Χρήση Νέων Τεχνολογιών και Περιβαλλοντικών Σεναρίων για την Υποστήριξη Δεξιοτήτων Επιχειρηματολογίας Μαθητών Δημοτικού

Χρήση Νέων Τεχνολογιών και Περιβαλλοντικών Σεναρίων για την Υποστήριξη Δεξιοτήτων Επιχειρηματολογίας Μαθητών Δημοτικού Δεκέμβριος 2008

Δίκτυο Συνεργασίας Το υλικό που παρουσιάζεται στο εγχειρίδιο αυτό είναι αποτέλεσμα του ερευνητικού προγράμματος ΤΕΧΝΟΣΚΕΨΗ (ΕΝΙΣΧ/0506/05). Το ερευνητικό έργο, που αποτελεί πρόγραμμα ΠΕΝΕΚ/ΕΝΙΣΧΥΣΗ συγχρηματοδοτήθηκε από το Ίδρυμα Προώθησης Έρευνας και το CARDET (Centre for the Advancement of Research and Development in Educational Technology), από το 2006 μέχρι το 2008. Ανάδοχος Φορέας: Ερευνητικό Κέντρο CARDET Μαρία Ευαγόρου, Νέα Ερευνήτρια (mariaevagorou@gmail.com) Λούση Αβρααμίδου, Επιστημονική Υπεύθυνη (lucy@cardet.org) Χαράλαμπος Βρασίδας, Συντονιστής Έργου (pambos@cardet.org) Συνεργαζόμενος Φορέας 1: Ερευνητική Ομάδα Μάθησης στις Φυσικές Επιστήμες, Πανεπιστήμιο Κύπρου Κωνσταντίνος Κορφιάτης Συνεργαζόμενος Φορέας 2: Elearn2learn Ltd Δημήτρης Χατζησοφόκλη Τελικοί Χρήστες Υπουργείο Παιδείας Και Πολιτισμού Όμιλος Εκπαιδευτικών Χρηστών Πληροφορικής Τεχνολογίας Ιστοσελίδα Προγράμματος http://www.mlearn.cardet.org/ Ευχαριστίες Στη διευθύντρια του Δημοτικού Σχολείου Μάμμαρι κ. Ζήνα Θεοδώρου και το δάσκαλο κ. Άριστο Ευαγόρου για την πολύτιμη βοήθεια τους κατά τη διάρκεια της εφαρμογής του ερευνητικού προγράμματος. Ευχαριστίες εκφράζονται επίσης στους μαθητές της Ε και Στ τάξης (Σχολική Χρονιά 2007-2008) για τη συμμετοχή τους στο πρόγραμμα καθώς επίσης και τους λειτουργούς του Υπουργείου Γεωργίας και Φυσικών Πόρων, το χοιροτρόφο κ.αντρέα Χαραλάμπους για τη συνεργασία τους. Δεκέμβριος 2008

Εισαγωγικό σημείωμα Παραδοσιακά, οι Φυσικές Επιστήμες εστίαζονταν στην απόκτηση γνώσης, με στόχο την μόρφωση εκείνων των μαθητών που θα συνέχιζαν τις σπουδές τους σε σχετικούς κλάδους). Τα τελευταία χρόνια όμως η έμφαση των Φυσικών Επιστημών έχει μετατεθεί από την απόκτηση γνώσης, στον επιστημονικό αλφαβητισμό. Αυτή η νέα τάση στη διδακτική των Φυσικών Επιστημών σχετίζεται με την κατανόηση της φύσης της επιστήμης, και προσπαθεί να παρουσιάσει στους μαθητές τις φυσικές επιστήμες εως το μέσο που θα τους βοηθήσει να κατανοήσουν τον κόσμο γύρω τους, να αντιληφθούν περιβαλλοντικά προβλήματα που απασχολούν την ανθρωπότητα, και να αξιολογήσουν δεδομένα και πληροφορίες που παρουσιάζονται στα ΜΜΕ. Σύμφωνα με τους Driver, Asoko, Leach, Mortimer & Scott (1994) αυτή η νέα προσέγγιση στο μάθημα των φυσικών επιστημών προυποθέτει ότι οι μαθητές θα γίνουν μέλη μιας κοινότητας που στηρίζει τη μάθηση στο διάλογο και αναγνωρίζει ότι η γνώση στις φυσικές επιστήμες δεν προέρχεται μόνο από τις αισθήσεις αλλά χτίζεται μέσα από την κοινωνική αλληλεπίδραση των επιστημόνων. Μια μορφή διαλόγου που συχνά χρησιμοποιείται στις φυσικές επιστήμες για διαπραγμάτευση της γνώσης, και η οποία αποτελεί την έμφαση του εγχειριδίου αυτού είναι η επιχειρηματολογία. Τα τελευταία χρόνια αρκετές έρευνες τόσο στην Ευρώπη όσο και στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν επικεντρωθεί στη μελέτη των δεξιοτήτων επιχειρηματολογίας μαθητών, ιδιαίτερα γυμνασίου και λυκείου. Οι περισσότερες από αυτές αναγνωρίζουν ότι οι μαθητές μπορούν να αναπτύξουν δεξιότητες επιχειρηματολογίας αλλά συναντούν κάποιες δυσκολίες. Πρόσφατες έρευνες έχουν υποδείξει ότι η χρήση τεχνολογίας μπορεί να στηρίξει τους μαθητές στην προσπάθειά τους να αναπτύξουν επιχειρήματα. Παρόλα αυτά, υπάρχουν ακόμη κενά ως προς το σχεδιασμό ερευνητικά τεκμηριωμένου διδακτικού υλικού για μαθητές, με έμφαση στην επιχειρηματολογία και στην αξιοποίηση νέων τεχνολογιών για υποστήριξή τους, ειδικά στην ελληνική γλώσσα. Ως εκ τούτου, στόχος μας ήταν σχεδιασμός και ερευνητική εγκυροποίηση διδακτικού υλικού για υποστήριξη της επιχειρηματολογίας, και ο σχεδιασμός δοκιμίου αξιολόγησης της επιχειρηματολογίας. CARDET 3

