ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Προσδοκίες που δημιουργεί ο τίτλος του μαθήματος. Συνάντηση 7η 24/2/2019 Μαθηματικές έννοιες και Φυσικές Επιστήμες

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Ο πειραματισμός Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Ο πειραματισμός Το πείραμα αποτελεί βασική συνιστώσα της επιστημονικής έρευνας, αποτελεί ένα μοντέλο διαλεκτικής διαμεσολάβησης ανάμεσα στον άνθρωπο και τη φύση. Οι λειτουργίες του πειράματος είναι συνοπτικά οι εξής (Κόκκοτας κ.ά. 2002): Δοκιμάζεται η αλήθεια μιας υπόθεσης. Δοκιμάζεται συνολικά μια θεωρία. Αναζητούνται νέα φαινόμενα που προβλέφτηκαν θεωρητικά. Δημιουργούνται νέα υλικά π.χ. στη Χημεία. Δημιουργούνται νέα αντικείμενα .

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Ο πειραματισμός Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Ο πειραματισμός Σύμφωνα με τη θεωρία της εποικοδόμησης το πείραμα χρησιμοποιείται στη διδασκαλία των Φ. Ε για την αναδόμηση των ιδεών των μαθητών ή για την εισαγωγή μιας έννοιας στις περιπτώσεις που δεν υπάρχουν προϋπάρχουσες ιδέες. Στο ανακαλυπτικό μοντέλο διδασκαλίας το πείραμα χρησιμοποιείται για την ανακάλυψη της γνώσης (Κόκκοτας κ.ά. 2002).

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Ερμηνεία δεδομένων και εξαγωγή συμπερασμάτων Το παιδί μελετά και αναδιοργανώνει πληροφορίες και δεδομένα. Κατά την επεξεργασία των δεδομένων, το παιδί κάνει συγκρίσεις, βρίσκει σχέσεις και αναγνωρίζει μοτίβα. Συνδυάζοντας τα με προηγούμενες εμπειρίες καταλήγει σε συμπεράσματα. Τα συμπεράσματα προκύπτουν από τα δεδομένα που έχουν δοθεί στο παιδί ή που έχουν συλλέγει από το ίδιο και μπορούν να είναι διαπιστώσεις, προβλέψεις ή υποθέσεις. Η ερμηνεία δεδομένων βασίζεται σε άλλες δεξιότητες, όπως η ταξινόμηση, η επικοινωνία, η πρόβλεψη και η υπόθεση.

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Ερμηνεία δεδομένων και εξαγωγή συμπερασμάτων Μερικές κατευθύνσεις για την σταδιακή καλλιέργεια της δεξιότητας ερμηνείας δεδομένων και εξαγωγής συμπερασμάτων είναι οι ακόλουθες: Το παιδί συλλέγει πληροφορίες μέσα από παρατηρήσεις και τις οργανώνει σε κατηγορίες. Η ανάπτυξη της δεξιότητας προϋποθέτει την ανάπτυξη των δεξιοτήτων της ταξινόμησης και της επικοινωνίας. Το παιδί να καθοδηγείται μέσω ερωτήσεων έτσι ώστε να δείχνει το βαθμό κατανόησης της ταξινόμησης και της καταγραφής της. (π.χ. Πώς έκανες ή κάνατε τις δυο αυτές ομαδούλες –ταξινόμηση;).

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Ερμηνεία δεδομένων και εξαγωγή συμπερασμάτων Μερικές κατευθύνσεις για την σταδιακή καλλιέργεια της δεξιότητας ερμηνείας δεδομένων και εξαγωγής συμπερασμάτων είναι οι ακόλουθες: Το παιδί καθοδηγείται ώστε μελετώντας την καταγραφή του, να κάνει συγκρίσεις, να βρίσκει σχέσεις, να εντοπίζει μοτίβα. (π.χ. Κάθε πόσες ημέρες έχει σύννεφα; Ποιος σπόρος βλάστησε πρώτος της φακής ή του σιταριού). Αποφασίζει μόνο του ή με ομάδα παιδιών τον τρόπο που θα οργανώσει τα δεδομένα του και δικαιολογεί την απόφασή του. Μερικά παραδείγματα συμπερασμάτων από παιδιά: Όλα τα ξύλινα αντικείμενα επιπλέουν στο νερό, Όταν φυτέψω το σιτάρι θα βγάλει πρώτα ρίζες και μετά βλαστό.

