Μελέτη της κατανόησης των επιστημονικών μοντέλων και των διαδικασιών μοντελοποίησης από μαθητές της υποχρεωτικής εκπαίδευσης
Authors: Κουκιόγλου Σταύρος 
Published: February 2023

Τα Επιστημονικά Μοντέλα (Ε.Μ.) αποτελούν βασικό στοιχείο της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών και χρησιμοποιούνται κατά κόρον για την επίτευξη των μαθησιακών στόχων. Ωστόσο, από την επισκόπηση της βιβλιογραφίας διαπιστώνεται πλήθος εναλλακτικών ιδεών σχετικά με τις όψεις των Επιστημονικών Μοντέλων σε μαθητές/τριες αλλά και εν δυνάμει ή εν ενεργεία εκπαιδευτικούς. Στη χώρα μας οι έρευνες που έχουν διενεργηθεί στον τομέα αυτό επικεντρώνονται στην καλλιέργεια των επιστημολογικών αντιλήψεων φοιτητών/τριων παιδαγωγικών τμημάτων ενώ περιορισμένος αριθμός ερευνών εστιάζονται σε μαθητές/τριες της υποχρεωτικής εκπαίδευσης. Αναγνωρίζοντας το «κενό» στην ελληνική βιβλιογραφία, στην παρούσα έρευνα επιχειρείται η ανάδειξη και η επαύξηση της επιστημολογικής ενημερότητας των μαθητών/τριων της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης σχετικά με τέσσερεις, αναγνωρισμένες όψεις των Επιστημονικών Μοντέλων. Επιπλέον επιχειρείται η ενίσχυση των εννοιολογικών αντιλήψεων των μαθητών/τριων σχετικά με φαινόμενα της Οπτικής και διερευνάται η πιθανή συσχέτιση μεταξύ εννοιολογικών και επιστημολογικών αντιλήψεων. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης αναπτύσσονται δύο διαφορετικές Διδακτικές Μαθησιακές Ακολουθίες οι οποίες εφαρμόστηκαν σε διαφορετικά δείγματα μαθητικού πληθυσμού της υποχρεωτικής εκπαίδευσης, σε δύο διαφορετικά σχολεία και σχολικά έτη. Και οι δύο Δ.Μ.Α. απαρτίζονται από σημαντικό αριθμό δραστηριοτήτων μοντελοποίησης, εξερευνητικού (exploratory), πειραματικού (experimental) και εκφραστικού (expressive) τύπου. Οι προαναφερθείσες διαδικασίες μοντελοποίησης συνίστανται από πραγματικά και εικονικά πειράματα. Οι δραστηριότητες μοντελοποίησης αφορούν φαινόμενα της γεωμετρικής Οπτικής όπως είναι η ανάκλαση, η διάθλαση και ο μηχανισμός της ανθρώπινης όρασης. Σε όλες τις εν λόγω δραστηριότητες αξιοποιείται το Επιστημονικό Μοντέλο της οπτικής ακτίνας, το οποίο εισάγεται με ρητό τρόπο. Στις Δ.Μ.Α. ενσωματώνονται δραστηριότητες μεταγνώσης, αναστοχαστικού κυρίως τύπου, οι οποίες αποτελούνται από ερωτήσεις προτροπής και ανάκλησης του τρόπου σκέψης και εργασίας των μαθητών/τριων κατά τη διάρκεια των πραγματικών και εικονικών πειραμάτων. Η εκτίμηση του επιπέδου της επιστημολογικής ενημερότητας των μαθητών/τριων ως προς τις τέσσερεις υπό εξέταση όψεις των Επιστημονικών Μοντέλων (φύση, λειτουργία, αλλαγή και πολλαπλή αναπαράσταση) υλοποιείται με τη χρήση ενός ανοικτού ερωτηματολογίου αποτελούμενου από επτά σχετικά ερωτήματα (Δοκιμασία 2). Η αξιολόγηση των απαντήσεων των μαθητών/τριων γίνεται με τη χρήση κατάλληλα διαμορφωμένης κλίμακας τριών βαθμίδων (rubrics). Για την περαιτέρω διερεύνηση των επιστημολογικών αντιλήψεων των μαθητών/τριων αναπτύχθηκε ένα καινοτόμο, κλειστού τύπου ερωτηματολόγιο αποτελούμενο από δεκαεπτά εικόνες. Οι συμμετέχοντες/ουσες καλούνται να αναγνωρίσουν και να επιλέξουν όσες -κατά τη γνώμη τους- συνιστούν Επιστημονικά Μοντέλα (Δοκιμασία 3). Εκτός από τις γραπτού τύπου δοκιμασίες, ένας σημαντικός αριθμός μαθητών/τριων τυχαία επιλεγμένος συμμετείχε σε ημιδομημένου τύπου συνεντεύξεις. Από τα αποτελέσματα υποδεικνύεται πως μετά την ολοκλήρωση των Εφαρμογών 1 & 2 οι εννοιολογικές αντιλήψεις των μαθητών/τριων για το μηχανισμό όρασης και τα υπό εξέταση φαινόμενα της Οπτικής βελτιώνονται. Ενθαρρυντικά είναι επίσης και τα αποτελέσματα σχετικά με το επίπεδο των επιστημολογικών αντιλήψεων για τις τέσσερεις υπό εξέταση όψεις των Επιστημονικών Μοντέλων, καθώς μετά την ολοκλήρωση των διδακτικών παρεμβάσεων καταγράφεται βελτίωση της επιστημολογικής ενημερότητας και στα δύο δείγματα των Εφαρμογών 1 & 2. Στο υπό εξέταση ζήτημα της συσχέτισης μεταξύ εννοιολογικών και επιστημολογικών αντιλήψεων προκύπτουν διαφορετικά αποτελέσματα τα οποία συνηγορούν πως το συγκεκριμένο ερώτημα παραμένει ανοικτό προς διερεύνηση. Η ανάλυση των απομαγνητοφωνημένων συνεντεύξεων αναδεικνύει τη συλλογιστική των μαθητών/τριων και τα κριτήρια (άξονες) σύμφωνα με τα οποία οι τελευταίοι αποδέχονται ορισμένες εικόνες ως Στατικές Οπτικές Αναπαραστάσεις Επιστημονικών Μοντέλων ενώ κάποιες όχι.