Το εγχειρίδιο αυτό αποτελείται από δύο μέρη: το πρώτο μέρος περιγράφει το θεωρητικό υπόβαθρο στο οποίο στηρίχθηκε το ερευνητικό πρόγραμμα Τεχνοσκέψη, τις δραστηριότητες και τα κύρια αποτελέσματα από την εφαρμογή του προγράμματος, ενώ το δεύτερο μέρος συμπεριλαμβάνει το διδακτικό υλικό του ερευνητικού προγράμματος. Το υλικό αυτό μπορεί να αξιοποιηθεί τόσο από εκπαιδευτικούς, όσο και από ακαδημαϊκούς και ερευνητές. Μαρία Ευαγόρου CARDET CARDET 4

Περιεχόμενα ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 1. Επιχειρηματολογία και Φυσικές Επιστήμες.... 6 2. Χρήση τεχνολογίας για την υποστήριξη της επιχειρηματολογίας. 7 3. Συμβολή του ερευνητικού προγράμματος Τεχνοσκέψη...10 4. Περιγραφή διδακτικού υλικού..10 5. Κύρια αποτελέσματα από την εφαρμογή...17 6. Επίλογος....20 7. Βιβλιογραφία..21 ΣΧΕΔΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ & ΦΥΛΛΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1 - Εισαγωγή στην επιχειρηματολογία.......25 2 & 3 - Εισαγωγή στο πρόβλημα των χοιροστασίων..32 4 - Εξοικείωση με τους υπολογιστές χειρός και τα όργανα μέτρησης ποιότητας του νερού....40 5 & 6 - Επίσκεψη στα χοιροστάσια και συλλογή δεδομένων.....49 7 - Ετοιμασία επιχειρήματος... 52 8 - Παρουσίαση επιχειρημάτων...54 Δοκιμιο Αξιολογησης Επιχειρηματολογιας....55 CARDET 5

Επιχειρηματολογία και Φυσικές Επιστήμες Οι ρίζες της δομής της επιχειρηματολογίας και της σκέψης ως ένα επιχείρημα αρχίζουν από τους Έλληνες φιλόσοφους, τον Πλάτωνα, τον Αριστοτέλη και το Σωκράτη, οι οποίοι πίστευαν ότι η δημιουργία λογικών επιχειρημάτων σχετίζεται με τη σκέψη (Billig, 1989; Kuhn, 1991). Σύμφωνα με τους Driver et al. (2000), μια από τις έννοιες που αποδίδεται στη λέξη επιχειρηματολογία είναι η προώθηση ενός λόγου υπέρ ή εναντίον μιας πρότασης (Oxford English Dictionary). Επιπρόσθετα, ο όρος επιχειρηματολογία αναφέρεται συχνά στη γραπτή ή προφορική κοινωνική δραστηριότητα που έχει ως στόχο να αιτιολογήσει μια άποψη, στηρίζοντάς την σε δεδομένα (van Eemeren et al., 1996). Η επιχειρηματολογία αποτελεί μια δεξιότητα που σχετίζεται με την ικανότητα των ατόμων να επιλύουν προβλήματα, να καταλήγουν σε αποφάσεις και να διαμορφώνουν απόψεις (Kuhn, 1991) και ως εκ τούτου αποτελεί σημαντική δεξιότητα για την καθημερινότητα όπου αρκετά συχνά χρειάζεται να αξιολογήσουμε εναλλακτικές λύσεις και να πάρουμε αποφάσεις. Επιπρόσθετα η επιχειρηματολογία αποτελεί θεμελιώδες στοιχείο των φυσικών επιστημών (Driver et al., 2000; Leach et al, 2000) αφού η ανάπτυξη δεξιοτήτων επιχειρηματολογίας μπορεί να βοηθήσει τους μαθητές: (α) να κατανοήσουν τις επιστημολογικές και κοινωνικές πτυχές της επιστήμης, σύμφωνα με τις οποίες η γνώση δημιουργείται, μετασχηματίζεται, αναδιοργανώνεται ή και εγκαταλείπεται για να αντικατασταθεί από νέα (Lawson, 2003; Lederman, 1992), (β) να αναπτυχθούν γνωστικά, αφού η δεξιότητα αυτή απαιτεί από τους μαθητές να συνδέσουν τα δεδομένα τους με μια θεωρία, αναπτύσσοντας με αυτό τον τρόπο την ικανότητά τους τόσο να δημιουργούν συνδέσεις όσο και να εξετάζουν την εγκυρότητα των θεωριών (Driver et al., 2000; Kuhn, 1993) και (γ) να αναπτύξουν τις απαραίτητες δεξιότητες επικοινωνίας οι οποίες συντείνουν στη συνέχεια στην ανάπτυξη επιστημονικής γνώσης (Erduran, et al., 2004). Τα τελευταία χρόνια, αρκετές έρευνες στον τομέα της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών εστιάζουν στη μελέτη της επιχειρηματολογίας, με έμφαση στην κατανόηση και αξιολόγηση της επιχειρηματολογίας των μαθητών (Bell, 2004; Brem & Rips, 2000; Erduran et al., 2004; Jimeinez Aleixandre et al., 2000; Sandoval & Reiser, 2004). Έρευνες έχουν δείξει πως οι μαθητές έχουν την ικανότητα να αναπτύξουν επιχειρήματα αλλά αντιμετωπίζουν συχνά δυσκολίες που σχετίζονται με τον τρόπο με τον οποίο δομούν τα επιχειρήματά τους. Για παράδειγμα, αρκετοί μαθητές τείνουν να πιστεύουν ότι οι απόψεις CARDET 6

