Η Διερευνητική Μέθοδος στη διδασκαλία των μαθημάτων των φυσικών επιστημών

Νίκος Παπασταματίου, φυσικός, επίτιμος Σχολικός Σύμβουλος
npapastam@yahoo.gr http://nikosictedu.blogspot.com
The Pathway to Inquiry-Based Science Teaching
Η Διερευνητική Μέθοδος
στη διδασκαλία των μαθημάτων
των φυσικών επιστημών

Σχολείο, δάσκαλοι & μαθητές
Νίκος Παπασταματίου ● Η ΔΙΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΣΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΤΩΝ Φ.Ε. ● Οκτώβριος 2012

Η τρέχουσα κατάσταση έχει ποικίλες όψεις.
Για παράδειγμα…
σχολείο & μαθητές

Γράψε…
Διάβασες;


Μπλα,
μπλα...αύριο
κοπάνα!


!…
Μέρα είναι θα
περάσει...


Γλώσσα
Ιστορία
Φυσική
Χημεία
Βιολογία
Μαθηματικά…
Γλώσσα
Ιστορία
Φυσική
Χημεία
Βιολογία
Μαθηματικά…
Ουφ!..


http://www.study4exams.gr/physics_k/mod/resource/view.php?id=326
Δάσκαλοι & διδασκαλία

Συνήθως…
- Αναπαράγουμε την παιδαγωγική που έχουμε υποστεί
ως μαθητές …
- Η διδασκαλία μας είναι “βιβλιοκεντρική”…
- Υποθάλπουμε, έμμεσα ή άμεσα, την απομνημόνευση
του περιεχομένου του “ενός και μοναδικού βιβλίου”…
- Παραβλέπουμε τους σκοπούς του μαθήματος, τους στο-
χους της διδασκαλίας κι αν αυτοί τελικά επιτεύχθηκαν…


- Παράθεση ποικιλίας φαινομένων δεν αρκούν για τη
συγκρότηση μιας έννοιας…
- Ο τρόπος και το μαθησιακό περιβάλλον καθορίζουν την
οικειοποίηση της έννοιας και τη μεταφορά της
μάθησης…
- Η γνώση, χωρίς τη μέθοδο απόκτησής της, παραμένει
αδρανής…


Διδασκαλία & μαθητές
- Η διδασκαλία θεωρείται ως πρακτικό ζήτημα και ο
εκπαιδευτικός εκτελεστής τεχνικών οδηγιών…[Υπάρχουν
ασφυκτικές δεσμεύσεις από υποδομές, αναλυτικό πρόγραμμα, σχολικό
βιβλίο, εξεταστικό σύστημα κτλ.]
- Ο μαθητής δεν είναι λευκό χαρτί που μπορεί ελεύθερα
να το γεμίσει ο δάσκαλος…


- Ο μαθητής έχει τα δικά του νοητικά σχήματα και έναν
ορισμένο τρόπο σκέψης που δεν είναι ίδιος με του ενήλικα…
- Όταν ο δάσκαλος παρεμβαίνει με το δικό του τρόπο σκέψης
και το δικό του εννοιολογικό πλαίσιο, ενώ ο μαθητής κατέχει
διαφορετικές νοητικές δομές, ο μαθητής δεν καταλαβαίνει το
δάσκαλό του…


Όλα αυτά που μαθαίνουμε στο παιδί, το εμποδίζουν να
εφευρίσκει και να ανακαλύπτει. Πρέπει να
καλλιεργήσουμε την αυθόρμητη έρευνα του μαθητή.
Κάθε καινούργια αλήθεια πρέπει να ανακαλύπτεται ή
τουλάχιστον να τίθεται εκ νέου και όχι απλά να
μεταδίδεται.
Jean Piaget

Τα υπάρχοντα συστήματα μαζικής εκπαί-
δευσης είναι καθεαυτά καταστροφικά (…)
Sir Ken Robinson, Άλλη Λογική, εκδ. Εν πλώ, 2011, σελ. 67

Επιστημονικός γραμματισμός

Τα γνωστικά πλαίσια που εμπλέκονται στη διδασκαλία των φ.ε.
1,2 Επιλογή στόχων και
διαδικασιών μάθησης
3 Επιλογή περιεχομένου
(απλοποίηση)
4 Επιλογή μεθόδων
αξιολόγησης
5 Επιλογή των ρυθμών
μετάβασης δηλ.
διαδοχικής οικοδόμησης
των στοιχείων της
επιθυμητής γνώσης


