Θεωρίες μάθησης

Διδακτική Φυσικών Επιστημών ΜάθησηΔιδασκαλία Μοντέλα Διδασκαλίας Διδακτικά Εργαλεία Θεωρίες Μάθησης

Διδασκαλία: Είναι το σύνολο των διαδικασιών/ ενεργειών που γίνονται για να ενεργοποιηθούν, να προωθηθούν και να ενισχυθούν Γνώσεις - Δεξιότητες – Στάσεις Μάθηση: Είναι το επιθυμητό αποτέλεσμα της διδασκαλίας, δηλαδή η παραγωγή γνώσης και η ανάπτυξη δεξιοτήτων και στάσεων από το μαθητή

Κοινωνικό, πολιτιστικό και εκπαιδευτικό περιβάλλον Φύση του ατόμου (ατομικές διαφορές) Παράγοντες που Συντελούν στην Μάθηση:

Οι παράγοντες αυτοί λαμβάνονται υπόψη με διαφορετική βαρύτητα στις διάφορες θεωρίες που έχουν διατυπωθεί για τη μάθηση (για το πώς μαθαίνουμε).

Το επίπεδο μάθησης ενός ατόμου για ένα συγκεκριμένο αντικείμενο ελέγχεται από τη συμπεριφορά του ατόμου. ¨Όμως αυτό είναι η εξωτερίκευση των όσων συμβαίνουν μέσα στον εγκέφαλό (νου) του

Ξεκινώντας από φιλοσοφικές αναζητήσεις για τη μάθηση Οντολογικού Επιστημολογικού χαρακτήρα χαρακτήρα

Αναζητήσεις οντολογικού χαρακτήρα Αφορούν την φύση των ερευνώμενων φαινομένων (δηλαδή των αντικειμένων της γνώσης) Η πραγματικότητα είναι: ? Αντικειμενική ή προϊόν ατομικής συνείδησης

Πηγάζει από την παλαιά διαμάχη μεταξύ ρεαλισμού και νομιναλισμού. Αντικείμενα έχουν ανεξάρτητα ύπαρξη και δεν εξαρτώνται από το υποκείμενο (γνώστη) Η πραγματικότητα είναι αντικείμενο σκέψης Δεν υπάρχει ανεξάρτητη πρόσβαση σε αυτήν

Αναζητήσεις Επιστημολογικού χαρακτήρα Αφορούν τη φύση της γνώσης και πώς αυτή μπορεί να αποκτηθεί

Η γνώση είναι αντικειμενική, μεταδίδεται αναλλοίωτα και συσσωρεύεται στο υποκείμενο Ανεξάρτητη από το υποκείμενο- γνώστη Η γνώση είναι υποκειμενική, δεν συσσωρεύεται αλλά αλλάζει και ανατρέπεται Εξαρτάται από το υποκείμενο- γνώστη Προέρχονται από τη διαμάχη: Θετικισμού - Αντί-θετικισμού

Οι ίδιες συνθήκες δίνουν πάντα το ίδιο αποτέλεσμα Οι απόψεις Θετικισμού και ρεαλισμού οδήγησαν στην αιτιοκρατία: Αίτιο Αποτέλεσμα Προβλεψιμότητα - Συμπεριφορισμός

(Ένα γενικό σχήμα μελέτης για τις θεωρίες μάθησης) Συμπεριφορισμός (Μπιχεβιορισμός) Γνωστική προσέγγιση Θεωρία του Piaget (θεωρία γνωστικής ανάπτυξης) Κονστρουκτιβιστική ή εποικοδομητική θεωρία της μάθησης. Κοινωνικο-πολιτισμική προσέγγιση Θεωρία του Vygotsky Θεωρία κοινωνικού εποικοδομισμού Συνεργατική Μάθηση – πλαισιοθετημένη μάθηση

Συμπεριφορισμός (Behaviorism)

Βασικές αρχές της Συμπεριφοριστικής θεωρίας Το δόγμα που θεωρεί τον άνθρωπο ως tabula rasa, Η ανθρώπινη νόηση θεωρείται ως εξαρτημένη μεταβλητή των περιβαλλοντικών επιδράσεων Άρα: Το περιεχόμενο και ο ρυθμός της μάθησης καθορίζεται από εξωτερικές συνθήκες

Σύμφωνα με το Συμπεριφορισμό: Η μάθηση είναι αλλαγή της συμπεριφοράς λόγω των εμπειριών του υποκειμένου. Εμπειρίες Υποκείμενο Αλλαγή συμπεριφοράς (ερέθισμα) (αντίδραση στο ερέθισμα)

Έχει τις ρίζες του στο γνωστό πείραμα του Pavlov: Ενώ αρχικά ο σκύλος αντιδρούσε μόνο στη θέα της τροφής (φυσικό ερέθισμα), στη συνέχεια αντιδρούσε και στο θόρυβο από τα βήματα του φύλακα (ουδέτερο ερέθισμα) Μάθηση: η αντίδραση ενός υποκειμένου ως απάντηση σε κάποιο ουδέτερο ερέθισμα

Η συμπεριφοριστική μάθηση στην τάξη: Ο δάσκαλος μπορεί να εγγράψει τη γνώση στο μυαλό του μαθητή Η μάθηση είναι διαδικασία παθητική, ληπτική και αναπαραγωγική Η γνώση* μεταδίδεται από το δάσκαλο και το εγχειρίδιο στο μαθητή Η γνώση είναι στατική και αντικειμενική

* όμως, άλλο γνώση και άλλο πληροφορία Π.χ. 1 η πληροφορία: η πίεση (ως δύναμη σε επιφάνεια) μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την μετακίνηση ενός αντικειμένου 2 η πληροφορία: ο ατμός μιας ουσίας ασκεί πίεση στα τοιχώματα του δοχείου που είναι κλεισμένος 3 η πληροφορία: όταν ένα υγρό ζεσταίνεται πολύ, μετατρέπεται σε ατμό Ποια γνώση δημιουργείται?

