Διαπανεπιστημιακό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στη Βασική και Εφαρμοσμένη Γνωσιακή Επιστήμη Εκπαιδευτική Παρουσίαση στο πλαίσιο του μαθήματος Γνωστικής Ψυχολογίας Υπεύθυνη μαθήματος: καθηγήτρια Στέλλα Βοσνιάδου Φοιτήτρια: Αγγελική Αλτάνη

Αναπτυξιακές Αλλαγές στην Κατηγοριοποίηση της Έννοιας «Γη» Αναπτυξιακές Αλλαγές στην Κατηγοριοποίηση της Έννοιας «Γη» Στέλλα Βοσνιάδου και Ειρήνη Σκοπελίτη Vosniadou S. & Skopeliti I. (2005). Developmental Shifts in Children’s Categorization of the Earth, In B. G. Bara, L. Barsalou, & M. Bucciarelli (Eds.) Proceedings of the XXVII Annual Conference of the Cognitive Science Society, pp

Ενότητες Παρουσίασης Η παρουσίαση του άρθρου διαρθρώνεται σε πέντε μέρη: 1.Σκοπός 2.Υποθέσεις 3.Μεθοδολογία 4.Αποτελέσματα 5.Συμπεράσματα

Σκοπός Πειράματος Η διερεύνηση της υπόθεσης ότι κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και της μάθησης συναντούμε επανακατηγοριοποιήσεις εννοιών που συνδέονται με τη δημιουργία νέων θεωρητικών- επεξηγηματικών πλαισίων. Το ερώτημα αυτό εξετάζεται στα πλαίσια των εννοιολογικών αλλαγών που συμβαίνουν στις αφελείς θεωρίες των παιδιών για το φυσικό κόσμο και συγκεκριμένα στις απόψεις των παιδιών για τη Γη. Πιο συγκεκριμένα, διερευνάται αν τα παιδιά αρχικά κατηγοριοποιούν τη Γη με τα φυσικά και όχι με τα αστρονομικά σώματα, αν στην πορεία επανακατηγοριοποιούν τη Γη με τα αστρονομικά σώματα και, τέλος, αν αυτή η επανακατηγοριοποίηση της Γης σχετίζεται με τη διαδικασία μάθησης και κατανόησης των επιστημονικών ιδεών για το σχήμα της Γης.

Υποθέσεις Υποστηρίζεται ότι τα παιδιά δυσκολεύονται να καταλάβουν τη σφαιρικότητα της Γης επειδή την κατηγοριοποιούν στα φυσικά σώματα και όχι στα αστρονομικά σώματα. Έτσι της αποδίδουν όλα τα χαρακτηριστικά των φυσικών σωμάτων (σταθερότητα, βαρύτητα κλπ.). Επιπλέον, η επανακατηγοριοποίηση της Γης από φυσικό σε αστρονομικό σώμα προϋποθέτει την πλήρη κατανόηση της σφαιρικότητάς της και αναμένεται να συμβεί με τη δημιουργία νέων θεωρητικών-επεξηγηματικών πλαισίων.

Μέθοδος Δείγμα: 62 Έλληνες μαθητές από 2 δημοτικά σχολεία της Αθήνας. 43 παιδιά Α’ δημοτικού, ηλικίας 6-7 ετών. 19 παιδιά Ε’ δημοτικού, ηλικίας ετών. Διαδικασία: Οι συνεντεύξεις των παιδιών έγιναν ατομικά από δύο ερευνήτριες.  Στην πρώτη φάση του πειράματος τούς δόθηκε το έργο κατηγοριοποίησης και μετά από διάλειμμα 5 λεπτών ένα ερωτηματολόγιο αστρονομίας (ερωτήσεις για το σχήμα της Γης και τη βαρύτητα).  Κάθε συνέντευξη είχε διάρκεια λεπτά.  Οι συνεντεύξεις ηχογραφήθηκαν και η βαθμολόγηση έγινε πάνω στα αποκωδικοποιημένα δεδομένα.

Μέθοδος Εργαλεία: στο έργο της κατηγοριοποίησης χρησιμοποιήθηκαν 10 κάρτες με τις λέξεις: «ΗΛΙΟΣ», «ΦΕΓΓΑΡΙ», «ΑΣΤΕΡΙ», «ΓΗ», «ΠΛΑΝΗΤΗΣ», «ΣΠΙΤΙ», «ΓΑΤΑ», «ΠΕΤΡΑ», «ΔΕΝΤΡΟ», «ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ». Η ερευνήτρια διάβαζε τις λέξεις και βεβαιωνόταν ότι το παιδί καταλάβαινε τη σημασία τους. Στη συνέχεια το ρωτούσε τρεις ερωτήσεις κατηγοριοποίησης της Γης. Κάθε ερώτηση κατηγοριοποίησης συνοδευόταν από μια ερώτηση αιτιολόγησης («Γιατί έβαλες αυτά τα αντικείμενα μαζί;»). Στο τέλος, το παιδί απαντούσε στο ερωτηματολόγιο για το σχήμα της Γης και τη βαρύτητα.

