίας. Για να πετύχει σε έναν στόχο µεταφοράς, ο µαθητής πρέπει να κατέχει τη γνώση, τις στρατηγικές, τις διαθέσεις, και την ικανότητα επεξεργασίας που απαιτείται για εκείνο τον ιδιαίτερο στόχο. Εάν ο µαθητής ξεκινά χωρίς τα απαραίτητα εφόδια, η επιτυχής µεταφορά δε θα είναι δυνατή. Η πρόκληση για τους εκπαιδευτικούς είναι στο να σχεδιάσουν τέτοια εκπαιδευτικά πλαίσια και τέτοιους στόχους, έτσι ώστε οι µαθητές να αναδύονται από την αρχική εκµάθηση µε τα απαραίτητα εφόδια για να πετύχουν στους στόχους µεταφοράς. Αυτό απαιτεί, µεταξύ άλλων, τη σαφή κατανόηση των αρχικών χαρακτηριστικών των µαθητών και των απαιτήσεων κάθε στόχου µεταφοράς. Η πρόκληση της διδασκαλίας για τη µεταφορά δεν τελειώνει εκεί. Η επιτυχής µεταφορά εξαρτάται επίσης από τη δυνατότητα του µαθητή να έχει εύκολη πρόσβαση στα απαραίτητα εφόδια όταν παρουσιάζεται µια διαδικασία µεταφοράς (Prawat, 1989), τη δυνατότητα να αναγνωριστούν (αυτόµατα ή συνειδητά) οι κατάλληλες καταστάσεις µεταφοράς (Prawat, 1989), και το κίνητρο της εκµετάλλευσης της διαδικασίας µεταφοράς από τους µαθητές (Pea, 1987). Ακόµα κι αν ένας µαθητής έχει αποκτήσει όλα τα απαραίτητα εφόδια για έναν ιδιαίτερο στόχο µεταφοράς, εάν δεν µπορέσει εύκολα να έχει πρόσβαση σε εκείνα τα εφόδια, δεν αναγνωρίζει τη σχέση της προγενέστερης γνώσης στο να κάνει το στόχο αρκετά προσιτό (π.χ., επειδή ο στόχος παρουσιάζεται σε ένα πολύ διαφορετικό πλαίσιο από την αρχική εκµάθηση), ή δεν έχει καµία επιθυµία να δεχθεί την προσφορά της µεταφοράς, το αποτέλεσµα είναι να µη γίνει δυνατή η µεταφορά. Επιπλέον, οι µαθητές πρέπει να είναι σε θέση να προσαρµόσουν και να εφαρµόσουν µε ευελιξία ότι έχουν µάθει σε ποικίλες καταστάσεις µεταφοράς (Perkins, Jay, & Tishman, 1993 Prawat, 1989). Η πρόκληση της µεταφοράς διδασκαλίας είναι µια πολυδιάστατη απαίτηση, για την οποία πρέπει να προσπαθήσουµε ώστε να εξασφαλίσουµε πως οι µαθητές αποκτούν, µπορούν εύκολα να έχουν πρόσβαση, και µπορούν µε ευελιξία να προσαρµόσουν τα απαραίτητα εφόδια για κάθε στόχο µεταφοράς, και ότι οι µαθητές µπορούν να αναγνωρίσουν τις κατάλληλες καταστάσεις µεταφοράς και να παρακινηθούν για να µεταφέρουν όποτε προκύψει ανάγκη. 3. εθοδολογία έσα από την εργασία αυτή έγινε προσπάθεια να αναδειχθούν οι αρχικές ιδέες, οι εναλλακτικές απόψεις και τα νοητικά µοντέλα των µαθητών σε βασικές έννοιες που παρουσιάζονται στα κεφάλαια της ηχανικής και του Στατικού Ηλεκτρισµού τα οποία 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 366

ιαστηµική Φυσική στη Β Λυκείου οι µαθητές διδάσκονται στην τάξη και να µελετηθεί η µεταφορά γνώσης των εννοιών αυτών σε άλλο πλαίσιο θεµάτων άγνωστο προς τους µαθητές. Η έρευνα αυτή αναφέρεται σε ένα δείγµα από 100 µαθητές Β λυκείου µε επιλογή το µάθηµα της Φυσικής. Από το δείγµα αυτό τα 46 ήταν κορίτσια και τα 54 αγόρια. Το µέγεθος του πληθυσµού των µαθητών της Β Λυκείου µε ή χωρίς επιλογή το µάθηµα Φυσικής, ήταν 225 µαθητές. Στη Β Λυκείου οι µαθητές που επιλέγηκαν είχαν διδαχθεί στο συγκεκριµένο σχολείο στο µάθηµα της Φυσικής το κεφάλαιο της ηχανικής και του Στατικού Ηλεκτρισµού. Όλες οι έννοιες που µελετήθηκαν στην έρευνα αυτή διδάχθηκαν στα παιδιά στο πλαίσιο του µαθήµατος επιλογής. Για τη µελέτη των ερευνητικών ερωτηµάτων χρησιµοποιήθηκαν εξεταστικά δοκίµια, βάση των οποίων έγινε η συλλογή των δεδοµένων τόσο στην πρώτη όσο και στη δεύτερη φάση της έρευνας. Τα δοκίµια χορηγήθηκαν στους µαθητές µετά από τη διδασκαλία των θεµάτων αυτών στο