Απώτερος σκοπός της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών; Να αποκτήσουν οι μαθητές το επιστημονικό γίγνεσθαι, δηλαδή να γίνουν οι ίδιοι μικροί επιστήμονες και ερευνητές.
Τι είναι επιστημονικός τρόπος σκέψης; Η τάση του ατόμου να παίρνει αποφάσεις που βασίζονται σε αντικειμενικά δεδομένα.
Χαρακτηριστικά ενός επιστήμονα Να παρατηρεί προσεκτικά Να ερευνά τα αίτια Να συσχετίζει τα αίτια με τα αποτελέσματα Να αποφεύγει την εξαγωγή συμπερασμάτων μέχρι να συγκεντρωθούν αρκετά στοιχεία Να εξακριβώνει τα πραγματικά δεδομένα με την παρατήρηση και τον πειραματικό έλεγχο και όχι με προσφυγή στις αυθεντίες. (σε αντίθεση με την παράδοση) Καμιά γνώμη που δεν επαληθεύεται δεν γίνεται αποδεκτή από όπου και αν προέρχεται.
Χαρακτηριστικά ενός επιστήμονα. (συνέχεια) Διακρίνεται για το αυστηρό ήθος, την ακριβολογία και το σεβασμό του για ότι συμβαίνει. Να είναι αντικειμενικός στις κρίσεις και τα συμπεράσματα του. Να κάνει γενικεύσεις και να εφαρμόζει θεωρητικά συμπεράσματα για να κάνει προβλέψεις Να ανακαλύπτει τις αντιθέσεις μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών δεδομένων. Να μη είναι δογματικός Προικισμένος με περιέργεια, επιθυμία για κατανόηση, διάθεση για να εξηγεί και να συστηματοποιεί. Διορατικότητα δημιουργική σκέψη πρωτοτυπία Πρακτικό μυαλό, κομψότητα σκέψης (πειράματα Millikan, Rutherford, Pasteur(βακτήρια) )
Στο επίπεδο της εκπαίδευσης θα επιθυμούσαμε οι μαθητές να ξεχωρίζουν για την περιέργεια τους, τον σκεπτικισμό, την αποφασιστικότητα, το κριτικό πνεύμα
Κύρια γνωρίσματα των επιστημόνων που ασχολούνται με τις ΦΕ 1. Επιστημονική νοοτροπία έντονη περιέργεια, μετριοφροσύνη, σκεπτικισμός, ευρύτητα πνεύματος, θετική στάση στη αποτυχία 2. Επιστημονική μέθοδο που ακολουθούν παρατήρηση, ταξινόμηση, μαθηματική επεξεργασία, μετρήσεις, χωροχρονικές σχέσεις, επικοινωνία, προβλέψεις κτλ
Επιστημονική γνώση: 1. Η φυσική γνώση (Περιβαλλοντική γνώση, σχηματίζει τις πρώτες νοητικές δομές που αποτελούν το θεμέλιο όλων των άλλων γνώσεων). Αναπτύσσεται με την αλληλεπίδραση με τα αντικείμενα. Με αυτήν ανακαλύπτει το παιδί τη σχέση αιτίας και αποτελέσματος 2. Η λογικομαθηματική γνώση που προέρχεται από την φυσική εμπειρία (τα παιδιά συσχετίζουν τις πράξεις τους με την πραγματικότητα και την οργανώνουν την γνώση κατά κάποιο τρόπο στο μυαλό τους) 3. Η κοινωνική γνώση που προέρχεται από την αλληλεπίδραση των ατόμων μεταξύ τους
Σε τι διαρθρώνεται η γνώση; 1. Έννοιες (δύναμη μαγνήτης κύτταρο, χημική ένωση κτλ) 2. Επιστημονικές αρχές (πολλές σχετικές έννοιες μαζί-το φως διαδίδεται ευθύγραμμα-τα μέταλλα θερμαινόμενα διαστέλλονται 3. Νόμους (κάνουν παρατηρήσεις - γενικεύσεις βρίσκουν σχέσεις μεταξύ των φαινομένων που αποτελούν τους νόμους). Ο νόμος αντανακλά στα φαινόμενα αλλά δεν ταυτίζεται με αυτά 4. Επιστημονικές θεωρίες (είναι μια ευρύτερη γενίκευση των αρχών που σχετίζονται μεταξύ τους και που εξηγούν κάποια φαινόμενα). η επιστημονική θεωρία προσφέρει προσωρινά μια αποδεκτή λύση. Στη συνέχεια κριτικάρεται και δοκιμάζεται και ελέγχεται για να βρεθούν τα αδύνατα σημεία της. (θεωρία του αιθέρα τον 17ο αιώνα-faraday σίγουρος για την ύπαρξη του παρόλο που το υλικό δεν έμπαινε πουθενά σους τύπους περιγραφής του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου - θεωρία Maxwell δεν έχει ανάγκη τον αέρα πείραμα Michelson και Morley απέδειξε ότι ήταν αδύνατη η ύπαρξη του αιθέρα οριστική λύση με τη θεωρία της σχετικότητας του Einstein)