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Αναγνώριση παραγόντων και έλεγχος μεταβλητών Μεταβλητή είναι οποιασδήποτε παράγοντας που μπορεί να αλλάξει (να μεταβληθεί) στην πορεία μιας διερεύνησης (π.χ. ύψος βλαστού, χρώμα, δύναμη, ποσότητα νερού κ.λπ. Ο εντοπισμός και ο καθορισμός των παραγόντων που επηρεάζουν ένα φαινόμενο ονομάζεται αναγνώριση μεταβλητών. Το είδος του συλλογισμού που εμπλέκεται στο σχεδιασμό ενός έγκυρο πειράματος ονομάζεται έλεγχος μεταβλητών.

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Αναγνώριση παραγόντων και έλεγχος μεταβλητών Συχνά σ’ ένα πείραμα διατηρούμε κάποιες μεταβλητές σταθερές και αλλάζουμε μια άλλη (δηλαδή τις δίνουμε διάφορες τιμές) με σκοπό να εξετάσουμε κατά πόσο επηρεάζει μια τρίτη μεταβλητή. Αν ενδιαφερόμαστε για παράδειγμα, να εξετάσουμε πόσο η θερμοκρασία επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών, πρέπει να μεταβάλλω τη θερμοκρασία (ανεξάρτητη μεταβλητή), να μετρήσω την ανάπτυξη των φυτών (εξαρτημένη μεταβλητή) και να διατηρήσω σταθερές όλες τις υπόλοιπες μεταβλητές που μπορούν να επηρεάζουν την ανάπτυξη (οι οποίες είναι οι ελεγχόμενες μεταβλητές). Μόνο τότε το πείραμα θα είναι έγκυρο (δίκαιο). Είναι πολύ σημαντικό σε αυτό το είδος του πειράματος, η ανεξάρτητη μεταβλητή

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Αναγνώριση παραγόντων και έλεγχος μεταβλητών Μερικές κατευθύνσεις για την σταδιακή καλλιέργεια της δεξιότητας αναγνώρισης παραγόντων και έλεγχου μεταβλητών είναι όταν τα παιδιά ενθαρρύνονται: Να ονομάζουν τα υλικά και τα μέσα που χρησιμοποιούνται για τη διεξαγωγή μιας δραστηριότητας. Π.χ. α) Για να φτιάξουμε ζυμάρι χρειαζόμαστε αλεύρι και νερό. β) Για να μεγαλώσει ένα φυτό χρειαζόμαστε σπόρο, χώμα και νερό. Σε περιπτώσεις επίλυσης προβλήματος, η παιδαγωγός υποβάλλει ερωτήσεις για αναγνώριση παραγόντων που πιθανόν να επηρεάζουν την κατάσταση. Π.χ α) Τι χρειάζεται το φυτό μας για να μην ξεραθεί; β) Πώς θα στεγνώσει γρήγορα το βρεγμένο πανάκι; Τα παιδιά σταδιακά να εξοικειωθούν με την έννοια του δίκαιου πειράματος.

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Μοντελοποίηση Η μοντελοποίηση είναι η δεξιότητα που αφορά στην οικοδόμηση νοητικών μοντέλων σε σχέση με φυσικά φαινόμενα και καταστάσεις. Το μοντέλα συνήθως εκφράζονται με διάφορα μέσα, όπως ζωγραφική, μακέτα, λεκτικά, φυσικό μοντέλο…Τα διάφορα μέσα μπορούν να λειτουργήσουν συμπληρωματικά για την έκφραση ή επικοινωνία διαφορετικών πτυχών ενός νοητικού μοντέλου. Στις Φυσικές Επιστήμες το μοντέλο είναι ένα ανθρώπινο κατασκεύασμα, μια αναπαράσταση ή ένα αντικείμενο (φυσικό, συμβολικό, νοητικό). Τα παιδιά προσχολικής ηλικίας μπορούν να κατασκευάσουν με κατάλληλη καθοδήγηση πολύ απλά φυσικά μοντέλα τα οποία μπορούν να περιγράψουν και να εξηγήσουν τη σχέση του με το αντίστοιχο φυσικό φαινόμενο.