σχολείο. Η εγκυρότητα των εξεταστικών δοκιµίων ερευνήθηκε µε τη χρήση της παραγοντικής ανάλυσης. Τα ερωτηµατολόγια που χρησιµοποιήθηκαν κατασκευάστηκαν µε τέτοιο τρόπο ώστε να εξυπηρετούν τη συλλογή δεδοµένων µε σκοπό την απάντηση των ερευνητικών ερωτήσεων. Οι ερωτήσεις ήταν ανοικτού τύπου για να παρέχεται η δυνατότητα στο µαθητή να οργανώνει και να παρουσιάζει την απάντησή του όπως θέλει. Οι µαθητές διατύπωσαν ελεύθερα τις ιδέες τους, ώστε µέσα από τις απαντήσεις τους να διερευνηθούν συγκεκριµένες καταστάσεις και να επισηµανθούν τυχόν παρερµηνείες, τρόποι επίλυσης προβληµάτων, ή τρόποι αντιµετώπισης καταστάσεων. Οι ερωτήσεις και των δυο διαγνωστικών δοκιµίων αφορούσαν στην εννοιολογική κατανόηση Φυσικών εγεθών και επιµέρους χαρακτηριστικών τους όπως φαίνεται στον πίνακα (1). Το πρώτο εξεταστικό δοκίµιο περιλάµβανε 17 ερωτήσεις ανοιχτού τύπου, οι οποίες έπρεπε να απαντηθούν απ όλους τους µαθητές. Σ αυτές οι µαθητές έπρεπε να σχεδιάσουν ή να απαντήσουν σε ερωτήσεις που αναφέρονταν στα προαναφερθέντα φυσικά µεγέθη. Το περιεχόµενο των ερωτήσεων είχε ήδη διδαχθεί στους µαθητές στην αρχή της σχολικής χρονιάς. Έτσι το πρώτο ερωτηµατολόγιο ήταν βασισµένο σε ένα γνωστό πλαίσιο µε εννοιολογικές ερωτήσεις που κανονικά οι µαθητές θα έπρεπε να µπορούν να απαντήσουν. Το δεύτερο εξεταστικό δοκίµιο περιλάµβανε 7 ερωτήσεις ανοιχτού τύπου, οι οποίες έπρεπε να απαντηθούν επίσης απ όλους τους µαθητές. Σ αυτές οι µαθητές έπρεπε να σχεδιάσουν ή να απαντήσουν σε ερωτήσεις που αναφέρονταν στα προαναφερθέντα φυσικά µεγέθη. Το περιεχόµενο των ερωτήσεων δεν είχε διδαχθεί στους µαθητές, αλλά αναφερόταν σε ένα άγνωστο γι αυτούς πλαίσιο, τη ιαστηµική Φυσική. Το σηµαντικό ήταν ότι στο δεύτερο εξεταστικό δοκίµιο περιλαµβάνονταν όλες οι έννοιες που µελετήθηκαν και στο πρώτο. Τα εξεταστικά δοκίµια δόθηκαν ταυτόχρονα σ όλους τους µαθητές οι οποίοι είχαν στη διάθεσή τους δυο συνεχόµενες διδακτικές περιόδους για να απαντήσουν το πρώτο από τα δυο. Κατά τη διάρκεια αυτή ο καθένας µόνος του και χωρίς άλλες διευκρινίσεις συµπλήρωσε τα εξεταστικά δοκίµια. Άδεια για τη διεξαγωγή της έρευνας δόθηκε από 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 367

. Πουαγκαρέ & κ.ά. τη διευθύντρια του σχολείου και οι διδάσκοντες καθηγητές των περιόδων που έγινε η έρευνα επιτηρούσαν τους µαθητές. Έννοιες - Γνωρίσµατα εννοιών Εναλλακτικές Αντιλήψεις Ερωτήσεις όπου εµφανίζονται οι έννοιες στο 1 ο οκίµιο Ερωτήσεις όπου εµφανίζονται οι έννοιες στο 2 ο οκίµιο ιάνυσµα ( ιεύθυνση, Φορά, έτρο, Πρόσθεση 2 η, 3 η, 4 η,6 η, 2 η, 3 η, 5 η, 6 η διανυσµάτων) 7 η, 9 η, 14η Πεδίο ( ιεύθυνση υναµικών Γραµµών Πεδίου, 1 η, 5 η,8 η 1 η Φορά υναµικών Γραµµών Πεδίου) Ένταση Πεδίου (Κατεύθυνση, έτρο και 2 η, 6 η, 9 η,10 η 2 η, 4 η Εξάρτηση από την απόσταση από το κέντρο σώµατος στο σηµείο) Συνισταµένη Ένταση Πεδίου (: Κατεύθυνση 7 η 2 η γνώση πρόσθεσης διανυσµάτων, έτρο- γνώση πρόσθεσης διανυσµάτων) ύναµη Πεδίου (Κατεύθυνση, έτρο και 3 η, 4 η 3 η, 4 η εξάρτηση από την απόσταση από το κέντρο του ενός σώµατος στο κέντρο ) Συνισταµένη ύναµη Πεδίου ( Κατεύθυνση 7 η 3 η γνώση πρόσθεσης διανυσµάτων, έτρο - και γνώση πρόσθεσης διανυσµάτων) Βάρος Σώµατος (Κατεύθυνση, έτρο, Εξάρτηση 11 η, 12 η, 13 η, 14 η 5 η, 6 η από m (µάζα υποθέµατος),εξάρτηση από M ( µάζα που παράγει το πεδίο),εξάρτηση από g, Εξάρτηση από r ) ράση Αντίδραση (Ζεύγη δυνάµεων, 1 η 15 η, 16 η, 17 η 7 η Οµοιότητα Ίσες, 2 η Οµοιότητα - Της ίδιας φύσης, 1 η