… η διδασκαλία των μαθημάτων των φυσικών
επιστημών (φ.ε.) στο σχολείο σκόπιμο είναι να
επικεντρώνεται στο μακροχρόνιο μαθησιακό
αποτέλεσμα με έμφαση στο
 τι θα πρέπει να θυμούνται οι μαθητές,
 τι θα πρέπει να κάνουν,
 τι θα είναι σε θέση να κάνουν οι μαθητές
αφού εγκαταλείψουν το σχολείο,
σαν ένα υπόλοιπο της σχολικής τους εμπειρίας.


Επιστημονικός γραμματισμός & η στάση των μαθητών
για τα μαθήματα των φ.ε.
Διαπιστώνεται, πάντως, το έντονο ενδιαφέρον
για την εργαστηριακή διδασκαλία του μαθήματος.
Έρευνες έδειξαν ότι:
Είναι ανησυχητική η μείωση του ενδιαφέροντος των
μαθητών για τα μαθήματα των φυσικών επιστημών και
τα μαθηματικά παρουσιάζουν πολύ εντονότερη μείωση
ενδιαφέροντος σε σχέση με άλλα μαθήματα.


http://ec.europa.eu/research/science-society/document_library/pdf_06/report-rocard-on-science-education_en.pdf 
Μείωση των πτυχιούχων φυσικών επιστημών…
Συνολικός αριθμός πτυχιούχων φ.ε. σε
επιλεγμένες χώρες. Δείκτης 100:1994

Οι 15χρονοι μαθητές από
όλα τα κράτη συμφωνούν
απόλυτα ότι φ.ε. και τε-
χνολογία είναι σημαντικές
‘’Ουδέτερη
στάση’’ στην
κλίμακα 1-4
Κορίτσια Αγόρια
κλίμακα 1-4
1.0 Συμφωνώ απόλυτα
4.0 Διαφωνώ απόλυτα
Οι φ.ε. και η
τεχνολογία
είναι
σημαντικές
για την
κοινωνία
Μείωση του ενδιαφέροντος των μαθητών …
http://roseproject.no/network/countries/norway/eng/nor-sjoberg-eu2005.pdf


Σε πολλές
χώρες τα
κορίτσια
φαίνεται
να αντι-
παθούν
τις φ.ε.
κλίμακα 1-4
Σε πολλές βιομηχανικές
χώρες τα μαθήματα
των φ.ε. παρουσιάζουν
μικρότερο ενδιαφέρον
από τα άλλα μαθήματα
1.0 Συμφωνώ απόλυτα
4.0 Διαφωνώ απόλυτα
Μου αρέσουν
τα μαθήματα
των φ.ε.
περισσότερο
από τα άλλα
μαθήματα
Κορίτσια Αγόρια
http://roseproject.no/network/countries/norway/eng/nor-sjoberg-eu2005.pdf


«Το μάθημα είναι πάρα πολύ σημαντικό, εγώ προσωπικά, όμως,
δε θέλω να έχω σχέση με αυτό…» 

Κατανομή επί τοις % του ενδιαφέροντος των μαθητών
για το μάθημα της φυσικής
Τάξη
Μεγάλο
ενδιαφέρον Ενδιαφέρον
Μικρό
ενδιαφέρον
Ε΄ Δημοτικού 50 18 32
Β΄ Γυμνασίου 27 32 41
Β΄ Λυκείου 5 15 80
Σ: 516 μαθητές από 16 σχολεία της Αττικής
(Σ. Σάββας-Γ. Καλκάνης, 1998)