Αντίστοιχα, το διδακτικό μοντέλο που στηρίζεται στη θεωρία του συμεπριφορισμού είναι δασκαλοκεντρικό: Ο δάσκαλος θεωρείται αυθεντία και οι μαθητές οφείλουν να αναπαράγουν τη γνώση όπως αυτή υπάρχει στα σχολικά εγχειρίδια και μεταδίδεται από το δάσκαλο στην τάξη Σημασία έχει η ποσότητα και το εύρος της γνώσης

Ωστόσο, Η εφαρμογή του συμπεριφορισμού στη σχολική τάξη: Ήταν συνεπής ως προς θέματα ανάκλησης πληροφοριών, αλλά…. Δεν εξηγούσε την επιτυχία /αποτυχία σε θέματα κατανόησης, εφαρμογής σε ξένες καταστάσεις, λυτικής προβλημάτων (ιδιαίτερα των δύσκολων)…. Δεν λάμβανε υπόψη προσωπικές απόψεις, στάσεις, συναισθηματικές καταστάσεις …

Παράλληλα συνέβησαν γεγονότα σχετικά με τη λεγόμενη: Γνωσιακή επανάσταση (1) Άρχισε το ενδιαφέρον για τους νοητικούς μηχανισμούς (2) Αναπτύχθηκε η Θεωρία της Πληροφορίας: Η πληροφορία είναι ξεχωριστό φυσικό μέγεθος που μπορεί να διαδοθεί ανεξάρτητα από το μέσον ?

Παράλληλα συνέβησαν γεγονότα σχετικά με τη λεγόμενη: Γνωσιακή επανάσταση (1) Άρχισε το ενδιαφέρον για τους νοητικούς μηχανισμούς (2) Αναπτύχθηκε η Θεωρία της Πληροφορίας: Η πληροφορία είναι ξεχωριστό φυσικό μέγεθος που μπορεί να διαδοθεί ανεξάρτητα από το μέσον Μοντέλα επεξεργασίας πληροφορίας Αλλά πώς?

Το όριο των 7 (+/-2) βημάτων στην ικανότητα επεξεργασίας της πληροφορίας (G. Miller, 1956) Δεκαεπτά Μαρτίου Εικοσιτρείς Οκτωβρίου Δεκαπέντε Απριλίου του ογδόντα εννιά Εικοσιέξι Σεπτεμβρίου χίλια εννιακόσια ογδόντα εννιά Δεκαεννιά Δεκεμβρίου χίλια οκτακόσια είκοσι τέσσερα

Το όριο των 7 (+/-2) βημάτων στην ικανότητα επεξεργασίας της πληροφορίας (G. Miller, 1956) Δεκαεπτά Μαρτίου137 Εικοσιτρείς Οκτωβρίου

Το όριο των 7 (+/-2) βημάτων στην ικανότητα επεξεργασίας της πληροφορίας (G. Miller, 1956) Δεκαεπτά Μαρτίου137 Εικοσιτρείς Οκτωβρίου0123 Δεκαπέντε Απριλίου του ογδόντα εννιά

Το όριο των 7 (+/-2) βημάτων στην ικανότητα επεξεργασίας της πληροφορίας (G. Miller, 1956) Δεκαεπτά Μαρτίου137 Εικοσιτρείς Οκτωβρίου0123 Δεκαπέντε Απριλίου του ογδόντα εννιά14589 Εικοσιέξι Σεπτεμβρίου χίλια εννιακόσια ογδόντα εννιά

Το όριο των 7 (+/-2) βημάτων στην ικανότητα επεξεργασίας της πληροφορίας (G. Miller, 1956) Δεκαεπτά Μαρτίου137 Εικοσιτρείς Οκτωβρίου0123 Δεκαπέντε Απριλίου του ογδόντα εννιά14589 Εικοσιέξι Σεπτεμβρίου χίλια εννιακόσια ογδόντα εννιά Δεκαεννιά Δεκεμβρίου χίλια οκτακόσια είκοσι τέσσερα

Το όριο των 7 (+/-2) βημάτων στην ικανότητα επεξεργασίας της πληροφορίας (G. Miller, 1956) Δεκαεπτά Μαρτίου137 Εικοσιτρείς Οκτωβρίου0123 Δεκαπέντε Απριλίου του ογδόντα εννιά14589 Εικοσιέξι Σεπτεμβρίου χίλια εννιακόσια ογδόντα εννιά Δεκαεννιά Δεκεμβρίου χίλια οκτακόσια είκοσι τέσσερα

Επίσης Υιοθετείται η άποψη: Σκέψη = Λογική επεξεργασία συμβόλων H νοητική διαδικασία ως μια λογική διαδικασία πάνω σε συμβολικές αναπαραστάσεις

Μπαλόνι Ήχος, γραφή (γράμμα, λέξη, εικόνα, μαθηματικό σύμβολο) Σημαίνον Σημαινόμενο

Οπότε γίνεται αποδεκτό ότι: Ο εγκέφαλος μπορεί να χειρίζεται την γνώση σε αφαιρετικό και συμβολικό επίπεδο

Ο συμβολισμός έχει ιδιαίτερη σημασία στα μαθηματικά, τη Φυσική και τη Χημεία Ιδιαίτερα για τη Χημεία οι αφηρημένες έννοιες διαχειρίζονται σε δύο επίπεδα (μικροσκοπικό και συμβολικό)

Επομένως: Γνώση για τον φυσικό κόσμο = Αναπαραστάσεις του φυσικού κόσμου

Δηλαδή: Η μάθηση είναι το αποτέλεσμα της επεξεργασίας των πληροφοριών από τον ανθρώπινο νου και η μετατροπή τους σε αναπαραστάσεις ↓ Παραλληλισμός του μηχανισμού επεξεργασίας της πληροφορίας από τον ανθρώπινο νου (σκέψη) με τον αντίστοιχο μηχανισμός στους υπολογιστές ↓ Μοντέλο επεξεργασίας πληροφοριών

Μαθησιακό μοντέλο επεξεργασίας πληροφοριών γεγονότα παρατηρήσεις οδηγίες Εργαζόμενη μνήμη αποθήκευση ανάκληση βρόγχος ανάδρασης φίλτρο αντίληψης Μακρό- -χρονη Μνήμη φίλτροφίλτρο σχέδιο: Δ. Σταμοβλάσης για το φίλτρο αντίληψης αποθήκευση ερμηνεία σύγκριση αναδόμηση προπαρασκευή