ιαφορά αντίθετες, 2 η ιαφορά - ασκούνται σε διαφορετικά σώµατα, Τρίτος Νόµος του Νεύτωνα Επιτάχυνση της Βαρύτητας & Ένταση πεδίου 10 η, 11 η 4 η ( ιαφορετικές έννοιες, Αριθµητικά ίσες, Ανάλογα µεγέθη) Επιτάχυνσης της Βαρύτητας & Βάρος Σώµατος 12 η, 15 η, 16 η 7 η ( ιαφορετικές έννοιες, Ανάλογα µεγέθη αν m= σταθερή, Το g ανεξάρτητο της µάζας του υποθέµατος ενώ Β εξαρτώµενο) Ένταση Πεδίου & Βάρος ( ιαφορετικές έννοιες, 10 η, 11 η 2 η Ίδια µεγέθη, Ανάλογα µεγέθη, Η Ένταση ανεξάρτητη της µάζας του υποθέµατος ενώ το Βάρος εξαρτώµενο) ύναµη που ασκεί µια µάζα M (π.χ. η Γη) πάνω 12 η, 13 η 3 η, 4 η σ ένα σώµα m & Βάρος του σώµατος m ( ιαφορετικά µεγέθη, Ίδια µεγέθη, Ανάλογα µεγέθη, Αντίδραση στο βάρος η δύναµη που ασκεί η µικρή µάζα m στη µεγάλη µάζα ) Πίνακας 1. ελέτη Εννοιών και των επιµέρους χαρακτηριστικών τους και Εναλλακτικών αντιλήψεων. 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 368

ιαστηµική Φυσική στη Β Λυκείου Το δεύτερο εξεταστικό δοκίµιο δόθηκε µετά από δυο µέρες και πάλι ταυτόχρονα και σε χρόνο δυο διδακτικών περιόδων µε επιτηρητές τους διδάσκοντες καθηγητές. Χωρίς επιπλέον επεξηγήσεις οι µαθητές συµπλήρωσαν το δεύτερο εξεταστικό δοκίµιο. Συνοπτικά η ακολουθία των δράσεων της έρευνας φαίνεται στο πιο κάτω διάγραµµα 1. ιάνυσµα ύναµη ράση Αντίδραση Βάρος Σώµατος Επιτάχυνση της Βαρύτητας Ηλεκτροστατικά Πεδία Ένταση Πεδίου Συνισταµένη Ένταση Πεδίου ύναµη Πεδίου Συνισταµένη ύναµη πεδίου ιδασκαλία Ενότητας ηχανικής ιδασκαλία Ενότητας Στατικού Ηλεκτρισµού / Ηλεκτροστατικών Πεδίων Κατασκευή ερωτηµατολογίων για τη µελέτη της µεταφοράς γνώσης από τα προβλήµατα βραχείας µεταφοράς στα προβλήµατα µακράς µεταφοράς Χορήγηση 1 ου ερωτηµατολογίου (στο γνωστό πλαίσιο της διδαχθείσας ύλης) Αναλυτικό Πρόγραµµα ( Παράρτηµα 2 ) ιδακτική προσέγγιση ιδακτικά αθησιακά Έργα Ερωτήσεις Συζήτηση σε οµάδες Εργαστηριακή πειραµατική δραστηριότητα εταφορές και Αναλογίες οντελοποίηση Λύση προβληµάτων Χορήγηση 2 ου ερωτηµατολογίου (στο άγνωστο πλαίσιο της ιαστηµικής Φυσικής) Συλλογή και επεξεργασία ερωτηµατολογίων Εξαγωγή Συµπερασµάτων Εισηγήσεις ιάγραµµα 1 ράσεις της Έρευνας 4. Επεξεργασία οκιµίων έσα από την επεξεργασία των ερωτηµατολογίων οι µαθητές χωρίστηκαν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα µε το ποσοστό επιτυχίας τους στο 1 ο ερωτηµατολόγιο. 1 η κατηγορία - Υψηλή επίδοση: οι µαθητές που είχαν ποσοστό επιτυχίας από 70% - 90% στις ερωτήσεις του 1 ου ερωτηµατολογίου. 2η κατηγορία - έτρια επίδοση : οι µαθητές που είχαν ποσοστό επιτυχίας από 50% - 70% στις ερωτήσεις του 1 ου ερωτηµατολογίου. 3 η κατηγορία - Χαµηλή επίδοση: οι µαθητές που είχαν ποσοστό επιτυχίας από 30% - 50% στις ερωτήσεις του 1 ου ερωτηµατολογίου. 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 369

. Πουαγκαρέ & κ.ά. Κατηγορία.Ο.1 ου ερωτηµατολογίου.ο.1 ου ερωτηµατολογίου 1 η ( ποσοστό επιτυχίας από 70% - 90% 76% 40% στις ερωτήσεις του 1 ου ερωτηµατολογίου) 2 η (ποσοστό επιτυχίας από 50% - 70% 59% 30% στις ερωτήσεις του 1 ου ερωτηµατολογίου) 3 η (ποσοστό επιτυχίας από 30% - 50% 42% 18% στις ερωτήσεις του 1 ου ερωτηµατολογίου) Πίνακας 2. Ποσοστά Επιτυχίας των τριών κατηγοριών Για τη σύγκριση των δυο ερωτηµατολογίων µετατρέψαµε τα ποσοστά επιτυχίας των µαθητών στα δυο εξεταστικά δοκίµια σε τακτικούς βαθµούς Ζ έτσι ώστε να γίνει µια αναγωγή των βαθµών µε διαφορετικούς µέσους όρους και µε διαφορετική διασπορά σε µια ενιαία και οµοιόµορφη κατανοµή µε τον ίδιο µέσο όρο