…ο λόγος της μείωσης του ενδιαφέροντος των νέων
για τις φυσικές επιστήμες αποδίδεται στον τρόπο που
οι φυσικές επιστήμες διδάσκονται στα σχολεία…
http://ec.europa.eu/research/science-society/document_library/pdf_06/report-rocard-on-science-education_en.pdf


http://ec.europa.eu/research/conferences/2004/sciprof/pdf/hlg_report_en.pdf
«Μπορεί να υποστηριχθεί ότι η εκπαίδευση στα μαθήματα των
φ.ε. στα σχολεία ζει σε ένα δικό της κόσμο (...) και δεν είναι σε
θέση να παρακολουθήσει τις εξελίξεις της επιστήμης. Είναι
αφηρημένη, διότι προσπαθεί να προβάλει θεμελιώδεις ιδέες, οι
περισσότερες των οποίων αναπτύχθηκαν τον 19ο αιώνα, χωρίς
επαρκή πειραματική διδασκαλία και ερμηνευτικό πλαίσιο, χωρίς
να παρουσιάζει τις συνέπειές τους ώστε να κατανοηθούν
επαρκώς, και χωρίς να δίνει στους μαθητές την ευκαιρία της
αναπτύξουν ολοκληρωμένη γνώση και ενδιαφέρον.»
Europe needs more scientists, Gago report, 2004, p. 116

Πώς διδάσκουμε φυσικές επιστήμες;

Οι επιστημονικές μέθοδοι είναι ευρετικές (heurestic),
έτσι διδάσκουμε φυσικές επιστήμες:
► με περιγραφή (παρατήρηση, μέτρηση,...)
► ή/και με πείραμα
► ή/και με συλλογισμό (ανάπτυξη ιδεών)
► ή/και με συνδυασμό όλων αυτών…


 της εποπτείας,
 της εποικοδόμησης (κονστρουκτιβισμού),
 της επαγωγής,
 της καθοδηγούμενης ανακάλυψης,
 του μαθητο(παιδο)κεντρισμού.
Η διδακτική μεθοδολογία των φυσικών επιστημών
στηρίζεται στις αρχές:


Διδακτικές προσεγγίσεις για τη διδασκαλία των φ.ε.
 Η παραδοσιακή προσέγγιση:
διάλεξη, κιμωλιοπίνακας, πείραμα επίδειξης.
Ο εκπαιδευτικός λειτουργεί ως κάτοχος και φορέας
της γνώσης την οποία εισάγει στους μαθητές με
ερωτήσεις και αποκρίσεις (δασκαλοκεντρικό
μοντέλο).
Η γνώση περιορίζεται στην εκμάθηση όρων,
μαθηματικών τύπων, κανόνων που συνήθως
εύκολα(;) ξεχνιούνται…


 Η ανακαλυπτική προσέγγιση:
 ανακαλυπτική επίδειξη (από τον εκπαιδευτικό)
 καθοδηγούμενη ανακάλυψη (από τους μαθητές)

Οι μαθητές μαθαίνουν όταν οι ίδιοι αυτενεργώντας
ερευνούν τον κόσμο και αποκτούν νέες επιστημονικές
γνώσεις…

 Η ανακαλυπτική προσέγγιση περιλαμβάνει τις φάσεις:

Τα μαθησιακά αποτελέσματα εξαρτώνται από το
βαθμό καθοδήγησης και τον τρόπο χειρισμού των
υλικών…
 Του ερωτήματος…
 Της συζήτησης…
 Τη διαδικασία γενίκευσης…

Οι μαθητές εμπλέκονται σε δραστηριότητες και
εργασίες που τους ενθαρρύνουν να παίξουν το ρόλο
του παραγωγού της γνώσης (αντί για τον
παραλήπτη).
Ο εκπαιδευτικός κατευθύνει, καθοδηγεί και
συσχετίζει τη δραστηριότητα με τα αντικείμενα του
προγράμματος σπουδών.
 Μάθηση με διερεύνηση (Inquiry-Based Learning)

http://www.slideshare.net/npapastam/ss-3098041

Οι μαθητές :
 Εκφράζονται με το γραπτό και το συμβολικό/
λογικό μαθηματικό λόγο, κάνουν πειράματα,
επικοινωνούν, διαχειρίζονται πληροφορίες,
κατασκευάζουν και ελέγχουν πραγματικά ή/και
εικονικά μοντέλα.
 Συνθέτουν εργασίες και εμπλέκονται σε διάλογο με
τους συμμαθητές τους.
 Διατυπώνουν κριτική, αμφισβήτηση, υποθέσεις,
συμπεράσματα.
 Μάθηση με διερεύνηση (Inquiry-Based Learning)


http://ec.europa.eu/research/science-society/document_library/pdf_06/report-rocard-on-science-education_en.pdf
…ενώ η εκπαιδευτική κοινότητα συμφωνεί ότι για τα
μαθήματα των φ.ε. η διδακτική προσέγγιση που
βασίζεται στη μάθηση με διερεύνηση (inquiry-based
methods) είναι πιο αποτελεσματική, η πραγματικότητα
στην τάξη είναι ότι σε στην πλειοψηφία των
ευρωπαϊκών χωρών αυτές οι μέθοδοι απλώς
δεν εφαρμόζονται…