Το μοντέλο επεξεργασίας πληροφορίας ερμηνεύει την αποτυχία των μαθητών με το φαινόμενο της υπερφόρτισης της εργαζόμενης μνήμης. Για παράδειγμα στην λυτική προβλημάτων:

Η πολυπλοκότητα των ερωτήσεων 0 %_ 100 %_ 60 %_ 40 %_ 20 %_ 80 %_ Το ποσοστό του πληθυσμού με σωστές απαντήσεις * (Johnstone 1997) * * * * * * * * * * Ξαφνική πτώση λόγω υπερφόρτωσης της μνήμης

Από μια άλλη προσέγγιση (εξελικτική), ο Piaget προσπαθεί να καταλάβει πώς σκέπτονται τα παιδιά για έννοιες του φυσικού κόσμου (όπως το βάρος, η μάζα, ο όγκος κ.λ.π.), αναπτύσσοντας κλινικές συνεντεύξεις

Piaget: Οι ρίζες του εποικοδομισμού

Ο εποικοδομισμός είναι βαθιά ριζωμένος στη θεωρία του Piaget (εξελικτικής ψυχολογίας), που απορρίπτει την αντίληψη ότι τα παιδιά είναι άγραφοι χάρτες. αλλά αντιθέτως θεωρεί ότι είναι δημιουργοί της ίδιας τους της γνώσης.

α/αα/αΈτηΣτάδιο κατά Piaget 0-2Αισθησιοκινητικό στάδιο 12-7Προσυλλογικό στάδιο 27-11Στάδιο συγκεκριμένων συλλογισμών 311-Στάδιο τυπικών συλλογισμών

Κατά την θεωρία του Piaget η γνωστική διαδικασία μπορεί να θεωρηθεί ως μια διαδικασία προσαρμογής (adaptation). που περιγράφεται από τρεις έννοιες ως εξής:

Το σχήμα (schema), το οποίο είναι μια εσωτερική νοητική δομή αναπαράστασης του εξωτερικού κόσμου και η οποία υφίσταται μία συνεχή και συστηματική αλλαγή με την ανάπτυξη. Την αφομοίωση (assimilation), η οποία αναφέρεται στην ενσωμάτωση των νέων δεδομένων στις προϋπάρχουσες νοητικές δομές του υποκειμένου. Την συμμόρφωση( accomodation), οποία αντιστοιχεί στην τροποποίηση των νοητικών σχημάτων και οδηγεί στην προσαρμογή. (Piaget 1954).

Αν η αφομοίωση και η συμμόρφωση δεν επιτευχθούν ↓ δεν θα οδηγηθούμε σε ισορρόπηση (equilibration) και προσαρμογή (adaptation) αλλά σε γνωστική σύγκρουση

Στο Δημοτικό σχολείο ο δάσκαλος αντιμετωπίζει καταστάσεις που σχετίζονται κυρίως με: το στάδιο των συγκεκριμένων συλλογισμών και των τυπικών συλλογισμών (στις τελευταίες τάξεις) ενώ αντιμετωπίζει και το Προσυλλογιστικό στάδιο (στις πρώτες τάξεις)

Για τη διδασκαλία των Φυσικών επιστημών στο Προσυλλογιστικό στάδιο εντοπίζονται προβλήματα στην κατανόηση εννοιών γιατί: Έχει αναπτυχθεί η ταξινόμηση, ανάλογα όμως με μία (ή το πολύ δύο) παράμετρο (ιδιότητα). Δεν έχει αναπτυχθεί η πράξη της αντίστροφης εκτέλεσης ενεργειών και της διατήρησης (όγκου, μάζας, μήκους κ.λ.π.) Ο χρόνος επεκτείνεται στο εγγύς παρελθόν και το εγγύς μέλλον.

Για το Στάδιο συγκεκριμένων συλλογισμών: Έχουν αναπτυχθεί αρκετές σημαντικές διεργασίες όπως: η παρατήρηση, η διατήρηση, η μέτρηση, η αντίστροφη εκτέλεση ενεργειών, η ταξινόμηση (με αρκετές παραμέτρους), η γενίκευση και υποδιαίρεση κ.α. Η έννοιες του χώρου και του χρόνου διευρύνονται σημαντικά

Για το Στάδιο τυπικών συλλογισμών Μπορούν να γίνονται συλλογισμοί επί αφηρημένων εννοιών Μπορούν να γίνονται υποθέσεις, χρήση αναλογιών, συνδυαστική, έλεγχος μεταβλητών, συναρτησιακές σχέσεις, διατυπώσεις πιθανοτήτων

Εφαρμογή της θεωρίας του Piaget για τις φυσικές επιστήμες 1.Ερμηνεία της αποτυχίας των μαθητών. 2. Προσαρμογή των διδακτικών στόχων και του προγράμματος με βάση τα στάδια. 3. Προσαρμογή της διδασκαλίας

Μειονεκτήματα της θεωρίας του Piaget Είναι περισσότερο θεωρία νοητικής ανάπτυξης παρά μάθησης Δηλαδή:

1. θεωρεί το υποκείμενο ως ανεξάρτητο από εξωτερικούς παράγοντες (π.χ. διδασκαλία) 2. Δεν λαμβάνεται υπόψη η πολιτισμική ποικιλομορφία

Ακόμη: Η έννοια του σταδίου έδινε λανθασμένη εντύπωση ότι η ανάπτυξη δεν είναι συνεχής Υπήρξαν πολλές διαφωνίες ως προς την αντιστοιχία ηλικίας και σταδίου. (Διάκριση μεταξύ χρονολογικής ηλικίας και νοητικής)

Ακόμη: Ήταν δύσκολο να καταταγούν με ακρίβεια οι μαθητές σε νοητικά επίπεδα (π.χ. με κάποιο τεστ). Συνεπώς δεν μπορεί να καθοριστεί με μεγάλη ακρίβεια και ο τρόπος που θα διδαχθεί ένα θέμα στην τάξη

Νεο-Πιαζέτεια θεωρία ( Pascual-Leone) Προσδίδει ποσοτικό χαρακτήρα στην ποιοτική περιγραφή των σταδίων ανάπτυξης του Piaget.