και την ίδια τυπική απόκλιση. Η µετατροπή αυτή σε βαθµούς Ζ έγινε για τους µαθητές µε βαθµολογία πάνω από 60%. Στο σύνολο αυτοί οι µαθητές ήταν 45. Θεωρήσαµε ότι µεταφορά γνώσης παρουσιάζουν οι µαθητές οι οποίοι στο 2 ο εξεταστικό δοκίµιο είχαν µείωση µικρότερη ή τουλάχιστον ίση µε 30%. Από την πιο πάνω µελέτη φάνηκε ότι 22 από τους 45 αυτούς µαθητές παρουσίασαν στο σύνολο µεταφορά γνώσης, ποσοστό 48.9 %. Φυσικά στο σύνολο των 100 µαθητών το ποσοστό µειώνεται σε 22%. Για τη µελέτη ποιων εννοιών και ποιών συγκεκριµένων χαρακτηριστικών τους παρουσιάστηκε µεταφορά, υπολογίσαµε το συντελεστή συσχέτισης Pearson ανάµεσα σε ερωτήσεις που αναφέρονταν στις ίδιες έννοιες και στα ίδια χαρακτηριστικά τους, σε όλο το δείγµα των µαθητών. Στον πίνακα 4 παρουσιάζονται οι περιπτώσεις όπου η µεταφορά ήταν σηµαντική καθώς επίσης και οι περιπτώσεις που δεν υπήρχε µεταφορά. Καµιά διαφοροποίηση των αποτελεσµάτων δεν φάνηκε όταν αντί όλου του δείγµατος αποµονώθηκαν οι µαθητές που απάντησαν σωστά τις ερωτήσεις του 1 ου ερωτηµατολογίου. Η εικόνα της µεταφοράς δεν άλλαξε ουσιαστικά. Επίσης µέσα από τα αποτελέσµατα και την ανάλυση των απαντήσεων φάνηκε η σύνδεση ανάµεσα στην διατύπωση του προβλήµατος και του φαινοµένου της µεταφοράς. Συνοπτικά τα αποτελέσµατα φαίνονται στον πιο κάτω πίνακα 3. ιατύπωση του προβλήµατος εταφορά η εταφορά Οµοιόµορφη διατύπωση και στα δυο ερωτηµατολόγια Αναπαράσταση Πεδίου ανάµεσα σε δυο µάζες αντί σε δυο φορτία Οµοιόµορφη διατύπωση και στα δυο ερωτηµατολόγια Σχεδιασµός Έντασης, ύναµης, Συνισταµένης Έντασης, Συνισταµένης ύναµης, Βάρους, ράσης - Αντίδρασης Σχεδιασµός Βάρους σε υποθετικές καταστάσεις π.χ. αυλούς σωλήνες και πλανήτες µε µορφή δακτυλίου Σχεδιασµός ύναµης ως εξάρτηση της απόστασης σε υποθετικές καταστάσεις Πίνακας 3. Σύνδεση ανάµεσα στην διατύπωση του προβλήµατος και του φαινοµένου της µεταφοράς 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 370

ιαστηµική Φυσική στη Β Λυκείου Πρόβληµα βραχείας µεταφοράς Αναπαράσταση Ηλεκτρ./Βαρυτικού Πεδίου γύρω από θετικό, αρνητικό φορτίο ανάµεσα σε θετικά, αρνητικά φορτία γύρω από µια µάζα Αναπαράσταση Ηλεκτροστατικού Πεδίου φορά των δυναµικών γραµµών Σχεδ. ιανύσµ. Έντασης, ύναµης, Βάρους µέτρο του διανύσµατος (µήκος) σε ηλεκτροστατικά και βαρυτικά πεδία Σχεδ. ιανύσµ. Έντασης, ύναµης, Βάρους κατεύθυνση του διανύσµατος σε ηλεκτροστατικά και βαρυτικά πεδία ιάνυσµα Έντασης, ύναµης, Βάρους εξάρτηση από την απόσταση σε ηλεκτροστατικά και βαρυτικά πεδία Σχεδ. ιανύσµ. Συνισταµένης Έντασης κατεύθυνση και φορά του διανύσµατος σε ηλεκτροστατικά πεδία Σχεδιασµός ράσης Αντίδρασης Σε βαρυτικό πεδίο σε διδαχθείσες περιπτώσεις ιάνυσµα ύναµης εξάρτηση από την απόσταση σε ηλεκτροστατικό πεδίο Σχεδιασµός διανύσµατος Βάρους γύρω από µια µάζα Σχεδιασµός διανύσµατος ύναµης σε ηλεκτροστατικά και βαρυτικά πεδία ιάνυσµα Βάρους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται σχεδιασµός του διανύσµατος του βάρους γύρω από µια µάζα Σχεδιασµός διανύσµατος ύναµης και Συνισταµένης ύναµης κατεύθυνση και φορά του διανύσµατος σε ηλεκτροστατικά και βαρυτικά πεδία ράση Αντίδραση υνάµεις σε ζεύγη Οµοιότητες/ ιαφορές σε βαρυτικό πεδίο σε διδαχθήσες περιπτώσεις Πρόβληµα µακράς µεταφοράς Αναπαράσταση Βαρυτικού Πεδίου ανάµεσα σε δυο µάζες Αναπαράσταση Βαρυτικού Πεδίου φορά των δυναµικών γραµµών Σχεδιασµός διανύσµατος Ένταση και Συνισταµένη Ένταση κατεύθυνση και φορά του διανύσµατος σε ηλεκτροστατικά και βαρυτικά πεδία