Διδακτική Φυσικών Επιστημών Χρυσός Δημήτριος Η μάθηση μέσω μικρών ερευνών

Επιστημονικές ιδέες Δημιουργούνται στο μυαλό μας, καθώς προσπαθούμε να εξηγήσουμε ό,τι προσλαμβάνουμε με τις αισθήσεις Είναι επιστημονικές, όταν μπορούν αν ελεγχθούν με τις αισθήσεις μας ή με όργανα που είναι προέκταση των αισθήσεων

Οι επιστήμονες Αναθεωρούν τις ιδέες τους Έχουν ευέλικτη σκέψη και υιοθετούν νέα στοιχεία ακόμη κι αν είναι σε αντίθεση με τα παλιά Οι μαθητές Κατέχουν ιδέες για το πώς λειτουργεί ο κόσμος, οικοδομημένες από προσωπική εμπειρία – συχνά ασύμβατες με επιστημονική γνώση Θεωρούν δεδομένη την επιστημονική γνώση Πρέπει να «πιστέψουν» στο περιεχόμενο των μαθημάτων, ακόμα κι αν διαφωνούν

Μάθηση μέσω μικρών ερευνών Δημιουργία μαθησιακών περιβαλλόντων που ενθαρρύνουν τους μαθητές να: Να αναζητούν πληροφορίες για ένα ερώτημα ή πρόβλημα, που τους ενδιαφέρει και να υλοποιούν σχετικές διερευνήσεις ή μικρές έρευνες για να το απαντήσουν

Μάθηση μέσω μικρών ερευνών Στόχος Η άσκηση των μαθητών στις επιστημονικές διαδικασίες (παράμετροι ερευνητικής πρακτικής πεδίων των Φ.Ε) Μοντέλο Εποικοδομητικό (φάση αναδόμησης ιδεών)

Επιστημονικές διαδικασίες Είναι συνιστώσες επιστημονικού γραμματισμού, γιατί η άσκηση σε αυτές ασκεί σε δεξιότητες ζωής Μαθησιακές ευκαιρίες για άσκηση των μαθητών - επιστημονική διερεύνηση και επίλυση προβλημάτων Μικρές τάξεις: απλές δεξιότητες (παρατηρήσεις – συγκρίσεις – ταξινομήσεις – διατύπωση ερωτημάτων) Μεγάλες τάξεις: οι πιο σύνθετες δεξιότητες (σχεδιασμός – πρόβλεψη – ερμηνεία δεδομένων )

Στάδια επιστημονικής διερεύνησης

Επιλογή γενικού ερωτήματος ή προβλήματος (ανάλογα με δυνατότητες, εμπειρίες και ενδιαφέροντα των μαθητών) Προσδιορισμός των ανεξάρτητων μεταβλητών του ερωτήματος ή του προβλήματος (αυτών που μπορεί να μεταβληθούν) Συζήτηση και λήψη απόφασης για τον τρόπο που θα μετρηθεί / παρατηρηθεί το αποτέλεσμα (η εξαρτημένη μεταβλητή) Προβλέψεις για το τι μπορεί να συμβεί Επιλογή συσκευών – οργάνων – συζήτηση για το πώς θα χρησιμοποιηθούν Σχεδιασμός της διερεύνησης του προβλήματος

Μέθοδοι συλλογής δεδομένων – μορφή και αριθμός δεδομένων Πραγματοποίηση παρατηρήσεων και μετρήσεων (με επίσημες και άτυπες μονάδες) Χρήση του εξοπλισμού με ποικίλους βαθμούς ακρίβειας Έλεγχος των κινδύνων Καταγραφή δεδομένων με πολλούς τρόπους και αξιολόγηση των (αξιοπιστία) Λήψη και παρουσίαση δεδομένων - ενδείξεων

Ερμηνεία δεδομένων (Περιγραφές – Προσδιορισμός των γενικών τάσεων που αναδεικνύονται) Εξαγωγή συμπερασμάτων – επισήμανση σημείων όπου τα δεδομένα υποστηρίζουν τις προβλέψεις που έγιναν και των σημείων στα οποία νέα γνώση προέκυψε Αξιολόγηση της όλης διαδικασίας – Επισήμανση των περιορισμών και της σπουδαιότητας των ευρημάτων και των μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν Αξιολόγηση ενδείξεων