Το ευρωπαϊκό πρόγραμμα
PATHWAY είναι μια δράση
της Ευρωπαϊκής Επιτροπής
για την εισαγωγή της
μάθησης με διερεύνηση στην
πρωτοβάθμια και τη
δευτεροβάθμια εκπαίδευση
στην Ευρώπη κι όπου αλλού..
http://www.pi-schools.gr/programs/pathway/

1. Σχεδιασμός ερωτήματος ή προβλήματος (προσανατολισμός)
- Επιλογή ενός γενικού ερωτήματος (ή προβλήματος) στο
πλαίσιο των δυνατοτήτων, των εμπειριών και των
ενδιαφερόντων μαθητών.
- Προσδιορισμός των ανεξάρτητων και εξαρτημένων
μεταβλητών του ερωτήματος.
-Έλεγχος των ανεξάρτητων μεταβλητών.
Μάθηση με διερεύνηση: τα βήματα


2. Πρόβλεψη
- Διατύπωση προβλέψεων (το πιθανό αποτέλεσμα).
- Ανίχνευση των πιθανών παρανοήσεων των μαθητών.
- Σχεδιασμός (απλού) πειράματος/ μαθητικής δραστηριότητας.
- Επιλογή και χρήση κατάλληλου εξοπλισμού (απλών υλικών,
οργάνων και συσκευών, Η/Υ, εκπαιδευτικών λογισμικών).
-Έλεγχος των κινδύνων, κανόνες ασφαλείας στο εργαστήριο.


3. Μετρήσεις και καταγραφή των δεδομένων (εφαρμογή)
- Συλλογή στοιχείων με παρατήρηση.
- Πραγματοποίηση μετρήσεων στο εργαστήριο ή/και σε
εικονικό-ψηφιακό περιβάλλον.
-Καταγραφή των δεδομένων.


4. Σύγκριση αποτελεσμάτων με την πρόβλεψη (επαλήθευση-
απόρριψη)
- Συνοπτική περιγραφή, συσχετίσεις και ερμηνεία των
δεδομένων.
- Συζήτηση των αποτελεσμάτων και εξαγωγή συμπερασμάτων.
5. Αξιολόγηση
- Παρουσίαση (στην ολομέλεια της τάξης).
-Αξιολόγηση της όλης διαδικασίας, αναστοχασμός.

Μοντέλα διερευνητικής μεθόδου (Ι)
Τίτλος του διδακτικού
πρότυπου
Μοντέλο Καθοδηγούμενης Έρευνας*
(Guided Research Model)
Φάση 1: Ανάδειξη του
φαινομένου σε πρόβλημα
Παρουσίαση
Ο εκπαιδευτικός παρουσιάζει την έννοια ή το
πρόβλημα/τη θεωρία για συζήτηση και
εναλλακτικές θεωρίες ή ιδέες.
Συζήτηση
Ο εκπαιδευτικός συζητά με τους μαθητές για την
έννοια/το πρόβλημα/ τη θεωρία και για τις
εναλλακτικές θεωρίες ή ιδέες.
* Κατατάσσεται στη δομημένη διερεύνηση (structured inquiry), με έντονη καθοδήγηση των μαθητών
από τον εκπαιδευτικό με οδηγίες βήμα προς βήμα για το κάθε στάδιο της έρευνας.
http://www.pi-schools.gr/programs/pathway/files/dier_mathisi.pdf


πρότυπου
Μοντέλο Καθοδηγούμενης Έρευνας
Φάση 2: Προτάσεις για
την αντιμετώπιση του
προβλήματος
Επιστημονική πρόβλεψη
Οι μαθητές κάνουν υποθέσεις, προβλέψεις και
προτάσεις για αντιμετώπιση του προβλήματος.
Φάση 3: Εφαρμογή μιας
πρότασης
Σχεδιασμός και εκτέλεση του πειράματος
Οι μαθητές σχεδιάζουν το πείραμα με την
υποστήριξη/καθοδήγηση του εκπαιδευτικού.
Μετρήσεις και καταγραφή δεδομένων
Οι μαθητές κάνουν μετρήσεις και καταγράφουν τα
ευρήματά τους.


