Το μοντέλο Ιδέες-Κόσμος-Τεκμήρια ως εργαλείο σχεδιασμού Διδακτικών Μαθησιακών Ακολουθιών για τη διδασκαλία θεματικών περιοχών της βιολογίας

Abstract

The need to enrich science teaching with new tools that will contribute to the design of effective teaching interventions guided this research. Two demanding topics in biology, in terms of the challenges they pose to teaching, were selected to investigate whether the use of the epistemological model Cosmos- Evidence- Ideas (CEI) as a design tool could contribute to the above objective. Two parallel studies were carried out, with the same methodological approach for both themes: basic ecological concepts and evolutionary theory (ET). The effective teaching of the basic concepts of ecology is a goal of science teaching and education for sustainable development around which various researchers have been active since it is estimated that it can help people to understand and deal with the sustainability issues of our time. The outcomes of the empirical studies typically provide design recommendations that enhance the effectiveness of any later work that incorporates them. The present study examines whether the CEI epistemological model could improve the efficacy of a Teaching Learning Sequence (TLS) for important ecological concepts when utilized as a design tool in an effort to support students’ understanding of ecology. A TLS for key concepts of ecology was designed without considering the CEI model and then modified based on it, resulting in a revised second TLS. The two TLSs were implemented in different 9th grade groups, evaluated, and compared. It was found that while in both groups the performance of the students showed a statistically significant improvement, in the group where the revised TLS was applied, this improvement was greater, and it seems that students were helped to weaken more of the alternative ideas they originally held. The second topic, ET, as many researchers have pointed out, is one of the cornerstones of Biology, whose understanding facilitates the study of all its other fields since it offers general and dominant explanations for the phenomena it examines. Thus, the intense research activity presented in relation to the teaching and learning of evolution is justified. Various methodological approaches attempt to conclude in an effective way how to overcome the barriers associated with the acceptance and understanding of ET. In the present research, the usefulness of the CEI model as a tool for enhancing the effectiveness of selected activities for teaching ET is tested. Two different TLSs were designed, implemented in two 9th grade groups, and evaluated, in one of which CEI was used as a design tool. Next, a comparison of the evaluation outcomes of the two TLSs was conducted. It was found that students in both groups improved their performance, however this improvement was much greater for students who participated in the implementation of the revised TLS. These same students were able to incorporate more scientific concepts into their justifications, which is an indication of deeper understanding. In conclusion, the results of the survey are encouraging. The use of the model during the planning phase seems to promote the development of new scientific skills and enhances the learning outcomes of a teaching intervention.

