Η υπόθεση της συνεκτικής ή της κατακερματισμένης γνώσης για την έννοια της δύναμης και την κίνηση
Creators: name: Σαμαρά-Χρυσοστομίδου, Αναστασία Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Εννοιολογικά μοντέλα
Συνεκτική-κατακερματισμένη γνώση
Δυνάμεις-κίνηση
Νόμοι του Νεύτωνα
Ανάλυση Λανθανουσών Τάξεων-LCA
Mental models
Coherent-fragmented knowledge
Forces-motion
Newton’s Laws
Latent Class Analysis-LCA

description: Η έρευνα της Γνωστικής Ψυχολογίας και της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών έχει αναδείξει δύο κύριες ανταγωνιστικές οπτικές σχετικά με τη φύση της γνώσης των παιδιών πριν αυτά υιοθετήσουν την επιστημονική άποψη. Η μία οπτική θεωρεί τη γνώση των μαθητών συνεκτική σαν Θεωρία (theory-like), εξηγώντας την πορεία της μάθησης μέσω της τροποποίησης συνεκτικών εννοιολογικών μοντέλων και κατά συνέπεια ως μία συνεχή διαδικασία (coherent knowledge). Η δεύτερη προσέγγιση θεωρεί τη γνώση κατακερματισμένη, δηλαδή ότι δομείται πάνω σε γνωστικά στοιχεία τα οποία μπορούν να ενεργοποιηθούν, να διασυνδεθούν και να οργανωθούν, αναλόγως επί τόπου (in situ) και κατ’ επέκταση θεωρεί τη μάθηση ως μία διαδικασία που μπορεί να είναι ασυνεχής σε ένα τελικό στάδιο (fragmented knowledge or knowledge in pieces). Πέρα από τις δύο αντίθετες οπτικές, έχουν διατυπωθεί και άλλες που προσπαθούν να τις συμβιβάσουν, θεωρώντας ότι μπορεί τα συνεκτικά νοητικά μοντέλα να υπάρχουν για κάποιο πλαίσιο-θέμα και για κάποιο άλλο όχι. Το βασικό ζήτημα είναι ότι η έρευνα για πολλά χρόνια δεν ανέδειξε τη μία ή την άλλη οπτική και αυτό αποτέλεσε σημείο συζήτησης και διαφωνίας μεταξύ των επιστημόνων, ενώ εγείρονται πολλά μεθοδολογικά και επιστημολογικά ζητήματα. Το βασικότερο μεθοδολογικό πρόβλημα είναι το πώς οι ερευνητές κατηγοριοποίησαν ένα σύνολο εμπειρικών δεικτών σε νοητικά μοντέλα. Τα μειονεκτήματα της ταξινόμησης των παραδοσιακών μεθόδων μπορούν να υπερκεραστούν με την εφαρμογή της Ανάλυσης Λανθανουσών Τάξεων (Latent Class Analysis-LCA), μιας προχωρημένης πολυμεταβλητής μεθόδου ανάλυσης. Στην παρούσα εργασία διερευνάται η συνεκτικότητα εννοιολογικών μοντέλων μαθητών αναφορικά με την έννοια της δύναμης, καθώς και των κυρίαρχων εναλλακτικών αντιλήψεών τους αναφορικά με τον 2ο Νόμο του Νεύτωνα, όπως εντοπίστηκαν στη βιβλιογραφία. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε μέσω ενός ερωτηματολογίου 12 κλειστών ερωτήσεων που μοιράστηκε σε 202 μαθητές της Α’ και της Β’ Γενικού Λυκείου, 4 σχολείων της Θεσσαλονίκης. Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η συνεισφορά στον διάλογο αναφορικά με τη φύση της γνώσης και μεθοδολογικά ζητήματα, με γνώμονα, τόσο την εξέλιξη της έρευνας και της θεωρίας της Γνωστικής Ψυχολογίας και της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών, όσο και της διαμόρφωσης κατάλληλων παιδαγωγικών προσεγγίσεων που απορρέουν από αυτές. Η Νευτώνεια Μηχανική επιλέχθηκε ως γνωστικό πλαίσιο, καθώς αφενός είναι κεντρική στη διδασκαλία της φυσικής και αφετέρου έχει διαπιστωθεί μεγάλη δυσκολία στην εκμάθησή της και συνεπακόλουθη πληθώρα εναλλακτικών αντιλήψεων από τους μαθητές. Η παρούσα έρευνα αναπτύχθηκε σε τέσσερις φάσεις. Στην πρώτη φάση πραγματοποιήθηκε εκτεταμένη βιβλιογραφική έρευνα σε διεθνή περιοδικά διδακτικής των φυσικών επιστημών με έμφαση στις δύο κυρίαρχες θεωρίες δόμησης της γνώσης. Στη δεύτερη φάση πραγματοποιήθηκε, αρχικά, σύντομη επισκόπηση της ιστορικής εξέλιξης του κλάδου της Μηχανικής και βιβλιογραφική επισκόπηση για τις εναλλακτικές αντιλήψεις που φέρουν οι μαθητές αναφορικά με την έννοια της δύναμης και με τη σύνδεσή της με την κίνηση, δηλαδή για τον 2ο Νόμο του Νεύτωνα. Τέλος, δομήθηκε ένα ερωτηματολόγιο ανίχνευσης εναλλακτικών αντιλήψεων, το οποίο αποτελεί το εργαλείο της παρούσας έρευνας. Στην τρίτη φάση έλαβε χώρα η συλλογή των δεδομένων, ενώ στην τέταρτη φάση διενεργήθηκε η στατιστική επεξεργασία και ανάλυσή τους. Στόχος της παρούσας έρευνας είναι η διερεύνηση της φύση της γνώσης των μαθητών. Το βασικό ερευνητικό ερώτημα είναι το κατά πόσο η αφελής γνώση των παιδιών είναι συνεκτική ή κατακερματισμένη.