βαρυτικά πεδία Πίνακας 4. Εµφάνιση εταφοράς ή η εταφοράς γνώση Σχεδιασµός διανύσµατος Έντασης, ύναµης µέτρο του διανύσµατος (µήκος) σε βαρυτικά πεδία ετ Σχεδιασµός διανύσµατος Έντασης, ύναµης, Βάρους κατεύθυνση του διανύσµ. σε βαρυτικά πεδία ιάνυσµα Έντασης, ύναµης, Βάρους εξάρτηση από την απόσταση σε βαρυτικά πεδία Σχεδιασµός διανύσµατος Συνισταµένης Έντασης κατεύθυνση και φορά του διανύσµατος σε βαρυτικά πεδία Σχεδιασµός ράσης Αντίδρασης Σε βαρυτικό πεδίο σε άγνωστες περιπτώσεις ιάνυσµα ύναµης εξάρτηση από την απόσταση σε βαρυτικά πεδία Σχεδιασµός διανύσµατος Βάρους σε περιπτώσεις ανύπαρκτων πλανητών Σχεδιασµός διανύσµατος ύναµης σε βαρυτικά πεδία ιάνυσµα Βάρους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται σχεδιασµός του διανύσµ. του βάρους γύρω από ένα υποθετικό µη σφαιρικό πλανήτη Σχεδιασµός διανύσµατος ύναµης και Συνισταµένης ύναµης κατεύθυνση και φορά του διανύσµατος σε βαρυτικά πεδία ράση Αντίδραση υνάµεις σε ζεύγη Οµοιότητες/ ιαφορές σε βαρυτικό πεδίο σε άγνωστες περιπτώσεις Σχεδιασµός διανύσµατος ύναµη και Συνισταµένη ύναµη κατεύθυνση και φορά του διανύσµατος σε η ετ 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 371

. Πουαγκαρέ & κ.ά. 5. Συζήτηση αποτελεσµάτων Ποιοτική ανάλυση των δυσκολιών που εµφάνισαν οι µαθητές µέσα από τις απαντήσεις των ερωτηµατολογίων. Όπως είναι γνωστό οι µαθητές διαµορφώνουν ιδέες και απόψεις µέσα από δικά τους ερµηνευτικά µοντέλα. Πολλές έρευνες έχουν γίνει στις οποίες καταγράφονται αυτές οι εναλλακτικές απόψεις, οι αυθόρµητες αντιλήψεις, οι παρανοήσεις των παιδιών για διάφορες έννοιες. Οι αντιλήψεις αυτές διαµορφώνονται µεταξύ άλλων από εµπειρίες που έχουν τα παιδιά µέσα από την καθηµερινή τους ζωή αλλά επίσης και µέσα από δυσκολίες κατανόησης. ελέτες που έχουν πραγµατοποιηθεί σε διάφορες χώρες έχουν διαπιστώσει ότι υπάρχουν κοινά χαρακτηριστικά στις ιδέες των παιδιών και µελέτες σε εξέλιξη δίνουν χρήσιµες πληροφορίες σχετικά µε τους χαρακτηριστικούς τρόπους µε τους οποίους αυτές οι ιδέες εξελίσσονται κατά τη διάρκεια της µαθητικής ζωής των παιδιών. Έρευνες έχουν επισηµάνει ότι τέτοιες ιδέες δεν πρέπει να θεωρηθούν απλώς ως κακή πληροφόρηση. Τα παιδιά έχουν τρόπους να κατασκευάζουν γεγονότα και φαινόµενα τα οποία έχουν συνοχή και είναι εναρµονισµένα µε τους χώρους της εµπειρίας τους και τα οποία µπορεί να διαφέρουν ουσιωδώς από την επιστηµονική άποψη. Ακόµη δυσκολότερο για τους µαθητές η κατανόηση εννοιών σε θέµατα πεδίων όπου οι µαθητές καλούνται να οικοδοµήσουν νέα νοητικά µοντέλα που αφορούν τις αντιλήψεις τους για φαινόµενα που είναι αποµακρυσµένα από την καθηµερινή εµπειρία και τον «κοινό νου», και επιπλέον δεν υπάρχουν δυνατότητες εργαστηριακής εξοικείωσης. έσα λοιπόν από την ερευνητική αυτή εργασία έχουν διαφανεί αρκετές δυσκολίες τις οποίες αντιµετωπίζουν οι µαθητές τόσο σε εννοιολογική κατανόηση όσο και σε διαδικασία σκέψης. Έννοιες όπως : διάνυσµα, ένταση πεδίου, δύναµη πεδίου, βαρύτητα, δράση-αντίδραση παρουσιάζουν ιδιαίτερες δυσκολίες κατανόησης από τους µαθητές. Η ποιοτική µελέτη του 1 ου ερωτηµατολογίου έδειξε σχετικά µια ελλιπή εννοιολογική κατανόηση εκ µέρους των µαθητών, σε βασικές έννοιες και φυσικά µεγέθη όπως είναι τα διανύσµατα, το βαρυτικό πεδίο, το βάρος σώµατος. Έννοιες τις οποίες οι µαθητές διδάσκονται και στο τέλος του Γυµνασίου και στην Α Ενιαίου Λυκείου. Οι µαθητές ακόµη και µετά την διδασκαλία του µαθήµατος επιλογής της Φυσικής στη Β Λυκείου έχουν δυσκολίες