Αποτελέσματα (α) στο Έργο Κατηγοριοποίησης (β) στις απαντήσεις Αιτιολόγησης (γ) στις απαντήσεις των ερωτήσεων για το σχήμα της Γης και τη Βαρύτητα

Αποτελέσματα : (α) στο Έργο Κατηγοριοποίησης Οι απαντήσεις των παιδιών ομαδοποιήθηκαν σε τέσσερις κύριες κατηγορίες: 1.Διαχωρίζει τα αστρονομικά από τα φυσικά σώματα και κατηγοριοποιεί τη Γη στα αστρονομικά. 2.Διαχωρίζει τα αστρονομικά από τα φυσικά σώματα και κατηγοριοποιεί τη Γη στα φυσικά. 3.Δε διαχωρίζει αστρονομικά από φυσικά σώματα. 4.Δεν υπήρξε απάντηση.

Αποτελέσματα: στο Έργο Κατηγοριοποίησης Οι απαντήσεις των παιδιών βαθμολογήθηκαν με:  (3) αν κατηγοριοποίησαν τη Γη με τα αστρονομικά σώματα.  (2) αν κατηγοριοποίησαν τη Γη με τα φυσικά αντικείμενα.  (1) αν δεν έκαναν το διαχωρισμό ανάμεσα σε αστρονομικά-φυσικά  (0) αν δεν έδιναν καμία απάντηση στην ερώτηση. Η ομαδοποίηση και η βαθμολογία των απαντήσεων φαίνεται στον πίνακα 1 μαζί με τα ποσοστά που συγκέντρωσε το κάθε είδος απάντησης.

Πίνακας 1 Ποσοστά απαντήσεων ανά τάξεις στις ερωτήσεις κατηγοριοποίησης

Αποτελέσματα: στο Έργο Κατηγοριοποίησης Στην πρώτη ερώτηση:  τα μικρότερα παιδιά δεν καταφέρνουν να διαχωρίσουν τα φυσικά από τα αστρονομικά σώματα, αντιθέτως,  τα μεγαλύτερα παιδιά κάνουν το διαχωρισμό και κατηγοριοποιούν τη Γη με τα αστρονομικά σώματα. Στη συνέχεια, οι ερωτήσεις γίνονται πιο συγκεκριμένες, οπότε ανεβαίνει το ποσοστό των παιδιών που κατηγοριοποιούν τη Γη με τα αστρονομικά σώματα και για τις δύο ηλικιακές ομάδες (βλ. Διάγραμμα 1).

Διάγραμμα 1 Ποσοστά απαντήσεων άνα τάξη στην τελευταία ερώτηση κατηγοριοποίησης Γη με αστρονομικά σώματα Γη με φυσικά σώματα Μη διάκριση 1 η δημοτικού5 η δημοτικού

Αποτελέσματα: στο Έργο Κατηγοριοποίησης Από τους μέσους όρους των επιδόσεων των παιδιών φάνηκε ότι τα μεγαλύτερα παιδιά έδωσαν περισσότερες επιστημονικές απαντήσεις στις ερωτήσεις κατηγοριοποίησης  μέσος όρος Α’ δημοτικού: 5,209  μέσος όρος Ε’ δημοτικού: 7,842

Αποτελέσματα: (β) στις Ερωτήσεις Αιτιολόγησης Οι απαντήσεις αιτιολόγησης ομαδοποιήθηκαν σε 4 ομάδες: 1.Βασισμένη σε θεωρία, αν το παιδί αναφερόταν στη διάκριση ανάμεσα στα αστρονομικά και φυσικά σώματα. 2.Βασισμένη σε εξωτερική ομοιότητα, αν το παιδί αναφερόταν σε ομοιότητα ως προς τη λειτουργία, το σχήμα, τη λάμψη κλπ. (π.χ. «Όλα έχουν το ίδιο σχήμα, είναι στρογγυλά. Τα υπόλοιπα έχουν διαφορετικό σχήμα.»). 3.Αυθαίρετη αιτιολόγηση, αν το παιδί έδινε αιτιακές εξηγήσεις (π.χ. «Η γάτα ταιριάζει με το δέντρο, γιατί στις γάτες αρέσει να σκαρφαλώνουν πάνω στα δέντρα.»). 4.Καμία αιτιολόγηση.

