ΑΝΑΠΤΥΞΗ & ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ PROJECT ΣΤΗ ΣΧΟΛΙΚΗ ΤΑΞΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΙΣΤΟΡΙΚΕΣ ΑΦΗΓΗΣΕΙΣ: Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΩΝ ΠΕΡΙΟΔΙΚΩΝ ΚΙΝΗΣΕΩΝ Γιώργος Γρηγορόπουλος Δευτεροβάθμια εκπαίδευση & ΠΤΔΕ, Παν. Πατρών Βασιλική Σπηλιωτοπούλου Παιδαγωγικό Τμήμα ΑΣΠΑΙΤΕ & ΠΤΔΕ, Παν. Πατρών
Αρχικές σκέψεις Η αναζήτηση καινοτόμων διδακτικών προτάσεων που να προωθούν την ενεργό συμμετοχή των μαθητών στην μαθησιακή διαδικασία Η πεποίθηση ότι η ενεργητική εμπλοκή των μαθητών συνδέεται με τη μάθηση και ότι το project είναι μια κατεξοχήν ενεργητική δράση Η αξιοποίηση της ιστορίας των επιστημών στην κινητοποίηση των μαθητών Τα περιοδικά φαινόμενα και οι ταλαντώσεις είναι μια ενότητα πλούσια εννοιολογικά, φαινομενολογικά και ιστορικά Η ψηφιακή τεχνολογία στηρίζει τη δημιουργία ελκυστικού διδακτικού υλικού
Αρχικές μελέτες Solomon, Duveen & Scott (1992) Αύξηση του ενδιαφέροντος για την επιστήμη και την φύση της επιστήμης, αλλά όχι της μάθησης του περιεχομένου της επιστήμης Monk & Osborne (1997) - Αναγκαιότητα εισαγωγής της ιστορίας της επιστήμης στα αναλυτικά προγράμματα της εκπαίδευσης Seroglou, Koumaras & Tselfes (1998) Ομοιότητα των απόψεων των μαθητών με τις αρχικές ιδέες των επιστημόνων, Διερευνά την επίδραση της ιστορίας της επιστήμης στις εναλλακτικές ιδέες των μαθητών
Οι μελέτες συνεχίζονται Matthews (2000) Συμβολή του εκκρεμούς στην επιστημονική επανάσταση, Μελέτες του Galileo και άλλων επιστημόνων της εποχής Προτείνεται την χρήση ιστορικών στοιχείων στη διδασκαλία. Abd-El-Khalick, Lederman (2000) - Τα ευρήματά τους συνηγορούν για το θετικό ρόλος των ιστορικών στοιχείων στις αντιλήψεις των μαθητών για τη φύση της επιστήμης Irwin (2000) Η χρήση ιστορικού υλικού μπορεί να έχει θετική επίδραση στις απόψεις των μαθητών για την φύση της επιστήμης
Νεότερες μελέτες Kindi (2005) - Επιστημονικές απόψεις για τον τρόπο διδασκαλίας της ιστορίας των επιστημών. Διαφοροποιεί τον τρόπο διδασκαλίας της επιστήμης από την διδασκαλία της ιστορίας της επιστήμης Sumida (2005) Ερευνά την κατανόηση της κίνησης του εκκρεμούς σε διάφορες ηλικίες και τα αποτελέσματα της διδασκαλίας του στα σχολεία Seker (2007) - H παιδαγωγική γνώση περιεχομένου των εκπαιδευτικών χωρίς επίγνωση της αξίας της ιστορίας της επιστήμης, είναι πιθανή αιτία για τον δισταγμό των εκπαιδευτικών να εφαρμόσουν ιστορικό υλικό στις τάξεις
Ερευνητικά ερωτήματα Μπορεί ένα μικρής διάρκειας project για τις ταλαντώσεις να ενταχθεί στη συνήθη διδακτική διαδικασία; Μπορεί ο συνδυασμός ιστορίας της επιστήμης και τεχνολογίας να αποτελέσουν κρίσιμα εργαλεία στην ανάπτυξη του project; Ποια είναι τα οφέλη από ένα τέτοιο διδακτικό σχεδιασμό για τους μαθητές;
