Διερεύνηση της κατανόησης εννοιών της Μηχανικής από μαθητές/ριες γυμνασίου και λυκείου : με τη συμβολή του F.C.I.

Abstract

Σκοπός της εργασίας είναι η διερεύνηση της κατανόησης εννοιών της Μηχανικής από μαθητές/ριες Γυμνασίου και Λυκείου κάτω από την επίδραση του παραδοσιακού μοντέλου διδασκαλίας που εφαρμόζεται στην Ελληνική εκπαίδευση. Αρχικά επιχειρείται να δοθεί συνοπτικά μια περιγραφή θεωρητικών στοιχείων που συνδέονται με το θέμα της εργασίας και ήταν αποτέλεσμα ανασκόπησης της ελληνικής και ξένης βιβλιογραφίας. Τα θέματα που εξετάζονται είναι: το θέμα της εννοιολογικής αλλαγής με τα στάδιά της, πιθανοί τρόποι για την επίτευξη της εννοιολογικής αλλαγής και το θέμα των παρανοήσεων που διατηρούν οι μαθητές/ριες για τις έννοιες της κλασσικής μηχανικής. Ειδικά στο θέμα των παρανοήσεων εξετάζεται η ανθεκτικότητα που παρουσιάζουν αυτές απέναντι στη διδασκαλία, πιθανοί λόγοι που συμβαίνει αυτό, ενώ αναφέρονται οι κυριότερες παρανοήσεις που έχουν διαπιστωθεί ερευνητικά (κινηματική, impetus, ενεργητικές δυνάμεις κ.λπ.). Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε ένα δείγμα από 523 μαθητές/ριες γυμνασίου και λυκείου της περιοχής του νομού Σερρών. Βασικό εργαλείο της έρευνας αποτέλεσε το Force Concept Inventory, ένα ερωτηματολόγιο από 30 ερωτήσεις, με αποδεδειγμένη αξιοπιστία στη διαπίστωση των παρανοήσεων που διατηρούν τα παιδιά για τη δύναμη, που αποτελεί την κεντρική έννοια της μηχανικής. Η στατιστική επεξεργασία των απαντήσεων των μαθητών/ριών, έγινε με τη χρήση του στατιστικού πακέτου SPSS (έκδοση 12). Τα αποτελέσματα της έρευνας επεξεργάστηκαν με τρεις τρόπους, (α) με βάση το ποσοστό που πήρε η σωστή επιλογή κάθε ερώτησης, (β) με βάση τις σημαντικότερες παρανοήσεις που εντοπίστηκαν σε κάθε ερώτηση και (γ) με βάση την επίδοση των παιδιών στη δοκιμασία του FCI (σε σχέση με τη τάξη, το φύλο, τη κοινωνική προέλευση). Κάθε ερώτηση αναλύεται χωριστά, με βάση το ποσοστό της σωστής επιλογής και τα ποσοστά των εναλλακτικών επιλογών, σε σχέση με τη τάξη φοίτησης. Με αυτό τον τρόπο γίνεται προσπάθεια να δοθεί η επίδραση της διδασκαλίας στην κατανόηση των εννοιών που διδάχθηκαν και στον περιορισμό των παρανοήσεων των παιδιών. Κατόπιν γίνεται προσπάθεια για την εκτίμηση των μαθησιακών αποτελεσμάτων και για τις σημαντικότερες παρανοήσεις που διατηρούν τα παιδιά. Ακολουθεί ανάλυση των αποτελεσμάτων με βάση την επίδοση που είχαν τα παιδιά στη δοκιμασία του FCI (εξαρτημένη μεταβλητή) σε σχέση με τη τάξη φοίτησης, το φύλο και τη κοινωνική προέλευση των μαθητών/ριών. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα ερευνητικά αποτελέσματα από την ευρεία χρήση του FCI στις ΗΠΑ σε πάνω από 20.000 μαθητές/ριες. Όλη η επεξεργασία των αποτελεσμάτων έγινε με τη βοήθεια του στατιστικού πακέτου SPSS (έκδοση 12.00). Στη συνέχεια διατυπώνονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανάλυση των ερευνητικών δεδομένων τα οποία δείχνουν τη χαμηλή επίδραση της διδασκαλίας στη προσπάθεια για την κατανόηση των εννοιών της κλασσικής μηχανικής από τους μαθητές/ριες. Σημειώνονται οι κυριότερες παρανοήσεις που διατηρούν οι Έλληνες/ίδες μαθητές/ριες και έδειξαν ιδιαίτερη αντίσταση στο χρόνο και στη διδασκαλία. Κατόπιν ακολουθεί πρόταση για την διδακτική αξιοποίηση του Force Concept Inventory σε ένα εποικοδομητικό συνεργατικό περιβάλλον μάθησης. Αυτή η πρόταση αποτελείται από δυο σκέλη, ένα σκέλος που αφορά πρόταση για το διδακτικό πλαίσιο χρήσης του FCI και ένα δεύτερο σκέλος που αποτελεί ένας οδηγός για τη διδακτική χρήση του FCI. Στον οδηγό διδακτικής χρήσης γίνεται μια ομαδοποίηση των ερωτήσεων του FCI με βάση τις Νευτώνειες έννοιες που διαπραγματεύεται κάθε ερώτηση, σημειώνονται οι κυριότερες παρανοήσεις των μαθητών/ριών και με βάση τα αποτελέσματα της έρευνας εντοπίζονται κάποιες παρανοήσεις που φάνηκαν να έχουν σημαντική επίδραση στις ιδέες των Ελλήνων/ίδων μαθητών/ριών. Αυτή η ομαδοποίηση των ερωτήσεων σε συνδυασμό με το προτεινόμενο περιβάλλον διδασκαλίας και το ερωτηματολόγιο του FCI, μπορούν να αποτελέσουν χρήσιμο διδακτικό εργαλείο για τη καθημερινή διδακτική πράξη.