Περιεχόμενο και μέθοδος προσέγγισης των Φυσικών Επιστημών στην Προσχολική και Πρώτη Σχολική ηλικία Πέτρος Π. Καριώτογλου Περίληψη Στο άρθρο αυτό προτείνονται οι διαδικασίες των επιστημονικών μεθόδων (παρατήρηση, υπόθεση, πείραμα, ταξινόμηση,..), ως περιεχόμενο κατάλληλο για τη δημιουργική απασχόληση και ευχαρίστηση των μικρών μαθητών / τριών Προσχολικής ή και Πρώτης Σχολικής Ηλικίας. Αυτή η προσέγγιση είναι πιθανόν να οδηγήσει στη μύηση των μικρών μαθητών / τριών στις Φυσικές Επιστήμες, ενώ αργότερα αναμένεται να συμβάλλει στην ανάπτυξη κριτικής σκέψης, αλλά και στην προσέγγιση του δηλωτικού περιεχομένου των Φυσικών Επιστημών. Περιγράφονται τα διδακτικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών, με έμφαση στο προτεινόμενο ανακαλυπτικό, και οι έννοιες του διδακτικού μετασχηματισμού του περιεχομένου, καθώς και του δίπολου: δηλωτική έναντι διαδικαστικής γνώσης. Εισαγωγή Το θέμα της διαπραγμάτευσης ή όχι των Φυσικών Επιστημών (ΦΕ) στην Προσχολική και την Πρώτη Σχολική ηλικία έχει απαντηθεί προ ετών θετικά. Αυτό αποδεικνύεται αφ ενός από την ύπαρξη τόσων περιοδικών και συνεδρίων για το θέμα αυτό και αφ ετέρου από τη διεθνή πρακτική που δείχνει ότι σε όλες σχεδόν τις χώρες του ανεπτυγμένου κόσμου οι ΦΕ αποτελούν σημαντικό κομμάτι του Αναλυτικού Προγράμματος της Προσχολικής Αγωγής. Έτσι κι αλλιώς, τα παιδιά αρέσκονται από μόνα τους να παρατηρούν και να σκέφτονται για τη Φύση και τα πειράματα, ενώ μυώντας τα παιδιά στις ΦΕ, αναπτύσσουν θετικές στάσεις γι αυτές. Παράλληλα, η χρήση γλώσσας που περιέχει επιστημονικούς όρους από μικρή ηλικία, επηρεάζει την ενδεχόμενη εξέλιξη των επιστημονικών εννοιών. Επιπλέον, τα παιδιά μπορούν να κατανοήσουν επιστημονικές έννοιες και σκέψεις, ενώ οι ΦΕ είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για την ανάπτυξη επιστημονικής σκέψης. Ξεκινώντας τη μύηση από μικρή ηλικία, πετυχαίνουμε καλλίτερη κατανόηση στην μετέπειτα πιο «επιστημονική» διδασκαλία (Eshach, 2006). Πολλούς και διαφορετικής κατηγορίας στόχους μπορούμε να επιδιώξουμε με τη διδασκαλία των ΦΕ στο Νηπιαγωγείο: να μάθουν έννοιες, νόμους και μεθόδους των ΦΕ, να αποκτήσουν επιστημονική σκέψη, να αναπτύξουν τη γλωσσική επικοινωνία, να ευχαριστηθούν απολαύσουν τη διδασκαλία κ.λ.π. Παρ όλα αυτά, για να είμαστε συνεπείς με τις Αρχές της Προσχολικής Αγωγής είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούμε τις ΦΕ για τη δημιουργική απασχόληση και ευχαρίστηση των μικρών μαθητών / τριών (από δω και πέρα μαθητών) και τα υπόλοιπα να τα αφήσουμε να έρθουν μόνα τους. Με αυτό τον περιορισμό, στην εργασία αυτή, επιχειρηματολογούμε σχετικά με τη χρήση των ΦΕ στις οργανωμένες δραστηριότητες στο Νηπιαγωγείο, μέσω της πειραματικής προσέγγισης διαδικαστικής γνώσης. Στη συνέχεια, διευκρινίζουμε όρους της Διδακτικής των ΦΕ (ΔΦΕ) που είναι απαραίτητοι στην κατανόηση του άρθρου, όπως ο διδακτικός μετασχηματισμός του περιεχομένου και το δίπολο δηλωτικής διαδικαστικής γνώσης. Το κύριο μέρος του άρθρου αφορά τα διδακτικά μοντέλα των ΦΕ και την ανάδειξη της έμφασης που