Αποτελέσματα: στις Ερωτήσεις Αιτιολόγησης Οι αιτιολογήσεις των μαθητών βαθμολογήθηκαν με:  (3) αν ήταν βασισμένες σε θεωρία.  (2) αν βασίζονταν σε εξωτερική ομοιότητα.  (1) αν ήταν αυθαίρετες.  (0) αν το παιδί δεν έδινε καμία εξήγηση.

Αποτελέσματα: στις Ερωτήσεις Αιτιολόγησης  Aρχικά τα παιδιά δίνουν εξηγήσεις από όλες τις πιθανές κατηγορίες που αναφέρθηκαν νωρίτερα. Προς το τέλος δίνουν κυρίως εξηγήσεις βασισμένες σε θεωρία.  Όλα τα παιδιά που κατηγοριοποίησαν τη Γη είτε με τα αστρονομικά είτε με τα φυσικά σώματα, έδωσαν εξηγήσεις βασισμένες σε θεωρία (στο διαχωρισμό αστρονομικών-φυσικών σωμάτων), με μία μόνο εξαίρεση ενός παιδιού που έδωσε αυθαίρετη εξήγηση.  Η συνολική βαθμολογία δείχνει σημαντικές ηλικιακές διαφορές υπέρ των μεγαλύτερων παιδιών.  Ιδιαίτερα σημαντική διαφορά στατιστικώς ανάμεσα στις δύο τάξεις φαίνεται ξεκάθαρα στο Διάγραμμα 2 σχετικά με την τελευταία αιτιολόγησή τους.

Διάγραμμα 2 Ποσοστά απαντήσεων ανά τάξη στην τελευταία ερώτηση αιτιολόγησης Βασισμένη σε θεωρία Βασισμένη σε ομοιότητα Αυθαίρετη αιτιολόγηση 1 η τάξη5 η τάξη

Αποτελέσματα: (γ) στις ερωτήσεις για το Σχήμα της Γης και τη Βαρύτητα Στον Πίνακα 3 που ακολουθεί παρουσιάζονται αναλυτικά οι απαντήσεις των μαθητών στις ερωτήσεις για το σχήμα της Γης και τη βαρύτητα. Ο ι κύριες ερωτήσεις ήταν:  Σχετικά με το μοντέλο της Γης. (ερώτηση 1)  Σχετικά με το αν μπορούν οι άνθρωποι να ζουν στο κάτω μέρος της Γης. (ερώτηση 3)  Σχετικά με το αν υπάρχει ένα τέλος πάνω στη Γη. (ερώτηση 6)  Αν μπορεί να πέσεις από αυτό το τέλος. (ερώτηση 7) Οι απαντήσεις των παιδιών βαθμολογήθηκαν με:  (3) αν ήταν συνεπείς με τις επιστημονικές εξηγήσεις (σφαιρική Γη και οι άνθρωποι κατοικούν σε όλη την επιφάνειά της).  (1) αν ήταν συνεπείς με ένα αρχικό μοντέλο (επίπεδη Γη και άνθρωποι που ζουν μόνο στο επάνω μέρος).  (2) αν ήταν συνεπείς με εναλλακτικά μοντέλα (ούτε σφαιρική, ούτε επίπεδη).  (0) όταν δε δινόταν απάντηση στην ερώτηση.

Πίνακας 3 Απαντήσεις των παιδιών στις Ερωτήσεις για το σχήμα της Γης και τη Βαρύτητα

Αποτελέσματα: στις ερωτήσεις για το Σχήμα της Γης και τη Βαρύτητα Οι συνολικές επιδόσεις των μαθητών έδειξαν ότι υπάρχει στατιστικώς σημαντική ηλικιακή διαφορά. Τα μεγαλύτερα παιδιά έδωσαν περισσότερες επιστημονικές εξηγήσεις για το σχήμα της Γης και τη βαρύτητα (μέσος όρος επίδοσης: 17,684) σε σύγκριση με τα μικρότερα παιδιά (μέσος όρος επίδοσης: 13,372).