Μεθοδολογία Υιοθετήθηκε μια μορφή συνεργατικής έρευνας δράσης, στην οποία ένας εκπαιδευτικός σε συνεργασία με δυο ερευνητές αναπτύσσει και υλοποιεί ένα νέο διδακτικό σχέδιο δράσης (Levin & Rock, 2003; Hewitt & Little, 2005). Έρευνα σχεδιασμού (Wood & Berry, 2003), βασίζεται σε υπάρχοντα δεδομένα για να δημιουργήσει κάποιου είδους νέο προϊόν, το οποίο δοκιμάζεται και βελτιώνεται μέσα από μια κυκλική δυναμική διαδικασία Το προϊόν στην παρούσα μελέτη είναι ένα διδακτικό σχέδιο, μικρής διάρκειας project, με αξιοποίηση της ιστορίας των φυσικών επιστημών, της τεχνολογίας και των εργαστηριακών δραστηριοτήτων Η υλοποίησή του έγινε σε 3 τάξεις Γ Γυμνασίου της Πάτρας με συνολικά 66 μαθητές /τριες
Διδακτικός Σχεδιασμός Εξερευνητική αρχιτεκτονική διδακτικού σχεδιασμού με εμπλοκή των μαθητών μέσω μηχανισμών αναζήτησης (Clark, 2008). Βασικά στοιχεία: Ιστορικά στοιχεία για τις ταλαντώσεις εκκρεμούς/μάζας δεμένης σε ελατήριο Μελέτες Γαλιλαίου / επιστημονική επανάσταση του 17ου αιώνα Δημιουργία ψηφιακής αφήγησης - βίντεο Εργαστηριακές δραστηριότητες με ταλαντώσεις Αξιοποίηση λογισμικών προσομοίωσης Βασική υπόθεση για τη μάθηση Κοινωνικός εποικοδομισμός, βιωματική διδασκαλία
Εργαλεία της έρευνας Μαθησιακά αντικείμενα Ιστορικά βίντεο Λογισμικό προσομοίωσης (applet) Πραγματικό εργαστήριο Τεχνολογικό περιβάλλον - Υπολογιστές Βιντεοπροβολέας Ψηφιακά κασετόφωνα Λογισμικά γενικής χρήσης Προγράμματα Εργαστήριο φυσικών επιστήμων Φύλλα εργασίας
Στάδια του project (I) Βήμα 1ο Διερεύνηση της σκέψης των μαθητών - πρόκληση ενδιαφέροντος. 1ο ερευνητικό ατομικό φύλλο εργασίας - συγκρότηση ομάδων - Αναζήτηση ιστορικών στοιχείων σχετικά με το εκκρεμές του Galileo και το ελατήριο του Hooke. Βήμα 2ο Παρουσίαση πληροφοριών από τις ομάδες - διομαδική συζήτηση Βήμα 3ο Προβολή 1ου βίντεο 2ο ομαδικό φύλλο εργασίας ενδοομαδική συζήτηση/ μαγνητοφώνηση. Βήμα 4ο Πειραματική διερεύνηση των παραμέτρων της ταλάντωσης εκκρεμούς σε πραγματικό εργαστήριο. Εργασία σε ομάδες / μαγνητοφώνηση. Βήμα 5ο Παρουσίαση αποτελεσμάτων διομαδική συζήτηση - ανατροφοδότηση
Στάδια του Project (ΙΙ) Βήμα 6ο Προβολή 2ου βίντεο 3ο Ομαδικό φύλλο εργασίας - ενδοομαδική συζήτηση/ μαγνητοφώνηση Βήμα 7ο Παρουσίαση του λογισμικού. Βήμα 8ο Πειραματική διερεύνηση των παραμέτρων της ταλάντωσης με ελατήριο σε εικονικό εργαστήριο. Εργασία σε ομάδες / μαγνητοφώνηση. Βήμα 9ο Παρουσίαση αποτελεσμάτων διαομαδική συζήτηση ανάρτηση φωτογραφιών και εικόνων στην ιστοσελίδα του σχολείου. Βήμα 10ο Αξιολόγηση των μαθησιακών αποτελεσμάτων 4ο ερευνητικό ατομικό φύλλο
Περιεχόμενο 1ου βίντεο(http://blogs.sch.gr/grigoro/) Παρουσιάζεται η ιστορία της μέτρησης του χρόνου οι μελέτες και στα πειραματικά αποτελέσματα του Galileo σχετικά με την περίοδο κίνησης του εκκρεμούς. οι πρώιμες αναζητήσεις του πάνω στο εκκρεμές από τότε που ήταν σε νεαρή ηλικία και στην κατασκευή του σφυγμομέτρου. η νέα επιστημονική διαδικασία που ακολούθησε, κάνοντας χρήση πειραμάτων και μαθηματικών υπολογισμών τα επιστημονικά συμπεράσματα στα οποία κατέληξε ο Galileo. Εξηγείται ο ιστορικός σκοπός της διερεύνησης της περιοδικής κίνησης του εκκρεμούς και της ακριβούς μέτρησης του χρόνου.