αποδίδουμε στο ανακαλυπτικό μοντέλο ως καταλληλότερου για τη διαπραγμάτευση των ΦΕ στην Προσχολική και Πρωτοσχολική εκπαίδευση. Η έννοια του διδακτικού μετασχηματισμού του περιεχομένου Η επιστημονική γνώση όπως παράγεται και θεωρείται από την επιστημονική κοινότητα, δεν είναι κατάλληλη να διδαχτεί όχι μόνο σε νήπια, αλλά ακόμη και σε μεγαλύτερους μαθητές. Για το λόγο αυτό προτείνεται μια διαδικασία επιλογής και μετατροπής της επιστημονικής γνώσης, σε γνώση κατάλληλη για να διδαχτεί στον στοχούμενο πληθυσμό. Ο διδακτικός μετασχηματισμός είναι μια σύνθετη διαδικασία που υπερβαίνει την απλοποίηση της γνώσης και παίρνει υπόψη επιστημολογικούς και ψυχολογικούς παράγοντες (Καριώτογλου 2006). Ως παράδειγμα, η διάκριση των τριών φυσικών καταστάσεων της ύλης στις μεγαλύτερες τάξεις του Δημοτικού και στο Γυμνάσιο στηρίζεται σε αμοιβαία αποκλειόμενα μακροσκοπικά κριτήρια: τα στερεά έχουν σταθερό όγκο και σχήμα, τα υγρά μόνο όγκο και τα αέρια, κανένα από τα δύο. Στα νήπια όμως ή και στις πρώτες τάξεις του Δημοτικού, που είναι δύσκολος ο ταυτόχρονος χειρισμός δύο μεταβλητών, ο αντίστοιχος διδακτικός μετασχηματισμός του περιεχομένου καταλήγει σε απλούστερα κριτήρια: τα στερεά έχουν σταθερό σχήμα, τα υγρά όχι, τα αέρια συμπιέζονται. Μια τέτοια προσέγγιση δεν είναι απόλυτα συνεπής με την επιστημονική γνώση, αλλά είναι προσαρμοσμένη στις ικανότητες των παιδιών, η οποία αργότερα μπορεί να προσεγγίσει περισσότερο την επιστημονική άποψη. Διαδικαστική μάλλον, αντί δηλωτικής γνώσης Μια σημαντική (αλλά όχι μοναδική) και αποδεκτή διάκριση της επιστημονικής γνώσης αφορά αυτή μεταξύ δηλωτικής και διαδικαστικής γνώσης. Στην πρώτη εντάσσονται το εννοιολογικό περιεχόμενο των ΦΕ, οι αρχές και οι νόμοι, ενώ η δεύτερη αφορά τις διαδικασίες των επιστημονικών μεθόδων, δηλ. την κλασσική υποθετικο-παραγωγική, αλλά και όποιες άλλες χρησιμοποιούν οι επιστήμονες (Τσελφές 2002). Στοιχεία της κλασσικής επιστημονικής μεθόδου αποτελούν: η παρατήρηση, η δημιουργία και ο έλεγχος των υποθέσεων, η μέτρηση, η ταξινόμηση, η επικοινωνία των αποτελεσμάτων, η εξαγωγή συμπερασμάτων κ.α. (Unesco, 1985). Παράδειγμα δηλωτικής γνώσης αποτελούν οι μαγνήτες, οι πόλοι τους, ο κανόνας έλξης ή της άπωσης των πόλων και η εφαρμογή τους π.χ. στα ψυγεία. Στο δεύτερο είδος εντάσσουμε τις πειραματικές διαδικασίες των μαγνητών που γίνονται με κάποιο σκοπό. Ως παράδειγμα, για να συμπεράνουν τα παιδιά την έλξη των μαγνητικών πόλων πρέπει να τα οδηγήσουμε να κάνουν μια υπόθεση, ως απάντηση στο ερώτημα «τι θα συμβεί αν πλησιάσουμε τα άκρα δυο μαγνητών». Στις συνέχεια για να τα οδηγήσουμε στον έλεγχο της υπόθεσης της αλληλεπίδρασης ρωτάμε «πως θα το ελέγξουμε αυτό;». Οι μαθητές υλοποιούν το πείραμα, περιγράφουν το αποτέλεσμα και στη συνέχεια μετά τη γενίκευση και με άλλους μαγνήτες συμπεραίνουν το νόμο για την έλξη των πόλων. Όλα τα παραπάνω αποτελούν διαδικασίες της κυρίαρχης επιστημονικής μεθόδου, δηλ. της υποθετικο-παραγωγικής (Τσελφές 2002). Εστιάζουμε λοιπόν στις διαδικασίες και δεν επιδιώκουμε άμεσα τη μάθηση της δηλωτικής γνώσης, αν και αναμένεται να επέλθει, σε μικρό ή μεγάλο βαθμό. Τα κυριότερα διδακτικά μοντέλα ΦΕ Στη ΔΦΕ δεχόμαστε την ύπαρξη τριών ιστορικά διαμορφωμένων διδακτικών μοντέλων, που αντιστοιχούν στα ιστορικά στάδια που ακολούθησε η ΔΦΕ: μοντέλο μεταφοράς, ανακάλυψης και εποικοδόμησης. Κύριο χαρακτηριστικό του μοντέλου