τους ή οι προσωπικές τους θεωρίες είναι ορθές έστω και αν δεν υποστηρίζονται από δεδομένα. Μια επιπρόσθετη δυσκολία σχετίζεται με την τάση των μαθητών να προσαρμόζουν τα δεδομένα στις προσωπικές τους θεωρίες ή να θεωρούν τα πειραματικά τεκμήρια λανθασμένα αν αυτά τις καταρρίπτουν (Kuhn, 1989, 1991, 1993, 2001). Τέλος, όπως έχουν δείξει έρευνες από εφαρμογές σε ταξεις, αρκετοί μαθητές τείνουν να χρησιμοποιούν επεξηγήσεις αντί επιχειρήματα, ή να υποστηρίζουν τις απόψεις τους με ένα τεκμήριο, αγνοώντας όλα τα υπόλοιπα τεκμήρια τα οποία πιθανόν να οδηγούν σε διαφορετικές θεωρίες (Bell, 2004; Erduran et al, 2004; Jimeinez-Aleixandre et al. 2000; Osborne et al., 2004; Sandoval, 2003, Suthers, 2003). Πρόσφατες έρευνες (Bell, 2004; Clark & Sampson, 2008; Evagorou & Osborne, 2008;) αναφέρουν ότι η χρήση τεχνολογίας μπορεί να στηρίξει τους μαθητές στην προσπάθειά τους να αναπτύξουν επιχειρήματα. Οι έρευνες αυτές επικεντρώνονται στη χρήση περιβαλλόντων που αξιοποιούν τοσο το διαδίκτυο όσο και ειδικά σχεδιασμένα εργαλεία (Bell & Linn, 2004; Clark & Sampson, 2006; Evagorou & Osborne, 2007; Evagorou & Osborne, 2008; Sandoval, 2003; Suthers, 2003), τα οποία έχουν ως στοχο την υποστήριξη εκείνων των δυσκολιών των μαθητών που τους αποτρέπουν από το να δημιουργούν αξιόπιστα επιχειρήματα. Χρήση τεχνολογίας για την υποστήριξη της επιχειρηματολογίας Η χρήση τεχνολογίας για την υποστήριξη επιχειρηματολογίας συχνά στηρίζεται σε κοινωνικές θεωρίες μάθησης σύμφωνα με τις οποίες η τεχνολογία μπορεί να υποστηρίξει τους μαθητές, αν αυτές οι προσπάθειες προωθούν την αλληλεπίδραση των μαθητών σε ομάδες, και την ανταλλαγή ιδεών και επιχειρημάτων. Συγκεκριμένα, οι έρευνες που έχουν γίνει σε σχέση με την υποστήριξη των δυσκολιών των μαθητών στην επιχειρηματολογία σχετίζονται με τη χρήση δύο διαφορετικών μορφών τεχνολογίας (Evagorou & Avraamidou, 2008): (α) εργαλεία αναπαράστασης της γνώσης (Edelson et al., 1996), και (β) εργαλεία διαδικτυακής συζήτησης (Scardamalia, 2003). Εργαλεία αναπαράστασης της γνώσης Τα εργαλεία αναπαράστασης της γνώσης είναι ειδικά σχεδιασμένα για να υποστηρίζουν τους μαθητές στην προσπάθειά τους να συνδέουν τα τεκμήρια με τους ισχυρισμούς τους, βοηθώντας έτσι τους μαθητές να συνδέουν περισσότερα τεκμήρια με το επιχείρημά τους. CARDET 7

Επιπρόσθετα, όπως αναφέρει ο Suthers (1999), λόγω της διαγραμματικής αναπαράστασης των τεκμηρίων και των ισχυρισμών, είναι πιο εύκολο για τους μαθητές να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο αυτά συνδέονται, και να συζητήσουν το τελικό επιχείρημα με τους συμμαθητές τους. Παραδείγματα τέτοιων εργαλείων αποτελούν το Belvedere (Lajoie & Lesgold, 1992), το SenseMaker (Bell, 1997; Bell & Linn, 2000; Bell, 2004) και το Collaboratory Notebook (Edelson, Pea & Gomez 1996). Για τους σκοπούς του ερευνητικού προγράμματος Τεχνοσκέψη αξιοποιήθηκε το SenseMaker. Το SenseMaker είναι εργαλείο ενσωματωμένο στην πλατφόρμα (WISE) (Linn, Eylon & Davis, 2004) το οποίο επιτρέπει στους μαθητές να συγκεντρώσουν τεκμήρια από το διαδίκτυο ή από διερευνήσεις και να αναπαραστήσουν τα επιχειρήματά τους συνδέοντας τα κατάλληλα τεκμήρια με το ανάλογο επιχείρημα, όπως φαίνεται στην εικόνα πιο κάτω. Παράδειγμα από το SenseMaker Σύμφωνα με τον Bell (1997), με τη χρήση του SenseMaker οι μαθητές όχι μόνο μπορούν να συνδέσουν τα κατάλληλα τεκμήρια με τα κατάλληλα επιχειρήματα, αλλά επιπρόσθετα εξωτερικεύουν τη σκέψη τους, για να γίνει κατανοητή τόσο από τους συμμαθητές τους όσο και από τον εκπαιδευτικό, και μπορούν να αναδιοργανώσουν το επιχείρημά τους αν χρειαστεί συνδέοντας το κατάλληλο τεκμήριο με το ανάλογο επιχείρημα. Εργαλεία διαδικτυακής συζήτησης Τα εργαλεία διαδικτυακής συζήτησης μπορούν να υποστηρίξουν την επικοινωνία ανάμεσα σε άτομα ή ομάδες, υποβοηθώντας το διάλογο. Αυτά τα εργαλεία στηρίζονται στην αντίληψη CARDET 8