στην κατανόηση των πιο πάνω και συνοπτικά τείνουν να: ταυτίζουν την έννοια του διανύσµατος µε την έννοια της κατεύθυνσής του κάνουν πράξεις ανάµεσα σε διανύσµατα διαφορετικών φυσικών µεγεθών δυσκολεύονται στη χρήση πράξεων µε διανύσµατα και στο σχεδιασµό συνισταµένων πεδίων δυσκολεύονται να κατανοήσουν την ένταση του πεδίου ως διανυσµατικό µέγεθος µπερδεύουν έννοιες όπως ένταση και δύναµη, ένταση και δυναµικό χρησιµοποιούν διαισθητικούς κανόνες του είδους όσο µεγαλύτερο το Α τόσο µεγαλύτερο θα είναι και το Β, όσο ψηλότερο το Α τόσο ψηλότερο το Β κατανοούν τα διαγράµµατα ως ρεαλιστικές απεικονίσεις παρά ως συµβολικές αναπαραστάσεις αποστηθίζουν τύπους χωρίς την ουσιαστική κατανόηση τους ή τη σωστή επεξήγηση των συµβόλων που χρησιµοποιούνται για τα διάφορα φυσικά µεγέθη 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 372

ιαστηµική Φυσική στη Β Λυκείου δυσκολεύονται να µεταφέρουν τα χαρακτηριστικά του διανύσµατος στη διαδικασία του σχεδιασµού του δυσκολεύονται να βρίσκουν αναλογίες ανάµεσα στις ίδιες έννοιες που συναντούν σε διαφορετικά πεδία π.χ. ηλεκτροστατικό πεδίο και βαρυτικό πεδίο θεωρούν ότι υπάρχει απόλυτη αναλογική συσχέτιση χωρίς περιορισµούς µεταξύ του ηλεκτροστατικού και του βαρυτικού πεδίου εν κατανοούν τη φύση αλληλεπιδράσεων και τείνουν να εντοπίζουν αλληλεπιδράσεις µεταξύ διαφορετικών πεδίων εν κατανοούν τις αλληλεπιδράσεις από απόσταση θεωρούν τη δύναµη ως µια µεµονωµένη οντότητα, που αποτελεί ιδιότητα ενός µεµονωµένου αντικειµένου δυσκολεύονται στην εύρεση του ζεύγους ράσης- Αντίδρασης θεωρούν ότι η ύπαρξη ατµόσφαιρας είναι προϋπόθεση για την ύπαρξη βαρύτητας αποτυγχάνουν να χρησιµοποιούν το βαρυτικό πεδίο ως εργαλείο ανάλυσης και πρόβλεψης εν κατανοούν την επιτάχυνση σε συστήµατα όπου ένα αντικείµενο περιφέρεται γύρω από ένα άλλο. Παραθέτουµε ένα παράδειγµα µη µεταφοράς γνώσης που αναφέρεται στην έννοια πεδίο, και συγκεκριµένα στο σχεδιασµό του πεδίου γύρω από φορτία και γύρω από µάζες. Οι ερωτήσεις από τα δυο ερωτηµατολόγια που αφορούσαν την έννοια αυτή φαίνονται πιο κάτω: 1 ο Εξεταστικό οκίµιο: 1.1.α. Σχεδιάστε το ηλεκτρικό πεδίο (µε τη χρήση του µοντέλου των νοητών ηλεκτρικών δυναµικών γραµµών) γύρω από α) ένα θετικό φορτίο και β) γύρω και ανάµεσα σε δυο θετικά φορτία : + + + (α) (β) 1.1.β. Σχεδιάστε το ηλεκτρικό πεδίο (µε τη χρήση του µοντέλου των νοητών ηλεκτρικών δυναµικών γραµµών) γύρω από α) ένα αρνητικό φορτίο και β) γύρω και ανάµεσα σε δυο αρνητικά φορτία : - - - (α) (β) 2 ο Εξεταστικό οκίµιο: 2.1.Ας υποθέσουµε ότι ζούµε σε ένα πλανητικό σύστηµα δυο πλανητών οι οποίοι έχουν τις ίδιες µάζες και βρίσκονται σε κάποια απόσταση µεταξύ τους. Για τυχόν διαστηµικά ταξίδια ανάµεσα στους δυο πλανήτες οι επιστήµονες θα πρέπει να γνωρίζουν τη µορφή του βαρυτικού πεδίου στο µεταξύ τους χώρο. Πώς νοµίζετε θα είναι το βαρυτικό πεδίο ανάµεσα στους δυο αυτούς πλανήτες M 1 και 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 373