μεταφοράς είναι ότι θεωρεί το μαθητή παθητικό υποκείμενο της διδασκαλίας και τη μάθηση ως σωρευτική διαδικασία πληροφορίας που μεταβιβάζει ο εκπαιδευτικός (από δω και πέρα ο εκπαιδευτικός) στο μαθητή. Στα πλαίσια του μοντέλου μεταφοράς ο εκπαιδευτικός λειτουργεί ως κάτοχος και φορέας της γνώσης, αλλά και αυτός που την εγκυροποιεί. Τη γνώση αυτή εισάγει στους μαθητές του με διάλεξη ή/και ερωταποκρίσεις, τους μεταβιβάζει δηλαδή το μήνυμα κι αυτοί το δέχονται όπως ακριβώς είναι. Δεν συστήνεται για εφαρμογή στην προσχολική και πρώτη σχολική ηλικία παρά μόνο για περιεχόμενα που μοιάζουν με τις μεγάλες αφηγήσεις π.χ. το σύμπαν με τα αστέρια και συνακόλουθα το σχήμα της γης και το φαινόμενο μέρας νύχτας. Κύριο χαρακτηριστικό του μοντέλου της ανακάλυψης είναι ότι νέα γνώση προκύπτει από τους μαθητές, ύστερα από κατάλληλα διαμορφωμένες ερωτήσεις του εκπαιδευτικού. Για το σκοπό αυτό επιλέγουμε προς διδασκαλία: οικείες και ενδιαφέρουσες εφαρμογές, εύκολα και σχετικά επιτυχή πειράματα μέτρησης, καθώς και στοιχεία πειραματικής μεθοδολογίας. Σε σχέση με το πεδίο εφαρμογής των ανακαλυπτικών μεθόδων, σήμερα δεχόμαστε ότι κάθε περιεχόμενο δεν είναι κατάλληλο για ανακάλυψη. Οι μαθητές μπορούν να ανακαλύψουν γνώση με έντονα αντιληπτά χαρακτηριστικά και όχι κατασκευές του ανθρώπινου μυαλού. Έτσι κατάλληλο περιεχόμενο για ανακάλυψη είναι αυτό που αφορά: ιδιότητες και ταξινομήσεις σωμάτων, σχέσεις μεγεθών και φαινομένων, εφαρμογές σχέσεων και αρχών, εμπειρικούς νόμους και στοιχεία μεθοδολογίας (διαδικασίες). Αντίθετα δεν είναι κατάλληλο για ανακάλυψη περιεχόμενο που αφορά: έννοιες, ερμηνευτικά μοντέλα ή τον μικρόκοσμο. Οι σημαντικότερες φάσεις της ανακαλυπτικής επίδειξης (ο εκπαιδευτικός επιδεικνύει τα πειράματα) είναι: Α) εξοικείωσης και προβληματισμού: ο εκπαιδευτικός θέτει ερωτήσεις στους μαθητές, ώστε να τους κινήσει το ενδιαφέρον και να δημιουργήσει απορίες και ερωτήματα τα οποία θα βοηθήσουν την εξέλιξη του μαθήματος. Β) δημιουργίας και ελέγχου υποθέσεων: ο εκπαιδευτικός θέτει ερωτήματα, ζητώντας από τους μαθητές να κάνουν υποθέσεις για την εξέλιξη ενός φαινομένου ή για τους παράγοντες που το επηρεάζουν. Στη συνέχεια τους ζητά να προτείνουν τρόπους ελέγχου των υποθέσεων. Μέσα από τέτοιες διαδικασίες οι μαθητές ανακαλύπτουν τη νέα γνώση, ως αποτέλεσμα της επαλήθευσης ή διάψευσης των υποθέσεών τους. Γ) εφαρμογής της νέας γνώσης: ο εκπαιδευτικός ζητά από τους μαθητές να εφαρμόσουν τη νέα γνώση σε άλλα υλικά ή άλλες φυσικές καταστάσεις ώστε να αναδειχθούν τα όρια ισχύος της και να γενικευθούν τα συμπεράσματα. Δ) αξιολόγησης της νέας γνώσης: ο εκπαιδευτικός θέτει στους μαθητές του ερωτήσεις για να ελέγξει το επίπεδο κατανόησης της νέας γνώσης. Κυρίως επιμένει σε διαδικαστικού τύπου γνώση π.