Περιεχόμενο 2ου βίντεο (http://blogs.sch.gr/grigoro/) Ανάδειξη της τεράστιας σημασίας του εκκρεμούς στην επιστημονική επανάσταση. Χρήση του εκκρεμούς στην μέτρηση του χρόνου και αναφορά στις διορθώσεις που προτάθηκαν από τον Huygens και στα προβλήματα που ανέκυψαν. Δικαιολόγηση της τελικής αντικατάστασης του εκκρεμούς στον μηχανισμό του ρολογιού από κατακόρυφου ελατηρίου, που προτάθηκε από τον Hooke Εισαγωγή στην μελέτη της ταλάντωσης σώματος δεμένου στην άκρη ελατηρίου. Αναφορά στα έμμεσα επιστημονικά οφέλη από την προσπάθεια της ακριβούς μέτρησης του χρόνου. Επιστημονικές αντιπαραθέσεις που αφορούν την κίνηση του εκκρεμούς και, την ταλάντωση σώματος δεμένου στην άκρη ελατηρίου. Αναγνώριση των κινήσεων εκκρεμούς και ελατηρίου ως συγγενικές κινήσεις
Φύλλα εργασίας - στόχοι 1ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Διερεύνηση ύπαρξης εμπειριών και εικόνων στις παραστάσεις των μαθητών σχετικά με την κίνηση του εκκρεμές και του ελατηρίου Πρόκληση ενδιαφέροντος 2ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Διερεύνηση της κατανόησης και της επίδρασης του 1ου ψηφιακού βίντεο στους μαθητές. Πειραματική εξερεύνηση της κίνησης του εκκρεμούς σε πραγματικό εργαστήριο 3ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Διερεύνηση της κατανόησης και της επίδρασης του 2ου ψηφιακού βίντεο στους μαθητές. Πειραματική εξερεύνηση της ταλάντωσης σώματος δεμένου στην άκρη ελατηρίου, σε περιβάλλον εικονικού εργαστηρίου με λογισμικό προσομοίωσης. 4ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Αξιολόγηση των μαθησιακών αποτελεσμάτων με σύγκριση κινήσεων εκκρεμούς και ελατηρίου Σύγκριση με παραδοσιακή διδασκαλία
Φ.ε. για χρήση του εκκρεμούς ως σφυγμομέτρου. Ενδεικτική απάντηση μαθητή
Ευρήματα Ι Πίνακας 1. Επίδραση του ψηφιακού βίντεο στα μαθησιακά αποτελέσματα. Σχετική συχνότητα % Πριν την προβολή 1ου βίντεο Σημεία επικέντρωσης της προσοχής των μαθητών συνολικά Εκκρεμές σε κατάσταση κίνησηςσημασία της κίνησης Χαρακτηρισμός κίνησης ως ταλάντωσης / περιοδικότητα Παράγοντες της περιόδου Μετά Φύλλο 1ο Ερωτήσεις 1η, 2η Φύλλο 1ο Ερώτηση 3η Φύλλο 1ο Ερώτηση 4η Φύλλο 2ο Ερωτήσεις 1η,2η Ανίχνευση της εικόνας του εκκρεμούς Το εκκρεμές ως σφυγμόμετρο Αντιστοίχηση κίνησης εκκρεμούς/ ελατηρίου Στοιχεία της έρευνας του Γαλιλαίου 31,8 36,5 27,26 100 3,1 15,9 15,14 91,66 0 0 0 75
Ευρήματα Ια