Αν μπορούσαμε να δώσουμε στους μαθητές την ευκαιρία να εργάζονται όπως οι επιστήμονες, να σκέφτονται όπως αυτοί, να κάνουν λάθη, να πειραματίζονται, τότε τους παρέχουμε ευκαιρίες για διανοητική ανάπτυξη που δεν μπορούν να αποκτήσουν με κανένα άλλο τρόπο. Τίποτα δεν είναι περισσότερο αναγκαίο σε αυτόν που σπουδάζει ΦΕ από την ιστορία τους, τη λογική της ανακάλυψης, τον τρόπο που ελέγχεται το λάθος, τη χρήση των υποθέσεων, της φαντασίας κλπ
Τι ξεχωρίζει τις ΦΕ από τις άλλες; χαρακτηριστικά για κάθε γνωστικό τομέα 1. Χαρακτηριστικές βασικές έννοιες Για τη φυσική: έργο αδράνεια, δύναμη Για τη χημεία: σθένος, ατομικό βάρος κλπ υπάρχουν όμως και έννοιες κοινές για περισσότερες από μία περιοχές της γνώσης π.χ. το άτομο αναφέρεται και στη φυσική και στη χημεία και στη βιολογία, η ενέργεια είναι επίσης κοινή έννοια και στις τρεις επιστήμες. 2. Χαρακτηριστικές δομές με τις οποίες συνδέονται οι έννοιες π.χ. Περιοδικός πίνακας και η σειρά δραστικότητας στη χημεία, στη φυσική χαρακτηριστική δομή ο ηλεκτρομαγνητισμός
3. Χαρακτηριστικοί τρόποι που ελέγχονται εμπειρικά οι θεωρίες Οι ιδέες που φαίνεται να αποτελούν νέες γνώσεις ελέγχονται πειραματικά πριν γίνουν αποδεκτές και τα πειραματικά δεδομένα ελέγχονται πάλι με πειράματα 4. Τα χαρακτηριστικά τεχνάσματα Οι ακτίνες χ με τις οποίες ελέγχονται η δομή των κρυστάλλων, η φασματοσκοπική έρευνα των ουρανίων σωμάτων, η στροβοσκοπική μέθοδος για επαλήθευση των νόμων της ελεύθερης πτώσης, η στοιχειομετρική ανάλυση κτλ.
Θέλουμε οι μαθητές να κάνουν διάκριση μεταξύ των παρατηρούμενων φαινομένων και των εξηγήσεων που δίνει γι αυτά το δημιουργικό ανθρώπινο μυαλό. Οι μαθητές πρέπει να μάθουν να βλέπουν την εσωτερική σχέση μεταξύ των παρατηρούμενων γεγονότων και των εξηγήσεων και να εκτιμήσουν τον τρόπο που αναπτύσσονται οι ΦΕ μέσω της εσωτερικής αυτής σχέσης.
Διαδικασίες της επιστημονικής μεθόδου Οι ΦΕ πρέπει να δοθούν στους μαθητές σαν ο τρόπος με τον οποίο οι ίδιοι θα διεξάγουν μια έρευνα για να μελετήσουν τη φύση των πραγμάτων, καθώς επίσης και σαν μια ποσότητα γνώσεων που ανοικοδομήθηκε από άλλους ανθρώπους. Από τους μαθητές ζητείται να ακολουθήσουν το σχήμα: πρόβλημα υπόθεση - πείραμα αποτέλεσμα
Ζητείται δηλαδή από τον μαθητή να μιμηθεί τους επιστήμονες, να δείξει έντονο ενδιαφέρον για το περιβάλλον του, τη φύση των αντικειμένων που συναντά και για το πώς αυτά συμπεριφέρονται. Έτσι μεγάλο μέρος από τη διδασκαλία των ΦΕ αφιερώνεται στο να διοχετεύσει αυτό το ενδιαφέρον στο μαθητή, περνώντας τον από τρία στάδια: παρατήρηση εξήγηση έλεγχος της εξήγησης με το πείραμα οι δεξιότητες που μπορεί να αποκτήσει ένας μαθητής που εργάζεται με επιστημονικό τρόπο είναι ένας από τους κυριότερους σκοπούς στις εκπαίδευσης σε όλες τις χώρες του κόσμου
Ποιες όμως είναι οι διαδικασίες των ΦΕ: 1. Παρατήρηση είναι η μάνα της περιέργειας, η οποί με τη σειρά της είναι η πηγή της μάθησης. Η παρατήρηση είναι τέχνη και μπορεί να διδαχθεί, άρα να τους ασκήσουμε σε αυτήν. παρατηρώ σημαίνει εξετάζω προσεκτικά ερευνώ. Έτσι ενώ όλοι βλέπουν, λίγοι όμως έχουν την ικανότητα να παρατηρούν (δεν το πρόσεξα παρόλο που το βλέπω καθημερινά). Στην εποχή μας οι αισθήσεις βομβαρδίζονται συνέχεια με ερεθίσματα και ο εγκέφαλος γίνεται εκλεκτικός και πολλά ξεφεύγουν της προσοχής μας. οι παρατηρήσεις γίνονται σπουδαίες με τις ερωτήσεις που τις ακολουθούν και την απορρηματική κατάσταση που δημιουργούν. Η απλή θέαση δεν είναι αρκετή για τη μελέτη της φύσης. Το να μην παρατηρώ κάτι δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχει. Πάντως η λογική δεν βγαίνει από την παρατήρηση των πραγμάτων αλλά από τις πράξεις που γίνονται με αυτά.