Δέχεται την έννοια του σχήματος (κατά Piaget) και την επεκτείνει: Δέχεται την ύπαρξη ενός χώρου-Μ όπου ένα σύνολο σχημάτων μετασχηματίζεται σε ένα νέο σχήμα

Έτσι μπορεί να γίνει μέτρηση του χώρου-Μ (με βάση τον αριθμό των σχημάτων που έχει ένα άτομο τη δυνατότητα να μετασχηματίσει) Η τιμή του Μ αυξάνεται με την ηλικία και μπορεί να γίνει αντιστοίχηση με τα στάδια του Piaget ( με πρόβλεψη υποσταδίων)

ΗλικίαΤιμές Μ (α +)

Σύγκλιση με το μοντέλο επεξεργασίας πληροφοριών Χωρητικότητα Μ Nεο-Πιαζέτειες Θεωρίες Χωρητικότητα εργαζόμενης μνήμης Μοντέλα επεξεργασίας πληροφοριών

Υποκείμενο Πρόβλημα Νοητική απαίτηση Ζ Χωρητικότητα εργαζόμενης μνήμης Χ Βρίσκει εφαρμογή στη λύση προβλημάτων

Η πολυπλοκότητα των ερωτήσεων 0 %_ 100 %_ 60 %_ 40 %_ 20 %_ 80 %_ Το ποσοστό του πληθυσμού με σωστές απαντήσεις * (Johnstone 1997) * * * * * * * * * * Ξαφνική πτώση λόγω υπερφόρτωσης της μνήμης

Η τμηματοποίηση της μνήμης Η βραχύχρονη μνήμη μπορεί να διακριθεί σε «τμήματα» (chunks). Ένα «τμήμα» είναι ένα σύνολο ψηφίων, λέξεων ή συμβόλων τα, οποία η μνήμη επεξεργάζεται ως μία ολότητα επειδή εκφράζει κάτι το οικείο. Ο μέγιστος αριθμός των τμημάτων που μπορούν να κρατηθούν στην ανθρώπινη βραχύχρονη μνήμη και να ανακληθούν άμεσα είναι 7 (κατά τον Miller). H χωρητικότητα των τμημάτων μπορεί να αυξηθεί (μετριέται σε bit ), αλλά όχι ο αριθμός τους.

Παράδειγμα τμηματοποίησης: Στην αρχή ένα εκπαιδευόμενο παιδί αναγνωρίζει μόνο τα γράμματα του αλφαβήτου, μετά συλλαβές (σχηματίζει τα πρώτα chunk) και μετά τις λέξεις ή και τις οικείες φράσεις ως ολότητες. Η λέξη Μ-Α-Θ-Η-Μ-Α, η οποία περιέχει έξι bits πληροφορίας σύντομα γίνεται ΜΑ-ΘΗ-ΜΑ και κατόπιν ΜΑΘΗΜΑ.

Με όρους της νεο-Πιαζέτειας θεωρίας, η διαδικασία της τμηματοποίησης της πληροφορίας σημαίνει μικρότερο αριθμό σχημάτων προς επεξεργασία, με αποτέλεσμα την αποφυγή της υπερφόρτωσης του χώρου-Μ. Η λειτουργία της τμηματοποίησης στην “εργαζόμενη μνήμη” αποτελεί κλειδί για την μάθηση και την διδακτική και συνεπάγεται άμεση πρακτική εφαρμογή στην εκπαιδευτική διαδικασία.

Άλλες θεωρήσεις που επηρέασαν τον εποικοδομισμό

Ausubel: Η προϋπάρχουσα γνώση καθορίζει την εννοιολογική εξέλιξη του μαθητή Αν και ο Ausubel δεν εννοούσε τις εναλλακτικές ιδέες η άποψη ότι οι μαθητές φτάνουν στις σχολικές τάξεις με διαμορφωμένες ιδέες ↓ έθεσε τις βάσεις της εννοιολογικής αλλαγής

Ακόμη, ο Ausubel έκανε διάκριση της μάθησης σε νοηματική ( meaningful learning ) & αποστήθιση ( rote learning ) Νοηματική μάθηση: Ενσωμάτωση των νέων ιδεών στη γνωσιακή δομή του μαθητή (σύνδεση με τις προϋπάρχουσες ιδέες) [Σύμφωνα με το μοντέλο επεξεργασίας των πληροφοριών, αυτό συνδέεται με την αποθήκευση στην μακρόχρονη μνήμη] Αποστήθιση: Προσωρινή αποθήκευση με δυνατότητα απλής ανάκλησης μεμονωμένων πληροφοριών

(Άλλες θεωρήσεις που επηρέασαν τον εποικοδομισμό) Kuhn Υιοθέτηση επιστημονικών επαναστάσεων και αλλαγή παραδείγματος Δέχεται την έννοια του παραδείγματος ως ένα επιστημονικά αποδεκτό εννοιολογικό πλαίσιο με συγκεκριμένους νόμους, κανόνες και τεχνικές εφαρμογής. (π.χ. το γεωκεντικό μοντέλο για τον κόσμο)

Σύμφωνα με τον kuhn: Τα νέα εννοιολογικά πλαίσια δημιουργούνται μέσα από βίαιες εννοιολογικές αλλαγές (κάτι σαν επαναστάσεις) που συμβαίνουν μετά από συσσώρευση επιστημονικών αδιέξοδων ↓ Αποτέλεσμα είναι η αλλαγή του παραδείγματος Παράδειγμα: Η αλλαγή από το γεωκεντρικό στο ηλιοκεντρικό μοντέλο για τον κόσμο Η αλλαγή από το σωματιδιακό μοντέλο για το ηλεκτρόνιο στο ηλεκτρονιακό νέφος

Εποικοδομιτισμός (Constructivism)

Η μάθηση δεν είναι θέμα παθητικής λήψης αλλά ενεργητικής οικοδόμησης Ρίζες : στον Piaget, Ausubel, ….