Παρατήρηση Είναι ερέθισμα για δραστηριοποίηση της επιστημονικής σκέψης Παιδιά: άμεση εμπειρία → νοητικά σχήματα → κατανόηση και λειτουργία στον κόσμο Παρατήρηση → αίσθηση χώρου χρόνου, ανθρώπινης συμπεριφοράς Κινητοποίηση όλων των αισθήσεων → άσκηση δεξιότητας παρατήρησης

Ενεργητική παρατήρηση → Το άτομο μπορεί Να διακρίνει δομικά στοιχεία Να εντοπίζει ομοιότητες και διαφορές Σε ανύποπτο χρόνο το περιγράφει με σχετική λεπτομέρεια → Πολλά επίπεδα παρατήρησης (ό,τι βλέπουμε επηρεάζεται άμεσα από ό,τι ήδη γνωρίζουμε)

Δραστηριότητες για άσκηση της παρατήρησης → Προϋπόθεση: η πραγματοποίηση εστιασμένων παρατηρήσεων → Στόχος : Διάκριση ομοιοτήτων –διαφορών Μικρές τάξεις: Οι μαθητές περιγράφουν σώματα της καθημερινής εμπειρίας (πχ. πορτοκάλι, κοχύλι, πέτρα κλπ) Ακολούθως εντοπίζουν ομοιότητες και διαφορές μεταξύ σωμάτων που είναι πολύ διαφορετικά (πχ πιάτο – φλιτζάνι)

Μεγαλύτερες τάξεις: Οι μαθητές περιγράφουν: παρόμοια αντικείμενα (πχ διαφορετικά φύλλα) Ένα πείραμα Βασικά δομικά στοιχεία από τα οποία αποτελούνται τα φυτά, τα ζώα, οι άνθρωποι Μια σειρά από στιγμιότυπα (φωτογραφίες) του φυσικού κόσμου (π.χ. τα δέντρα της περιοχής τους, οι φάσεις της σελήνης κλπ) Ή οι μαθητές τραβούν με ψηφιακή κάμερα διάφορα παρόμοια σώματα (φυτά, πουλιά, μυρμήγκια) και προσπαθούν να εντοπίσουν τις ομοιότητες και τις διαφορές τους

Ταξινόμηση Ο εκπαιδευτικός ζητά: Με ψηφιακή κάμερα να ταξινομήσουν πχ φυτά που φύονται σε σκιερό ή όχι μέρος Χωρίζει τα αντικείμενα σε δυο ομάδες και ζητά το κριτήριο της ταξινόμησης που χρησιμοποίησε Ή δίνει και άλλα αντικείμενα να τα κατατάξουν εκείνοι ζητώντας και πάλι το κριτήριο Δίνει π.χ. εικόνες ζώων και τους ζητά να τα κατατάξουν σε ομάδες (→ πρώτες διαπιστώσεις σχετικά με θεωρία εξέλιξης)

Προϋποθέσεις που πρέπει να καλύπτει ένα ερώτημα προς διερεύνηση Να είναι ενδιαφέρον Να είναι απλό (να εξαρτάται από λίγες μεταβλητές, ώστε να διερευνηθεί εύκολα Να συνδέεται με την καθημερινή ζωή των μαθητών Στόχος: Η διερεύνηση ερωτημάτων που προκύπτουν από τις εναλλακτικές ιδέες των μαθητών (εποικοδομητική διδασκαλία)

Διαμόρφωση ερωτημάτων προς διερεύνηση Διατύπωση γενικού ερωτήματος «Πώς μπορούμε να διατηρήσουμε ένα ρόφημα ζεστό για όσο το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα;» Μεταβλητές Ανεξάρτητη (αυτή που μεταβάλλεται πχ. → «ο τύπος του ροφήματος») Εξαρτημένη (το αποτέλεσμα / η μεταβλητή που μετριέται → η θερμοκρασία του ροφήματος σε διαφορετικές χρονικές στιγμές) Κίνδυνος να μη μείνουν μερικές ανεξάρτητες μεταβλητές κρυμμένες (πχ. θερμοκρασία στην ανάπτυξη των φυτών)