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Μοντελοποίηση Η δεξιότητα της μοντελοποίησης καλλιεργείται μέσα από μια επαναλαμβανόμενη διαδικασία αναγνώρισης / περιγραφής / κατασκευής απλούστερων μοντέλων ενός πραγματικού αντικειμένου ή φυσικού φαινομένου. Σε αρχικό στάδιο η παιδαγωγός μπορεί να στοχεύει στη σύγκριση μεταξύ διαφόρων παιγνιδιών και των αντίστοιχων πραγματικών αντικειμένων. Τα παιδιά μπορούν να αναγνωρίσουν διαφορές σε σχέση με το μέγεθος, τα χαρακτηριστικά και τη λειτουργία των παιγνιδιών.

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Μοντελοποίηση Πριν τη διαδικασία κατασκευής του μοντέλου η παιδαγωγός καθοδηγεί τα παιδιά να σχεδιάσουν την πορεία και την οργάνωση της δουλειάς τους. Επίσης, τους βοηθά με κατάλληλες ερωτήσεις να κατανοήσουν την αλληλεξάρτηση των μερών ενός μοντέλου.

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Διερεύνηση Η διερεύνηση είναι μια σύνθετη δεξιότητα που περιλαμβάνει πολλές άλλες δεξιότητες σκέψης και επιστημονικής μεθοδολογίας, όπως είναι η υπόθεση, η πρόβλεψη, ο έλεγχος μεταβλητών, η ερμηνεία παρατήρησης, η μέτρηση, η ερμηνεία δεδομένων, η εξαγωγή συμπερασμάτων κ.λπ. Είναι μα δεξιότητα που μπορεί να αποκτηθεί σταδιακά καθώς τα παιδιά ολοκληρώνουν τις τάξεις της πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης. Σε πρώτο στάδιο, βοηθούμε το παιδί να εκτελεί πειράματα και να εξάγει συμπεράσματα σε σχέση με συγκεκριμένα δοσμένα ερωτήματα. Σε επόμενο στάδιο το παιδί επιλέγει και διατυπώνει προβλήματα που μπορεί να ερευνήσει στο μέτρο των δυνατοτήτων του και μέσα στο οικείο περιβάλλον του.

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Διερεύνηση Όταν το παιδί έχει αναπτύξει πλήρως τη δεξιότητα της διερεύνησης (στις τελευταίες τάξεις του δημοτικού σχολείου), τότε μπορεί να εντοπίζει ένα ανοιχτό ερώτημα ή ένα πρόβλημα και να σχεδιάζει μια πορεία έρευνας ώστε να βρει, τουλάχιστον, μια λύση. Η υλοποίηση διερευνήσεων στην τάξη μπορεί να είναι κλειστή (μια πορεία και ένα μόνο αποτέλεσμα) ή ανοικτή (διάφορες πορείες ή διάφορες απαντήσεις ή και τα δύο), μερική (κάποια στάδια δίνονται στα παιδιά και κάποια αφήνονται να επινοηθούν από αυτά) ή ολική (τα παιδιά σχεδιάζουν και εκτελούν όλη τη διερεύνηση).

Δεξιότητες επιστημονικής μεθοδολογίας Διερεύνηση Μερικές κατευθύνσεις για την σταδιακή καλλιέργεια της διερεύνησης είναι οι ακόλουθες: Η παιδαγωγός βοηθά το παιδί να εντοπίσει ένα πρόβλημα ή ένα ερώτημα από το άμεσο περιβάλλον του που να έχει νόημα και σημασία για το ίδιο. Ακολουθεί ο σχεδιασμός της πορείας και η οργάνωση των διαφόρων πειραμάτων που θα μας βοηθήσουν να απαντήσουμε το ερώτημα ή να επιλύσουμε το πρόβλημα.