Η διπλή επεξεργασία κατά την απόκτηση εννοιών των φυσικών επιστημών και των μαθηματικών

Abstract

Intuitive knowledge not only intervenes during the process of understanding counter-intuitive scientific concepts by causing misconceptions and synthetic models but continues to intervene even after acquiring these concepts in situations where scientific thinking is required. Thus, the interference of intuitions can lead to biases due to incomplete conceptual understanding and explanatory coexistence. This thesis attempts to study dual processing (Type I & Type II) when individuals before and after the acquisition of conceptual understanding reason about concepts related to physics and mathematics. In particular, it aims to investigate a) whether dual-processing theories can help us understand the phenomena concerning intuitive beliefs bias and whole number bias and b) the activation of shared and distinct mechanisms in individuals in different phases when building scientific concepts related to physics and mathematics. Twenty-four 6th-grade students (M=12.2 years) and twenty-two students (M=19 years) who had attended science courses in high school participated in the research. They solved productive reasoning tasks (methodology leveraged by Dual Processing theories) through the eye tracking software and executive function tasks through E-prime. They also participated in individual interviews to probe their conceptual understanding. The results showed that participants who held mainly intuitive views gave intuitive responses reflecting Type I processing and showed biases due to incomplete conceptual understanding, even though they activated the conflict detection mechanism. On the other hand, subjects who held mainly scientific views in the no-intuitions-intervening conditions gave scientific responses reflecting Type I processing. However, in the intuitions-intervening conditions overcoming biases required the activation of conflict-detection and inhibition of intuitions mechanisms, a set of processes that reflect Type II processing. Understanding the nature of the biases due to incomplete conceptual understanding and explanatory coexistence can provide new guidelines in the field of science and mathematics teaching.

Οι διαισθητικές γνώσεις δεν παρεμβαίνουν μόνο κατά την διαδικασία κατανόησης των αντι-διαισθητικών επιστημονικών εννοιών προκαλώντας παρανοήσεις και συνθετικά μοντέλα, αλλά εξακολουθούν να παρεμβαίνουν και μετά την απόκτηση αυτών των εννοιών σε καταστάσεις όπου απαιτείται επιστημονική σκέψη. Έτσι, η παρέμβαση των διαισθήσεων μπορεί να οδηγήσει σε προκαταλήψεις λόγω ελλιπούς εννοιολογικής κατανόησης και λόγω επεξηγηματικής συνύπαρξης. Η παρούσα διατριβή επιχειρεί να διερευνήσει α) αν οι θεωρίες διπλής επεξεργασίας μπορούν να μας βοηθήσουν στην κατανόηση των φαινομένων που αφορούν την προκατάληψη των διαισθητικών πεποιθήσεων στην φυσική και την προκατάληψη του φυσικού αριθμού και β) την ενεργοποίηση κοινών και διακριτών μηχανισμών σε άτομα που βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις κατά την οικοδόμηση επιστημονικών εννοιών που σχετίζονται με την φυσική και τα μαθηματικά. Στην έρευνα συμμετείχαν 24 μαθητές/-τριες Στ’ Δημοτικού (μέση ηλικία 12.2 χρόνια) και 22 φοιτητές (μέση ηλικία 19 χρόνια) που είχαν ακολουθήσει Θετική κατεύθυνση στο Λύκειο. Έλυσαν μια σειρά από παραγωγικούς συλλογισμούς (μεθοδολογία που αξιοποιείται από τις θεωρίες Διπλής Επεξεργασίας) μέσω του προγράμματος καταγραφής οφθαλμικών κινήσεων, έργα εκτελεστικών λειτουργιών μέσω του E-prime και συμμετείχαν σε ατομικές συνεντεύξεις για την ανίχνευση της εννοιολογικής κατανόησή τους. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα άτομα που κατείχαν διαισθητικές απόψεις έδιναν κυρίως διαισθητικές απαντήσεις που αντανακλούν την επεξεργασία Τύπου Ι και εμφάνιζαν τις προκαταλήψεις λόγω της ελλιπούς εννοιολογικής κατανόησης, παρόλο που ενεργοποιούσαν τον μηχανισμό ανίχνευσης σύγκρουσης. Από την άλλη, τα άτομα που κατείχαν κυρίως επιστημονικές απόψεις στις συνθήκες που δεν ενεργοποιούνταν οι διαισθήσεις τους έδιναν επιστημονικές απαντήσεις που αντανακλούν την επεξεργασία Τύπου Ι. Ωστόσο, στις συνθήκες που παρέμβαιναν οι διαισθήσεις η υπέρβαση των προκαταλήψεων απαιτούσε την ενεργοποίηση των μηχανισμών ανίχνευσης της σύγκρουσης και αναστολής των διαισθήσεων, μία σειρά διαδικασιών που αντανακλά την επεξεργασία Τύπου ΙΙ. Η κατανόηση της φύσης των προκαταλήψεων που προκύπτουν από την ελλιπή εννοιολογική κατανόηση και την επεξηγηματική συνύπαρξη μπορεί να δώσει νέες κατευθυντήριες γραμμές στον χώρο της διδακτικής των φυσικών επιστημών και των μαθηματικών.