Η χρήση πολλαπλών εκπαιδευτικών εργαλείων στη διδασκαλία της Βιολογίας Ζ. Σμυρναίου zsmyrnaiou@ppp.uoa.gr Λέκτορας στη Διδακτική Θετικών Επιστημών, Εργαστήριο Εκπαιδευτικής τεχνολογίας, ΦΠΨ

Εισαγωγή Στις μέρες μας η δημιουργία μοντέλων, ο ρόλος τους και η χρησιμότητά τους στην εκπαιδευτική διαδικασία αποτελεί το επίκεντρο πολλών ερευνών. Έτσι ο Gilbelt (2004) αναρωτιέται ποια μοντέλα πρέπει να διδάξουμε ώστε οι πολίτες γενικά να είναι ενήμεροι και να υπάρχει «επιστημονικός αλφαβητισμός»; Ο Thulstrup (2004) θέτει το ζήτημα της σύνδεσης της επιστημονικής εκπαίδευσης με τον πραγματικό κόσμο και αναφέρει ότι για να το επιτύχουμε πρέπει να επιλύσουμε προβλήματα των Φυσικών Επιστημών και της Τεχνολογίας όπως: α) κινητοποίηση του ενδιαφέροντος των μαθητών, β) ανάπτυξη κριτικής σκέψης, γ) διαθεματικότητα.

Πολλαπλά παιδαγωγικά εργαλεία Οι σύγχρονες έρευνες μελετούν την παιδαγωγική αξία του βίντεο, των εκπαιδευτικών λογισμικών και γενικότερα πολλαπλών παιδαγωγικών εργαλείων 1,2 καθώς και σε ποιο βαθμό μπορούν να επηρεάσουν το περιεχόμενο διδασκαλίας και τον τρόπο με τον οποίο οι μαθητές οικοδομούν τις έννοιες στις φυσικές επιστήμες. επιπλέον την εφαρμογή περισσοτέρων θεωριών μάθησης ταυτόχρονα (Bruner, Vygotsky, Piaget, κλπ.) Σμυρναίου Ζ., Κόμης Β. & Δημητρακοπούλου Α. (2008). «Συμβολή στη Μελέτη των συλλογισμών των μαθητών ΣΤ’ Δημοτικού Σχολείου με χρήση βίντεο, πειραματικής διαδικασίας και εκπαιδευτικού λογισμικού. Η περίπτωση των βάσεων και οξέων», Θέματα Επιστημών και Τεχνολογίας στην Εκπαίδευση, Κλειδάριθμος, τ. 1, σελ. 9-33. Σμυρναίου Ζ. (2006). «Η χρήση αντικειμένων και εκπαιδευτικού λογισμικού στις φυσικές επιστήμες. Η περίπτωση του κεκλιμένου επιπέδου», Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών: Έρευνα και Πράξη, ΕΔΙΦΕ, τ. 19, σελ. 45-55.

KYTTAΡO: Η ΜΟΝΑΔΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ Η μικρότερη μονάδα που εμφανίζει τα χαρακτηριστικά της ζωής Πολυκύτταροι οργανισμοί αποτελούνται από πολλά κύτταρα: Φυτά, Ζώα Μονοκύτταροι οργανισμοί αποτελούνται από ένα κύτταρο:Αμοιβάδα

Νόμπελ Χημείας (2009): Ριβόσωμα Μια χημικός, ένας φυσικός και ένας μοριακός βιολόγος τιμήθηκαν με το Νόμπελ Χημεία για τη διαλεύκανση της δομής και λειτουργίας του ριβοσώματος Πρόκειται για την 70χρονη Αda Ε. Υonath, τον 69χρονο Τhomas Α. Steitz και τον 57χρονο Venkatraman Ramakrisnhnan. Προερχόμενοι από διαφορετικά γνωστικά πεδία, αλλά αξιοποιώντας το ίδιο όπλο την κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ. www.physics4u.gr

Κεντρική ιδέα και δομή του σεναρίου: Το σενάριο έχει ως στόχο: Να καταδείξει τρόπους παιδαγωγικής αξιοποίησης πολλαπλών εκπαιδευτικών εργαλείων 1, 2: λογισμικών, μικροσκοπίου, βίντεο, διαδικτύου, απλών υλικών (φυτά, ζώα, άψυχα αντικείμενα) στη διδασκαλία της Βιολογίας. Να προτείνει τρόπους για δραστηριοποίηση, δημιουργία ενδιαφέροντος, συνεργασία, επικοινωνία και αλληλεπίδραση μεταξύ των μαθητών, όπως και μεταξύ μαθητών και εκπαιδευτικού. Να ενθαρρύνει τη διερευνητική μάθηση και την ανάπτυξη κριτικής και δημιουργικής σκέψης. ….