χ. στοιχεία της πειραματικής μεθοδολογίας και λιγότερο σε θέματα εφαρμογής της νέας ειδικής κατά μάθημα γνώσης. Το εποικοδομητικό μοντέλο διδασκαλίας στηρίζεται στην εποικοδομητική υπόθεση στη μάθηση, που θεωρεί ότι οι μαθητευόμενοι κατασκευάζουν προσωπικά νοήματα για το προς διδασκαλία γνωστικό αντικείμενο στηριζόμενοι, τόσο στις προϋπάρχουσες νοητικές αναπαραστάσεις (ιδέες) τους, όσο και στη διδασκαλία. Το περιεχόμενο διδασκαλίας επιλέγεται και μετασχηματίζεται διδακτικά σε γνώση κατάλληλη να διδαχτεί στο στοχούμενο πληθυσμό. Η σύνταξη μιας εποικοδομητικής προσέγγισης περιλαμβάνει συνήθως τις εξής φάσεις: 1) Ανάδειξης των ιδεών μαθητών 2, 3) Δοκιμασίας των ιδεών και καταγραφής των αποτελεσμάτων της 4) Εισαγωγής του
επιστημονικού προτύπου 5) Εφαρμογής του επιστημονικού προτύπου 6) Μεταγνωστικών διεργασιών. Ένα ερώτημα είναι αν περάσαμε σε νέα ιστορική φάση ή νέο μοντέλο. Υπάρχουν διάφορες τάσεις για το που οδηγείται σήμερα η ΔΦΕ, π.χ. οι πολλές εκδοχές του επιστημονικού γραμματισμού. Θεωρούμε ότι, σήμερα, κυρίαρχη τάση της ΔΦΕ και το αντίστοιχο διδακτικό μοντέλο είναι αυτό της διερευνητικής μάθησης, ή διερευνητικό μοντέλο με κύριο χαρακτηριστικό ότι η διδασκαλία και η μάθηση γίνονται σε αυθεντικό περιβάλλον και οι μαθητές διερευνούν προβλήματα όπως κάνουν και οι επιστήμονες. Προτείνεται μια ολιστική θεώρηση της εκπαίδευσης των μαθητών, που προσεγγίζει αυτή των επιστημόνων, με τη σχετική αναπλαισίωση. Η έννοια της διερεύνησης εμπεριέχει αυτή της ανακάλυψης, την οποία διευρύνει, οπωσδήποτε την εποικοδμητική υπόθεση στη μάθηση, αλλά προσθέτει και άλλα στοιχεία της αυθεντικής επιστημονικής εργασίας και παράδοσης, όπως «διάβασμα» και «γράψιμο» (Crawford, 2007; Park et al., 2009). Γιατί ανακάλυψη διερεύνηση / επιστημονικές δεξιότητες; Η ανακαλυπτική διδασκαλία, και κατ επέκταση η διερευνητική, είναι μια μέθοδος που ενεργοποιεί τα παιδιά, βοηθά στην ανάπτυξη επιστημονικών / νοητικών δεξιοτήτων και απαιτεί μικρή προετοιμασία. Η γνώση «ανακαλύπτεται» από τα παιδιά με κατάλληλες ερωτήσεις του / της εκπαιδευτικού. Η διδακτέα ύλη προωθείται από τις απαντήσεις μαθητών σε ερωτήσεις του /της εκπαιδευτικού, οι οποίες υλοποιούν τους στόχους του μαθήματος. Στρατηγική της είναι η δημιουργία και ο έλεγχος των υποθέσεων, ενώ η επαγόμενη μάθηση ερμηνεύεται στα πλαίσια της Γνωστικής Ψυχολογίας. Οι τελευταίοι θεωρούνται ενεργητικοί συμμέτοχοι, έχουν αρχικές ιδέες, όμως αλλάζουν εύκολα με τη διδασκαλία (όπως πιστεύονταν τότε). Ο εκπαιδευτικός είναι διευκολυντής της μάθησης και εμψυχωτής της διαδικασίας. Η γνώση που διαπραγματευόμαστε σ αυτή την περίπτωση είναι σε: οργανωτικό, αναλυτικό και παραγωγικό επίπεδο, αφού οι μαθητές συλλέγουν πληροφορίες από τα πειράματα και όχι μόνο, τα οργανώνουν ταξινομούν τα αναλύουν και παράγουν κανόνες. Η γνώση αυτή οδηγεί σε διερευνητική κατανόηση γιατί προέρχεται από την επεξεργασία