πρότυπου
Μοντέλο Καθοδηγούμενης Έρευνας
Φάση 4: Αντιπαραβολή –
συζήτηση (abstraction)
των ευρημάτων
Σύγκριση ευρημάτων με την πρόβλεψη
Οι μαθητές συγκρίνουν τα αποτελέσματα με την
πρόβλεψή τους. Ο εκπαιδευτικός τους διευκολύνει.
Συζήτηση
Συζήτηση των θεωρητικών ζητημάτων/θεμάτων που
προκύπτουν από τις πειραματικές δραστηριότητες.
Φάση 5: Αξιολόγηση με
ερωτήσεις εμπέδωσης
(consolidation)
Συζητήσεις, ασκήσεις και εργασίες
Ο εκπαιδευτικός κάνει ερωτήσεις και αναθέτει
ασκήσεις και εργασίες με σκοπό την εμπέδωση της
αποκτηθείσας γνώσης.

πρότυπου
Μοντέλο Διερευνητικής Διδασκαλίας*
(Inquiry Based Teaching)
Φάση 1: Δραστηριότητες
για την εκμαίευση
ερωτήσεων
Ανάδειξη της περιέργειας
Ο εκπαιδευτικός προσπαθεί να τραβήξει την
προσοχή των μαθητών παρουσιάζοντάς τους
κατάλληλα υλικά.
Καθορισμός ερωτήσεων από υπάρχουσα γνώση
Οι μαθητές ασχολούνται με τις (επιστημονικές)
ερωτήσεις που βάζει ο εκπαιδευτικός.
Μοντέλα διερευνητικής μεθόδου (ΙΙ)
* Μορφής καθοδηγούμενης ανακάλυψης (guided inquiry), στην οποία οι μαθητές αναπτύσσουν
πρωτοβουλίες και ο εκπαιδευτικός τους βοηθά προτείνοντάς τους κατευθυντήριες γραμμές, τις
οποίες οι μαθητές μπορούν να ακολουθήσουν ή όχι.
http://www.pi-schools.gr/programs/pathway/files/dier_mathisi.pdf


πρότυπου
Μοντέλο Διερευνητικής Διδασκαλίας
Φάση 2: Ενεργός έρευνα
Προτάσεις- προκαταρκτικές υποθέσεις
Οι μαθητές προτείνουν πιθανές
υποθέσεις/εξηγήσεις στις ερωτήσεις που
αναδείχτηκαν στη Φάση 1. Ο εκπαιδευτικός
καταγράφει τυχόν λανθασμένες/ εναλλακτικές
αντιλήψεις των μαθητών.
Σχεδιασμός και διεξαγωγή απλής έρευνας
Οι μαθητές δίνουν προτεραιότητα στα στοιχεία που
τους επιτρέπουν να αναπτύξουν επιστημονικές
εξηγήσεις. Ο εκπαιδευτικός διευκολύνει τη
διαδικασία (βοηθά όσο χρειάζεται).


πρότυπου
Φάση 3: Δημιουργία
Συγκέντρωση στοιχείων με παρατήρηση
Ο εκπαιδευτικός χωρίζει τους μαθητές σε ομάδες.
Κάθε ομάδα μαθητών ταξινομεί και αξιολογεί τις
παρατηρήσεις της για τη διατύπωση νέων
(επιστημονικών) ερωτημάτων.


πρότυπου
Φάση 4: Συζήτηση
Εξήγηση βάση των στοιχείων
Ο καθηγητής δίνει τη σωστή εξήγηση για το
συγκεκριμένο θέμα έρευνας.
Θεώρηση άλλων εξηγήσεων
Κάθε ομάδα αξιολογεί τις εξηγήσεις που έδωσε υπό
το φως εναλλακτικών εξηγήσεων με επιστημονικό
υπόβαθρο.
Φάση 5: Παρουσίαση-
Αναστοχασμός (reflection)
Ανακοίνωση εξήγησης (συμπεράσματος)
Κάθε ομάδα μαθητών συντάσσει την αναφοράς της,
την παρουσιάζει στην τάξη και εντοπίζει /αιτιολογεί
τυχόν λάθη της.