Προσδιορισμός μεταβλητών Ανεξάρτητες μεταβλητέςΕξαρτημένη μεταβλητή Ποσότητα νερού Είδος αφεψήματος Μέγεθος κούπας Συνεχές ανακάτεμα Ποσότητα αφεψήματος (1,2,3 κουταλιές καφέ, τσάι κτλ) Υψόμετρο Θερμοκρασία νερού Ποσότητα ζάχαρης Άλλαξε για να δεις τι θα συμβεί Πώς μπορούμε να μετρήσουμε το αποτέλεσμα;

Προβλέψεις Αποτέλεσμα συζήτησης μελών ομάδας Πρόβλεψη πάνω σε συγκεκριμένο γεγονός Καταγραφή προβλέψεων και επιχειρημάτων που τις συνοδεύουν με σαφήνεια ώστε να αντιπαρατεθούν με το τελικό αποτέλεσμα της διεεύνησης των μαθητών

Επιλογή κατάλληλων υλικών Απλά υλικά και όργανα (η επιστήμη βρίσκεται παντού) Εκ των προτέρων συγκέντρωση υλικών (επιτυχής υλοποίηση – δεξιότητες προγραμματισμού και οργάνωσης – ευκαιρίες για εφευρετικότητα και φαντασία) Διατύπωση κανόνων ασφαλείας

Συλλογή δεδομένων Ποσοτική καταγραφή Ποιοτική καταγραφή

Κατάλληλο ύφασμα για ομπρέλα Μεταβλητή (είδος υφάσματος) Παρατήρηση (διαπερατότητα στο νερό) + Χ +

Είδος ροφήματος ΓάλαΤσάιΚαφές Χρόνος (min)Θερμοκρασία (βαθμοί Κελσίου) … 60 …

Φάσεις Σελήνης (φωτογραφίες από το διαδίκτυο) Ημερομηνία Νέα σελήνη (απεικόνιση) 3 Νοεμβρίου μηνίσκος 7 Νοεμβρίου Πρώτο τέταρτο (απεικόνιση) 10 Νοεμβρίου Πανσέληνος (απεικόνιση) 17 Νοεμβρίου …..….

Ανάγνωση των δεδομένων (αναζήτηση κανονικοτήτων και σχέσεων) 1.Προσεκτική παρατήρηση δεδομένων 2.Αναγνώριση κανονικοτήτων στα δεδομένα ή συγκρίσεις για να εντοπιστούν οι μεταξύ τους σχέσεις (κυρίως περιγραφή παρά εξήγηση κανονικοτήτων)

Ερμηνεία δεδομένων Είναι υψηλής τάξης δεξιότητα στις ΦΕ Βοηθάει τους μαθητές να συνειδητοποιήσουν το τελικό αποτέλεσμα της διερεύνησης τους, δηλ. πώς επηρεάζουν οι ανεξάρτητες την εξαρτημένη μεταβλητή

Άσκηση Ο εκπαιδευτικός μοιράζει συμπεράσματα άλλων μαθητών για την ίδια δραστηριότητα και τους ζητά να συζητήσουν και να αποφασίσουν ποιο από αυτά ερμηνεύει καλύτερα τα δεδομένα. Οι μαθητές έχουν την ευκαιρία να συνειδητοποιήσουν τα χαρακτηριστικά ενός καλά τεκμηριωμένου συμπεράσματος και να υιοθετήσουν παρόμοιες πρακτικές και τρόπους σκέψης για τις δικές τους διερευνήσεις Η εξαγωγή συμπερασμάτων βοηθάει στην κατανόηση του φαινομένου γιατί είναι η καταληκτική διαδικασία με την οποία ο ίδιος ο μαθητής παράγει γνώση βασισμένη σε ενδείξεις

Τρόποι παρουσίασης δεδομένων Κόμικ ή ιστορία με την πορεία διερεύνησης τους Να γράψουν ένα γράμμα σε κάποιον ενδιαφερόμενο όπου θα του ανακοινώνουν το συμπέρασμά τους (πχ. στη γιαγιά ποιο γιαούρτι είναι πιο υγιεινό) → συνειδητοποίηση σχέσης με καθημερινή ζωή

αξιολόγηση Τελική φάση Αναστοχασμός πάνω στην πορεία Χρειάζεται μια δομή που καθοδηγεί λόγω συναισθηματικής εμπλοκής των μαθητών (σειρά ερωτημάτων που να αναφέρονται στην όλη διαδικασία ή κριτήρια αξιολόγησης επιστημονικών διερευνήσεων που έχουν διαμορφωθεί -εκ των προτέρων- από κοινού με τους μαθητές)