Διδακτικοί στόχοι: Γνωστικοί: Οι μαθητές να οικοδομήσουν τις έννοιες που σχετίζονται με τη δομή και τη λειτουργία του κυττάρου και των διαφόρων κυτταρικών οργανιδίων που το αποτελούν Να γνωρίσουν τα διάφορα είδη των κυττάρων και την αντίστοιχη μεθοδολογία που χρησιμοποιούμε για τη μελέτη τους, ανάλογα με το μέγεθός τους. Να κατανοήσουν τη σημασία του μεγέθους των βιολογικών δομών και τη χρήση της κλίμακας για την αναπαράστασή τους. Να συνειδητοποιήσουν την συμβολή της τεχνολογίας, στη μελέτη της ανάλυσης των δομών του κυττάρου. ….

Διδακτικοί στόχοι: Συναισθηματικοί: Να αναπτύξουν δεξιότητες επικοινωνίας και συνεργασίας για την επίλυση προβλημάτων. Να αποκτήσουν ενδιαφέρον για τους ζωντανούς οργανισμούς και να νοιώσουν την ανάγκη, για τη φροντίδα και την προστασία τους. ….

Διδακτικοί στόχοι: Ψυχοκινητικοί: Να παρατηρήσουν στο μικροσκόπιο και να σχεδιάσουν/αναπαραστήσουν σε χαρτί κύτταρα από διαφορετικούς ζωντανούς οργανισμούς Να χρησιμοποιούν αντικείμενα καθημερινής χρήσης, ως παραδείγματα για την αναπαράσταση βιολογικών κυττάρων. Να αναπαραστήσουν/ προσομοιώσουν/ μοντελοποιήσουν 3, 4 στον Η.Υ. και μέσω του διαδικτύου, διαφορετικά είδη κυττάρων και τα κυτταρικά οργανίδια Να φροντίσουν και να μεγαλώσουν ένα ζωντανό οργανισμό (φασόλια, φακές, κλπ.), παρακολουθώντας τα στάδια της ανάπτυξής του. …. 3. Σμυρναίου Ζ. (2007): «Εκπαίδευση και Τεχνολογία: Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στην Εκπαίδευση, Εκδόσεις Ηρόδοτος, Αθήνα, σελ. 240. 4. Μοντελοποίηση: η συνεισφορά των εκπαιδευτικών λογισμικών”, Thèse de Doctorat, Université Paris V (Sorbonne), France. http://edutice.archives-ouvertes.fr/edutice-00000235/en/

Ιστορία: Πρώτος ο Βρετανός Ρόμπερτ Χουκ (Robert Hooke) το 1665 παρατηρώντας με το μικροσκόπιό του λεπτές τομές φελλού διέκρινε κάποιους χώρους που του θύμιζαν κελιά μοναστηριών τους οποίους και ονόμασε cellulae (= κελιά). Τελικά, δεν ήταν ζωντανά κύτταρα αλλά τα υπολείματά τους. http://el.wikipedia.org

Κυτταρικά Οργανίδια: http://el.wikipedia.org Αρχείο:Biological cell.svg

Διάγραμμα ενός τυπικού ζωικού ευκαρυωτικού κυττάρου : Διάγραμμα ενός τυπικού ζωικού ευκαρυωτικού κυττάρου : Οργανίδια : 1. Πυρηνίσκος 2. Πυρήνας 3. Ριβόσωμα 4. Κυστίδιο 5. Τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο 6. Συσκευή Golgi 7. Κυτταροσκελετός 8. Λείο ενδοπλασματικό δίκτυο 9. Μιτοχόνδρια 10. Κενοτόπιο 11. Κυτταρόπλασμα 12. Λυσόσωμα 13. Κεντριόλια μέσα σε Κεντροσωμάτιο. Ολόκληρο το κύτταρο περιβάλλεται από τη κυτταρική ή πλασματική μεμβράνη http://el.wikipedia.org Αρχείο:Biological cell.svg

Κυτταρικά Οργανίδια:

Χρήση αναλογιών/μεταφορών στην εκπαιδευτική διαδικασία Χρήση αναλογιών/μεταφορών στην εκπαιδευτική διαδικασία Για να αντιληφθεί κανείς πόσο σημαντικά είναι τα ριβοσώματα, αρκεί να αναρωτηθεί τι είναι μια συνταγή χωρίς τον μάγειρο που θα την υλοποιήσει. Τίποτε περισσότερο από μια σειρά οδηγιών. Το DΝΑ δεν θα ήταν τίποτε περισσότερο από μια σειρά κωδικοποιημένων οδηγιών αν δεν υπήρχαν τα ριβοσώματα - που μεταφράζουν την πληροφορία του δημιουργώντας πρωτεΐνες. www.physics4u.gr

Φυτικό κύτταρο: http://kpe-kastor.kas.sch.gr/leaf/texts/plant-cell.htm

Η διερευνητική και ανακαλυπτική μάθηση – επιστημονική μέθοδος Η διερευνητική και ανακαλυπτική μάθηση – επιστημονική μέθοδος Η διερευνητική και ανακαλυπτική μάθηση με την εκτέλεση πειραμάτων αποτελεί σημαντική στρατηγική για τη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών, γιατί αξιοποιεί τη βιωματική εμπειρία του μαθητή. Ο μαθητής παροτρύνεται να λειτουργεί ως μικρός επιστήμονας: να παρατηρεί, να υποθέτει, να ελέγχει τις υποθέσεις του με πειράματα, να δημιουργεί μοντέλα και να οδηγείται σε επιστημονικώς αποδεκτά συμπεράσματα. Επιπλέον να συνεργάζεται με τους άλλους συμμαθητές του.