…και τώρα τι
κάνουμε;
Μάθηση με διερεύνηση

Μάθηση με διερεύνηση: Η πρότασή μας
http://www.pi-schools.gr/programs/pathway/files/dier_gymnasio.pdf


Η διερευνητική μέθοδος, οι πειραματικές δραστηριότητες,
τα διαθεματικά σχέδια εργασίας και η χρήση των
ψηφιακών τεχνολογιών προβλέπονται από Διαθεματικό
Ενιαίο Πλαίσιο Προγραμμάτων Σπουδών (ΔΕΠΠΣ) των
μαθημάτων των φυσικών επιστημών και το τρέχον
Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών (ΔΕΠΠΣ-ΑΠΣ) της Φυσικής
β΄ και γ΄ τάξεων Γυμνασίου (ΦΕΚ 304 τεύχος Β’/2003).
Η πρότασή μας
Διερευνητική μέθοδος & ΑΠΣ Φυσικής Γυμνασίου


Μεταξύ των άλλων προβλέπεται η «εξοικείωση του μαθητή
με τον επιστημονικό τρόπο σκέψης, την επιστημονική
μεθοδολογία (παρατήρηση, συγκέντρωση-αξιοποίηση πληροφοριών,
διατύπωση υποθέσεων, πειραματικό έλεγχό τους, ανάλυση και ερμηνεία
δεδομένων, εξαγωγή συμπερασμάτων, ικανότητα γενίκευσης και
κατασκευής προτύπων) και με τη χρήση της τεχνολογίας της
πληροφορικής (ΤΠΕ, εκπαιδευτικά λογισμικά), ώστε και ως
μελλοντικός επιστήμονας να είναι ικανός για έρευνα και
τεχνολογικό σχεδιασμό» (ΦΕΚ 304 τεύχος Β’/2003).
Διερευνητική μέθοδος & ΑΠΣ Φυσικής Γυμνασίου


ΔΕΠΠΣ-ΑΠΣ Φυσικής γ΄ τάξης γυμνασίου


Η πρότασή μας: εργαστηριακή δραστηριότητα
Μετωπικό πείραμα, τυπική εργαστηριακή άσκηση καθοδηγούμενης ή μη
ανακάλυψης που εκτελούν ταυτόχρονα όλοι οι μαθητές, εργαζόμενοι
συνεργατικά σε ομάδες. 

«Η διδασκαλία των μαθημάτων των φ.ε. στο σχολείο συχνά είναι μακριά από
την καθημερινή ζωή και την εργασιακή εμπειρία. Απαιτείται καλύτερη σύνδεση
με τον πραγματικό κόσμο της επιστήμης. Μεγαλύτερη εργαστηριακή εμπειρία
(hands-on) είναι απαραίτητη, ιδιαίτερα στην πρωτοβάθμια και τη δευτερο-
βάθμια εκπαίδευση, η οποία θα πρέπει να σχεδιαστεί έτσι, ώστε να καλύψει
τις ανάγκες και τα ενδιαφέροντα των νέων ανθρώπων.»
“Europe needs more scientists”, Gago report, 2004

Η πρότασή μας: εργαστηριακή δραστηριότητα
… μια και
λ.χ.
Physics Masterclasses
http://www.physics.ntua.gr/MC_2012/

Η πρότασή μας: εργαστηριακή δραστηριότητα & ΤΠΕ
Πείραμα επίδειξης και προσομοίωση.


Πραγματικό εργαστήριο Υπολογιστική προσομοίωση
Δείγμα Μοντέλο
Συσκευές Πρόγραμμα Η/Υ
Ρύθμιση συσκευών Έλεγχος προγράμματος Η/Υ
Μετρήσεις Υπολογισμοί
Ανάλυση δεδομένων Ανάλυση δεδομένων
Σύγκριση πειράματος και υπολογιστικής προσομοίωσης
Harvey Gould, Jan Tobochnik, and Wolfgang Christian, Introduction to Computer Simulation Methods, Addison-Wesley (2006)

Διδασκαλία των φ.ε. και ΤΠΕ


Oι εφαρμογές των ΤΠΕ στη διδασκαλία των φυσικών
επιστημών υποστηρίζουν:
 τη διερευνητική μάθηση με δραστηριότητες
εποικοδόμησης,
 τον εμπλουτισμό της πειραματική εργασίας,
 την κατανόηση της επιστημονικής γνώσης με
συνεργατικές δραστηριότητες.