ότι η οικοδόμηση της γνώσης αποτελεί κοινωνική διαδικασία κατά την οποία ιδέες και επιχειρήματα μπορούν να συζητηθούν (Scardamalia & Bereiter, 1999). Επιπρόσθετα, τέτοια εργαλεία παρέχουν στους μαθητές περισσότερο χρόνο για να σκεφτούν και να δομήσουν το επιχείρημά τους, κάτι που δεν συμβαίνει συνήθως στις συζητήσεις στις τάξεις (Lampert, Rittenhouse & Crumbaugh, 1996). Τέλος, επιτρέπουν σε μαθητές οι οποίοι δυσκολεύονται να εκφαστούν προφορικά να συμβάλλουν στη συζήτηση. Παραδείγματα τέτοιων εργαλείων αποτελούν το Knowledge Forum/CSILE (Scardamalia, Bereiter, & Lamon, 1994), το ExplanationConstructor (Reiser, 2002; Sandoval & Reseir, 2004) ή ακόμη και όποιοσδήποτε άλλως χώρος σύχγρονης ή ασύγχρονης συζήτησης. Υπολογιστές χειρός Οι υπολογιστές χειρός ορίζονται ως οι φορητές τεχνολογίες υπολογισμού που συνοδεύουν τον χρήστη και παρέχουν στήριξη σε ποικίλες καταστάσεις και για ένα ευρύ φάσμα στόχων («Mobile Device», 2007). Τέτοιες συσκευές στην εκπαίδευση χρησιμοποιούνται συνήθως για υπαίθριες μελέτες όπως για παράδειγμα η μελέτη της ποιότητας του νερού κάποιας περιοχής (Avraamidou, Evagorou, Zembylas & Vrasidas, 2007; Avraamidou & Evagorou 2008) ή κατά τη διάρκεια επισκέψεων σε μουσεία και σε κέντρα επιστήμης (Hsi, 2000; Kirk, 2001). Υπολογιστές χειρός και υπαίθρια μελέτη Η χρήση των υπολογιστών χειρός μπορεί να στηρίξει τους μαθητές στην προσπάθειά τους να συλλέξουν τα δεδομένα που χρειάζονται και να τα οργανώσουν, αποφορτώνοντας έτσι τη CARDET 9

μνήμη τους και συντείνοντας στο να γίνουν συνδέσεις ανάμεσα στις υποθέσεις και τα δεδομένα (Means & Voss, 1996). Ένα από τα βασικότερα πλεονεκτήματα των υπολογιστών χειρός είναι ότι μπορούν να μεταφερθούν εκτός τάξης και να χρησιμοποιηθούν σε υπαίθριες μελέτες, βοηθώντας έτσι τους μαθητές να συλλέξουν δεδομένα εύκολα, να τα αποθηκεύσουν και ακόμη να ανταλλάξουν δεδομένα με άλλες ομάδες. Συμβολή του ερευνητικού προγράμματος Τεχνοσκέψη Γενικός σκοπός του ερευνητικού προγράμματος Τεχνοσκέψη ήταν η ανάπτυξη δεξιοτήτων επιχειρηματολογίας σε μαθητές 10-12 χρόνων, με τη χρήση νέων τεχνολογιών, στο μάθημα των φυσικών επιστημών. Ειδικότερα, στόχος του ερευνητικού προγράμματος ήταν η δημιουργία και ερευνητική τεκμηρίωση διδακτικού υλικού, το οποίο να μπορεί να αξιοποιηθεί από τους εκπαιδευτικούς για να υποστηρίξουν τους μαθητές στους στην προσπάθεια τους να αναπτύξουν καλυτερα επιχειρήματα. Η σημαντικότητα του έργου αυτού βασίζεται στο γεγονός ότι δεν υπάρχει δημοσιευμένο, ερευνητικά εγκυροποιημένο διδακτικό υλικό για την επιχειρηματολογία στην Κύπρο, το οποίο να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους εκπαιδευτικούς. Επιπρόσθετα, το διδακτικό υλικό του προγράμματος Τεχνοσκέψη εστιάζει στη διερεύνηση ενός περιβαλλοντικού προβλήματος, τόσο εντός όσο και εκτός της τάξης, παρέχοντας μια επιπρόσθετη στήριξη στους εκπαιδευτικούς που θέλουν να σχεδιάσουν και να πραγματοποιήσουν υπαίθριες μελέτες με τις τάξεις τους. Περιγραφή διδακτικού υλικού Το μαθησιακό περιβάλλον του προγράμματος Τεχνοσκέψη έχει σχεδιαστεί με βάση την προσέγγιση παρουσίασης προβλήματος (Krajick et al, 1998), κοινωνικές θεωρίες μάθησης (Vygotsky, 1978) καθώς και με βάση προηγούμενες έρευνες που αναφέρονται: (α) στην υποστήριξη της διδασκαλίας δεξιοτήτων επιχειρηματολογία (Erduran et al, 2004, McNeil & Krajick, 2006), (β) στη χρήση διαδικτύου για διδασκαλία επιχειρηματολογίας (Bell & Linn, 2004; Clark & Sampson, 2006) και (γ) στη χρήση υπολογιστών χειρός (Quintana & Fishman, 2006). Για το σχεδιασμό της αρχικής μορφής του διδακτικού υλικού συνεργάστηκαν εκπαιδευτικοί και ερευνητές, ενώ στη συνέχεια, μετά την πιλοτική εφαρμογή το διδακτικό υλικό αναθεωρήθηκε. CARDET 10