2. Ταξινόμηση είναι διαδικασία πολύ θεμελιώδης για να μπει τάξη στις έρευνες γύρω από τη φύση π.χ. φυτά-ζώα, σπονδυλωτάασπόνδυλα, το σύστημα ταξινόμησης στον περιοδικό πίνακα (πρόβλεψη νέων στοιχείων για τις κενές θέσεις στον περιοδικό πίνακα)
3. Μαθηματικές εκφράσεις σημαντική η χρήση τους γιατί βοηθάει στη διατύπωση ορισμών, νόμων, στη ενοποίηση φαινομένων (οι εξισώσεις Maxwell στον ηλεκτρομαγνητισμό) Η μαθηματική διατύπωση υπηρετεί την απλότητα της φύσης και συνοψίζει τα πειραματικά αποτελέσματα. Προσοχή όμως τα διάφορα προβλήματα εφαρμογής δεν πρέπει να είναι προβλήματα μηχανιστικής αντικατάστασης.
4. Μετρήσεις Υποστηρίζεται ότι ο αριθμός και η μέτρηση είναι η γραμματική της λογικής. Και όσο περισσότερο αυτή η λογική καλλιεργείται, τόσο περισσότερο μεγαλώνει η οξυδέρκεια και η εμβέλεια του ατόμου. Για τη διεξαγωγή των μετρήσεων απαιτείται ορισμένη τεχνική, που αποκτιέται με την άσκηση. Η μη άσκηση των μαθητών στη διεξαγωγή μετρήσεων έχει σαν αποτέλεσμα αργότερα να μην μπορούν να μετρήσουν τίποτα π.χ. μερικοί για απλές οικιακές βλάβες καταφεύγουν στη βοήθεια του «ειδικού»
5. Χωροχρονικές σχέσεις σχέσεις που περιλαμβάνουν π.χ. την απόσταση την κίνηση την ταχύτητα την επιτάχυνση κλπ 6. Επικοινωνία ο ασφαλέστερος τρόπος για να αναπτύξει ο μαθητής την ικανότητα έκφρασης και επικοινωνίας είναι να έχει πολλές ευκαιρίες να εκφράζει τις σκέψεις του γραπτά ή προφορικά, με διαγράμματα, εικόνες, γραφικές παραστάσεις, και εξισώσεις
7. Προβλέψεις Σημαντικό μέρος της δουλειάς ενός επιστήμονα. Κάνει συχνά την ερώτηση: «τι θα συμβεί αν.». Κάνει την πρόβλεψη και προχωρεί στον έλεγχο. Η πρόβλεψη είναι το έξυπνο μάντεμα στο οποίο συμμετέχει η διαίσθηση και η φαντασία. Ο καλός εκπαιδευτικός ρωτά συχνά τους μαθητές του: «τι θα συνέβαινε αν» και στη συνέχεια να τους αφήσει να μαντέψουν, να κάνουν τις δικές τους προβλέψεις, έστω και αν αυτές τελικά είναι λανθασμένες. Ένα ωραίο παράδειγμα είναι η ανακάλυψη του πλανήτη Ποσειδώνα, εξ αιτίας του πλανήτη ουρανού που συμπεριφερόταν περίεργα και δεν υπάκουε στους νόμους του Νεύτωνα. Ο Leverrier έκανε την πρόβλεψη ότι υπήρχε κάποιος πλανήτης πέρα από τον Ουρανό του οποίου η βαρύτητα δεν έμπαινε στους τύπους
8. Εξαγωγή συμπερασμάτων Είναι οι αντικειμενικές εξηγήσεις των φαινομένων. Η ερώτηση «τι συμπεραίνετε.» ίσως πρέπει να χρησιμοποιείται πολύ συχνά στην αίθουσα της διδασκαλίας των ΦΕ
9. Λειτουργικοί ορισμοί Μια λέξη ή ένας όρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη θέση μιας εκτεταμένης περιγραφής αρκεί να γίνει ξεκάθαρη η σημασία που της αποδίδεται, π.χ. με τον όρο ταχύτητα εννοούμε το ρυθμό μεταβολής του διαστήματος ή μετατόπισης, με το τον όρο επιτάχυνση το ρυθμό μεταβολής της ταχύτητας. Οι έννοιες ταχύτητα και επιτάχυνση έχουν λειτουργική σχέση. όταν ο μαθητής μπορέσει να «βγάλει» τον ορισμό, τότε έχει σίγουρα κατανοήσει τη σχετική έννοια. Οι έννοιες στις ΦΕ δεν πρέπει να διδάσκονται αλλά να μαθαίνονται μέσω της ενεργού συμμετοχής στις διαδικασίες της μάθησης.
10. Υποθέσεις Ο πραγματικός σχηματισμός υποθέσεων έχει πάντα το στοιχείο της έμπνευσης. Είναι σημαντική συνιστώσα της επιστημονικής γνώσης. Οι υποθέσεις παράγονται από κατά εικασία υπολογισμούς. Καμιά φορά και η ύπαρξη κάποιων πειραματικών δεδομένων οδηγεί στη διατύπωση μιας υπόθεσης. Η υπόθεση θα ελεγχθεί με το πείραμα. Αν οι προβλέψεις είναι λανθασμένες τότε η υπόθεση θα απορριφθεί ή θα τροποποιηθεί. Ο δάσκαλος πρέπει να είναι πάντα έτοιμος να απαντήσει στις έξυπνες υποθέσεις των μαθητών του π.χ. «τι είναι εκείνο που σε κάνει να το υποθέσεις αυτό;». Άσχετα από την απάντηση θα πρέπει και οι δύο από κοινού να ελέγξουν πειραματικά την υπόθεση.