Η Επιστημονική Μέθοδος ως Εργαλείο Εννοιοδότησης Παρατήρηση Υπόθεση Σχεδιασμός πειράματος Συλλογή δεδομένων Ανάλυση & ερμηνεία δεδομένων Συμπεράσματα Θεωρία

ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΔΕΞΙΟΤΗΤΕΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΥΠΟΒΟΛΗ ΕΡΩΤΗΜΑΤΩΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗΣ Διεξαγωγη πειραματων ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ ΥΠΟΘΕΣΗΣ Επικοινωνια ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΥ ΟΡΙΣΜΟΥ Χωροχρονικες ςχεςεις Μαθηματικες εκφραςεις ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ Εξαγωγη ςυμπεραςματων Καταςκευη μοντελων

Κονστρουκτιβιστική προσέγγιση και μοντελοποίηση Κονστρουκτιβιστική προσέγγιση και μοντελοποίηση Το ακόλουθο σχήμα, εμπίπτει σε μια κονστρουκτιβιστική προσέγγιση και τονίζει ότι η ανάπτυξη της γνώσης του υποκείμενου επιτυγχάνεται χάρη στις ενέργειές του και στη γνώση την οποία ήδη διαθέτει. Η διαδικασία μετάφρασης μεταξύ διαφορετικών συμβολικών συστημάτων είναι πολύ σημαντική για τις φυσικές επιστήμες όπως και η σύνδεση μεταξύ πραγματικότητας, συμβολικής και νοητικής αναπαράστασης (Piaget, Vergnaud, 1987). Τρεις καταχωρητές : των ενεργειών πάνω στα αντικείμενα, των νοητικών αναπαραστάσεων και των συμβολικών αναπαραστάσεων.

Σχήμα Μοντελοποίησης Σχήμα 1: Γνωστικό σχήμα μοντελοποίησης Vergnaud (1987)

Οικοδόμηση μοντέλων Είναι σημαντικό οι μαθητές να μαθαίνουν να οικοδομούν μοντέλα για να εξηγούν τα διάφορα φυσικά φαινόμενα (Coleman, 1998; Coleman, Brown, & Rivkin, 1997). Πολλοί ερευνητές συμφωνούν ότι η μοντελοποίηση πρέπει να βρίσκεται στο επίκεντρο των φυσικών επιστημών (Martinand 1992, 1994; Lemeignan & Weil-Barais, 1993 ; Bliss, 1994; Mellar et al., 1994; Tiberghien, 1994, etc.). Πολλά εκπαιδευτικά λογισμικά υποστηρίζουν την οικοδόμηση μοντέλων (Jackson, Stratford, Krajcik, & Soloway, 1996; Ogborn, 1999 Dimitracopoulou et al., 1999; Komis et al., 2001).

Συνδυασμός σύγχρονων θεωριών μάθησης στη διδασκαλία της Βιολογίας Συνδυασμός σύγχρονων θεωριών μάθησης στη διδασκαλία της Βιολογίας Ο συνδυασμός σύγχρονων θεωριών μάθησης (ανακαλυπτική μέθοδο, συνεργατική, κονστρουκτιβιστική προσέγγιση) στη διδασκαλία της Βιολογίας -και γενικότερα των Φυσικών Επιστημών- έχει ως αποτέλεσμα να επιτυγχάνονται οι διδακτικοί στόχοι και στα τρία επίπεδα: γνωστικό, συναισθηματικό και ψυχοκινητικό. Μια τέτοια προσέγγιση διεγείρει το ενδιαφέρον των μαθητών, προωθεί την αυτενέργεια και την οικοδόμηση της γνώσης από τους ίδιους τους μαθητές.

Χρήση video στην εκπαιδευτική διαδικασία http://www.youtube.com

Παιδαγωγική αξία του βίντεο Το βίντεο προκαλεί το ενδιαφέρον των μαθητών με τη δυναμική της εικόνας του, με τις πλούσιες πληροφορίες που προσφέρει σε συνεχή μορφή, με τη δυνατότητα επανάληψής του. Η ποιότητα της εικόνας και η ευκαμψία ανοίγουν νέες προοπτικές και το κάνουν ιδιαίτερα ελκυστικό. Τα πλεονεκτήματά του μπορούν να διευκολύνουν τη δουλειά του εκπαιδευτικού.

Χρήση εκπαιδευτικού λογισμικού στην εκπαιδευτική διαδικασία Χρήση εκπαιδευτικού λογισμικού στην εκπαιδευτική διαδικασία Ενδεικτικά αναφέρονται τα λογισμικά: Κύτταρο μια πόλη, ModellingSpace