Το κεντρικό ερώτημα του μαθησιακού περιβάλλοντος ήταν ένα περιβαλλοντικό και κοινωνικο-επιστημονικό θέμα: «Πρέπει να μετακινηθούν τα χοιροστάσια από την περιοχή του Παλιομετόχου;» και κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας οι μαθητές εργάστηκαν σε ομάδες για να συλλέξουν πληροφορίες και δεδομένα (αξιοποιώντας το διαδίκτυο και τους υπολογιστές χειρός) για να υποστηρίξουν το επιχείρημά τους υπερ ή κατά της μετακίνησης των χοιροστασίων. Το θέμα των χοιροστασίων έχει επιλεγεί επειδή είναι ένα κοινωνικοεπιστημονικό θέμα το οποίο παρουσιάζεται στις εφημερίδες συχνά, και για το οποίο οι μαθητές είχαν τη δυνατότητα να συλλέξουν δεδομένα όχι μόνο από το διαδίκτυο αλλά επίσης και μέσα από μελέτες πεδίου ή συνεντεύξεις. Το πρόβλημα της οχληρίας από τα χοιροστάσια αποτελεί ένα αυθεντικό πρόβλημα για τους μαθητές που ζουν στη περιοχή, και έτσι θεωρήθηκε ότι θα λειτουργήσει ως ένα μέσο για να εμπλέξει ενεργά τους μαθητές στη μαθησιακή διαδικασία. Για τους σκοπούς του προγράμματος σχεδιάστηκε ενότητα οχτω μαθημάτων, διάρκειας 80 λεπτών. Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων οι μαθητές εργάστηκαν τόσο μέσα στην τάξη, όσο και εκτός τάξης για να συλλέξουν δεδομένα με τη χρήση των υπολογιστών χειρός. Ο πίνακας που ακολουθεί παρουσιάζει συνοπτικά τη δομή των μαθημάτων, ενώ στη συνέχεια ακολουθεί περιγραφή των μαθημάτων. Μαθημα Μάθημα 1ο: Εισαγωγή στην επιχειρηματολογία Μαθήματα 2 & 3: Παρουσίαση του προβλήματος Δραστηριότες Παρουσιάση ενός κοινωνικο-επιστημονικού προβλήματος: Αντιδράσεις στη δημιουργία ζωολογικού κήπου. Οι μαθητές εργάστηκαν σε ομάδες για να αποφασίσουν αν συμφωνούν ή όχι με την απόφαση να κτιστεί ζωολογικός κήπος στην περιοχή τους. Παρουσίαση των επιχειρημάτων κάθε ομάδας και συζήτηση. Συζήτηση για τη δομή του επιχειρήματος. Παρουσίαση του προβλήματος στους μαθητές: Περιβαλλοντικά προβλήματα παρακείμενου χοιροστασίου και τρόποι αντιμετώπισης. Εργασία σε ομάδες, χρησιμοποιώντας το μαθησιακό περιβάλλον στη πλατφόρμα WISE (Linn et al., 2004) με στόχο την κατανόηση των πτυχών του προβλήματος. Χρήση ειδικά σχεδιασμένων εργαλείων για υποστήριξη της επιχειρηματολογίας (π.χ. SenseMaker). CARDET 11

Μάθημα 4: Εξοικείωση με τους υπολογιστές χειρός και τα όργανα μέτρησης της ποιότητας του νερού. Μαθήματα 5 & 6: Επίσκεψη στο χοιροστάσιο Μάθημα 7: Προετοιμασία του τελικού επιχειρήματος Μάθημα 8: Παρουσίαση τελικών επιχειρημάτων και συζήτηση Οι μαθητές χρησιμοποιήσαν τους υπολογιστές χειρός για να εξοικειωθούν, κάνοντας διερευνήσεις τόσο εντός όσο και εκτός της τάξης. Προετοιμασία ερωτήσεων για τη συνέντευξη του χοιροτρόφου Εξοικείωση με τα όργανα μέτρησης της ποιότητας του νερού. Επίσκεψη στο χοιροστάσιο Συλλογή τεκμηρίων από τους μαθητές σε σχέση με τις τεχνικές διαχείρισης των αποβλήτων, τη θέση του χοιροστασίου και την απόσταση της από τις κατοικημένες περιοχές, και την ποιότητα του νερού. Συνέντευξη με το χοιροτρόφο Διαδικτυακή συζήτηση στο WISE. Οι μαθητές ετοίμασαν το τελικό τους επιχείρημα χρησιμοποιώντας τεκμήρια από το WISE και την επιτόπια διερεύνησή τους, καθώς και σχόλια απο τη διαδικτυακή συζήτηση. Οι ομάδες παρουσιασαν το τελικό επιχείρημα στην τάξη. Συζήτηση των επιχειρημάτων όλων των ομάδων. Ο εκπαιδευτικός έκανε αναφορά στη δομή του επιχειρήματος. Προετοιμασία από τους μαθητές επιστολής προς τις τοπικές αρχές με εισηγήσεις που προκύπτουν από τη διερεύνησή τους. Μάθημα 1ο: Εισαγωγή στην επιχειρηματολογία Στόχος του μαθήματος αυτού ήταν να γίνει εισαγωγή στους μαθητές στο θέμα της επιχειρηματολογίας. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος οι μαθητές χωρίστηκαν σε ομάδες των 3-4 ατόμων για να συζητήσουν το εξής θέμα: Να δημιουργηθεί ή όχι ζωολογικός κήπος στην περιοχή μας; Η συζήτηση στις ομάδες υποστηρίχθηκε με τη χρήση φύλλων εργασίας και αποσπασμάτων με πληροφορίες για τη λειτουργία των ζωολογικών κήπων (βλ. Μάθημα 1). Με το τέλος της δραστηριότητας οι ομάδες παρουσιασαν τα επιχειρήματά τους και συζήτησαν για το τι είναι επιχείρημα και πως αυτό διαφέρει από μια μη τεκμηριωμένη άποψη. CARDET 12

Μάθημα 2ο και 3ο: Εισαγωγή στο πρόβλημα των χοιροστασίων Στόχος του μαθήματος αυτού ήταν να παρουσιαστεί στους μαθητές το πρόβλημα της περιοχής το οποίο έχει προκληθεί από τη λειτουργία των χοιροστασίων (οχληρία). Επιπρόσθετος στόχος ήταν να γνωρίσουν οι μαθητές τις λειτουργίες που γίνονται στα χοιροστάσια για τη διαχείριση των αποβλήτων, καθώς και τα περιβαλλοντικά προβλήματα που δημιουργούνται από τη λειτουργία των χοιροστασίων. Το πρόβλημα παρουσιάστηκε μέσα από αποσπάσματα από εφημερίδες και στους μαθητές παρουσιάστηκε η ερώτηση: Πρέπει να μετακινηθούν τα χοιροστάσια από την περιοχή Παλιομετόχου; Για την υποστήριξη αυτής της διαδικασίας έχει αξοιοποιηθεί η πλατφόρμα WISE (http://wise.berkeley.edu) στην οποία έχουν οργανωθεί όλες οι πληροφορίες που μελέτησαν οι μαθητές σε σχέση με το πρόβλημα των χοιροστασίων. Η εικόνα πιο κάτω παρουσιάζει την πρώτη σελίδα του προγράμματος Τεχνοσκέψη, έτσι όπως έχει δομηθεί στο WISE 1. Εικόνα από το μάθημα Τεχνοσκέψη στο WISE Η πλατφόρμα WISE έχει επιλεγεί επειδή παρέχει τη δυνατότητα υποστήριξης των μαθητών καθώς διαβάζουν τις διάφορες σελίδες στο διαδίκτυο για να συλλέξουν δεδομένα. Ειδικότερα, οι μαθητές υποστηρίχθηκαν με δύο διαφορετικούς τρόπους: (α) τα Note windows που είχαν προστεθεί σε κάποιες από τις σελίδες (βλέπε εικόνα πιο πάνω) και υπευνθυμίζουν στους μαθητές τι πληροφορίες ψάχνουν σε κάθε σελίδα και (β) το εργαλείο SenseMaker υποστηρίζει τους μαθητές καθώς προσπαθούν να συνδέσουν το επιχείρημα τους με τα δεδομένα. 1 Πληροφορίες για πρόσβαση στο μάθημα Τεχνοσκέψη στο WISE στο mariaevagorou@gmail.com CARDET 13