. Πουαγκαρέ & κ.ά. M 2 ; Σχεδιάστε το µε τη χρήση του µοντέλου των νοητών βαρυτικών δυναµικών γραµµών M 1 M 2 Συγκρίνετε το µε το ηλεκτρικό πεδίο ανάµεσα σε α) δυο θετικά φορτία και β) δυο αρνητικά φορτία έσα από τις ερωτήσεις αυτές των δυο εξεταστικών δοκιµίων φάνηκε ότι ο µηχανισµός της αναλογικής σκέψης είναι µια αρκετά δύσκολη διαδικασία που δε λειτουργεί σωστά όταν οι έννοιες δεν είναι ξεκάθαρες στο µυαλό των µαθητών. Η προϋπάρχουσα εµπειρία και γνώση τους για τον σχεδιασµό του ηλεκτροστατικού πεδίου γύρω από φορτία και ανάµεσά τους δεν µεταφέρθηκε στον σχεδιασµό του πεδίου ανάµεσα σε δυο µάζες. έσα από τη δική τους λειτουργική διαδικασία αφού ίδια φορτία απωθούνται, το ίδιο θα ίσχυε και ανάµεσα σε ίδιες µάζες. Η γνώση επίσης ότι το βαρυτικό πεδίο είναι ελκτικό δεν άλλαζε τη µορφή του πεδίου που σχεδίαζαν (σχ.1) Q Q Σχήµα 1 Οι µαθητές τείνουν να θεωρούν ότι υπάρχει απόλυτα αναλογική συσχέτιση χωρίς περιορισµούς µεταξύ του ηλεκτροστατικού και του βαρυτικού πεδίου. Αυτό ίσως να υποδηλώνει το γεγονός ότι οι µαθητές δεν κατανοούν την ένταση του πεδίου ως διανυσµατικό µέγεθος, η φορά του διανύσµατος της έντασης φαίνεται χωρίς σηµασία ή δεν έχει κατανοηθεί ορθά. Αυτή η µη ορθή κατανόηση της σηµασίας της φοράς ενός διανύσµατος φαίνεται και από τον λανθασµένο σχεδιασµό του πεδίου ανάµεσα σε δυο µάζες που φαίνεται τόσο στο σχήµα 2α όσο και στο 2β. Εκτός από το λανθασµένο σχεδιασµό του πεδίου, ελκτικό πεδίο ανάµεσα στις δυο µάζες, δεν υπάρχει η έννοια του συνισταµένου πεδίου και της µιας και µόνο Σχήµα 2α δυνατής κατεύθυνσης κίνησης. Υπάρχουν δυο πιθανές κατευθύνσεις κίνησης στο χώρο ανάµεσα στις δυο µάζες, αφού οι αιχµές των βελών κατευθύνονται και προς τις δυο µάζες ενώ στον υπόλοιπο χώρο η φορά είναι είτε ελκτική είτε απωστική. Η δυσκολία στην αναπαράσταση πεδίου ανάµεσα σε δυο µάζες εκτός από λανθασµένη χρήση διανυσµάτων Σχήµα 2β 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 374

ιαστηµική Φυσική στη Β Λυκείου εµπεριέχει και σύγχυση εννοιών όπως για παράδειγµα ένταση και δυναµικό. Στο σχήµα 3 ο σχεδιασµός του πεδίου θυµίζει περισσότερο ισοδυναµικές επιφάνειες παρά πεδίο γύρω από µάζες. 6. Συµπεράσµατα Σχήµα 3 Στο σύνολο των 100 µαθητών του δείγµατος µόνο ένα ποσοστό περίπου 20% παρουσίασε σχετική µεταφορά γνώσης. Αυτό ήταν και αναµενόµενο γιατί από έρευνες έχει φανεί ότι περίπου ένα τέτοιο ποσοστό συνεχίζει µετά το Λύκειο µια πορεία προς τις θετικές επιστήµες. Αυτό που φαίνεται ξεκάθαρα είναι η δυσκολία στη µεταφορά γνώσης στο σχεδιασµό βαρυτικού πεδίου γύρω και ανάµεσα από µάζες. Γενικά φαίνεται µια δυσκολία στη µεταφορά γνώσης στο σχεδιασµό διανυσµάτων και συγκεκριµένα σε γνωρίσµατα τους όπως είναι η φορά και το µέτρο τους. Η µεταφορά γνώσης σε υποθετικές περιπτώσεις είναι δύσκολη. Αυτό φαίνεται από το γεγονός ότι αν και στο σχεδιασµό διανυσµάτων γενικά παρατηρείται µεταφορά, στον σχεδιασµό διανυσµάτων σε υποθετικές περιπτώσεις δεν παρατηρείται µεταφορά γνώσης. εταφορά γνώσης παρατηρείται και στο σχεδιασµό της δράσης- αντίδρασης αν και η παρατηρούµενη αυτή µεταφορά δεν είναι πάντοτε έγκυρη µεταφορά. Η οµοιόµορφη διατύπωση των προβληµάτων φαίνεται να έχει θετική επίδραση στο ζήτηµα της µεταφοράς γνώσης όταν τα προβλήµατα έχουν µια απλή αναλογία µεταξύ τους. Όταν όµως οι µαθητές πρέπει να συνδυάζουν δυο είδη πληροφορίας η µεταφορά γίνεται πιο δύσκολη. Αυτό φαίνεται στη µη µεταφορά γνώσης στην αναπαράσταση του πεδίου ανάµεσα σε δυο µάζες. Αν και οι µαθητές µπορούσαν να αναπαραστήσουν το πεδίο γύρω από µια µάζα, ένα φορτίο, ή ανάµεσα σε φορτία, δεν µπορούσαν να αναπαραστήσουν το πεδίο ανάµεσα σε δυο µάζες. Αυτό γιατί οι µαθητές έπρεπε να συνδυάσουν περισσότερες από µια πληροφορίες ( µάζες ελκύουν ελκτικό πεδίο αρνητικά φορτία ελκτικό πεδίο πεδίο δυο µαζών ανάλογο µε το πεδίο δυο αρνητικών φορτίων). Γενικά στη µελέτη αυτή φάνηκε κάποια µεταφορά γνώσης σε κάποιες συγκεκριµένες έννοιες. Το γεγονός της µεταφοράς ενισχύεται και από το γεγονός ότι οι.