Η ανάγκη να εμπλουτιστεί η διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών (ΦΕ) με νέα εργαλεία τα οποία θα συμβάλλουν στον σχεδιασμό αποτελεσματικών διδακτικών παρεμβάσεων, καθοδήγησε την παρούσα έρευνα. Επιλέχθηκαν δυο απαιτητικές, από την άποψη των προκλήσεων που θέτουν στη διδασκαλία, θεματικές της βιολογίας, ώστε να διερευνηθεί αν η χρήση του επιστημολογικού μοντέλου Ιδέες- Κόσμος- Τεκμήρια (Ι-Κ-Τ) ως εργαλείου σχεδιασμού, θα μπορούσε να συμβάλλει στον παραπάνω στόχο. Πραγματοποιήθηκαν δυο παράλληλες μελέτες, με ίδια μεθοδολογική προσέγγιση για δυο θεματικές: Τις βασικές οικολογικές έννοιες και την Εξελικτική Θεωρία (ΕΘ). Η αποτελεσματική διδασκαλία των βασικών εννοιών της οικολογίας είναι στόχος για την εκπαίδευση στις φυσικές επιστήμες αλλά και την εκπαίδευση για τη βιώσιμη ανάπτυξη, γύρω από τον οποίο πολλοί ερευνητές έχουν δραστηριοποιηθεί, αφού εκτιμάται ότι η επίτευξή του θα βοηθήσει τους ανθρώπους να κατανοήσουν και να διαχειριστούν τα σύγχρονα ζητήματα βιωσιμότητας. Τα αποτελέσματα των εμπειρικών ερευνών, συνήθως καταλήγουν σε σχεδιαστικές αρχές που ενισχύουν την αποτελεσματικότητα όλων των επόμενων προσπαθειών που τις λαμβάνουν υπόψη. Η παρούσα έρευνα, εξετάζει αν το επιστημολογικό μοντέλο Ι-Κ-Τ θα μπορούσε να αυξήσει την αποτελεσματικότητα μιας Διδακτικής Μαθησιακής Ακολουθίας (ΔΜΑ) για σημαντικές έννοιες της οικολογίας, όταν χρησιμοποιείται ως εργαλείο σχεδιασμού, σε μια προσπάθεια να ενισχυθεί η κατανόηση της οικολογίας από τους μαθητές. Αρχικά, σχεδιάστηκε μια ΔΜΑ για βασικές έννοιες της οικολογίας, χωρίς να ληφθεί υπόψη το μοντέλο Ι-Κ-Τ, η οποία στη συνέχεια τροποποιήθηκε με βάση αυτό το μοντέλο, καταλήγοντας σε μια δεύτερη, αναθεωρημένη ΔΜΑ. Οι δυο ΔΜΑ, εφαρμόστηκαν σε διαφορετικά τμήματα γ’ τάξης γυμνασίου, αξιολογήθηκαν και συγκρίθηκαν. Βρέθηκε ότι, ενώ και στα δυο τμήματα η απόδοση των μαθητών βελτιώθηκε στατιστικά σημαντικά, στο τμήμα που εφαρμόστηκε η αναθεωρημένη ΔΜΑ, αυτή η βελτίωση ήταν μεγαλύτερη και φάνηκε ότι οι μαθητές βοηθήθηκαν περισσότερο ώστε να αποδυναμώσουν κάποιες από τις εναλλακτικές ιδέες τους. Η δεύτερη θεματική, η ΕΘ, όπως πολλοί ερευνητές επισημαίνουν, είναι ένας από τους θεμέλιους λίθους της Βιολογίας, η κατανόηση της οποίας διευκολύνει τη μελέτη όλων των άλλων πεδίων της, αφού προσφέρει γενικές και κυρίαρχες εξηγήσεις για τα φαινόμενα που εξετάζει. Επομένως, δικαιολογείται η έντονη ερευνητική δραστηριότητα που παρουσιάζεται σε σχέση με τη διδασκαλία και τη μάθηση της εξέλιξης. Διάφορες μεθοδολογικές προσεγγίσεις προσπαθούν να καταλήξουν σε έναν αποτελεσματικό τρόπο υπέρβασης των εμποδίων που σχετίζονται με την αποδοχή και την κατανόηση της ΕΘ. Στην παρούσα έρευνα εξετάζεται η χρησιμότητα του μοντέλου Ι-Κ-Τ ως εργαλείου ενίσχυσης της αποτελεσματικότητας επιλεγμένων δραστηριοτήτων για τη διδασκαλία της ΕΘ. Σχεδιάστηκαν δυο διαφορετικές ΔΜΑ, η αρχική και η αναθεωρημένη με βάση το μοντέλο, εφαρμόστηκαν σε δυο διαφορετικά τμήματα γ΄ τάξης γυμνασίου και αξιολογήθηκαν. Στη συνέχεια συγκρίθηκαν τα μαθησιακά αποτελέσματα των δυο ΔΜΑ. Βρέθηκε ότι οι μαθητές και των δυο τμημάτων βελτίωσαν την επίδοση τους, ωστόσο αυτή η βελτίωση ήταν πολύ μεγαλύτερη για τους μαθητές που συμμετείχαν στην εφαρμογή της αναθεωρημένης ΔΜΑ. Οι ίδιοι μαθητές, κατάφεραν να ενσωματώσουν περισσότερες επιστημονικές έννοιες στις αιτιολογήσεις τους, γεγονός που αποτελεί ένδειξη βαθύτερης κατανόησης. Καταλήγοντας, τα αποτελέσματα της έρευνας είναι ενθαρρυντικά. Η χρήση του μοντέλου Ι-Κ-Τ κατά τη φάση του σχεδιασμού φαίνεται ότι προωθεί την ανάπτυξη νέων επιστημονικών δεξιοτήτων και ενισχύει τα μαθησιακά αποτελέσματα μιας διδακτικής παρέμβασης.