Αποτελέσματα: στις ερωτήσεις για το Σχήμα της Γης και τη Βαρύτητα Η πλειονότητα των παιδιών της Ε’ δημοτικού έδωσε επιστημονικές απαντήσεις για το σχήμα της Γης και τη βαρύτητα Αντιθέτως, μόνο 6 από τα 43 παιδιά της Α’ δημοτικού έδωσαν επιστημονικές εξηγήσεις. Οι περισσότεροι μαθητές της Α’ δημοτικού που κατασκεύασαν ένα αρχικό μοντέλο επίπεδης Γης κατηγοριοποίησαν τη Γη ως ένα φυσικό αντικείμενο. Αντιθέτως οι μαθητές Α’ και Ε’ δημοτικού που κατασκεύασαν ένα σφαιρικό μοντέλο της Γης κατηγοριοποίησαν τη Γη με τα αστρονομικά σώματα.

Αποτελέσματα: στις ερωτήσεις για το Σχήμα της Γης και τη Βαρύτητα Τα παιδιά τοποθετήθηκαν σε επιστημονικό, συνθετικό ή αρχικό μοντέλο σε συνδυασμό με την τελική κατηγοριοποίηση της Γης που έκαναν στο πρώτο έργο. Επομένως, φαίνεται να υπάρχει μεγάλη σχέση ανάμεσα στις κατηγοριοποιήσεις της Γης και των μοντέλων για το σχήμα της Γης. Φαίνεται, επίσης, πως η αλλαγή κατηγοριοποίησης της Γης ως αστρονομικού σώματος προηγείται της πλήρους κατανόησης του σφαιρικού σχήματός της. Αυτή η επανακατηγοριοποίηση μοιάζει να είναι απαραίτητη, αλλά όχι επαρκής, προϋπόθεση για την κατανόηση των επιστημονικών ιδεών για το σχήμα της Γης.

Συμπεράσματα (I) Τα ευρήματα υποστηρίζουν την αρχική υπόθεση ότι υπάρχει αναπτυξιακή αλλαγή στις κατηγοριοποιήσεις των παιδιών που συντελείται κατά τη μάθηση. Αρχικά, οι κατηγοριοποιήσεις τους βασίζονται στην αρχή ότι η Γη είναι ένα φυσικό σώμα, και συνεπώς, εντάσσεται στην κατηγορία των φυσικών σωμάτων. Στην πορεία, καθώς τα παιδιά έρχονται σε επαφή με τις επιστημονικές ιδέες για τη Γη, καταλαβαίνουν ότι η Γη ανήκει στην κατηγορία των αστρονομικών σωμάτων. Γίνεται, λοιπόν, μια επανακατηγοριοποίηση της Γης από ένα φυσικό σώμα σε ένα αστρονομικό σώμα.

Συμπεράσματα (ΙΙ) Όλα τα παιδιά της E’ τάξης και σχεδόν όλα της A’ τάξης αιτιολόγησαν τις κατηγοριοποιήσεις τους βάσει θεωρίας, δηλαδή βασιζόμενοι στη διάκριση ανάμεσα σε φυσικά και αστρονομικά σώματα. Οι δυσκολίες των παιδιών να κατανοήσουν τις επιστημονικές εξηγήσεις για το σχήμα της Γης και τη βαρύτητα πιθανόν να οφείλονται στο ότι τα παιδιά κατηγοριοποιούν τη Γη με τα φυσικά σώματα και κατ’επέκταση της προσδίδουν τις ιδιότητες των φυσικών σωμάτων. Οι περιορισμοί των φυσικών αντικειμένων όπως η στερεότητα, η σταθερότητα, η οργάνωση του χώρου σε πάνω/κάτω, η βαρύτητα από πάνω προς τα κάτω, μπορούν να σταθούν εμπόδιο στην κατανόηση του σφαιρικού σχήματος της Γης.

Συμπεράσματα (ΙΙΙ) Τα αποτελέσματα της έρευνας υποστηρίζουν την υπόθεση ότι η επανακατηγοριοποίηση της Γης συνδέεται στενά με την πλήρη κατανόηση των επιστημονικών ιδεών για το σχήμα της Γης. Φαίνεται ότι είναι απαραίτητο να κατανοήσουν τα παιδιά ότι η Γη είναι ένα αστρονομικό σώμα με τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες των αστρονομικών σωμάτων για να μπορέσουν να κατανοήσουν τη σφαιρικότητα της Γης. Γενικότερα, όταν κατηγοριοποιούμε μια έννοια σε κάποια κατηγορία, η έννοια κληρονομεί αυτομάτως τα βασικά χαρακτηριστικά των μελών της. Τα αποτελέσματα της έρευνας δίνουν μια νέα οπτική για τη σχέση μεταξύ γνωστικής ανάπτυξης και διαδικασιών κατηγοριοποίησης και μπορούν να βρουν εφαρμογές στο χώρο της εκπαίδευσης.