Η εξέλιξη της παιδαγωγικής γνώσης περιεχομένου στις φυσικές επιστήμες μέσω αναστοχασμού των εκπαιδευτικών σε ένα πρόγραμμα καινοτόμων διδακτικών μαθησιακών σειρών

Abstract

This study focuses on Pedagogical Content Knowledge (PCK) development among primary school teachers within the framework of inquiry-oriented teaching-learning as part of a professional development program. Specifically, the study investigates how this professional development program affected the teachers’ PCK.The program consisted of five stages combining both theory and practice. During the first stage (theoretical), we introduced PCK components, namely Pedagogy, Content and Context, discussing elements of each component, (e.g. student misconceptions) in the context of the Nanotechnology innovative content. In addition, we analyzed the integration among the PCK components, namely the interaction between Pedagogy and Content Knowledge, Pedagogy and Context Knowledge, and Content and Context Knowledge. For example, Pedagogy and Content integration includes the use of a specific instructional strategy to address a particular scientific content. Finally, we discussed about the integration of the three components (PCK), (e.g. the illustration of a science concept using specific materials).In the second stage (practical), teachers implemented a Teaching Learning Sequence (TLS) concerning Nanotechnology content. The third stage (theoretical) of the program was concerned with the teachers’ reflection on a) PCK discrete components regarding the difficulties they experienced during the implementation of the Nanotechnology TLS (e.g. the concepts considering the Content knowledge component) and b) on PCK components’ interplays they experienced during the implementation of the TLS on their pupils such as students’ conception of nanoscale regarding the Content/Context interplay. Throughout the fourth stage (practical), teachers were asked to design and implement a new TLS, regarding the density of materials. Finally, in the fifth stage (theoretical), teachers were asked to reflect on a) PCK discrete components concerning their teaching on density (for example, the teaching strategies which could be applied) and b) PCK components’ interplays they experienced during the implementation of the density teaching (e.g. the paradigms that could help students to understand the concept of density which concerns the Pedagogy/Content interplay). Educational material for the explicit PCK introduction was developed consisting of worksheets, reflective tasks, Power Point transparencies and a teacher’s guide. The study lasted for two years, during which two implementations of the professional development program occurred. The first implementation took place within the context of the “Aristeia II” action and four teachers participated in it. The second implementation took place in the context of the Lifelong Learning Program “FeDia” and thirteen teachers participated in it. The two implementations of the program materialized at the Department of Primary Education of the University of Western Macedonia.Data was collected with the use of tools such as questionnaires, semi-structured interviews and the researcher’s notes. The research method also involved the development and use of a tool analysis and a tool for the presentation of the data. Content Analysis was employed in the data analysis procedure.The findings indicate that the explicit introduction of the inquiry aspects of PCK regarding the innovative content of Nanotechnology, through structured reflection on these aspects, leads to: a) the development of teachers’ views about which resources students need to practice inquiry with (e.g. microscopes and superhydrophobic surfaces), b) the development of teachers’ views on models/modeling as a significant method to approach the innovative content of Nanotechnology, as well as the classic content of density. Additionally, this study confirms the findings of previous studies which highlighted the idiosyncratic nature of PCK. Moreover, results showed that professional development programs of in-service teachers should take into account the age, the motivation, the experience and the theoretical background of the teachers. On the other hand, the findings indicate that teachers’ beliefs about the students’ learning profile seemed to be a demanding learning outcome of the program.Subsequent implications of this research might focus on the educational theory courses provided by universities as well as teacher training programs.

Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στην εκπαίδευση εν ενεργεία εκπαιδευτικών της πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης για τη ρητή εισαγωγή των διερευνητικών όψεων της Παιδαγωγικής Γνώσης Περιεχομένου (ΠΓΠ) αναφορικά με το καινοτομικό περιεχόμενο της Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας (ΝΕ-Τ) μέσα από τη διαδικασία σχεδιασμού Διδακτικών Μαθησιακών Σειρών (ΔΜΣ). Συγκεκριμένα, εστιάζει στην εξέλιξη των αντιλήψεων των εκπαιδευτικών της πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης για τις διερευνητικές όψεις της ΠΓΠ που αφορούν τη διδασκαλία και μάθηση των Φυσικών Επιστημών (ΦΕ), μέσω αναστοχασμού, ως αποτέλεσμα του προγράμματος επαγγελματικής ανάπτυξης.Το πρόγραμμα επαγγελματικής ανάπτυξης περιελάμβανε πέντε στάδια (3 θεωρητικά και 2 πρακτικά). Κατά το πρώτο στάδιο (θεωρητικό) έγινε ρητή εισαγωγή επτά συστατικών της ΠΓΠ (Περιεχόμενο, Πλαίσιο, Παιδαγωγική, Παιδαγωγική/Πλαίσιο, Παιδαγωγική/Περιεχόμενο, Περιεχόμενο/Πλαίσιο, και, ΠΓΠ), μέσω ΔΜΣ που αναπτύχθηκε για το σκοπό αυτό, παράλληλα με την εισαγωγή καινοτομικού περιεχομένου (Ν-ΕΤ). Στο δεύτερο στάδιο (πρακτικό) οι εκπαιδευτικοί σχεδίασαν και εφάρμοσαν διδασκαλία του καινοτομικού περιεχομένου. Κατά το τρίτο στάδιο (θεωρητικό) οι εκπαιδευτικοί αναστοχάστηκαν πάνω στην πρακτική εφαρμογή της διδασκαλίας τους. Ακολούθησε το τέταρτο στάδιο (πρακτικό) κατά το οποίο οι εκπαιδευτικοί σχεδίασαν και εφάρμοσαν διδασκαλία κλασικού περιεχομένου (δηλαδή, περιεχομένου που υπάρχει στο Αναλυτικό Πρόγραμμα). Τέλος, στο πέμπτο στάδιο (θεωρητικό) οι εκπαιδευτικοί αναστοχάστηκαν πάνω στην πρακτική εφαρμογή του προγράμματος, δηλαδή της διδασκαλίας του κλασικού περιεχομένου. Επίσης, για τη ρητή εισαγωγή της ΠΓΠ αναπτύχθηκε εκπαιδευτικό υλικό που περιελάμβανε διαφάνειες του Power Point, φύλλα εργασίας, αναστοχαστικές δραστηριότητες και οδηγό εκπαιδευτικού.Yλοποιήθηκαν δύο εφαρμογές του προγράμματος επαγγελματικής ανάπτυξης στο Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας. Ειδικότερα, η πρώτη εφαρμογή έγινε στο πλαίσιο της Δράσης «Αριστεία ΙΙ» και συμμετείχαν σε αυτήν τέσσερις εκπαιδευτικοί. Ακολούθως, η δεύτερη εφαρμογή έγινε στο πλαίσιο του προγράμματος Δια Βίου Εκπαίδευσης FeDia και συμμετείχαν δεκατρείς εκπαιδευτικοί. Τα μέσα συλλογής δεδομένων περιελάμβαναν ερωτηματολόγια, ημιδομημένες συνεντεύξεις και, σημειώσεις ερευνήτριας. Παράλληλα, στο πλαίσιο της διατριβής, αναπτύχθηκαν εργαλεία για την ανάλυση και την παρουσίαση των δεδομένων. Τα αποτελέσματα συνεπάγονται πως: α) η ρητή εισαγωγή συστατικών που αφορούν τις διερευνητικές όψεις της ΠΓΠ αναφορικά με το καινοτομικό περιεχόμενο της Ν-ΕΤ, στο πλαίσιο προγράμματος επαγγελματικής ανάπτυξης εν ενεργεία εκπαιδευτικών, και β) ο στοχευμένος αναστοχασμός πάνω σε αυτές τις όψεις, οδηγεί στην εξέλιξη των αντιλήψεών τους για : i) τη χρήση μέσων όπως μικροσκόπια, λογισμικό διερευνητικής κατεύθυνσης και υδρόφοβα υλικά, παράλληλα με ii) την εφαρμογή διερευνητικών μεθόδων με τη χρήση μοντέλων για τη διδασκαλία καινοτομικών ή κλασικών περιεχομένων. Ωστόσο, αναδεικνύονται αδύναμες όψεις διερεύνησης της ΠΓΠ, όπως η γνώση των εκπαιδευτικών για το μαθησιακό προφίλ των μαθητών τους για τις δεξιότητες, τη φύση και το σκοπό της Επιστήμης. Τέλος, τα αποτελέσματα στηρίζουν την ιδιοσυγκρασιακή φύση της ΠΓΠ, και, δείχνουν, πως, κατά το σχεδιασμό των προγραμμάτων επαγγελματικής ανάπτυξης εν ενεργεία εκπαιδευτικών, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το κίνητρο συμμετοχής, η ηλικία, η εμπειρία, καθώς, και το θεωρητικό υπόβαθρο των εκπαιδευτικών.Με βάση τα παραπάνω, η παρούσα έρευνα συνεισφέρει στην ερευνητική βιβλιογραφία της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών που σχετίζεται με την εκπαίδευση των εκπαιδευτικών, την ανάπτυξη κατάλληλου εκπαιδευτικού υλικού και την κατάλληλη υποστήριξή τους σε συνεργατικά πλαίσια. Ειδικότερα, στοχεύει στην ενίσχυση της έρευνας για την ανάπτυξη των όψεων της ΠΓΠ αναφορικά με ένα συγκεκριμένο περιεχόμενο.