Πειραματισμός και εκπαιδευτικές μέθοδοι στη σύγχρονη φυσική
Authors: Νάντσου Παναγιώτα 
Published: June 2023

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εγγράφεται στο επιστημονικό πεδίο της Έρευνας στην Εκπαίδευση της Φυσικής (P.E.R.). Στόχος της έρευνάς μας είναι η βελτίωση της αποτελεσματικότητας της πραγματικής και πρακτικής (hands-on) πειραματικής διδασκαλίας της Φυσικής, σύμφωνα με τα δεδομένα των διεθνών ερευνών στο πεδίο ενδιαφέροντος της εργασίας, καθώς και η εισαγωγή της ενεργητικής μάθησης μέσα από τη μέθοδο Learning-by-doing (LBD). Η ποιοτική και ποσοτική έρευνα δείχνει, για όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης, σημαντική βελτίωση στην κατανόηση των φυσικών νόμων και αρχών, τόσο από τους μαθητές και τις μαθήτριες, όσο και από τους φοιτητές και τις φοιτήτριες καθώς και τους καθηγητές των φυσικών επιστημών. Ειδικότερα, στην εργασία μας μελετάται σε βάθος ως εκπαιδευτική μέθοδος η εισαγωγή της επιστημονικής μεθοδολογίας και του επιστημονικού τρόπου σκέψης στην εκπαίδευση μέσα από πραγματικά πειράματα φυσικής με απλά υλικά. Η έρευνα διαχέεται σκόπιμα και μεθοδικά σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης: ¬από τη σχολική ως την Πανεπιστημιακή εκπαίδευση, τη δια βίου εκπαίδευση και επιμόρφωση καθηγητών και δασκάλων φυσικής και φυσικών επιστημών, καθώς και στην εξ αποστάσεως εκπαίδευση μέσω Μαζικών Ανοικτών Διαδικτυακών Μαθημάτων (MOOCs - Massive Open Online Courses).Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναδεικνύει τις πραγματικές δυσκολίες που αντιμετωπίζουν οι μαθητές και οι μαθήτριες στο πλαίσιο του εργαστηρίου Φυσικής και τις ποικίλες δυσχέρειες που συναντούν στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν τους βασικούς νόμους και τις αρχές της σύγχρονης επιστήμης. Η δημιουργία καινοτόμων παιδαγωγικών προτάσεων και έργων σύγχρονης φυσικής στο επίπεδο της υποχρεωτικής εκπαίδευσης, καθώς και η διδασκαλία των φυσικών επιστημών μέσω διαδραστικών στρατηγικών μάθησης είναι, σύμφωνα με την επιχειρηματολογία της ανά χείρας εργασίας, σημαντικό να αποτελέσει τον νέο κανόνα στην εκπαίδευση της φυσικής. Η έρευνά μας επιβεβαιώνει την υπόθεσή ότι η ηλικία δεν αποτελεί εμπόδιο για την πειραματική διδασκαλία της κλασικής και της σύγχρονης φυσικής, οσάκις αυτή συμβαίνει παρακάμπτοντας, κατά το δυνατόν, τη χρήση σύνθετων μαθηματικών εξισώσεων και πολύπλοκων υπολογιστικών διαδικασιών. Κατά την εφαρμογή των προτεινόμενων πειραμάτων σύγχρονης φυσικής σε μαθητές και μαθήτριες, παρατηρείται ότι εμφανίζονται εντυπωσιακά δεκτικοί στους νόμους της φυσικής που κρύβουν πολύπλοκα φυσικά φαινόμενα και αντίστοιχα δεκτικοί στην ερμηνεία σύνθετων επιστημονικών μοντέλων. Η διδακτορική έρευνα δείχνει, επίσης, ότι οι βασικές αρχές των ηλεκτρικών κυκλωμάτων και του ηλεκτρομαγνητισμού μπορούν να διδαχθούν μέσα από ένα πρακτικό εργαστήριο πειραμάτων σύγχρονης φυσικής με απλά υλικά και να ενταχθούν στο αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών των φυσικών επιστημών στην υποχρεωτική εκπαίδευση.Η διδασκαλία σύγχρονων θεμάτων Φυσικής, μέσω των hands-on εργαστηρίων με απλά υλικά, αποδεικνύεται ερευνητικά ότι καλλιεργεί τον επιστημονικό τρόπο σκέψης και την κριτική ικανότητα στους διδασκόμενους και ότι, πράγματι, οδηγεί στην ικανοποιητική κατανόηση των θεμελιωδών φυσικών νόμων και αρχών, ανεξαρτήτως του γνωστικού υποβάθρου, σύμφωνα με την αρχική ερευνητική υπόθεση. Ο διδασκόμενος που «κάνει επιστήμη», όπως αποδεικνύεται στην εν λόγω ερευνητική προσπάθεια, αποκτά επιστημολογική επάρκεια μέσα από τις πραγματικές, πρωτόγνωρες εργαστηριακές εμπειρίες και μέσα από τις δυσκολίες που συναντά κατά τον πειραματισμό και τις απόπειρες επίλυσής τους.Στο τέλος της εργασίας, εκτίθενται συνοπτικά τα συμπεράσματα της εκπονηθείσας έρευνας και αναλύονται προτάσεις για την εκπαίδευση στην πειραματική φυσική, μέσα από τα πειράματα με απλά υλικά. Παρουσιάζεται, επίσης, η συμβολή της εργασίας στο πεδίο της Έρευνας στην Εκπαίδευση της Φυσικής, μαζί με μελλοντικές ερευνητικές προτάσεις που προέκυψαν κατά τη διδακτορική έρευνα, καθώς και προτεινόμενες κατευθύνσεις για την έρευνα στο πεδίο ενδιαφέροντος της διατριβής εν γένει.