Μέσα από το WISE οι μαθητές είχαν τη δυνατότητα να μελετήσουν διάφορα στοιχεία για να κατανοήσουν το θέμα της διαχείρισης αποβλήτων στα χοιροστάσια, πως προκαλείται η δυσοσμία και τις βέλτιστες τεχνικές που έχουν προταθεί στους χοιροτρόφους. Σε διάφορα σημεία στο μάθημα αυτό ζητήθηκε στους μαθητές να καταγράψουν είτε τις απόψεις τους είτε τις πληροφορίες που συγκέντρωσαν (χρησιμοποιώντας εργαλεία του WISE) και να τα συζητήσουν με τους συμμαθητές τους. Επιπρόσθετα, σε κάποιο σημείο του μαθήματος παρουσιάστηκε στους μαθητές το επιχείρημα των οικολόγων σε σχέση με το θέμα αυτό, και συζητήθηκαν τόσο τα τεκμήρια του επιχειρήματος όσο και η δομή του (βλ. φύλλα εργασίας Μάθημα 1). Από την εφαρμογή του Τεχνοσκέψη στο Δημοτικό Σχολείο Μάμμαρι Μάθημα 4ο: Εξοικείωση με τους υπολογιστές χειρός και τα όργανα μέτρησης της ποιότητας του νερού. Στόχος του μαθήματος αυτού ήταν η εξοικείωση των μαθητών με τους υπολογιστές χειρός και τα όργανα μέτρησης ποιότητας του νερού. Για τον σκοπό αυτό σχεδιάστηκαν δραστηριότητες για εξοικείωση με τους υπολογιστές χειρός και δραστηριότητες για τη χρήση των οργάνων μέτρησης της ποιότητας του νερού (βλ. Φύλλα Εργασίας Μάθημα 4ο). Οι μαθητές εφάρμοσαν σε ομάδες όλες τις δραστηριότητες κυκλικά. Επιπρόσθετα, μια από τις δραστηριότητες καλούσε τους μαθητές να καταγράψουν κάποιες ερωτήσεις που θα ήθελαν να ρωτήσουν το χοιροτρόφο κατά τη διάρκεια της επίσκεψης στα χοιροστάσια. CARDET 14

Δείκτες μέτρησης της ποιότητας του νερού Μάθημα 5ο και 6ο: Επίσκεψη στα χοιροστάσια και συλλογή δεδομένων Στόχος του μαθήματος αυτού ήταν η επιτόπια συλλογή δεδομένων από τους μαθητές με τη χρήση δεικτών και των υπολογιστών χειρός. Στο πρώτο μέρος του μαθήματος οι μαθητές εκάναν μετρήσεις της ποιότητας νερού (με ειδικούς δείκτες) και κατέγραψαν τα αποτελέσματα των στοιχείων τους στους υπολογιστές χειρός. Στη συνέχεια εκάναν καταγραφή των στοιχείων περιβάλλοντος στους υπολογιστές χειρός (π.χ. θέση χοιροστασίου, απόσταση από κατοικημένες περιοχές, οσμές) χρησιμοποιώντας το ειδικό φύλλο εργασίας που είχαν στον υπολογιστή τους (βλ. Φύλλα Εργασίας, Μάθημα 5ο&6ο). Κατά τη διάρκεια της διερεύνησης αυτής οι μαθητές μπορούσαν να βγάλουν φωτογραφίες για να τις χρησιμοποιήσουν ως τεκμήρια για το επιχείρημά τους. Στο δεύτερο μέρος του μαθήματος ο χοιροτρόφος ξενάγησε τους μαθητές στο χοιροστάσιο, τους μίλησε για τις τεχνικές επεξεργασίας των αποβλήτων και δέχτηκε τις ερωτήσεις τους. CARDET 15

Από την επίσκεψη στα χοιροστάσια Μάθημα 7ο: Προετοιμασία τελικού επιχειρήματος Στο μάθημα αυτό οι μαθητές κατέγραψαν τα δεδομένα/τεκμήριά που συνέλεξαν από την υπαίθρια μελέτη στα χοιροστάσια, στο WISE. Στόχος του μαθήματος ήταν οι μαθητές να καταλήξουν σε ένα επιχείρημα (αν πρέπει να μετακινηθούν ή όχι τα χοιροστάσια) και να μοιραστούν το επιχείρημα με τους συμμαθητές στους στο διαδικτυακό χώρο συζήτησης του WISE. Στη συνέχεια κάθε ομάδα σχολίασε το επιχείρημα μιας άλλης ομάδας. Τελική δραστηριότητα του μαθήματος αυτού ήταν η προετοιμασία από κάθε ομάδα μιας παρουσίαση σε PowerPoint στην οποία να παρουσιάζεται το επιχείρημά τους. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε ειδικό φύλλο εργασίας (βλ. Μάθημα 7ο) το οποίο παραθέτει τα στοιχεία που έπρεπε να συμπεριληφθούν στις παρουσιάσεις των μαθητών. SenseMaker από το Τεχνοσκέψη, στην πλατφόρμα WISE CARDET 16