11. Ερμηνεία των δεδομένων Τα δεδομένα από μόνα τους έχουν πολύ λίγο ενδιαφέρον. Η συσσώρευση πληροφοριών χωρίς ερμηνεία είναι διαδικασία χωρίς αξία. μπορούμε να μιλήσουμε για μάθηση μόνο αν τα δεδομένα υποστούν κατάλληλη επεξεργασία και οδηγήσουν στην εξαγωγή συμπερασμάτων
12. Αναγνώριση και έλεγχος των μεταβλητών Αναζήτηση όλων των μεταβλητών που υπεισέρχονται στα φαινόμενα. Π.χ. πίεση, όγκος, μάζα, θερμοκρασία, υγρασία, φως, ταχύτητα, ένταση ηλεκτρικού ρεύματος κλ. Ελέγχουμε τις μεταβλητές με τη μεγαλύτερη δυνατή προσέγγιση. Ο ερευνητής παρατηρεί και καταγράφει τις διαφορές σε δύο πειράματα, όταν αλλάζει τη μεταβλητή σε ένα από αυτά. (επαλήθευση του Ν.Joule επίδραση που ασκεί το φως στην ανάπτυξη των φυτών) Η ικανότητα ανεύρεσης των μεταβλητών και του διαχωρισμού τους εξαρτάται από την εμπειρία του μαθητή και τη νοητική του ανάπτυξη. Βασική προϋπόθεση πάντως είναι η πειραματική άσκηση στις διαδικασίες αυτές
13. Διεξαγωγή πειραμάτων Το επιστημονικό πείραμα είναι το «πρώτο μοντέλο διαλεκτικής διαμεσολάβησης ανάμεσα στον άνθρωπο και τη φύση». Η μαρτυρία του πειράματος είναι καθοριστική για τις ΦΕ. Με το πείραμα ανακρίνουμε και φύση και την υποχρεώνουμε να απαντήσει στα ερωτήματα μας. Η πράξη είναι η βάση της γνώσης μας και το κριτήριο της αλήθειας των γνώσεων μας. Το μυαλό επίσης αναπτύσσεται μέσω της πράξης. Είναι ανάγκη ο μαθητής να έχει ενθάρρυνση από το δάσκαλο και καθοδήγηση. Όταν διερωτηθεί : «πως θα το αποδείξω αυτό;» Η απάντηση του δασκάλου πρέπει να είναι: «δοκίμασε και θα δεις»
14. Κατασκευή μοντέλων οι ερευνητές στην προσπάθεια τους να εξηγήσουν μερικά φαινόμενα στα οποία συνήθως υπεισέρχονται αόρατα συστατικά της ύλης, όπως μόρια, άτομα κτλ καταφεύγουν στη χρήση μοντέλων. Με το μοντέλο επιχειρούμε να περιγράψουμε ή να εξηγήσουμε μια περιοχή του πραγματικού. Το μοντέλο μπορεί και να μαθηματικοποιηθεί. (μοντέλο του ατόμου κυκλικές τροχιές των ηλεκτρονίων- ελλειπτικές πιθανότητα να βρεθεί το ηλεκτρόνιο σε κάποια θέση, το μοντέλο της ατμόσφαιρας που κατασκευάζουν οι μετεωρολόγοι)
Η επιλογή του μοντέλου γίνεται με τα εξής κριτήρια: 1. Να είναι το απλούστερο δυνατό 2. Να είναι σε συμφωνία με άλλες, καλά θεμελιωμένες θεωρίες ή πρότυπα σε συγγενή πεδία της επιστήμης. 3. Να επιτρέπει παραπέρα προβλέψεις που μπορούν να ελεγχθούν πειραματικά. Εκείνο που πρέπει να προσέξει κανείς που διδάσκει φυσικές επιστήμες είναι η άκριτη αποδοχή των μοντέλων, γιατί δεν εκφράζουν την απόλυτη αλήθεια. Τα σχολικά βιβλία περιγράφουν τα σωματίδια, που με το μικροσκόπιο δεν φαίνονται, σαν πραγματικότητες, ενώ αγνοούν ότι απλώς πρόκειται περί μοντέλων, τα οποία ερμηνεύουν ικανοποιητικά τα πειραματικά δεδομένα και για αυτό τα αποδεχόμαστε.
