Επιστημολογικές και διδακτικές διαστάσεις της διδασκαλίας των μεγάλης κλίμακας συστημάτων παραγωγής ενέργειας στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση

Abstract

AbstractThe aim of this thesis is the design, the implementation and the evaluation of a teaching sequence on the large-scale electricity generation systems (thermoelectric power plants, hydroelectric power plants, wind farms, photovoltaic farms) in the sixth grade of elementary school level. This teaching sequence, in which the large-scale electricity generation systems are teaching as autonomous subject, is structured on the principles of the “innovative” and “constructivist” approaches of the science curriculum. The research is carried out in three phases: the analysis, the design and the application. The analysis phase includes three elements: the epistemological analysis of technical thermodynamics, which constitutes the scientific reference knowledge, the analysis of the mental representations of students on the electricity generation systems, and the analysis of the requirements of the innovative and constructivist approaches for the science curriculum. The design phase includes the formulation of the didactical aims and the development of the content of the teaching sequence. The didactic transposition of the scientific knowledge to school knowledge (a) is based on a multi- level knowledge approach which is required for the study of electricity generation systems (phenomenological, technological, scientific, environmental), (b) it gives emphasis to the systemic nature of this knowledge through the use of different representational models of the structure and the function of these systems, (c) it is based on the adaptation of the inquiry based teaching approach which is feasible through problem solving activities and (d) emphasizes on the cultural dimension of knowledge promoting the consequences of the function of these systems to the environment. Finally, the application phase includes the experimental implementation of the teaching sequence and the evaluation of students’ learning progress which we assume will be achieved. The results of this evaluation indicate that the majority of students of our sample are capable of making significant cognitive progress by building cohesive mental representations compatible to the features of the proposing school knowledge, particularly in relation to an energy analysis of power plants.

ΠερίληψηΣκοπός της διατριβής είναι ο σχεδιασμός, η εφαρμογή και η αξιολόγηση μιας διδακτικής ακολουθίας για τη διδασκαλία των μεγάλης κλίμακας Συστημάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΠΗΕ) στην Στ΄ τάξη του Δημοτικού Σχολείου. Η διδακτική αυτή ακολουθία, στα πλαίσια της οποίας τα ΣΠΗΕ διδάσκονται ως αυτόνομο αντικείμενο διδασκαλίας, δομείται βάσει των αρχών της “καινοτομικής” και “εποικοδομητικής” αντίληψης για τη συγκρότηση αναλυτικού προγράμματος των Φυσικών Επιστημών. Η έρευνα διενεργείται σε τρεις φάσεις: της ανάλυσης, του σχεδιασμού και της εφαρμογής. Η φάση της ανάλυσης περιλαμβάνει τρία στοιχεία: την επιστημολογική ανάλυση της επιστημονικής γνώσης αναφοράς, την ανάλυση των νοητικών παραστάσεων των μαθητών/ριών για τα ΣΠΗΕ και την ανάλυση των απαιτήσεων της καινοτομικής και εποικοδομητικής αντίληψης για το αναλυτικό πρόγραμμα των Φυσικών Επιστημών. Η φάση του σχεδιασμού περιλαμβάνει τη διατύπωση των διδακτικών στόχων και τη διαμόρφωση του περιεχομένου της διδακτικής ακολουθίας. Ο προτεινόμενος διδακτικός μετασχηματισμός της επιστημονικής σε σχολική γνώση (α) βασίζεται σε μια πολυεπίπεδη προσέγγιση της γνώσης που απαιτείται για την μελέτη των ΣΠΗΕ (φαινομενολογική, τεχνολογική, επιστημονική, περιβαλλοντική), (β) αναδεικνύει το συστημικό χαρακτήρα αυτής της γνώσης μέσω της χρήσης διαφορετικών αναπαραστατικών μοντέλων της δομής και λειτουργίας των ΣΠΗΕ, (γ) στηρίζεται στην υιοθέτηση της διερευνητικής προσέγγισης της διδασκαλίας η οποία επιτυγχάνεται μέσω δραστηριοτήτων-προβλημάτων που επιλύουν οι μαθητές και (δ) δίδει έμφαση στην πολιτισμική διάσταση της γνώσης αναδεικνύοντας τις συνέπειες που έχει η λειτουργία των ΣΠΗΕ στο περιβάλλον. Τέλος, η φάση της εφαρμογής περιλαμβάνει την πειραματική εφαρμογή της διδακτικής ακολουθίας και την αξιολόγηση της γνωστικής προόδου των μαθητών/ριών που υποθέτουμε ότι θα σημειώσουν. Τα αποτελέσματα αυτής της αξιολόγησης δείχνουν ότι η πλειονότητα των μαθητών του δείγματος μας είναι δυνατόν να σημειώσουν σημαντική γνωστική πρόοδο οικοδομώντας συνεκτικές νοητικές παραστάσεις συμβατές με τα χαρακτηριστικά της προτεινόμενης σχολικής γνώσης, ιδιαίτερα σε σχέση με την ενεργειακή εξήγηση της λειτουργίας των ΣΠΗΕ.