ο. των τριών κατηγοριών των µαθητών στο 1 ο εξεταστικό δοκίµιο διαφοροποιούνται µε τον ίδιο τρόπο και στο 2 ο εξεταστικό δοκίµιο όπως φαίνεται και στον πίνακα 2. Οι µαθητές που πήγαν καλά στο 1 ο δοκίµιο πήγαν καλά και στο 2 ο. Συγκρίνοντας τους.ο. των βαθµών Ζ των 45 µαθητών ( επίδοσης µεγαλύτερης από 60% στο 1 ο ερωτηµατολόγιο) στα δυο εξεταστικά δοκίµια, δείχνει ότι το 2ο δοκίµιο ήταν δυσκολότερο από το πρώτο. Όµως η εµφάνιση 19 µαθητών από τους 45 µε αυξηµένο Ζ score στο 2 ο εξεταστικό δοκίµιο και 7 µε περίπου το ίδιο Ζ score ενισχύει το φαινόµενο της µεταφοράς, έγκυρης και µη. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 375

. Πουαγκαρέ & κ.ά. Clement, J. (1982). Students' preconceptions in introductory mechanics. American Journal of Physics, 50(1), 66-71. P.Kibble Astrophysics by all means but by what means? (Editorial) Physics Education, Vol 92, No 1, pp1, 1997 Beyer, B. K. (1988). Developing a thinking skills program, Boston: Allyn & Bacon. Corrinier, S. M. (1987). 'The structural processes underlying transfer of training. S. M. Cormier & J. D. Hagman (Eds.), Transfer of learning: Contemporary research and applications (pp. 152-182). New York: Academic Press. Gick, M. L., & Holyoak. K. J. (1987). The cognitive basis of knowledge transfer. In S. M. Corrinier & J. D. Hagman (Eds.), Transfer of learning: Holyoak, K. J., & Koh, K. (1987). Surface and structural similarity in analogical transfer. Memory and Cognition, 15, 332-340. Pea, R. D. (1987). Socializing the knowledge transfer problem. International Journal of Educational Research, 11, 639-663. Prawat, R. S. (1989). Promoting access to knowledge. strategy, and disposition in students: A research synthesis. Review of Educational Research, 59(1), 1-41. Pressley, M., Snyder, B. L.. & Cariglia-Bull, T. (1987). How can good strategy use be taught to children? Evaluation of six alternative approaches. S. M. Cormier & J. D. Hagman (Eds.). Transfer of learning: Contemporary research and applications (pp. 81-120). New York: Academic Press. Reed, S. K., Ernst, G. W., & Banerji, R. (1974). The role of analogy in transfer between similar problem states. Cognitive Psychology, 6, 436-450. Salomon, G., & Perkins, D. N. (1 989y. Rocky roads to transfer Rethinking mechanisms of a neglected phenomenon. Educational Psychologist, 18. 42-50. Thorndike. E. L., & Woodworth, R. S. (190 1). The influence of improvement in one mental function upon the efficiency of other functions. Psychological Review, 8, 247-261, 384-395, 553~564. Weber, R. L. & Perkins, D. N. (1989). How to invent artifacts and ideas. New Ideas in Psychology, 7(1), 49-72. R. J. Stemberg & C. A. Berg (Eds.). Intellectual development (pp. 328-349). Cambridge, MA: Cambridge University Press. Holyoak, K. J., & Koh, K. (1987). Surface and structural similarity in analogical transfer. Memory and Cognition, 15, 332-340. Judd, C. H. (1908). The relation of special training to general intelligence. Educational Review, 36. 28-42. Katona, 0. (1940). Organising and memorising. New York: Columbia University Press. Nickerson, R. S., Perkins, D. N.. & Smith, E. E. (1985). The reaching of thinking. Hillsdale, NJ: Lawrence Eribaurn Associates. Perkins, D., Jay. E., & Tishman, S. (1993). New conceptions of thinking: From ontology to education. Educational Psychologist, 28(1). 67-85. 9 ο Συνέδριο Παιδαγωγικής Εταιρείας Κύπρου 376