description: Research in Cognitive Psychology and Science Education has highlighted two main competing perspectives on the nature of children's knowledge before they adopt the scientific viewpoint. One perspective views students' knowledge as coherent and Theory-like, explaining the procedure of learning through the modification of coherent conceptual models and thus as a continuous process (coherent knowledge). The second approach sees knowledge as fragmented, as being structured on cognitive elements that can be activated, interconnected and organised accordingly in situ and thus sees learning as a process that may be discontinuous at a final stage (fragmented knowledge or knowledge in pieces). In addition to the two opposing views, others have been put forward that attempt to reconcile them, considering that coherent mental models may exist for some context-topic and not for another. The main issue is that for many years research has not highlighted the one or the other perspective and this has been a point of debate and disagreement among scientists and moreover many methodological and epistemological issues are raised. The main methodological problem is how researchers have categorized a set of empirical indicators into cognitive models. The classification drawbacks of traditional methods can be overcome by applying Latent Class Analysis (LCA), an advanced multivariate analysis method. This paper investigates the coherence of students' conceptual models regarding the concept of force, as well as their dominant alternative conceptions regarding Newton's 2nd Law, as identified in the literature. The research was carried out through a 12-item closed-ended questionnaire distributed to 202 students of the 1st and 2nd grade of 4 high schools in Thessaloniki. The purpose of this research is to contribute to the debate regarding the nature of knowledge and methodological issues, with a view to the development of both research and theory in cognitive psychology and didactics of science, as well as the formulation of appropriate pedagogical approaches deriving from them. Newtonian mechanics was chosen as cognitive framework, since on the one hand it is central to the teaching of physics and on the other hand a high difficulty in learning it, as well as a subsequent plethora of students’ alternative ideas about it has been detected. This research was developed in four phases. In the first phase, an extensive literature survey was conducted in international journals of science teaching with emphasis on the two theories of knowledge construction. In the second phase, a brief overview of the historical development of mechanics and a literature review of the alternative conceptions held by students regarding the concept of force and its connection to motion (or Newton's 2nd Law) was conducted first. Finally, a close-ended questionnaire was structured to detect students’ alternative ideas, which is the instrument of this research. In the third phase the data collection took place, while in the fourth phase the statistical processing and data analysis were carried out. The aim of this research is to investigate the nature of students' knowledge. The main research question is whether children's knowledge is coherent or fragmented.