Σκοποί του προγράμματος διδασκαλίας των ΦΕ 1. Σκοποί της εκπαίδευσης 2. Σκοποί για κάθε μάθημα του αναλυτικού προγράμματος και επομένως γενικοί σκοποί για τις ΦΕ 3. Ειδικοί σκοποί για κάθε ηλικία και τάξη 4. Διδακτικοί σκοποί ή στόχοι για συγκεκριμένα κεφάλαια ή μαθήματα. Αυτοί οι στόχοι επιτυγχάνονται με τη συσχέτιση των ειδικών σκοπών με το περιεχόμενο και τις μεθόδους διδασκαλίας
Γενικοί σκοποί 1. Οι ΦΕ διδάσκονται για να αναπτύξουν και να ενθαρρύνουν την περιέργεια και την ερευνητικότητα 2. Να κατακτήσουν οι μαθητές την επιστημονική γνώση 3. Να αναπτύξουν την κατανόηση για τον άνθρωπο 4. Να κατανοήσουν τη χρησιμότητα και τις επιπτώσεις των ΦΕ στο κοινωνικό γίγνεσθαι 5. Να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο οι σπουδές στις ΦΕ βοηθούν τον άνθρωπο να ερμηνεύσει τις παρατηρήσεις που κάνει στην καθημερινή ζωή
6. Να ενθαρρύνουν το σεβασμό και το αίσθημα της αγάπης για τους ζωντανούς οργανισμούς 7. Να διδαχτούν την τέχνη του προγραμματισμού επιστημονικών ερευνών 8. Να αναπτύξουν κριτική συμπεριφορά στην αναζήτηση αποδείξεων 9. Να μάθουν πώς να μαθαίνουν χωρίς βοήθεια και πώς να αντιμετωπίζουν νέα προβλήματα. 10. Να γίνουν επιστημονικά καλλιεργημένοι άνθρωποι
Ειδικοί σκοποί 1. Γνώση (όχι μόνο την κατοχή πληροφοριών, αλλά την κατανόηση νόμων και αρχών των ΦΕ και την εφαρμογή τους σε νέες καταστάσεις για την επίλυση προβλημάτων που απαιτούν κριτική σκέψη) 2. Δεξιότητες (Να χειρίζονται επιστημονικά όργανα και συσκευές, να κάνουν χάρτες, διαγράμματα κτλ και να αντλούν πληροφορίες από αυτά. Να γίνουν ικανοί να επινοούν τα κατάλληλα σχήματα ή διατάξεις για να επιλύσουν πρακτικά προβλήματα. Να χειρίζονται πληροφορίες που τους δίνονται και να τις ερμηνεύουν και να τις αξιολογούν κριτικά. Να αναγνωρίζουν ότι οι θεωρίες είναι ανθρώπινα κατασκευάσματα. Να επιλέγουν μεθοδολογίες για να συγκεντρώνουν και να επεξεργάζονται στοιχεία με την ελπίδα να βγάλουν συμπεράσματα )
3. Διαδικασίες ΦΕ 4. Επιστημονική νοοτροπία 5. Να είναι σε θέση να εκτιμήσουν τις χρήσεις τις προσφορές και τους περιορισμούς της επιστήμης 6. Να γίνουν ικανοί να χειρίζονται μηχανές και να φτιάχνουν πράγματα με τα χέρια τους.
Εκτίμηση μοντέλων Να παρατηρεί να ταξινομεί και να ερευνά Ανάπτυξη βασικών εννοιών Ανάπτυξη ενδιαφερόντων, διαθέσεων κλπ (συναισθηματικός τομέας) Απόκτηση επιστημονικού πνεύματος και εθισμός στην επιστημονική αντιμετώπιση των προβλημάτων Θέτει ερωτήματα και επινοεί πειράματα ή ερευνητικές διαδικασίες για να απαντήσει Επικοινωνία (γραπτή - προφορική - με διαγράμματα - εικόνες - γραφικές - παραστάσεις εξισώσεις) Να αποκτήσει και να εφαρμόσει γνώσεις και χειρωνακτικές δεξιότητες (ψυχοκινητικός τομέας) Κριτική ερμηνεία συμπερασμάτων
Οι ειδικοί σκοποί καθορίζουν τόσο το περιεχόμενο όσο και τη μέθοδο Ο σκοπός δίνει απάντηση στο γιατί, το περιεχόμενο στο τι θα διδαχθεί και η μέθοδος στο πως θα διδαχτεί Σκοπός (γιατί) Μέθοδος (πως θα διδαχθεί) Περιεχόμενο (τι θα διδαχθεί)
Τι είναι οι ιδέες των μαθητών; Είναι οι ιδέες που έχουν τα παιδιά για τα φυσικά φαινόμενα πριν καν τα διδαχθούν στο σχολείο π.χ. πριν διδαχτεί ο μαθητής στο σχολείο τι είναι το φως έχει διαμορφώσει μια άποψη για την έννοια αυτή. (επιστήμη των παιδιών, διαισθητικές ιδέες, αυθόρμητες αντιλήψεις, προϋπάρχουσες ιδέες κτλ)
Πως τις οικοδομούν αυτές τις ιδέες; 1. Μέσω των αλληλεπιδράσεων (εποικοδομήσεις που βασίζονται στην άμεση εμπειρία με τον φυσικό κόσμο) 2. Μέσω κοινωνικής επαφής 3. Μέσω της γλώσσας Έτσι γίνεται η οικοδόμηση ιδεών σχετικά με το πώς λειτουργεί ο κόσμος, οπότε μπορούν να προβλέψουν και να ερμηνεύσουν ότι υποπίπτει στην αντίληψη τους
Ο εγκέφαλος εποικοδομεί ενεργά τις δικές του ερμηνείες των πληροφοριών και βγάζει συμπεράσματα από αυτές Οι ιδέες των παιδιών είναι νοητικές κατασκευές τις οποίες χρησιμοποιούν για να ερμηνεύσουν τα φαινόμενα. Αυτές διαφέρουν από το επιστημονικό πρότυπο. Οι ιδέες αυτές έχουν γενικότητα και διαχρονικότητα παρόλο που πολλές από αυτές διαφοροποιούνται με τη διδασκαλία και την ανάπτυξη του μαθητή Οι ιδέες αυτές φαίνονται ευλογοφανείς στους ίδιους τους μαθητές πάρα την διαφωνία των ενηλίκων
Οι ιδέες αναπτύσσονται από τα παιδιά για να δώσουν νόημα στον κόσμο που ζουν. Τα παιδιά χρησιμοποιούν τις ομοιότητες και τις διαφορές για να οργανώσουν τα φαινόμενα και τα γεγονότα. Ψάχνουν για στοιχεία και τη μεταξύ τους σχέση, για να οικοδομήσουν δομές σχέσεων. Χτίζουν μοντέλα για να ερμηνεύσουν τα γεγονότα και να κάνουν προβλέψεις. Ο ρόλος της γλώσσας είναι πολύ σημαντικός. Π.χ. εκφράσεις του τύπου «κλείσε την πόρτα να μην μπει κρύο» ή «η κατανάλωση του ηλεκτρικού ρεύματος» δημιουργούν εσφαλμένες εντυπώσεις. Η λέξη σωματίδιο στην καθημερινή ζωή σημαίνει κομμάτι στερεού που είναι ορατό με γυμνό μάτι, ενώ στην επιστήμη σημαίνει άτομο, μόριο, ιόν.
