Αναζήτηση νόμων, στο πλαίσιο της αιτιότητας, στις απόψεις των μαθητών - τριών για την πρόβλεψη και ερμηνεία φαινομένων και διδακτική αξιοποίησή τους στη διδασκαλία της Φυσικής

Abstract

The aim of this thesis was to establish a set of rules, in the context of causal reasoning, which may explain the emergence of students’ alternative ideas and justify their universality and persistence. Students’ interviews associated with these alternative ideas, concerning the topics of mechanics, electrical circuits and thermodynamics, were selected from worldwide bibliography and were analyzed in detail. Our analysis indicates that a coherent set of three rules can justify the emergence of many ideas students have while interpreting or forecasting a physics problem outcome. 13 critical experiments are presented in detail whose outcome conflicts with the usual interpretation provided from the students. Finally, specific research directions are proposed in order to confirm further the findings of our investigation.

Η διατριβή αυτή προέκυψε από την ανάγκη αναζήτησης ενός συνόλου κανόνων, στο πλαίσιο του αιτιακού συλλογισμού, το οποίο μπορεί να εξηγήσει την ανάδυση εναλλακτικών ιδεών των μαθητών και να αιτιολογήσει την παγκοσμιότητα του χαρακτήρα τους και την αντοχή τους στην αλλαγή κατά τη διδασκαλία. Ένα τέτοιο σύνολο, εφόσον υπάρχει, θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για σχεδιασμό κατάλληλων διδακτικών πρακτικών οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην αναδόμηση των εναλλακτικών ιδεών λαμβάνοντας υπόψη τον τρόπο σκέψης των μαθητών. Το βασικό κορμό της διατριβής συνιστά η ανάλυση δημοσιευμένων απαντήσεων μαθητών σε έρευνες που εκτίνονται χρονικά τα τελευταία 40 σχεδόν χρόνια και κατανέμονται σε πολλές περιοχές του κόσμου. Οι συνεντεύξεις και οι σχετιζόμενες με αυτές εναλλακτικές ιδέες επιλέχθηκαν από τις θεματικές περιοχές της Μηχανικής, των Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων και της Θερμοδυναμικής λόγω της διείσδυσής τους στα προγράμματα σπουδών στην Ελλάδα. Η ανάλυσή μας υποδεικνύει ότι είναι δυνατή η διατύπωση ενός συνεκτικού σώματος τριών κανόνων οι οποίοι, αν υποτεθεί ότι χρησιμοποιούνται από τους μαθητές κατά την ερμηνεία ή την πρόβλεψη μίας προβληματικής κατάστασης της Φυσικής, μπορούν να δικαιολογήσουν την ανάδυση πολλών διαδεδομένων ιδεών τους. Στη διατριβή παρουσιάζονται αναλυτικά 13 κρίσιμα πειράματα των οποίων η έκβαση έρχεται σε σύγκρουση με τους κανόνες που φαίνεται να υιοθετούν οι μαθητές για την ερμηνεία τους. Ο εκπαιδευτικός μπορεί να εκμεταλλευτεί τη γνωστική σύγκρουση που αυτά προκαλούν ώστε, στηριζόμενος στο μοντέλο της εννοιολογικής αλλαγής, να δείξει ότι εμπλέκονται σε αυτά νέες (για τα παιδιά) έννοιες οι οποίες είτε αντικαθιστούν υπάρχουσες είτε μεταβάλλουν τους ρόλους που διαδραματίζουν τα διάφορα αντικείμενα. Προτείνονται συγκεκριμένες ερευνητικές κατευθύνσεις προς τις οποίες θα μπορούσε να επιχειρηθεί η περαιτέρω επιβεβαίωση των πορισμάτων της έρευνάς μας καθώς και η αναζήτηση μηχανισμών μέσω των οποίων αξιοποιούνται από τους μαθητές οι προτεινόμενοι σε αυτή τη διατριβή κανόνες.