Ευρήματα ΙΙ Συγκεντρωτικός πινάκας αποτελεσμάτων 2ου και 3ου φ.ε. Πειραματικά αποτελέσματα περιόδου εκκρεμούς Αποδεκτά 87% Μη αποδεκτά 13% Πειραματικά αποτελέσματα περιόδου ελατηρίου Αποδεκτά 79% Μη αποδεκτά 21% Έλεγχος παραγόντων και διαδικασίας μέτρησης περιόδου εκκρεμούς Πλήρης 50% Ελλιπής 32% Μη αποδεκτά 18% Ένδειξη βελτίωσης των μαθησιακών αποτελεσμάτων μετά την χρήση των ιστορικών βίντεο και του ψηφιακού τεχνολογικού περιβάλλοντος. Ένδειξη ανάπτυξης της κινητοποίησης και των κινήτρων μάθησης των μαθητών από την ψηφιακή ιστορική αφήγηση
Φύλλο 4: Ενδεικτική απάντηση μαθητή
Ευρήματα ΙΙΙ: Συσχέτιση εκκρεμούς/ελατήριου φ. 4ο
Ευρήματα ΙΙΙα
Συμπεράσματα Η εμπειρία της ανάπτυξης ενός μικρού project με βάση ένα ιστορικό πλαίσιο είναι μια απαιτητική, ενδιαφέρουσα και χρήσιμη διδακτική δραστηριότητα. Ο συνδυασμός ψηφιακών αφηγήσεων ως βάση για περαιτέρω πειραματικές δράσεις πειραματικής εμπλοκής των μαθητών ως βοηθοί του Galileo και το Hooke εμπειρίας με προσομοιώσεις (applets) για περιοδικές κινήσεις κινητοποίησε τους μαθητές να εμπλακούν με έννοιες του πεδίου. Η μελέτη των περιοδικών κινήσεων τόσο ιστορικά, όσο και διδακτικά, είναι μια δύσκολη και απαιτητική διαδικασία. Τα ευρήματά μας αναφορικά με την αποτελεσματικότητα της εφαρμογής του project υποστηρίζουν την ουσιαστική επίδραση ενός τέτοιου διδακτικού σχεδιασμού στην κινητοποίηση και σκέψη των μαθητών.
Προτάσεις Ι Για την Διδασκαλία των ταλαντώσεων Τα ευρήματα προτείνουν ότι η παρακολούθηση των προβληματισμών και των ιδεών, όπως τέθηκαν και εξελίχθηκαν στο παρελθόν με ίδια ιστορική ακολουθία και με αξιοποίηση ιστορικών στοιχείων και εργαλείων στηρίζουν τη λογική σύνδεση των εννοιών που εμπλέκονται στη μελέτη του απλού εκκρεμούς δίνουν στους μαθητές τη δυνατότητα να συνειδητοποιήσουν τη λειτουργία του έργου ενός επιστήμονα, του Γαλιλαίου και τη σημασία αυτής της «επιστημονικής επανάστασης».
Προτάσεις ΙΙ Για διδακτικούς σχεδιασμούς γενικότερα Η μελέτη των ιστορικών στοιχείων σε κάθε θεματική ενότητα των φυσικών επιστημών, μπορεί να οδηγήσει στην δημιουργία αφηγηματικών μορφών διδασκαλίας και στην ανάπτυξη μαθησιακών αντικειμένων Η κατασκευή των ψηφιακών αφηγήσεων θα μπορούσε να γίνεται και από τους ίδιους τους μαθητές με καθοδήγηση στην αναζήτηση ιστορικών στοιχείων. Είναι δυνατός ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη projects μικρής διάρκειας, που στηρίζονται στον συνδυασμό βίντεο, πραγματικού εργαστηρίου και προσομοιώσεων σε επιλεγμένα θέματα του αναλυτικού προγράμματος από τον ίδιο τον εκπαιδευτικό
Σας ευχαριστούμε!