Παρανοήσεις Ο μαθητής μπορεί να προσέξει όλα όσα λέει ο δάσκαλος (λέξεις, σχήματα, διαγράμματα, σύμβολα, κτλ) αλλά το νόημα που θα τους αποδώσει να μην είναι το ίδιο που θα ήθελε να αποδώσει ο δάσκαλος (η πιθανότητα μεγαλώνει αν η γλώσσα που χρησιμοποιείται δεν είναι οικεία στο παιδί) Ακόμη όταν ο μαθητής διαβάζει ένα βιβλίο μπορεί να δώσει ερμηνείες διαφορετικές απ ότι αποβλέπει ο συγγραφέας. (αυτό γιατί ότι διαβάζουν επηρεάζεται από τα ερμηνευτικά τους σχήματα)
Μερικές ιδέες που χρησιμοποιούν τα παιδιά για το φυσικό κόσμο είναι τόσο εδραιωμένες που δεν ξεριζώνονται με τη διδασκαλία. Έτσι παρόλο που μερικά παιδιά μπορούν να εφαρμόσουν τις επιστημονικές ιδέες σε προβλήματα εξετάσεων, αποτυγχάνουν να τις εφαρμόσουν εκτός σχολείου για να ερμηνεύσουν μερικά φαινόμενα
Συμπεράσματα ερευνών 1. Τα παιδιά πριν ακόμη φοιτήσουν στο σχολείο έχουν απόψεις για μια ποικιλία θεμάτων των ΦΕ 2. Οι αντιλήψεις τους είναι δυνατό να επηρεαστούν από τη διδασκαλία με τρόπους που δε γνωρίζουμε ή να παραμείνουν ανεπηρέαστες από αυτή
3. Οι διαισθητικές ιδέες των μαθητών ασκούν ισχυρή επιρροή στη μεταγενέστερη μάθηση. 4. Οι αντιλήψεις των παιδιών είναι συχνά διαφορετικές από το επιστημονικό πρότυπο, που παρουσιάζεται στα σχολικά εγχειρίδια. Ωστόσο οι αντιλήψεις αυτές είναι χρήσιμες και λογικές επειδή αποτελούν το σκελετό της ερμηνείας των σχετικών φαινομένων
Όλη η ψυχολογία σε μία αρχή (Ausubel) Ο ποιο σπουδαίος απλός παράγοντας που επηρεάζει τη μάθηση είναι αυτό που ο μαθητής ήδη γνωρίζει. Εξακρίβωσε το και δίδαξε τον σύμφωνα με αυτό
Εποικοδομητική υπόθεση της μάθησης Κάθε νέα πληροφορία απ όπου και αν προέρχεται αφομοιώνεται από το μαθητή με τρόπο που εξαρτάται από τη φύση και την οργάνωση των γνωστικών δομών του. Συνέπειες: 1. Κάθε μαθητής αποτελεί ξεχωριστή περίπτωση από άποψη γνωστικής δομής 2. Η νέα γνώση θα αφομοιωθεί μόνο αν ενσωματωθεί στην υπάρχουσα γνωστική δομή του μαθητή, αλλιώς θα απομονωθεί και θα χαθεί
Χαρακτηριστικά εποικοδομητικής μάθησης 1. Τα μαθησιακά αποτελέσματα δεν εξαρτώνται μόνο από το μαθησιακό περιβάλλον, αλλά και από την προϋπάρχουσα γνώση, τις στάσεις και τις αξίες του μαθητή. (μετράει αυτό που έχει ήδη ο μαθητής στο μυαλό του) 2. Η μάθηση περιλαμβάνει την εποικοδόμηση της γνώσης μέσω της εμπειρίας του φυσικού περιβάλλοντος και μέσω της κοινωνικής αλληλεπίδρασης. (ο μαθητής εποικοδομεί τα δικά του νοήματα)
Η δημιουργία δεσμών με την προϋπάρχουσα γνώση είναι μια ενεργητική διαδικασία που περιλαμβάνει τη παραγωγή, τον έλεγχο και την αναδόμηση των ιδεών Η μάθηση μπορεί να περιλάβει και δραστική αναδιοργάνωση των ιδεών. Δηλαδή μπορεί να προκαλέσει εννοιολογική αλλαγή Τα εποικοδομητικά νοήματα μπορεί να γίνουν αποδεκτά η να απορριφθούν Οι μαθητές έχουν την τελική ευθύνη για τη μάθηση τους (η μάθηση δεν είναι παθητική διαδικασία) Οι μαθητές φέρνουν στην τάξη παρόμοιες ιδέες για να φυσικά φαινόμενα ( Ας σκεφτούμε το μέγεθος των κοινών εμπειριών των παιδιών: χόμπι, τηλεόραση περιοδικά μουσική κτλ)