Μάθημα 8: Παρουσίαση τελικών επιχειρημάτων και συζήτηση Στο τελευταίο μάθημα οι μαθητές παρουσίασαν το τελικό τους επιχείρημα και το υποστήριξαν. Ο εκπαιδευτικός κατά τη διάρκεια της συζήτησης εντόπιζε τη δομή των επιχειρημάτων και σχολίαζε. Ακολούθησε συζήτηση των επιχειρημάτων, και στο τέλος του μαθήματος οι μαθητές συνεργάστηκαν για να ετοιμάσουν επιστολή στην οποία συνοψίζουν τα συμπεράσματα από τις διερευνήσεις τους, καθώς και το τελικό επιχείρημα της τάξης. Κύρια αποτελέσματα από την εφαρμογή Το διδακτικό υλικό εφαρμόστηκε σε δύο τάξεις (Ε και Στ τάξη) του Δημοτικού Σχολείου Μάμμαρι κατά τη διάρκεια της Σχολικής Χρονίας 2007-2008. Οι μαθητές εργάστηκαν σε ομάδες, τόσο στην τάξη όσο και κατά τη διάρκεια της υπαίθριας μελέτης, για οχτώ 80-λεπτα μαθήματα. Η εφαρμογή στην Ε τάξη λειτουργούσε ως πιλοτική εφαρμογή, και μετά από κάθε διδασκαλία το διδακτικό υλικό προσαρμοζόταν για να χρησιμοποιηθεί στη Στ τάξη. Πριν από την εφαρμογή του διδακτικού υλικού οι μαθητές συμπλήρωσαν διαγνωστικό δοκίμιο επιχειρηματολογίας (βλ. Παράρτημα) το οποίο αξιολογεί τη δεξιότητα των μαθητών να επιλέγουν ή και να γράφουν πειστικά επιχειρήματα. Πέραν από το διαγνωστικό δοκίμιο επιχειρηματολογίας, έγινε βιντεοσκόπηση όλων των μαθημάτων, συνεντεύξεις με όλους τους μαθητές και επίσης αναλύθηκαν όλες οι εργασίες και οι παρουσιάσεις των μαθητών. Για την ανάλυση της ποιότητας των επιχειρημάτων των μαθητών χρησιμοποιήθηκε προσαρμοσμένη μορφή του πλαισίου του Toulmin (1958) η οποία παρουσιάζεται στους Erduran et al. (2004). Δεδομένα Ισχυρισμός Εγγυήσεις Αντικρούσεις Υποστηρίξεις Η δομή ενός επιχειρήματος σύμφωνα με τον Toulmin (1958) CARDET 17

Στο μοντέλο του Toulmin (1958) τα δεδομένα (data), οι ισχυρισμοί (claims), οι εγγυήσεις (warrants), οι υποστηρίξεις (backings), οι αντικρούσεις (rebuttals) και οι συνθήκες (qualifiers) είναι όλα μέρος της επιχειρηματολογίας. Το σχεδιάγραμμα πιο κάτω παρουσιάζει τη δομή ενός επιχειρήματος όπως την προτείνει ο Toulmin. Τα δεδομένα (data) είναι τα γεγονότα που υποστηρίζουν ένα ισχυρισμό (claim), αποτελώντας έτσι τη βάση του ισχυρισμού. Ο ισχυρισμός είναι η κατάληξη, το συμπέρασμα που προσπαθούμε να αποδείξουμε. Οι εγγυήσεις (warrants) χρησιμοποιούνται για να δικαιολογήσουν τις συνδέσεις ανάμεσα στα δεδομένα και τον ισχυρισμό, δρώντας ως γέφυρες. Τέλος, οι υποστηρίξεις (backings) είναι τα βασικά συμπεράσματα που δικαιολογούν συγκεκριμένες εγγυήσεις. Επιπρόσθετα, τα πιο πολύπλοκα επιχειρήματα, σύμφωνα με το Toulmin (1958) περιλαμβάνουν τις συνθήκες (qualifiers) οι οποίες είναι οι περιστάσεις κατά τις οποίες οι ισχυρισμοί είναι ορθοί, και τις αντικρούσεις (rebuttals), οι οποίες ορίζουν τις συνθήκες κάτω από τις οποίες ένας ισχυρισμός δεν είναι ορθός. Το θεωρητικό πλαίσιο που εισηγείται ο Toulmin μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση των επιχειρημάτων, αλλά δεν λαμβάνει υπόψη το πλαίσιο στο οποίο το επιχείρημα τίθεται. Στηριζόμενοι στο θεωρητικό πλαίσιο του Toulmin, οι Erduran et al. (2004) έχουν αναπτύξει ένα αναλυτικό πλαίσιο για αξιολόγηση-ταξινόμηση των επιχειρημάτων. Με βάση το πλαίσιο αυτό τα επιχειρήματα μπορούν να ταξινομηθούν σε 5 επίπεδα. Επίπεδο Επίπεδο 1 Επίπεδο 2 Επίπεδο 3 Επίπεδο 4 Επίπεδο 5 Περιγραφή Επιχειρήματα που αποτελούνται από ένα απλό ισχυρισμό. Επιχειρήματα με ισχυρισμό που υποστηρίζεται από δεδομένα, υποθέσεις ή λόγους αλλά χωρίς εξηγήσεις για περιπτώσεις στις οποίες το επιχείρημα δεν είναι ορθό (rebuttals) Επιχειρήματα με ισχυρισμό που υποστηρίζεται από δεδομένα, υποθέσεις ή λόγους και προσπάθειες για εξηγήσεις για περιπτώσεις στις οποίες το επιχείρημα δεν είναι ορθό (rebuttals) Επιχειρήματα με ισχυρισμό που υποστηρίζεται από δεδομένα, υποθέσεις ή λόγους και εξηγήσεις για περιπτώσεις στις οποίες το επιχείρημα δεν είναι ορθό (rebuttals) Επιχείρημα με ισχυρισμούς, δεδομένα και περισσότερες από μια εξηγήσεις για περιπτώσεις στις οποίες το επιχείρημα δεν είναι ορθό (rebuttals) Αναλυτικό πλαίσιο για την αξιολόγηση επιχειρημάτων (Erduran et al, 2004). CARDET 18

