Έννοιες, αναπαραστάσεις και μοντέλα για το γονίδιο και τη γονιδιακή λειτουργία στα σχολικά εγχειρίδια της βιολογίας της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης

Abstract

This PhD thesis investigates concepts, representations and models of gene and gene function in biology textbooks of the Greek secondary school. Thesis consists of two separate studies. The 1st study deals with content analysis based on the epistemological characteristics of the historical models for gene concept and its functions in seven Greek biology textbooks (Mendelian, Classical, Biochemical, Neoclassical and Modern), as defined in literature. They derived from the way the gene concept and its function was perceived by the researchers in different historical periods of biological development. The groups of epistemological characteristics were used for the categorical analysis of the content. The research purpose was to investigate how the gene concept is presented in Greek biology textbooks. The results showed that there is conceptual variation in describing gene function, with the simultaneous presence of all historical models in different percentages, which is not obvious to the reader. In the whole analysis material, the Biochemical model is the most frequent, which includes some internal incompatibilities known by literature. While, the characteristics of the Modern model are rare. It also seems that the presence of historical gene models in textbooks, is related both to the age of students and to the subject. There are only few references to the relationship between environmental and genetic factors. After analysis, it seems possible that these textbooks might not only provoke difficulties in learning genetics but also strengthen alternative conceptions, such as deterministic views. The 2nd study investigates the succession and the connection of gene models through logico-semantic relations in Greek biology textbooks. The possible deficiencies of content analysis could be partially covered by text linguistics. In order to examine cohesion and coherence of the meaning, a descriptive linguistic analysis of genetic texts was carried out in biology textbooks, where great conceptual variation has been found. Analysis was based on the logico-semantic relations expressed with appropriate transitional words. The findings showed that there is a wide variety in the number and types of relations found in textbooks. The transitions among the paragraphs of the analysis material and the sequence of gene models describing gene function, seem smooth and complementary. The addition or removal of the gene models in texts seems to happen without particular contradictions, so that not only gene models but also information, are added cumulatively to student’s knowledge. In conclusion, text linguistics in Greek biology textbooks showed accumulation of genetic knowledge. Yet, it is likely not to contribute to the interpretation of conceptual variation of gene concepts, due to the parallel presence of historical models. Thus, the hypotheses about difficulty in learning genetics by students, which emerged from the 1st study, might be confirmed by the 2nd study. It is proposed to clearly declare the use of multiple historical models in textbooks depending on the readers’ age and the subject matter. In addition, the introduction of modern views of the gene concept in all topics, could help the more integrated acquisition of gene functions and prevent alternative or deterministic conceptions for students.