Διδακτικό μοντέλο εποικοδομητικής Φάσεις: προσέγγισης 1. Του προσανατολισμού 2. Της ανάδειξης των ιδεών των μαθητών 3. Της αναδόμησης των ιδεών 4. Της εφαρμογής 5. Της ανασκόπησης
Φάση προσανατολισμού 1. Κέντρισμα του ενδιαφέροντος και της περιέργειας των μαθητών 2. Την έναρξη της διαδικασίας αναγνώρισης ιδεών για τα υλικά που παρουσιάστηκαν στην τάξη. Ο δάσκαλος εξηγεί στους μαθητές τι θα ακολουθήσει ώστε να είναι ενήμεροι και να αφοσιωθούν καλύτερα στις δραστηριότητες που θα κάνουν οι ίδιοι
Η φάση της ανάδειξης των ιδεών των μαθητών Εννοούμε τη γραπτή ή προφορική έκφραση των ιδεών των μαθητών. Στη φάση αυτή οι μαθητές ξεδιαλύνουν και αποκαλύπτουν τις εντυπώσεις που τους δημιουργήθηκαν στη φάση του προσανατολισμού και προσπαθούν να τις συσχετίσουν με προηγούμενες εμπειρίες τους. Ακόμη πρέπει να δομήσουν, να οργανώσουν αυτό που σκέφτονται και να το συγκρίνουν με τις απόψεις των συμμαθητών τους.
Με τη βοήθεια του δασκάλου καταφέρνουν να αποσαφηνίσουν αυτό που ήδη σκέφτονται. Έτσι θα αποκτήσουν εμπιστοσύνη στη δόμηση των νέων ιδεών, θα ενημερωθούν για τις δικές τους διαδικασίες σκέψης και θα ενθαρρυνθούν να σκεφτούν και να είναι κριτικοί σε αυτό που ήδη σκέφτονται. Από την άλλη ο δάσκαλος εμβαθύνει στις ιδέες των μαθητών και έτσι οι παρεμβάσεις του θα είναι πιο αποτελεσματικές
Οι παρεμβάσεις του δασκάλου μπορεί να είναι με τη μορφή ερωτήσεων, διευκολυντικής συζήτησης, ενθάρρυνση του παιδιού να ελέγξει τις ιδέες του ή να του προκαλέσει τις ιδέες του με νέες ιδέες ή εμπειρίες. Πως μπορεί να γίνει η ανάδειξη των ιδεών των μαθητών; Ο πιο απλός τρόπος είναι να παρακολουθήσουμε τι λένε τα παιδιά ή να κάνουμε διάλογο μαζί τους. Αυτό μπορεί να γίνει είτε στη βάσει του ένας προς ένα κατά την διάρκεια δραστηριοτήτων στην τάξη ή πιο συστηματικά σε συζήτηση μικρών ομάδων.
Η συζήτηση των μαθητών σε μικρές ομάδες έχει μεγαλύτερη δυναμική σαν μια πρακτική και αποτελεσματική στρατηγική για την ανάδειξη των ιδεών των μαθητών. Γενικά η ανάδειξη των ιδεών γίνεται με εργασία μικρών ομάδων, με δραστηριότητες, με ερωτηματολόγια, με ατομικές εργασίες ή οτιδήποτε άλλο πρόσφορο φανταστεί ο δάσκαλος. Στην εποικοδομητική προσέγγιση η συζήτηση μεταξύ μικρών ομάδων μαθητών ενθαρρύνεται. Οι μαθητές παροτρύνονται να εκφράσουν τις προσωπικές τους απόψεις. Οι ιδέες των μαθητών καταγράφονται και κωδικοποιούνται
Η φάση της αναδόμησης των ιδεών των μαθητών Στη φάση αυτή οι μαθητές ενθαρρύνονται να ελέγξουν τις ιδέες τους με σκοπό να τις επεκτείνουν ή να τις αντικαταστήσουν ή να τις αναπτύξουν στη περίπτωση που δεν έχουν άποψη Επιδίωξη μας είναι η αυτόβουλη και οικειοθελής μετατόπιση των παιδιών από τις δικές τους ιδέες σε άλλες που είναι πιο κοντά στο επιστημονικό πρότυπο Αν στην προηγούμενη φάση είχαμε ζητήσει να προβλέψουν τα αποτελέσματα κάποιου «υποθετικού» πειράματος σ αυτή τη φάση τους ζητάμε να το εκτελέσουν.
