Ανάπτυξη εκπαιδευτικού υλικού με χρήση προσομοιώσεων για τις δυνάμεις και τις αλληλεπιδράσεις με βάση το μοντέλο της "μάθησης των τριών διαστάσεων" και αξιολόγηση των μαθησιακών αποτελεσμάτων

Abstract

Μολονότι έχει διεξαχθεί εκτεταμένη έρευνα σχετικά με τις αντιλήψεις των μαθητών για τις δυνάμεις και τις αλληλεπιδράσεις στις διάφορες βαθμίδες της εκπαίδευσης, είναι περιορισμένη η έρευνα σε ότι αφορά τη διδακτική αντιμετώπιση των αντιλήψεων αυτών. Επιπλέον, η πλειοψηφία αυτών των ερευνών, αφορά στη δευτεροβάθμια και την τριτοβάθμια εκπαίδευση. Η εργασία αυτή ερευνά τη συμβολή μιας διδακτικής παρέμβασης στις αντιλήψεις των μαθητών της Ε’ τάξης του δημοτικού για βασικές ιδέες και έννοιες που αφορούν στις δυνάμεις και τις αλληλεπιδράσεις και στην ανάπτυξη επιστημονικών πρακτικών που αφορούν τη σχεδίαση και πραγματοποίηση έρευνας, την ανάλυση και ερμηνεία δεδομένων και την ποιότητα των εξηγήσεων που συγκροτούν οι μαθητές. Για τις ανάγκες της έρευνας, συγκροτήθηκε εκπαιδευτικό υλικό, το οποίο βασίστηκε στο μοντέλο της «μάθησης των τριών διαστάσεων», με χρήση Τ.Π.Ε. Το εκπαιδευτικό υλικό εφαρμόστηκε σε 19 μαθητές της Ε’ τάξης του δημοτικού. Για την αξιολόγηση των μαθησιακών αποτελεσμάτων συγκροτήθηκε ερωτηματολόγιο, το οποίο συμπλήρωσαν οι μαθητές πριν και μετά τη διδακτική παρέμβαση. Τα δεδομένα της έρευνας αποτέλεσαν οι απαντήσεις των μαθητών στις ερωτήσεις του ερωτηματολογίου. Από τη συγκριτική ανάλυση των δεδομένων, διαπιστώθηκαν σημαντικές διαφοροποιήσεις στις απαντήσεις των μαθητών στους οποίους εφαρμόστηκε το εκπαιδευτικό υλικό. Η πλειοψηφία των μαθητών, μετά τη διδακτική παρέμβαση, κατάφερε να ενεργοποιήσει αντιλήψεις προς την κατεύθυνση της σχολικής γνώσης για τις βασικές ιδέες και έννοιες που αφορούν στις δυνάμεις και τις αλληλεπιδράσεις. Επιπλέον, αρκετοί μαθητές, κατάφεραν να βελτιώσουν σημαντικά τις επιστημονικές πρακτικές που αφορούν τη σχεδίαση και πραγματοποίηση έρευνας, την ανάλυση και ερμηνεία των δεδομένων και την ποιότητα των εξηγήσεων που συγκροτούν. Συνεπώς, προέκυψε ότι είναι εφικτή τόσο η διδακτική επεξεργασία των αντιλήψεων των μαθητών για τις δυνάμεις και τις αλληλεπιδράσεις, όσο και η ανάπτυξη επιστημονικών πρακτικών από αυτούς, μέσω της διδακτικής παρέμβασης που σχεδιάστηκε και εφαρμόστηκε.

Although extensive research has been conducted on students' conceptions about forces and interactions at various levels of education, research studying the contribution of teaching interventions in the development of these concepts is very limited. Moreover, the majority of these researches, concern secondary and higher education. This research investigates the contribution of a particular teaching intervention on eleven years old students’ conceptions about the core ideas and concepts concerning forces and interactions and the development of scientific practices concerning planning and carrying out investigation, analysis and interpretation of data and quality of the explanations that students compose. For the purposes of the current research, instructional material was created, which was based on the model of the "three dimensional learning", using ICT. The instructional material was tested on 19 eleven years old students. A questionnaire was created in order to assess the learning outcomes, which was completed by the students both before and after the teaching intervention. Students' answers to the questionnaire constituted survey’s data. A comparative analysis of the data revealed significant differences at students' answers. After the implementation of the teaching intervention, the majority of students managed to activate conceptions in terms of school knowledge about core ideas and concepts concerning forces and interactions. Moreover, many students managed to significantly improve their scientific practices in planning and carrying out investigation, in the analysis and interpretation of data, as well as, in the quality of the explanations they compose. Consequently, it became clear that, through the teaching intervention that was designed and implemented, both instructive treatment of students' conceptions about forces and interactions, and the development of scientific practices are possible.