Η ανάλυση των εργασιών και των τελικών παρουσιάσεων των μαθητών, καθώς και η ανάλυση των διαγνωστικών δοκιμίων έχει καταδείξει ότι όλοι οι μαθητές έχουν εμπλακεί στη δημιουργία επιχειρημάτων. Συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια του πρώτου μαθήματος όλοι οι μαθητές έδωσαν το επιχείρημά τους αλλά κανένα από τα επιχειρήματά τους δεν είχε υποστηριχθεί από τεκμήρια. Αντίθετα, στο τελευταίο μάθημα όλοι οι μαθητές έδωσαν επιχειρήματα τα οποία υποστηρίζονταν από πολλαπλά τεκμήρια. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι αυτό της Ομάδας 1: Πιστεύουμε ότι τα χοιροστάσια πρέπει να μετακινηθούν από την περιοχή επειδή προκαλούν προβλήματα (Ομάδα 1, Μάθημα 2ο, Επίπεδο 1) Δεν πρέπει να μετακινηθούν ή να κλείσουν τα χοιροστάσια. Αν κλείσουν πολλοί άνθρωποι θα χάσουν τις δουλειές τους, δεν θα έχουμε κρέας για να φάμε. Μπορεί να μυρίζει άσχημα αλλά υπάρχουν διάφοροι τρόποι διαχείρισης των αποβλήτων που μπορούν να βοηθήσουν (Ομάδα 1, Μάθημα 7ο, Επίπεδο 3) Κατά τη διάρκεια της εφαρμογής του διδακτικού υλικού, όλες οι ομάδες συμμετείχαν στη διαδικτυακή συζήτηση, αν και αρκετοί από τους μαθητές δύσταζαν να παρουσιάσουν τα επιχειρήματά τους προφορικά. Κατά τη διάρκεια της διαδικτυακής συζήτησης, όλες οι ομάδες συμμετείχαν, με περισσότερες από έξι υποβολές απαντήσεων για κάθε ομάδα, με όλες τις ομάδες να σχολιάζουν τα επιχειρήματα των συμμαθητών τους. Οι συνεντεύξεις που έγιναν μετά το τέλος της εφαρμογής έδειξαν ότι το διδακτικό υλικό συνέβαλε στη δημιουργία θετικών συναισθημάτων έναντι στο μάθημα της επιστήμης. Το πιο κάτω απόσπασμα από τη συνέντευξη μιας μαθήτριας της Στ τάξης ήταν αντιπροσωπευτικό των αντιδράσεων των μαθητών: Ερευνήτρια: Ειρήνη: Ερευνήτρια: Ειρήνη: Ερευνήτρια: Ειρήνη: Πως ένιωσες όταν σου έδωσα τον υπολογιστή χειρός; Χάρηκα γιατί ήταν η πρώτη φορά που το έβλεπα και ήθελα να τον χρησιμοποιήσω. Χαμογελούσα και ένιωθα χαρούμενη. Θυμάσε να είχες παρόμοια συναισθήματα στο σχολείο; Ναι, όταν πήγαμε στο χοιροστάσιο. Εκτός από το μάθημα που κάναμε μαζί, πότε ένιωσε παρόμοια συναισθήματα; Κάθε φορά που είναι τα γενέθλια μου. CARDET 19

Ερευνήτρια: Ειρήνη: Ερευνήτρια: Ειρήνη: Ερευνήτρια: Ειρήνη: Είναι σημαντικό για εσένα να είσαι χαρούμενη στη τάξη; Ναι γιατί όταν είμαι χαρούμενη σημαίνει ότι θέλω να μάθω περισσότερα. Τί άλλα συναισθήματα είχες κατά τη διάρκεια των μαθημάτων μας; Αγωνιούσα να πάμε στα χοιροστάσια. Τι σου άρεσε στα μαθήματα που κάναμε; Ότι πήγαμε στα χοιροστάσια και μιλήσαμε με το χοιροτρόφο, αυτά που μας είπε στη συνέντευξη και ότι είμασταν σε ομάδες και μπορούσαμε να πούμε την γνώμη μας για το θέμα. Τα πιο πάνω αποσπάσματα αποτελούν ενδεικτικά στοιχεία για την εφαρμογή του διδακτικού υλικού του προγράμματος Τεχνοσκέψη. Η λεπτομερής περιγραφή των ερευνητικών αποτελεσμάτων του έργου δεν εμπίπτει στα πλαίσια του σκοπού του συγκεκριμένου εγχειριδίου αλλά παρουσιάζεται σε διάφορα άρθρα που είτε έχουν δημοσιευτεί σε επιστημονικά περιοδικά είτε έχουν παρουσιαστεί σε επιστημονικά συνέδρια (π.χ. Evagorou, Avraamidou & Vrasidas, 2008; Evagorou & Avraamidou, 2009) Επίλογος Τα αποτελέσματα από την εφαρμογή του διδακτικού υλικού του προγράμματος Τεχνοσκέψη δείχνουν ότι οι μαθητές μπορούν να εμπλακούν στην επιχειρηματολογία, φτάνει να υποστηρίζονται από το κατάλληλο διδακτικό υλικό και τα μαθησιακά εργαλεία. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μαθητές είχαν εμπλακεί ενεργά στη διερεύνηση του προβλήματος γιατί αφορούσε την κοινότητά τους, και ένιωθαν ότι η άποψη τους για το θέμα είχε αξία. Το πρόγραμμα αυτό αποτελεί ένα ερευνητικά τεκμηριωμένο παράδειγμα διδακτικού υλικού το οποίο μπορεί να προσαρμοστεί και να αξιοποιηθεί από τους εκπαιδευτικούς για να εισαγάγουν την επιχειρηματολογία στους μαθητές τους. Μελλοντικές προσπάθειες από την ομάδα μας σχετίζονται με την προσαρμογή του υλικού για εκπαίδευση εκπαιδευτικών στο θέμα της επιχειρηματολογίας και της χρήσης σύχγρονων τεχνολογιών στο μάθημα της επιστήμης, καθώς και την αξιοποίηση υπολογιστών χειρός σε επιτόπιες μελέτες. CARDET 20