Σχεδιασμός, ανάπτυξη, εφαρμογή και αξιολόγηση Διδακτικής Μαθησιακής Ακολουθίας στη Φυσική του Δημοτικού Σχολείου με στόχο τη διερεύνηση των Μαθησιακών Μονοπατιών των μαθητών

Abstract

Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη, η εφαρμογή και η αξιολόγηση μίας Διδακτικής Μαθησιακής Ακολουθίας (ΔΜΑ) για τον μηχανισμό διάδοσης της θερμότητας με αγωγή σε μαθητές Ε’ τάξης του Δημοτικού Σχολείου (10-11 ετών). Απώτερος στόχος ήταν η καταγραφή των μαθησιακών μονοπατιών τους κατά την οικοδόμηση της επιστημονικά αποδεκτής άποψης για το εν λόγω φαινόμενο. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο του διδακτικού πειράματος, η οποία συνδυάζει στοιχεία κλασικής συνέντευξης και διδασκαλίας. Σχεδιάστηκαν τρία διδακτικά πειράματα, διάρκειας 90 λεπτών το καθένα, τα οποία εφαρμόστηκαν σε 12 μαθητές Ε’ τάξης (4 ομάδες των 3 μαθητών). Τα διδακτικά πειράματα βιντεοσκοπήθηκαν και ηχογραφήθηκαν. Εξαιτίας της διερευνητικής φύσης της έρευνας, για την ανάλυση των δεδομένων αξιοποιήθηκαν ποιοτικές μέθοδοι ανάλυσης περιεχομένου. Κατά τον σχεδιασμό βασική επιδίωξη ήταν η αντιμετώπιση της εναλλακτικής ιδέας των μαθητών ότι η θερμότητα είναι μία ουσία με ιδιότητες ρευστού, καθώς και της ιδέας ότι ένα σώμα θεωρείται καλός αγωγός της θερμότητας με κριτήριο την ευκολία με την οποία μπορεί να θερμανθεί εξωτερικά. Τα τρία διδακτικά πειράματα αφορούσαν: α) στη διάδοση της θερμότητας στα μέταλλα και στόχος ήταν οι μαθητές να διαπιστώσουν ότι η θερμότητα διαδίδεται με τον ίδιο ρυθμό προς όλες τις κατευθύνσεις σε αυτά τα υλικά, β) στη διάδοση της θερμότητας σε διάφορα στερεά υλικά σώματα και στόχος ήταν οι μαθητές να αποδώσουν τη διαφορά στη θερμική αγωγιμότητα αυτών των υλικών στη διαφορετική τους σύσταση, και γ) στη διάδοση της θερμότητας στο νερό και τον αέρα, όπου στόχος ήταν οι μαθητές να διαπιστώσουν ότι το νερό και ο αέρας είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας. Από την έρευνα προέκυψε ότι μαθητές Ε’ τάξης μπορούν να οικοδομήσουν στοιχεία του επιστημονικά αποδεκτού μοντέλου για την εξήγηση του μηχανισμού διάδοσης της θερμότητας με αγωγή. Αναδείχθηκαν συγκεκριμένα μονοπάτια μάθησης, μέσω των οποίων οι μαθητές είναι σε θέση να ξεπεράσουν τις εννοιολογικές τους δυσκολίες αναφορικά με την έννοια της θερμότητας και να μετατοπιστούν προς την επιστημονικά αποδεκτή άποψη για το υπό μελέτη φαινόμενο. Παράλληλα, αναδείχθηκαν σημαντικά ευρήματα τα οποία μπορούν να αξιοποιηθούν για τον εμπλουτισμό της ΔΜΑ σε μία πιθανή μελλοντική εφαρμογή της. ________________________________________ _______________________________ The purpose of this research was the design, development, implementation, and evaluation of a Teaching-Learning Sequence (TLS) on heat conduction in the 5th grade of Primary School (10-11 years old). Ultimate aim was to capture students’ learning pathways, while constructing the scientifically accepted explanation of the phenomenon in question. The study was carried out using the teaching experiment method approach, which combines typical interview and teaching elements. Three 90-minute teaching experiments were designed and applied to 12 5th graders (4 groups of 3 students). The teaching experiments were videotaped and recorded. Due to the exploratory nature of the research, qualitive content analysis methods were used for the analysis of the data. Key point for the design of the TLS was the confrontation of students’ alternative idea that the heat is a substance with fluid properties. As well as the confrontation of the idea that a body is considered to be heat’s good conductor based on the ease with which it can be heated externally. The three teaching experiments focused on: a) heat conduction in metals, where the goal was for the students to discern that heat is conducted with the same rate to all directions in metals, b) heat conduction in various solid bodies, where the goal was for the students to attribute the difference in thermal conductivity of these bodies to their different composition, and c) heat conduction in water and air, where the goal was for the students to discern that water and air are bad conductors of heat. The research indicates that 5th graders can construct elements of the scientifically accepted explanation of heat’s conduction mechanism. Specific learning pathways emerged, through which the students can overcome their conceptual difficulties regarding the concept of heat and shift towards the scientific accepted model for the phenomenon in question. At the same time, important findings emerged which can be utilized for the enrichment of the TLS, in a possible future implementation.