Οι ΤΠΕ συμβάλλουν:
 Στη διερεύνηση της πειραματικής εργασίας,
 στην αξιοποίηση των γραφικών παραστάσεων,
 στη διασύνδεση πολλαπλών αναπαραστάσεων,
 στην κατασκευή και τη χρήση μοντέλων.

http://www.slideshare.net/npapastam/ss-6829477

Για παράδειγμα, από το εκπ. λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α.
‘’Η ελεύθερη πτώση των σωμάτων στη Γη και στη Σελήνη’’


…διερεύνηση, παράμετροι 

…γραφικές παραστάσεις


…αλλαγή περιβάλλοντος, διερεύνηση 

…γραφικές παραστάσεις, συγκρίσεις


…ερωτήσεις αξιολόγησης 

…μοντελοποίηση, πολλαπλές αναπαραστάσεις
Εκπαιδευτικό λογισμικό Modellus

ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ
Φυσική β΄-γ΄ Γυμνασίου
Λογισμικό πολυμεσικών εφαρμογών και
παραμετρικών προσομοιώσεων.
Θερμότητα, Ηλεκ-
τρισμός, Πυρηνική
ΜΕΤΑβιβλίο
Ηλεκτρονικό βιβλίο με πολυμεσικές
εφαρμογές και εικ εργαστήρια. Φύλλα
εργασίας κλασικού εργαστηρίου.
Εισαγωγή, Θερμότητα,
Οπτική
Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α.
εικονικών εργαστηρίων.
Μηχανική, Θερμότητα,
Ηλεκτρισμός, Οπτική
Α.ΜΑ.Π.
Λογισμικό δημιουργίας πολυμεσικών
εφαρμογών, εικ εργαστηρίων και
μοντελοποίησης. Φύλλα εργασίας.
Ηλεκτρισμός,
Μαγνητισμός,
Οπτική
Ενέργεια
εικονικών εργαστηρίων. Φύλλα εργασίας.
Ενέργεια, Ηλεκτρισμός
Φως
Λογισμικό πολυμεσικών εφαρμογών. Φύλλα
εργασίας.
Ταλαντώσεις, Οπτική

ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ
Σ.Ε.Π.
Σύνθετο εργαστηριακό περιβάλλον
δημιουργίας εικονικών πειραμάτων
Θερμότητας. Φύλλα εργασίας.
Θερμότητα
Edison
Εργαστηριακό περιβάλλον σύνθεσης
κυκλωμάτων Ηλεκτρισμού-Ηλεκτρονικής.
Ηλεκτρισμός
PhET Colorado
Διαδραστικές προσομοιώσεις (ελληνική
έκδοση).
Java Applets on
Physics
Διαδραστικές προσομοιώσεις (ελληνική
έκδοση).
Μηχανική, Ηλεκτρισμός,
Seilias Διαδραστικές προσομοιώσεις.

Αποτέλεσμα της διδασκαλίας!…

Μερικά από τα χαρακτηριστικά της σωστής διδασκαλίας και
μάθησης είναι:
α. Η ένταξη των πληροφοριών στο σωστό περικείμενο.
β. Η εφαρμογή των νέων πληροφοριών στις περιστάσεις
στις οποίες θα χρησιμοποιηθούν.
γ. Η παρώθηση των μαθητών να αναπτύσσουν τις δικές
τους μνημονικές ικανότητες και τις δικές τους
στρατηγικές απομνημόνευσης .
δ. Η κατανόηση από τους μαθητές της σπουδαιότητας
και χρησιμότητας της νέας πληροφορίας.