Αν τα αποτελέσματα του πειράματος συμπίπτουν με την πρόβλεψη τότε έχουμε επιβεβαίωση της υπάρχουσας γνώσης. Σε διαφορετική περίπτωση έχουμε «γνωστική σύγκρουση». Στόχος είναι να οδηγηθούν οι μαθητές σε αδιέξοδο βλέποντας τη διάσταση ανάμεσα στο αναμενόμενο από αυτούς και στο πειραματικό αποτέλεσμα. Προσοχή για την επιλογή των καταλλήλων δραστηριοτήτων π.χ. πειράματα επίδειξης είναι δυνατό να φαίνονται πολύ πειστικά στο δάσκαλο αλλά να μην προκαλούν καμιά εντύπωση στους μαθητές, αν δεν έχουν κατανοήσει το σκοπό για τον οποίο γίνονται
Η φάση της αναδόμησης των ιδεών είναι μια καθοδηγούμενη ανακαλυπτική προσέγγιση, αφού οι μαθητές αντικαθιστούν τις ιδέες τους με κάτι που ανακάλυψαν. Αυτή η φάση λοιπόν είναι ο σχεδιασμός της έρευνας με την οποία θα ελέγξουν τις υποθέσεις που έκαναν ή κατά πόσο οι ιδέες τους ισχύουν. Εδώ οι μαθητές θα εργαστούν με επιστημονικό τρόπο. Θα συζητήσουν τι θα ερευνήσουν, πως θα το ερευνήσουν, για πιο λόγο πρέπει να το ερευνήσουν, ποιες μεταβλητές υπεισέρχονται, ποια θα μείνει σταθερή κ.ο.κ.
Ο έλεγχος των μεταβλητών προϋποθέτει ακριβή παρατήρηση. Οι μαθητές παρατηρούν τις αλλαγές και τις επιδράσεις τους, κάνουν μετρήσεις, χρησιμοποιούν όργανα, κάνουν συγκρίσεις, καταγράφουν δεδομένα, κάνουν υποθέσεις, προβλέψεις κτλ.
Η φάση της εφαρμογής της γνώσης Είναι η φάση της συσχέτισης αυτού που έμαθαν με τις εμπειρίες της καθημερινής ζωής. Η μάθηση έχει νόημα όταν η γνώση μπορεί να αξιοποιηθεί στη λύση προβλημάτων που μέχρι τότε παρέμειναν άλυτα. Οι μαθητές πρέπει να βρουν τον τρόπο που μπορούν να εφαρμοστούν αυτά που έμαθαν στη λύση πραγματικών προβλημάτων
Αν ο μαθητής δεν έχει την ευκαιρία να συσχετίσει τη μάθηση με τις προσωπικές του εμπειρίες είναι απίθανο τόσο να εκτιμήσει την αξία της νέας γνώσης όσο και να την διατηρήσει. Ο δάσκαλος παρέχει ευκαιρίες να συζητούν και να αξιολογούν τις προσπάθειες τους, να δοκιμάζουν αν μπορούν να εφαρμόσουν τη γνώση και τις δεξιότητες που απέκτησαν
Η φάση της ανασκόπησης Οι μαθητές διαπιστώνουν τι συμπεράσματα μπορούν να βγουν από τις πληροφορίες που συνέλεξαν. Τα αποτελέσματα τους υποστηρίζουν την αρχική υπόθεση ή έρχονται σε αντίθεση με αυτή; Συγκρίνουν τις νέες τους απόψεις με τις αρχικές Οι ερωτήσεις που γίνονται είναι της μορφής: Τι υποστηρίζατε στην αρχή; Τι λέτε τώρα; Τι σας έκανε να αλλάξετε άποψη; Έτσι γίνεται αυτοέλεγχος και συνειδητοποίηση της γνωστικής τους πορείας. Είναι αυτό που λέμε μεταγνώση. Τα παιδιά συζητάνε με το δάσκαλο και τους συμμαθητές τους σχετικά με τις τωρινές και προηγούμενες ιδέες τους
Πλεονεκτήματα της εποικοδομητικής μεθόδου 1. Συνδυάζει διαδικασίες επιστημονικής μεθόδου με τον τρόπο που αναπτύσσονται η γνώση και η κατανόηση 2. Η μάθηση γίνεται μια φυσική λογική διαδικασία συνδεδεμένη άμεσα με τις επιστημονικές διαδικασίες 3. Τα παιδιά αποκτούν γρήγορα δεξιότητες, ώστε να πραγματοποιούν τα ίδια τις πρωτοβουλίες που παίρνουν 4. Βελτιώνεται η στάση των παιδιών απέναντι στο μάθημα
5. Παιδιά με κοινωνικά προβλήματα ή προβλήματα συμπεριφοράς βελτιώνονται. Νιώθουν ότι δεν εξαρτώνται από το δάσκαλο και δεν αμφισβητούν την επικρατούσα τάξη αφού παίρνουν πρωτοβουλίες 6. Ο συχνός διάλογος με το δάσκαλο, το γνήσιο ενδιαφέρον του για το τι σκέφτονται, το ότι παίρνει σοβαρά τις απόψεις τους, δημιουργεί στο παιδιά αίσθημα ασφάλειας και τους αναπτύσσει την αυτοεκτίμηση.