…. απορρίπτει την ιδέα ότι η γνώση μπορεί να είναι αναπαράσταση ενός κόσμου ανεξάρτητου από το υποκείμενο και θεωρεί ότι οι εννοιολογικές δομές, τις οποίες αποκαλούμε γνώση, πρέπει να είναι βιώσιμες στον κόσμο των εμπειριών του υποκειμένου

πραγματικός κόσμος Black box πραγματικός κόσμος Σχέδιο:Δ. Σταμοβλάσης Black box Η παραδοσιακή άποψη για την γνώση Η Δομική (constructivistic) άποψη για την γνώση

Ο εποικοδομισμός στηρίζεται σε τρεις τουλάχιστον αρχές σχετικά με την φύση της γνώσης: 1) Η γνώση είναι ανθρώπινη κατασκευή και όχι πιστή απεικόνιση του κόσμου

2) Η γνώση κατασκευάζεται μέσα σε ένα σε ένα συγκεκριμένο κοινωνικό πλαίσιο, και άρα επηρεάζεται από παράγοντες, όπως ιδεολογίες, θρησκεία, οικονομία, πολιτική, προσωπικά ενδιαφέροντα, καθώς και από τα χαρακτηριστικά του τυπικού περιβάλλοντος μάθησης (σχολείο). 3) Η γνώση είναι προσωρινή, σχετική και συνεχώς μεταβαλλόμενη με τον χρόνο.

Ακόμη: Απορρίπτεται η παλαιά αντίληψη του «άγραφου πίνακα» (tabula rasa) όπου ο δάσκαλος γέμιζε με την διδασκαλία του και μετέφερε την γνώση στον μαθητή. Δηλαδή: Οι μαθητές, πριν έρθουν στο σχολείο έχουν ήδη αναπτύξει μια πρότερη γνώση (pre-conceptions) για θέματα Φυσικών επιστημών από την μέχρι τότε αλληλεπίδραση τους με το περιβάλλον.

Επομένως: Μάθηση είναι το αποτέλεσμα της αλλαγής των ήδη σχηματισμένων γνωστικών δομών ή προ-εννοιών σε δομές που να αντιστοιχούν σε επιστημονικές έννοιες (εννοιολογική αλλαγή) Ο ρόλος του δασκάλου επηρεάζει και κατευθύνει την διαδικασία αυτή

Αναλυτικότερα η διαδικασία έχει ως εξής:

Η νόηση δίνει νόημα στην πραγματικότητα με το να ενσωματώνει την νέα προσλαμβάνουσα πληροφορία με τα προϋπάρχοντα γνωστικά σχήματα. [Λειτουργία των διαδικασιών της συμμόρφωσης (accommodation) και της αφομοίωσης (assimilation)]

Όταν η νέα πληροφορία δεν φαίνεται να είναι συμβατή με το προϋπάρχοντα γνωστικά σχήματα, τότε: δημιουργείται μια διαταραχή (γνωστική σύγκρουση) η οποία οδηγεί σε αναδιοργάνωση των παλαιών σχημάτων και δημιουργία νέας γνώσης (εννοιολογική αλλαγή).

Άρα, σημαντικό για το δάσκαλο είναι ότι: Η γνώση να αποκτηθεί μέσα από διδακτικές πρακτικές που διασφαλίζουν κατάλληλα μαθησιακά περιβάλλοντα όπου θα προκληθεί η γνωστική σύγκρουση που θα οδηγήσει στην εννοιολογική αλλαγή. Είναι σημαντικό οι μαθητές: Να μυηθούν και στις διαδικασίες ανάπτυξης της γνώσης μέσα από την έρευνα, κάτι που θα εδραίωση την κατανόηση.

Η εννοιολογική αλλαγή στις Φυσικές Επιστήμες

Η έρευνα στη διδακτική των ΦΕ επισημαίνει ότι οι προϋπάρχουσες ιδέες των μαθητών είναι τόσο ισχυρές που: Αμφισβητούν τα δικά τους εμπειρικά δεδομένα (τις παρατηρήσεις τους) εάν δεν βρίσκονται σε αρμονία με τις διαισθητικές τους αντιλήψεις. π.χ. Τα βαρύτερα (ίδια ως αντικείμενα) φτάνουν στο έδαφος πρώτα αν τα αφήσουμε από ένα ύψος Όσο και ν΄ αφήσουμε ένα κερί να καίει, το ύψος του δεν μειώνεται

επηρεάζουν τον τρόπο ερμηνείας ενός φαινομένου π.χ. Κατά την καύση του κεριού, το κερί λιώνει Για να δούμε ένα αντικείμενο θα πρέπει να φύγουν ακτίνες φωτός από το μάτι μας και να φτάσουν σ΄αυτό. Το υγρό που μείνει μέρες στο πάτωμα ενός δωματίου δεν φαίνεται να υπάρχει (εξατμίζεται) γιατί το ρουφάει το πάτωμα Ο μικρόκοσμος είναι μια μικρογραφία του μακρόκοσμου (Τι χρώμα έχουν τα μόρια του άνθρακα?)

Οι ιδέες των μαθητών είναι εδραιωμένες τόσο ισχυρά που δεν φαίνεται ότι μπορούν εύκολα να αλλάξουν με την διδασκαλία. Π.χ. όλες οι ουσίες μπορούν να υπάρξουν στις 3 καταστάσεις (αέριο κερί, μέταλλο)

Στο πλαίσιο του σχολείου και των εξετάσεων οι μαθητές εφαρμόζουν τις επιστημονικές ιδέες (όπως τις διδάσκονται), όμως εκτός του σχολείου επανέρχονται στις αρχικές τους προσεγγίσεις για να ερμηνεύσουν φαινόμενα. Π.χ. τα μάλλινα ρούχα ζεσταίνουν (όχι δρουν μονωτικά σε κρύο ή ζέστη) στα αντικείμενα που ηρεμούν δεν ασκούνται δυνάμεις (ωστόσο υπάρχει βάρος)

Οι εναλλακτικές ιδέες των μαθητών στις φυσικές επιστήμες παραμένουν συνήθως και κατά την ενηλικίωσή τους. Π.χ. έρευνες σε δασκάλους έδειξε ότι: ο πάγος έχει πάντα θερμοκρασία 0 ο C η ζάχαρη στο νερό λειώνει

Η πολυπλοκότητα και η δυσκολία αλλαγής των αντιλήψεων των μαθητών επέβαλε τον όρο «επιστήμη των μαθητών» Στους μαθητές υπάρχουν γνωστικοί μηχανισμοί που χρησιμοποιούν νοητικά σχήματα, τα οποία διαφέρουν από εκείνα των επιστημόνων, όμως λειτουργούν κατά ανάλογο τρόπο στην ερμηνεία των φαινομένων.