O Carl Wieman (Nobel Φυσικής 2001) αφού εξήγησε στους
φοιτητές του, οι οποίοι δε σπούδαζαν φυσική, ότι οι χορδές δε
μετακινούν αρκετό αέρα, ώστε να δημιουργήσουν τον ήχο που
ακούμε από το βιολί, και αφού τους έδειξε το βιολί, τους εξήγησε
ότι είναι το πίσω μέρος του βιολιού (ράχη) που πραγματικά
παράγει τον ήχο που ακούμε…
Wieman, Carl, Collected papers of Carl Wieman, Word Scientific, 2008, pp.725-738
Μετά από 15 λεπτά τους έθεσε την ερώτηση:
Ο ήχος που ακούς από το βιολί παράγεται κυρίως από:
Α. Τις χορδές
Β. Από το ξύλο στο πίσω μέρος του βιολιού.
Γ. Εξίσου και από τα δύο.
Δ. Από κανένα από τα δύο.
Πώς παράγεται ο ήχος του βιολιού; (1/2)


22,77%
84% 10 %
3% 3%
Α Β Γ Δ
Το ποσοστό που απάντησε σωστά
είναι μόλις 10% …
Ο Carl Wieman ισχυρίζεται ότι το
ποσοστό παραμένει το ίδιο ακόμη κι
όταν το ακροατήριό του αποτελείται
από τους διδάσκοντες στη σχολή ή
από μεταπτυχιακούς φοιτητές…
Wieman, Carl, Collected papers of Carl Wieman, Word Scientific, 2008, pp.725-738
… οι εναλλακτικές αντιλήψεις (προϋπάρχουσες ιδέες) δύσκολα ανατρέπονται.… οι εναλλακτικές αντιλήψεις (προϋπάρχουσες ιδέες) δύσκολα ανατρέπονται.
Πώς παράγεται ο ήχος του βιολιού; (2/2)


Αφού εξήγησα στο μαθητή μου με λόγια και με
παραδείγματα ότι:
Προσπάθησα να ελέγξω αν πράγματι το είχε κατανοήσει,
δίνοντας του ένα άλλο παράδειγμα. Και ιδού το
αποτέλεσμα της απάντησής του:

… όταν ο μαθητής δεν κατανοεί το περιεχόμενο του μαθήματος, «αποστηθίζει».… όταν ο μαθητής δεν κατανοεί το περιεχόμενο του μαθήματος, «αποστηθίζει».
…το 8
πλαγιαστό!

Είσαι σίγουρος
ότι φοράς το
προφυλακτικό;
Φυσικά!
Με βάση τη άποψη των «ιδεών» των μαθητών, τα παιδιά διαθέτουν ένα
πλήρες σύνολο ιδεών και οι «νοητικές υποδοχές» του εγκεφάλου τους είναι
ήδη γεμάτες. Οι νέες πληροφορίες δεν τοποθετούνται σε νέες ή σε κενές
θέσεις, αλλά φιλτράρονται και ερμηνεύονται με βάση τις υπάρχουσες ιδέες…

•Loukas Vlahos (καθηγητής στο τμήμα Φυσικής στο ΑΠΘ, στη σελίδα του στο fb)
Στο τμήμα φυσικής και όχι μόνο το 2012 η συντριπτική πλειοψηφία των
φοιτητών απαντά σε ερωτήσεις μόνο αν είναι θεωρία ή έχει διαβάσει
πρότυπο (template) όμοιο της άσκησης που θα εξεταστεί. Γνωρίζω ότι
λίγους ενδιαφέρει αυτή η διαπιστώσει αυτή, αλλά έχω ευθύνη να την
καταγράψω. Αν στην εκπαίδευση μαζικά έχουμε αυτά τα φαινόμενα,
εσείς μιλήστε για ανάπτυξη και καινοτομία… Οι εκπαιδευτικοί έχουν
κατ΄ επανάληψη ειδοποιήσει όλους ότι το σημερινό σχολείο… κτίζει
στην άμμο, αλλά ουδείς δείχνει να ενδιαφέρον για δευτερεύοντα
πράγματα.

Η Διερευνητική Μέθοδος στη διδασκαλία των μαθημάτων των φυσικών επιστημών

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Andere mochten auch

Andere mochten auch (19)

Ähnlich wie Η Διερευνητική Μέθοδος στη διδασκαλία των μαθημάτων των φυσικών επιστημών

Ähnlich wie Η Διερευνητική Μέθοδος στη διδασκαλία των μαθημάτων των φυσικών επιστημών (20)

Mehr von Nikos Papastamatiou

Mehr von Nikos Papastamatiou (20)

Kürzlich hochgeladen

Kürzlich hochgeladen (20)

Η Διερευνητική Μέθοδος στη διδασκαλία των μαθημάτων των φυσικών επιστημών