Ενισχύοντας τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών με ενσωμάτωση βασικών εννοιών της τεχνολογίας και πτυχών της φύσης της επιστήμης και της τεχνολογίας με βάση την ιστορία τους σε υποψήφιους εκπαιδευτικούς της πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης

Abstract

This doctoral thesis builds on the existing field of Teaching Science Education while it contributes to the relationship and coexistence of Science Education and Technology. Through an original teaching intervention, it examines the understanding of (a) the basic concepts of simple machines, (b) the concept of force and basic concepts of levers, and (c) the aspects of Nature of Science (NoS) and Nature of Technology (NoT) that undergraduate primary teachers have during their undergraduate studies. Following the recent scholarship, the contemporary Curricula, abroad and in Greece, and the teachers’ ideas and attitudes that have a significant influence on both the cognitive process and students’ choices of profession related to Science and Technology, the intervention was designed. In the design of the teaching intervention, selected aspects of NoS and NoT were introduced while presenting topics from the cognitive domain of simple machines to understand concepts of Science and Technology. The originality of this research lies in the composition of two elements, the introduction of History of Technology in the learning process through the use of authentic historical material, particularly the Leonardo da Vinci’s manuscripts through Storytelling, as a teaching tool. The pilot and main research were conducted in nine weeks. At the main research, 48 individuals participated in the experimental group while 49 at the control group. The teaching intervention was completed after three two-hour meetings. The same questionnaire was used prior and after the teaching intervention, as a research tool and mixed methods were used to extract the results. The results showed that the participants’ understanding was statistical significantly improved, for all the three questions. However, there was no significant difference between the two groups on the high-difficulty cognitive task, although the experimental group gave the most correct answers. Furthermore, it appears that the perceptions of the consequences and effects of Technology on society did not change significantly in either group. Finally, limitations and extensions of the thesis are discussed.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή, εντάσσεται στο επιστημονικό πεδίο της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών (ΦΕ) και συμβάλλει στη σχέση και συνύπαρξη των ΦΕ και της Τεχνολογίας. Μέσω πρωτότυπης διδασκαλίας σε υποψήφιους εκπαιδευτικούς πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης κατά τον προπτυχιακό κύκλο σπουδών τους, διερευνά την κατανόηση: (α) βασικών εννοιών απλών μηχανών, (β) της έννοιας της δύναμης και βασικών εννοιών των μοχλών και (γ) πτυχών της Φύσης της Επιστήμης (ΦτΕ) και της Φύσης της Τεχνολογίας (ΦτΤ). Λαμβάνοντας υπόψη τη βιβλιογραφία, τα Αναλυτικά Προγράμματα Σπουδών (ΑΠΣ), στο εξωτερικό και την Ελλάδα, αλλά και τις ιδέες και στάσεις των εκπαιδευτικών οι οποίες επηρεάζουν καθοριστικά τόσο τη γνωστική διαδικασία, όσο και την επιλογή των σπουδών των μαθητών/τριών προς επαγγέλματα που σχετίζονται με την Τεχνολογία και τις ΦΕ, σχεδιάστηκε η διδακτική παρέμβαση. Πραγματοποιήθηκε εισαγωγή επιλεγμένων πτυχών της ΦτΕ και της ΦτΤ ταυτόχρονα με την παρουσίαση θεμάτων από τη γνωστική περιοχή των απλών μηχανών για την κατανόηση εννοιών των ΦΕ και βασικών εννοιών της Τεχνολογίας. Η πρωτοτυπία της έγκειται στη σύνθεση δύο στοιχείων, την εισαγωγή της Ιστορίας της Τεχνολογίας κατά τη μαθησιακή διαδικασία με χρήση αυθεντικού ιστορικού υλικού και συγκεκριμένα των χειρόγραφων του Λεονάρντο ντα Βίντσι μέσω της Αφήγησης Ιστοριών, ως διδακτικού μέσου, η οποία καθιστά το ιστορικό υλικό λειτουργικό και κατάλληλο για χρήση κατά τη διδασκαλία χωρίς προσαρμογές. Η πιλοτική και η κύρια έρευνα πραγματοποιήθηκαν σε χρονικό διάστημα εννιά εβδομάδων. Στην κύρια φάση της έρευνας συμμετείχαν συνολικά 48 άτομα στην πειραματική και 49 στην ομάδα ελέγχου. Η διδακτική παρέμβαση ολοκληρώθηκε σε τρία δίωρα. Το ερευνητικό εργαλείο ήταν το ερωτηματολόγιο και ήταν ίδιο, πριν και μετά τη διδακτική παρέμβαση και χρησιμοποιήθηκαν μεικτές μέθοδοι επεξεργασίας για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων. Τα αποτελέσματα έδειξαν στατιστικά σημαντική βελτίωση στην κατανόηση των φοιτητών και στα τρία ερωτήματα που τέθηκαν. Στο μοναδικό υψηλής δυσκολίας έργο γνωστικού περιεχομένου η πειραματική ομάδα έδωσε περισσότερες σωστές απαντήσεις, διαφορά που δεν ήταν στατιστικά σημαντική. Φαίνεται, επίσης, ότι οι απόψεις των φοιτητών αναφορικά με τις συνέπειες και επιδράσεις της Τεχνολογίας στην κοινωνία, δεν παρουσιάζουν ουσιαστική μεταβολή και στις δύο ομάδες. Τέλος, παρουσιάζονται οι περιορισμοί και οι προεκτάσεις της έρευνας.