Τα νοητικά σχήματα αναφέρονται ως νοητικές αναπαραστάσεις (mental representations) ή ως νοητικά μοντέλα (mental models). Τα νοητικά μοντέλα δείχνουν αρκετές ομοιότητες με εκείνες που επικρατούσαν σε παλαιότερες εποχές όπως:

οι απόψεις του Αριστοτέλη για την δύναμη (π.χ. μια σταθερή δύναμη δημιουργεί σταθερή ταχύτητα ή Απουσία δύναμης σημαίνει ακινησία) Αυτό οδήγησε στην προσπάθεια να κατανοηθούν τα νοητικά αυτά πρότυπα μέσω της μελέτης της Ιστορίας της Επιστήμης.

Μάθηση είναι το αποτέλεσμα της αλλαγής των ήδη σχηματισμένων γνωστικών δομών ή προ-εννοιών σε δομές που να αντιστοιχούν σε επιστημονικές έννοιες εννοιολογική αλλαγή

Τι μπορεί να προκαλέσει την εννοιολογική αλλαγή;  Νέα δεδομένα  Νέες αντιλήψεις  Αναστοχασμός  Κοινωνικό πλαίσιο

Νέα δεδομένα : Μη αναμενόμενα δεδομένα π.χ. Γιατί το μέρος από το μολύβι που είναι βυθισμένο στο νερό, φαίνεται σαν «σπασμένο» (διάθλαση)

Μη εξηγήσιμα δεδομένα π.χ. Η θερμοκρασία κατά το βρασμό του νερού παραμένει σταθερή, ενώ εμείς συνεχίζουμε να ζεσταίνουμε

Άβολα δεδομένα π.χ. Όταν οι συγκεντρώσεις ενός οξέως στο νερό γίνονται πολύ μικρές, η αναλογική κλίμακα δε βολεύει (καταφυγή σε λογαριθμική)

Νέα δεδομένα σε ήδη υπάρχουσα γνώση π.χ. Αν στο απλό κύκλωμα με ένα λαμπάκι προσθέσουμε άλλο ένα, τι συμβαίνει;

Νέες αντιλήψεις Εξωτερικά (π.χ. από το δάσκαλο) παρεχόμενες ιδέες, απόψεις κ.λ.π. π.χ. Η αίσθηση του κρύου ή ζεστού αντικειμένου δεν σχετίζεται με τη θερμοκρασία του αντικειμένου αλλά με τη θερμική αγωγιμότητά του

Ή π.χ. Η ύλη είναι ασυνεχής κι όχι όπως φαίνεται συνεχής (Μπορεί να είναι συνεπείς ή ασυνεπείς με την ήδη υπάρχουσα γνώση)

Αναστοχασμός Πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στη μακρόχρονη μνήμη ενεργοποιούνται Ο μαθητής επανασυνδυάζει προϋπάρχουσες και νέες πληροφορίες Συνειδητοποιεί νέα γνώση

Παράδειγμα: Μπορεί ένας να κατανοήσει την έννοια της χημικής αλλαγής αν συνδυάσει ήδη υπάρχουσες γνώσεις (π.χ. εκπομπές αυτοκινήτων, εκπομπές καυστήρων πολυκατοικιών κ.λ.π.) με πληροφορίες για τα προϊόντα καύσης ενός κεριού

Κοινωνικό πλαίσιο Δημιουργία πιέσεων

Με βάση τα παραπάνω και κατά τους Strike and Posner οι συνθήκες για μια εννοιολογική αλλαγή είναι:

 ασυμφωνία/δυσαρμονία με υπάρχουσα έννοια  ελάχιστη κατανόηση της νέας έννοιας  η νέα έννοια να είναι ικανή να λύνει προβλήματα που η παλιά δεν έλυνε  η νέα έννοια να είναι αποδοτική / να ανοίγει νέες περιοχές σκέψης και μάθησης

Βαδίζοντας προς τις κοινωνικοπολιτισμικές προσεγγίσεις Οι απόψεις του Vygotsky

Ο Vygotsky θεωρεί ότι το κοινωνικό περιβάλλον παίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της μάθησης Θεωρεί ότι η επιστημονική γνώση διαφέρει από την αυθόρμητη γνώση Η αυθόρμητη γνώση ξεκινά από την εμπειρία του παιδιού και την ομιλία του και μετά εσωτερικεύεται ως σκέψη.

Άρα, σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση εναλλακτικών ιδεών παίζει η γλώσσα που ακούει, καταλαβαίνει και χρησιμοποιεί. Παράδειγμα καθημερινών εκφράσεων: Εκφράσεις όπως «κλείσε την πόρτα για να μη φύγει η ζέστη» ή «να μη μπει το κρύο» οδηγούν στην άποψη ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά φυσικά μεγέθη, η ζέστη και το κρύο. Όπως όμως γνωρίζουμε, αυτό που υπάρχει είναι η ενέργεια, η οποία μπορεί να μεταφερθεί από ένα σώμα σε άλλο, λόγω διαφοράς θερμοκρασίας.

Παράδειγμα από τα μέσα μαζικής επικοινωνίας: Π.χ. συχνά ακούγεται η έκφραση: «η κατανάλωση του ηλεκτρικού ρεύματος...». Στα παιδιά δημιουργείται η εσφαλμένη εντύπωση ότι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι κάτι που καταναλώνεται.