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνώνται οι έννοιες, οι αναπαραστάσεις και τα μοντέλα για το γονίδιο και τη γονιδιακή λειτουργία στα σχολικά εγχειρίδια της βιολογίας της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης του ελληνικού σχολείου. Η διατριβή αποτελείται από δύο ξεχωριστές μελέτες. Η 1η μελέτη ασχολείται με την ανάλυση περιεχομένου με βάση τα επιστημολογικά χαρακτηριστικά των ιστορικών μοντέλων για την έννοια του γονιδίου και των λειτουργιών του, στα επτά ελληνικά διδακτικά εγχειρίδια βιολογίας. Ειδικότερα, η ανάλυση πραγματοποιήθηκε γύρω από τους θεματικούς άξονες που ορίζουν τα πέντε ιστορικά μοντέλα για το γονίδιο και τη γονιδιακή λειτουργία (Μεντελικό, Κλασικό, Βιοχημικό, Νεοκλασικό και Σύγχρονο), όπως ορίζονται από τη βιβλιογραφία. Ως κατηγορίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν οι ομάδες των επιστημολογικών χαρακτηριστικών που περιγράφουν τα ιστορικά μοντέλα. Σκοπός ήταν να διερευνηθεί ο τρόπος που παρουσιάζεται η έννοια του γονιδίου μέσα στα ελληνικά εγχειρίδια βιολογίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπάρχει πολυφωνία στον τρόπο παρουσίασης της γονιδιακής λειτουργίας με την ταυτόχρονη παρουσία όλων των ιστορικών μοντέλων σε διαφορετικά ποσοστά. Αυτή η εννοιολογική ποικιλότητα δεν είναι έκδηλη στον αναγνώστη. Στο σύνολο του υλικού ανάλυσης, συχνότερα απαντάται το Βιοχημικό μοντέλο, ενώ σπάνια είναι τα χαρακτηριστικά του Σύγχρονου μοντέλου. Η παρουσία των ιστορικών μοντέλων στα εγχειρίδια σχετίζεται με την ηλικιακή ομάδα μαθητών που απευθύνονται και με το περιεχόμενο της ύλης. Ένα ακόμα σημαντικό εύρημα είναι οι ελάχιστες αναφορές στη σχέση μεταξύ περιβαλλοντικών και γενετικών παραγόντων. Συνεπώς είναι πιθανό να δυσχεραίνεται η μάθηση των εκπαιδευομένων και να ενισχύονται οι εναλλακτικές αντιλήψεις, όπως οι ντετερμινιστικές. Η 2η μελέτη διερευνά την κειμενική διαδοχή και σύνδεση των γονιδιακών μοντέλων μέσα από τις λογικοσημασιολογικές σχέσεις στα ελληνικά διδακτικά εγχειρίδια βιολογίας. Πραγματοποιήθηκε περιγραφική ανάλυση των γλωσσικών στοιχείων του κειμένου σε ενότητες γενετικής των εγχειριδίων βιολογίας που έχει βρεθεί μεγάλη εννοιολογική ποικιλότητα, με σκοπό να εξεταστεί η συνοχή και η συνεκτικότητα του. Ως εργαλείο συλλογής χρησιμοποιήθηκαν οι λογικοσημασιολογικές σχέσεις διεύρυνσης, όπως προκύπτουν από τις μεταβατικές λέξεις ή φράσεις στην αρχή κάθε παραγράφου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπάρχει μεγάλη ποικιλία στο πλήθος και στα είδη των λογικοσημασιολογικών σχέσεων που βρέθηκαν στα εγχειρίδια. Οι μεταβάσεις μεταξύ των παραγράφων παρουσιάζουν ομοιομορφία. Η πληροφορία και αντίστοιχα τα ιστορικά μοντέλα που την περιγράφουν, προστίθενται αθροιστικά ως γνώση στον αναγνώστη και δε φαίνεται να περιέχουν αντιφάσεις. Συμπερασματικά, η γλωσσολογική παρουσίαση στα εγχειρίδια της γονιδιακής γνώσης ως συσσώρευσης, είναι πιθανό να μη συμβάλλει στην ερμηνεία των γενετικών εννοιών που παρουσιάζονται στα εγχειρίδια με μεγάλη εννοιολογική ποικιλότητα, λόγω της ύπαρξης των πολλαπλών ιστορικών μοντέλων. Άρα, οι υποθέσεις για δυσκολία στη μάθηση της γενετικής από τους μαθητές, που προέκυψαν από την 1η μελέτη, επιβεβαιώνονται και από τη γλωσσολογική ανάλυση. Προτείνεται λοιπόν, να παρουσιάζεται με σαφήνεια μέσα στα εγχειρίδια η χρήση πολλαπλών ιστορικών μοντέλων που εξυπηρετούν κάθε φορά το διδακτικό μετασχηματισμό ανάλογα με την ηλικία του στοχούμενου πληθυσμού και το αντικείμενο της γενετικής. Επίσης, η ενσωμάτωση των χαρακτηριστικών του Σύγχρονου μοντέλου μαζί με αναφορές στην ιστορία της επιστήμης της βιολογίας, θα βοηθούσε τόσο τη μάθηση των εκπαιδευομένων όσο και τον περιορισμό του σχηματισμού εναλλακτικών αντιλήψεων από τους μαθητές.