Η αξιοποίηση της ιστορίας και της φιλοσοφίας της επιστήμης στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών: διαμορφώνοντας δράσεις με κέντρο ιστορικά επιστημονικά όργανα

Abstract

The present Ph.D. thesis constitutes a proposal for the utilization of the history and the philosophy ofscience in science teaching which concentrates on the educational use of historical scientific instrumentsand experiments. It reports on the designing, application and evaluation of series of educational activitiescreated for the exploration of the historic School of Chios scientific instrument collection, and testedduring the period 2003-8. It also includes the designing of contextual teaching proposals aiming atexploring further and deeper the scientific content of the above activities after the visit to the museum orindependently of it.Our teaching intervention focuses on bridging the gap between formal and informal scienceeducation. It answers the common visitor questions, “what are these instruments?” and “how importantare they?” through educational scenarios aiming at both teaching and entertaining. It aspires to contributeto contemporary science communication discussions that focus on highlighting the cultural importance ofhistorical scientific instruments, as well as to the science teaching trend that proposes to merge thescientific content with history and nature of science issues in order to stimulate interest in science andcultivate metacognitive skills.As analyzed in the first part of the present thesis, our teaching proposal is inspired by the light thatrecent trends in the historiography of science shed on historical scientific instruments. According to them,the latter are attractive as demonstration tools, and as history of science trailblazers. It is also inspired bythe contemporary philosophy of science focus on experiment, which is considered as a manifold processin which intellectual, practical, social and cultural factors are highly intertwined. Besides, our teachingproposal is influenced by recent developments in science education, which aspire to interpret thecontemporary history and philosophy of science debates as proposals for the designing of scienceeducation curricula, projects, and activities.Our teaching intervention includes different forms of educational scenarios, among which the “lecturedemonstrations” and the “paths for the museum exploration” have a prominent place. It is designed bothas an in situ learning activity and as a distance learning tool. In the second part of the present dissertation,we analyze the general principles that underlie the designing of our proposal. Furthermore, we describeextensively two series of educational scenarios having in their center the exploration of pneumatic andelectrostatic machines of the collection. We report explicitly how we used these scenarios to interact withthe visitors, how we evaluated the educational processes conducted and how we transformed andextended part of these proposals into activities that can be conducted in different educationalenvironments. Based on the fact that our educational intervention was important for the recently founded ScienceMuseum of Chios, assisting it to make its mark at a local, regional, national and international level, weconsider that the principles and the axes of its designing constitute a promising perspective for theteaching of science.

Η παρούσα εργασία αποτελεί μια πρόταση εισαγωγής της ιστορίας και της φιλοσοφίας της επιστήμης στηδιδασκαλία των φυσικών επιστημών που επικεντρώνεται στην αξιοποίηση ιστορικών επιστημονικώνοργάνων και ιστορικών πειραμάτων. Συνίσταται σε ένα σύνολο διδακτικών προτάσεων, πουεφαρμόστηκαν στο Μουσείο Φυσικής της Χίου, στο διάστημα 2003-8 και είχαν ως αντικείμενο τηδιδακτική αξιοποίηση συλλογής ιστορικών επιστημονικών οργάνων. Περιλαμβάνει επίσης ένα σύνολοδραστηριοτήτων που σχεδιάστηκαν ως προέκταση του εφαρμοσμένου προγράμματος με στόχο τηνεμβάθυνση στο περιεχόμενό του.Η διδακτική μας παρέμβαση, επιδιώκοντας την πλήρωση του χάσματος ανάμεσα στην άτυπη και τηντυπική εκπαίδευση,φιλοδοξεί να αρθρώσει λόγο, τόσο στο πεδίο της επικοινωνίας της επιστήμης, όσοστο πεδίο της διδακτικής των φυσικών επιστημών. Απαντώντας σε ερωτήματα που ο απλός επισκέπτηςθα είχε σχετικά με το «τι είναι τα αντικείμενα αυτά» και «ποια η σημασία τους», προτείνει τη διδασκαλίατης επιστήμης σε ένα ολιστικό πλαίσιο, που συνδυάζει τη μάθηση με την ψυχαγωγία, την περιπλάνηση σεεπιστημονικά ερωτήματα με την ανάδειξη θεμάτων της ιστορίας της μεθοδολογίας και της φύσης τηςεπιστήμης.Όπως αναλύεται στο Α΄ Μέρος της παρούσας εργασίας, η διδακτική μας πρόταση εμπνέεται από τοφως που η σύγχρονη ιστοριογραφία έχει ρίξει στα ιστορικά επιστημονικά όργανα, θεωρώντας τα ωςπολύτιμους ιχνηλάτες της ιστορίας και τεκμήρια διαυγούς αποτύπωσης της επιστημονικής σκέψης.Εμπνέεται, επίσης, από την αναβάθμιση του ρόλου του πειράματος από τη φιλοσοφία της επιστήμης, ηοποία το αντιμετωπίζει σήμερα ως διαδικασία με νοητικές, πρακτικές, κοινωνικές και πολιτισμικέςσυνιστώσες. Επηρεάζεται, τέλος, από ρεύματα στο χώρο της διδακτικής των φυσικών επιστημών πουεπιδιώκουν την «μετάφραση» σύγχρονων προβληματισμών στο χώρο της ιστορίας και της φιλοσοφίαςτης επιστήμης σε άξονες σχεδιασμού προγραμμάτων σπουδών και δραστηριοτήτων.Η διδακτική μας πρόταση είναι πολύμορφη. Αναπτύσσεται, παράλληλα, ως πρότασηκατασκευασμένη για επιτόπια διδασκαλία και ως υλικό εξ αποστάσεως εκπαίδευσης. Στo Β΄ Μέρος τηςπαρούσας εργασίας αναλύεται το γενικό σκεπτικό που διέπει τον σχεδιασμό της και η δομή των δύοκύριων διαφορετικών μορφών δράσεων που περιλαμβάνει, που είναι οι «πειραματικές διαλέξεις» και οι«διαδρομές εξερεύνησης». Παράλληλα, ενότητες δράσεων με κέντρο τις αντλίες κενού και τιςηλεκτροστατικές μηχανές του Μουσείου περιγράφονται αναλυτικά ως εκπαιδευτικά σενάρια, μέσα απόστοιχεία που αφορούν στο περιεχόμενο, στην εφαρμογή και αξιολόγησή τους, στην προσαρμογή τους σεδιαφορετικά είδη κοινού. Ακόμα, για την πρώτη από τις δύο αυτές ενότητες εξετάζονται οι δυνατότητεςμετατροπής τους σε μαθητοκεντρικές δράσεις μεγαλύτερης διάρκειας που να μπορούν να εφαρμοστούνως επέκταση του προγράμματος του Μουσείου σε διαφορετικά εκπαιδευτικά περιβάλλοντα.Έχοντας ως βάση στοιχεία που αποδεικνύουν ότι η διδακτική μας παρέμβαση επέτρεψε στο ΜουσείοΦυσικής της Χίου να δώσει ένα στίγμα στην τοπική, εθνική και διεθνή εκπαιδευτική κοινότητα,υποστηρίζουμε ότι οι αρχές που διέπουν το σχεδιασμό της συνιστούν προοπτική για τη διδασκαλία τωνφυσικών επιστημών.