Η ιστορική και φιλοσοφική διάσταση των φυσικών επιστημών στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών με τη βοήθεια των τεχνολογιών πληροφορίας και επικοινωνίας, μαθητών ηλικίας έως 12 ετών

Abstract

In the present work we approach the teaching and learning of Science Education through theprism of Cultural Historical Activity Theory (CHAT) and expansive learning. We used the basicprinciples of activity theory to design activities for the teaching of electromagnetism and analyse theparticipation of students in activities focusing on the relationships between subject (students,teacher) and object (concept of electromagnetism) and on the influence of intermediary artifacts(technological tools/PC, mental tools/elements from history and philosophy of science). Toolsmediate the transformation of the object for students from practical-experiential knowledge to theschool version of scientific knowledge. We worked on some science thematic units such aselectromagnetism. In our research we use the case study of the teaching of the unit ofelectromagnetism to examine the practical application of such an approach to teaching science. Thedata was collected by videoing the teachings and log files on a computer that saves the answers givenby the students to the questions during the teachings.Students worked in a context that represents many years of scientific work to prove the unit ofelectric and magnetic phenomena; this helped them form a different perspective on the developmentof scientific knowledge. They carried out activities on the computer, and used real materials forhands-on activities. They gained a better understanding of the contribution of technology to thedevelopment of scientific endeavor. The analysis of data from the teachings showed that the model ofexpansive learning of the activity theory can be applied as a course design model for teaching sciencein elementary school and contribute effectively to the design, implementation and evaluation ofteaching. It was found that there were changes in the structure of social relations and these creatednew roles for the participants in the activity. Forms of assistance from the teacher and theirclassmates emerged, which best meet the needs of students in the learning process.The execution of a collective activity in the teaching of science helps students to acquire newknowledge schemata and build the concept of electromagnetism understanding also the value of theadvancement of science. The mediation tools are necessary to have specific characteristics thathighlight the historical and cultural development of the objective of the activity and to facilitate theexecution of actions and the acquisition of automated operations. Such tools can be elements fromthe history and philosophy of science and ICT’s technologies.

Στην παρούσα εργασία προσεγγίζουμε τη διδασκαλία και μάθηση των Φυσικών Επιστημών υπότο πρίσμα της Ιστορικο-πολιτιστικής θεωρίας της δραστηριότητας (CHAT) και της επεκτατικήςμάθησης, που προτείνεται από την θεωρία για τη διδασκαλία. Χρησιμοποιήσαμε τις βασικές αρχέςτης θεωρίας της δραστηριότητας για το σχεδιασμό δραστηριοτήτων για τη διδασκαλία μιας ενότηταςτων Φυσικών Επιστημών και ιδιαίτερα του ηλεκτρομαγνητισμού. Εστιάσαμε στην ανάλυση τηςσυμμετοχής των μαθητών σε δραστηριότητες με επίκεντρο τις σχέσεις μεταξύ ατόμων (μαθητών,διδασκόντων) και του αντικειμένου (ανάπτυξη της έννοιας του ηλεκτρομαγνητισμού) σχετικά με τηνεπίδραση της διαμεσολάβησης εργαλείων (φυσικά εργαλεία / ΗΥ, νοητικά εργαλεία / στοιχεία απότην ιστορία και τη φιλοσοφία της επιστήμης). Τα εργαλεία διαμεσολαβούν το μετασχηματισμό τουαντικειμένου από τους μαθητές και από την πρακτική-βιωματική γνώση φτάνουν στη σχολικήέκδοση της επιστημονικής γνώσης. Στην έρευνά μας χρησιμοποιήσαμε τη μελέτη περίπτωσης τηςδιδασκαλίας της ενότητας του ηλεκτρομαγνητισμού για να εξετάσουμε την πρακτική εφαρμογή μιαςτέτοιας προσέγγισης στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών. Τα δεδομένα συλλέχτηκαν μεβιντεοσκόπηση των διδασκαλιών και με αρχείο καταγραφής σε η/υ που αποθήκευε τις απαντήσειςπου έδιναν οι μαθητές στα διάφορα ερωτήματα που τέθηκαν κατά τη διάρκεια των διδασκαλιών. Οιεπιστήμονες χρειάστηκαν πολλά χρόνια για να αποδείξουν την ενότητα των ηλεκτρικών και τωνμαγνητικών φαινομένων και να αναπτύξουν την έννοα του ηλεκτρομαγνητισμού. Οι μαθητές ήρθανσε επαφή με την ιστορική εξέλιξη της έννοιας του ηλεκτρομαγνητισμού και αυτό τους βοήθησε νασχηματίσουν μια διαφορετική εικόνα για την ανάπτυξη της επιστημονικής γνώσης.Πραγματοποίησαν τις δραστηριότητες εικονικά στον υπολογιστή και πειράματα με πραγματικά υλικάΗ ανάλυση των δεδομένων από τις διδασκαλίες έδειξαν ότι το μοντέλο της επεκτατικής μάθησηςτης θεωρίας της δραστηριότητας μπορεί να εφαρμοστεί ως μοντέλο σχεδιασμού μαθημάτων για τηδιδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στο δημοτικό σχολείο και να συμβάλλει αποτελεσματικά στονσχεδιασμό, την εφαρμογή και την αξιολόγηση της διδασκαλίας. Διαπιστώθηκε ότιπραγματοποιήθηκαν αλλαγές στη δομή των κοινωνικών σχέσεων και διαμορφώθηκαν νέοι ρόλοι των συμμετεχόντων στη δραστηριότητα. Αναδείχτηκαν μορφές βοήθειας που ανταποκρίνονται καλύτεραστις ανάγκες των μαθητών κατά τη μαθησιακή διαδικασία. Επίσης η εκτέλεση μιας συλλογικήςδραστηριότητας στο πλαίσιο της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστημών βοηθά τους μαθητές στο νααποκτήσουν νέα γνωστικά σχήματα και να οικοδομήσουν την έννοια του ηλεκτρομαγνητισμούκατανοώντας ταυτόχρονα την αξία της στην εξέλιξη της επιστήμης. Τα εργαλεία διαμεσολάβησηςείναι απαραίτητο να διαθέτουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που να αναδεικνύουν την ιστορικο-πολιτισμική ανάπτυξη του στόχου της δραστηριότητας και να τους διευκολύνουν στην εκτέλεση τωνδράσεων και στην απόκτηση αυτοματοποιημένων ενεργειών. Τέτοια εργαλεία μπορεί να είναιστοιχεία από την ιστορία και τη φιλοσοφία των φυσικών επιστημών και οι νέες τεχνολογίες