Άρα, Όταν ο μαθητής ακούσει ή διαβάσει μια επιστημονική πρόταση θα χρησιμοποιήσει για να την κατανοήσει την καθημερινή ερμηνεία των λέξεων Είναι όμως πολύ πιθανό η ερμηνεία που ο μαθητής δίνει στις λέξεις να μην είναι ίδια με αυτή που είχε στο μυαλό του ο δάσκαλος ή ο συγγραφέας του σχολικού εγχειριδίου

π.χ. Η λέξη σωματίδιο στην επιστήμη σημαίνει άτομο, μόριο ή ιόν. στην καθημερινή γλώσσα σημαίνει μικρό κομμάτι στέρεου που είναι ορατό με γυμνό μάτι. Προβλήματα στην κατανόηση των ιδιοτήτων του μικρόκοσμου (collective)

Η γλώσσα των μαθητών : Περιορισμένος κώδικας Αντίθετα Κώδικας των δασκάλων και των σχολικών εγχειριδίων είναι ο επεξεργασμένος (και αναλυτικός) Άρα Η γλώσσα ρυθμίζει το τι και το πώς μαθαίνει το παιδί

Αφού: Οι έννοιες αποκτούνται πρώτα εξωτερικά στους διαλόγους (δάσκαλος) και στην συνέχεια εσωτερικοποιούνται (τρόποι σκέψης - ανάπτυξη των γνωστικών δομών ) Άρα έχει σημασία: Μετασχηματισμός της επιστημονικής γνώσης από το δάσκαλο

Η θεωρία του Vygotsky αποδίδει μεγάλη σημασία στο ρόλο του ενηλίκου ή του δασκάλου στη μάθηση ως διαμεσολαβητή μέσω της ζώνης εγγύτερης ανάπτυξης (Zone of Proximal Development ΖPD):

«Η ΖPD είναι η απόσταση ανάμεσα: στην πραγματική ανάπτυξη, όπως αυτή καθορίζεται από την ανεξάρτητη επίλυση προβλημάτων, και στο επίπεδο δυνητικής ανάπτυξης, όπως αυτό προσδιορίζεται μέσω της επίλυσης προβλημάτων με την καθοδήγηση ενηλίκου ή σε συνεργασία με ικανότερους συνομηλίκους.

Μια προέκταση: Οι Wood, Bruner και Ross (1976) περιγράφουν μία διαδικασία τύπου σκαλωσιάς, η οποία καθιστά ένα παιδί να λύσει ένα πρόβλημα, να διεκπεραιώσει ένα έργο ή να επιτύχει ένα στόχο, επιτεύγματα που θα ήταν αδύνατα χωρίς τη βοήθεια – υποστήριξη ενός ενήλικα Δηλαδή, οι παραπάνω συγγραφείς παρομοίασαν τη βοήθεια που προσφέρεται στο παιδί ως μία «σκαλωσιά» η οποία θα το βοηθήσει να πιαστεί, ώστε να φέρει εις πέρας με επιτυχία μία συγκεκριμένη δραστηριότητα, ώστε αργότερα, εσωτερικεύοντας την εξωτερική γνώση, να καταφέρει να ολοκληρώσει το ίδιο ή παρόμοιο έργο δρώντας αυτόνομα και ανεξάρτητα.

Οι κοινωνικοπολιτισμικές προσεγγίσεις 1.κοινωνικός εποικοδομισμός 2. πλαισιοθετημένη μάθηση

Στηρίζονται στις θεωρίες του Vygotsky και Δίνουν ιδιαίτερη σημασία στο ρόλο που παίζει για τη μάθηση: η κουλτούρα του υποκειμένου, το κοινωνικό και πολιτισμικό του περιβάλλον, η γλώσσα που χρησιμοποιεί …

Σχετικές απόψεις ερευνητών: Η δημιουργία της γνώσης προέρχεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ των ατόμων και των αντίστοιχων περιβαλλόντων τους και κατοικεί μέσα στους πολιτισμούς (Schunk, 2000, McMahon, 1997) Τα άτομα δημιουργούν μάθηση μέσω της αλληλεπίδρασής τους το ένα με το άλλο και με το περιβάλλον που ζουν μέσα (Kim, 2005).

1. Ο κοινωνικός εποικοδομισμός

Είναι μια μετεξέλιξη της εποικοδομιστικής θεωρίας για τη μάθηση, που παίρνει σοβαρά υπόψη το ρόλο του κοινωνικού και πολιτισμικού πλαισίου για τη μάθηση των Φυσικών Επιστημών (αντιδιαστολή με τον ατομικό εποικοδομισμό)

Έτσι υπάρχουν τρεις διαστάσεις στην εκπαιδευτική πράξη: 1. Την εποικοδομιστική, που αναφέρεται στον ίδιο τον μαθητή 2. Την κοινωνική που αναφέρεται στη μαθησιακή σχέση και στις αλληλεπιδράσεις του μαθητή με τους άλλους μαθητές και με το δάσκαλο 3. Την αλληλεπιδραστική που αναφέρεται στις αλληλεπιδράσεις μέσα στο μαθησιακό περιβάλλον και ειδικότερα στις διδακτικές πρακτικές που οργανώνουν το αντικείμενο της μάθησης

Στη διαδικασία αυτή «διευκολυντής» είναι ο δάσκαλος με βάση τις δυνατότητες ανάπτυξης ενός παιδιού στη ζώνη εγγύτερης ανάπτυξης (ΖPD)

Έτσι, συνολικά τα κύρια σημεία του κοινωνικού εποικοδομισμού είναι:  Η μάθηση στην επιστημονική γνώση περνάει από το κοινωνικό στο προσωπικό επίπεδο  Η μάθηση στηρίζεται στις προσωπικές εμπειρίες του μαθητή και στις δυνατότητές του σε προσωπικό επίπεδο

 Η μάθηση επιτυγχάνεται με τη χρήση διάφορων εργαλείων, το κυριότερο από τα οποία είναι η γλώσσα  Η μάθηση διαμεσολαβείται από τον εκπαιδευτικό (ή άλλο έμπειρο άτομο), ο οποίος βοηθά το μαθητή στην κατάκτηση της κοινωνικής γλώσσας

