Η συμβολή μιας διδακτικής ακολουθίας που υποστηρίζεται από εκπαιδευτικό λογισμικό για τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα στις αντιλήψεις των μαθητών και στις πρακτικές που αφορούν στη σχεδίαση ερευνών στη χρήση μαθηματικής σκέψης

Abstract

Αν και έχουν διερευνηθεί οι αντιλήψεις των μαθητών για τη δύναμη και την κίνηση των σωμάτων, είναι περιορισμένη η έρευνα που μελετά τη συμβολή διδακτικών παρεμβάσεων στην εξέλιξη αυτών των αντιλήψεων των μαθητών και ιδιαίτερα των αντιλήψεων που σχετίζονται με το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα. Επιπλέον, μολονότι έχει αναγνωριστεί η σπουδαιότητα της ανάπτυξης επιστημονικών πρακτικών από τους μαθητές, είναι ιδιαίτερα περιορισμένος ο αριθμός των ερευνών που μελετούν τη συμβολή διδακτικών παρεμβάσεων στις πρακτικές που αναπτύσσουν οι μαθητές και ιδιαίτερα στις πρακτικές που αφορούν τη σχεδίαση έρευνας και τη μαθηματική σκέψη. Η εργασία αυτή επιδιώκει τη διερεύνηση της συμβολής μιας διδακτικής παρέμβασης, που βασίζεται στην εποικοδομητική προσέγγιση για τη μάθηση με χρήση επιστημονικών πρακτικών για τoν δεύτερο νόμο του Νεύτωνα στη διδακτική επεξεργασία των αντιλήψεων των μαθητών και στην ανάπτυξη επιστημονικών πρακτικών (που αφορούν στη σχεδίαση ερευνών και στη χρήση μαθηματικής σκέψης) σε μαθητές της Α΄ Λυκείου. Επιπρόσθετα, επιχειρείται η σύγκριση των μαθησιακών αποτελεσμάτων αυτής της διδακτικής παρέμβασης και της διδακτικής παρέμβασης που βασίζεται στο εκπαιδευτικό υλικό του σχολικού εγχειριδίου. Για τις ανάγκες της έρευνας, συγκροτήθηκε εκπαιδευτικό υλικό για τον Δεύτερο Νόμο του Νεύτωνα το οποίο βασίστηκε στην εποικοδομητική προσέγγιση για τη μάθηση των Φυσικών Επιστημών με χρήση επιστημονικών πρακτικών, το οποίο εφαρμόστηκε σε 35 μαθητές που φοιτούσαν σε δυο τμήματα της Α΄ τάξης του Λυκείου. Επιπρόσθετα, άλλοι 32 μαθητές δυο τμημάτων της Α΄ τάξης του Λυκείου διδάχθηκαν τον Δεύτερο Νόμο του Νεύτωνα με βάση το εκπαιδευτικό υλικό του σχολικού τους εγχειριδίου. Για την αξιολόγηση των μαθησιακών αποτελεσμάτων, συγκροτήθηκε ερωτηματολόγιο το οποίο συμπληρώθηκε από τους μαθητές τόσο πριν όσο και μετά τις διδακτικές παρεμβάσεις. Από την ανάλυση των δεδομένων προέκυψε ότι είναι εφικτή η διδακτική επεξεργασία των αντιλήψεων των μαθητών και η ανάπτυξη επιστημονικών πρακτικών (που αφορούν στη σχεδίαση ερευνών και στη χρήση μαθηματικής σκέψης) στους μαθητές της Α΄ Λυκείου, μέσω της εφαρμογής του εκπαιδευτικού υλικού που συγκροτήθηκε. Επιπρόσθετα, προέκυψε ότι τα μαθησιακά αποτελέσματα της διδακτικής παρέμβασης που βασιζόταν στο εκπαιδευτικό υλικό που συγκροτήθηκε ήταν σημαντικά καλύτερα από τα μαθησιακά αποτελέσματα της διδακτικής παρέμβασης που βασιζόταν στο διδακτικό υλικό του σχολικού εγχειριδίου των μαθητών.

Although the perceptions of students conceptions the force and movement of bodies has been researched, the research itself is limited within the study of the contribution of teaching intervention in the evolution of these conceptions and, more specifically, in the conceptions that are related to Newton’s Second Law. Moreover, although the importance of the development of scientific practices used by students has been recognized, there’s a particularly limited number of studies that look into the contribution of teaching intervention in the methods that students develop and especially practices that relate to planning investigations and mathematical thinking. This dissertation aims to explore the contribution of an teaching intervention, based on a constructive approach to learning through the use of scientific practices for Newton’s Second Law both in analyzing the perceptions of students and in developing scientific practices that relate to planning investigations and using mathematical thinking for students of the A΄ grade οf Lyceum. Additionally, I attempt to compare the learning results of this teaching intervention and the one based on the instructional material of the school book. For the needs of the research, I have gathered material for Newton’s Second Law through a constructive approach for the teaching of Physical Sciences using scientific practices, which was applied on 35 students who were attending two classes of the A΄ grade of Lyceum. By contrast, 32 other students from different classes of the A΄ grade of Lyceum were taught Newton’s Second Law based on the instructional material of their school book. In order to assess the learning results, I constructed a questionnaire which was completed by the students, both before and after the teaching intervention. The data analysis showed that it is possible to educationally process students’ conceptions and to develop scientific practices related to planning investigations and the use of mathematical thinking for students in the A΄ grade of Lyceum, through the application of the instructional material that was gathered. An additional outcome from this analysis was that the learning results of the teaching intervention based on the material that was gathered were significantly better than the ones based on the instructional material of the students’ school book.