των δεδομένων από τους ίδιους τους μαθητές. Γιατί λοιπόν επιστημονικές δεξιότητες; Γιατί είναι μια ευχάριστη διαδικασία. Γιατί οι δεξιότητες αυτές συνθέτουν ένα βασικό πλέγμα ικανοτήτων που είναι απαραίτητες για τη λειτουργία του παιδιού στον κοινωνικό περίγυρο και την κοινωνία της γνώσης. Γιατί η ανάπτυξη αυτών των δεξιοτήτων θα στηρίξει αργότερα την εννοιολογική κατανόηση των Φυσικών Επιστημών. Κλασσικό παράδειγμα ανακαλυπτικής διδασκαλίας: η αλληλεπίδραση των πόλων των μαγνητών. Στόχοι ενός τέτοιου μαθήματος θα μπορούσαν να είναι: «Τα νήπια να αναγνωρίσουν την ύπαρξη 2 πόλων, να ταξινομήσουν υλικά σε μαγνητικά και μη». Άλλο σχετικό παράδειγμα να ανακαλύψουν τους παράγοντες που επηρεάζουν την τριβή (Ραβάνης 2003), ή να ταξινομήσουν τα σώματα γύρω τους σε «στερεά, υγρά και αέρια» (Κωνσταντίνου κ.α. 2002). Επίλογος Στην εργασία αυτή προτείνεται η Πειραματική Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στο Νηπιαγωγείο, αλλά και τις πρώτες τάξεις του Δημοτικού, γιατί τα νήπια βλέπουν τα φαινόμενα, χειρίζονται τα υλικά και παίζουν. Επιπλέον, προτείνονται οι επιστημονικές διαδικασίες νοητικές δεξιότητες ως μέθοδος μύησης των νηπίων στην
επιστημονική προσέγγιση του κόσμου και όχι ως διαδικασία συσσώρευσης γνώσεων που θα ξεπεραστούν ή θα ξεχαστούν. Οι ανακαλυπτικές πειραματικές διαδικασίες μπορούν να οδηγήσουν στην κριτική σκέψη εκτός από την παραγωγή επιστημονικής γνώσης. Η πρόταση αυτή γίνεται με την προϋπόθεση ότι οι πειραματικές διαδικασίες αποτελούν υπόστρωμα για τη δημιουργική απασχόληση και ευχαρίστηση των μικρών μαθητών και όχι ένα βαρετό αντικείμενο διδασκαλίας. Βιβλιογραφία Crawford, B. A. (2007). Learning to Teach Science as Inquiry in the Rough and Tumble of Practice. Journal of Research in Science Teaching, 44(4), 613 642. Δαφέρμου, Χ. κ.α. 2006. Οδηγός της Νηπιαγωγού: Μελέτη περιβάλλοντος, Παιδαγωγικό Ινστιτούτο. Eshach, H. 2006. Science Literacy in Primary Schools and Pre-schools. Springer. Καριώτογλου, Π. 2006. Παιδαγωγική Γνώση Περιεχομένου Φυσικών Επιστημών. Γράφημα. Θεσσαλονίκη. Κωνσταντίνου, Κ. Π. κ.α. 2002. Οι Φυσικές Επιστήμες στο Νηπιαγωγείο. Βοήθημα για τη Νηπιαγωγό. Εκδόσεις Υπουργείου Παιδείας Κύπρου. Λευκωσία. Park, J., Jang, K.A., Kim, I. (2009). An Analysis of the Actual Processes of Physicists' Research and Implications for Teaching Scientific Inquiry in School, Research in Science Education, vol.39, pp. 111-129 Ραβάνης, Κ. 2003. Δραστηριότητες για το Νηπιαγωγείο από τον κόσμο της Φυσικής. Δίπτυχο. Αθήνα. Τσελφές, Β. 2002. Δοκιμή και πλάνη, Το εργαστήριο στη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών. Νήσος, Αθήνα, σελ. 139 Unesco, 1985. Οδηγός του Εκπαιδευτικού. Εκδόσεις Unesco / Εκπαιδευτικά Θέματα. Αθήνα. Πέτρος Π. Καριώτογλου Καθηγητής Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών Παιδαγωγικό Τμήμα Νηπιαγωγών Παιδαγωγική Σχολή (Φλώρινα), Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας 53100 Φλώρινα Τηλ. 23850 55080, φαξ. 2385055081 e-mail: pkariotog@uowm.gr