Ένα παράδειγμα κοινωνικού εποικοδομισμού (Πώς πίνει κανείς ένα υγρό με το «καλαμάκι») Εισαγωγή και χρήση των επιστημονικών εννοιών αντί των καθημερινών όρων (πίεση αντί για «ρούφηγμα») Διαφοροποίηση οντολογίας εννοιών (ο αέρας έχει υλική υπόσταση με δυνατότητα άσκησης πίεσης αντί για «τίποτα») Ανάπτυξη εμπειριών και γενικεύσεις

2. Πλαισιοθετημένη μάθηση

Η «πλαισιοθετημένη» μάθηση υποστηρίζει ότι: η γνώση αποτελεί συμπαραγωγή ανθρώπων και περιβαλλόντων Σε αυτό το πλαίσιο, τα μαθήματα των φυσικών επιστημών αντιμετωπίζονται ως πρακτικές, οι οποίες είναι «εγκατεστημένες» σε κοινωνικά οργανωμένες δραστηριότητες και συστήματα νοημάτων μέσα σε μια κοινότητα

Οι σχέσεις μέσα σε μια κοινότητα της πράξης καθορίζονται από το ρεπερτόριο των πηγών πληροφόρησης της κοινότητας που μπορεί να μοιραστεί στα μέλη της και που περιλαμβάνει: συνήθειες, λέξεις, εργαλεία και τρόπους να κάνουν πράγματα, χειρονομίες, ιστορίες, σύμβολα, έννοιες ή δράσεις, τις οποίες η κοινότητα έχει παράγει ή έχει υιοθετήσει στη πορεία της ύπαρξής της π.χ σε μια κοινότητα αγροτική:

Ως προς τα παραδείγματα από τη ζωή – δραστηριότητες σε μια κοινότητα αγροτική: η ρύπανση σχετίζεται περισσότερο με τα επιφανειακά νερά και το έδαφος σε μια κοινότητα αστική: η ρύπανση σχετίζεται περισσότερο με τον αέρα σε μια κοινότητα νησιωτική: η ρύπανση σχετίζεται περισσότερο με τη θάλασσα

Ο ρόλος του εκπαιδευτικού σε ένα περιβάλλον πλαισιοθετημένης μάθησης είναι: να διαπραγματεύεται με το σύνολο των μαθητών τη σημασία των νέων διδασκόμενων όρων, να διευκολύνει τα παιδιά να κατανοήσουν και να αποκτήσουν γνώσεις και αναλαμβάνει τη διαμεσολάβηση μεταξύ δύο κοινοτήτων: των μαθητών της επιστημονικής κοινότητας

Άρα, τι πρέπει να γνωρίζει σήμερα ένας δάσκαλος? (προς μια παιδαγωγική γνώση περιεχομένου)

Παιδαγωγική Γνώση Περιεχομένου

Είναι ο συνδυασμός της γνώσης του περιεχομένου του αντικειμένου και της Παιδαγωγικής Ο εκπαιδευτικός που την κατέχει μπορεί να καταλάβει το πώς το περιεχόμενο του αντικειμένου πρέπει να μετασχηματιστεί διδακτικά ώστε να γίνει κατανοητό από τους μαθητές δια μέσου διδακτικών στρατηγικών και διαχείρισης της γνώσης μέσα στην τάξη

Στην παιδαγωγική γνώση περιεχομένου, περιλαμβάνονται οι εξής συνιστώσες:

Α. Οι προσανατολισμοί στην διδασκαλία των Φ.Ε. Οι πεποιθήσεις των δασκάλων σχετικά με τους σκοπούς και τους στόχους στη διδασκαλία των Φ.Ε. σε διαφορετικές βαθμίδες εκπαίδευσης

Β. Η κατανόηση των γνώσεων των μαθητών για θέματα Φ.Ε Οι εκπαιδευτικοί πρέπει να έχουν επίγνωση των γνώσεων των μαθητών για ένα θέμα και τις περιοχές πιθανής δυσκολίας.

Αυτή η συνιστώσα περιλαμβάνει τη γνώση : των ιδεών των μαθητών για ειδικά θέματα των μαθησιακών δυσκολιών των κινήτρων της διαφοροποίησής τουςστις ικανότητες στο στυλ μάθησης στα ενδιαφέροντα στο αναπτυξιακό επίπεδο

Γ. Η γνώση του προγράμματος σπουδών των Φ.Ε. Αυτή η συνιστώσα αναφέρεται: στη γνώση των δασκάλων για το διαθέσιμο υλικό που υπάρχει από το πρόγραμμα σπουδών για την ανάγκη διδασκαλίας αντικειμένων ιδιαίτερου περιεχομένου (και άρα, ιδιαίτερων απαιτήσεων) για εναλλακτικά προγράμματα σπουδών για ένα θέμα

Δ. Γνώση των διδακτικών στρατηγικών για τη διδασκαλία των Φ.Ε. Αυτή η συνιστώσα αποτελείται από δύο κατηγορίες: 1 ο Γνώση για τις εξειδικευμένες επί του γνωστικού αντικειμένου στρατηγικές (Subject-specific Strategies) και τις γενικές προσεγγίσεις στη διδασκαλία των Φ.Ε. (π.χ. η στρατηγική της εννοιολογικής αλλαγής, η στρατηγική της καθοδηγούμενης έρευνας, κ.λ.π. )

2 ο Γνώση για τις εξειδικευμένες επί μιας συγκεκριμένης ενότητας στρατηγικές (Topic-specific Strategies) που ισχύουν για τη διδασκαλία των ιδιαίτερων θεμάτων μέσα σε ένα επιστημονικό πεδίο π.χ. αναπαραστάσεις( representations) απεικονίσεις( illustrations), παραδείγματα( examples), μοντέλα( models), αναλογίες( analogies), κ.λ.π.

Ε. Γνώση της αξιολόγησης της μάθησης των Φ.Ε περιλαμβάνει : τη γνώση των γενικών μεθόδων αξιολόγησης τη γνώση των διαστάσεων μιας διδασκαλίας που είναι σημαντικές για την αξιολόγηση