| dc.description.abstract | Η Νανοεπιστήμη-Νανοτεχνολογία (Ν-ΕΤ) αποτελεί ένα διεπιστημονικό πεδίο, το οποίο επικεντρώνεται στο να μελετήσει και να εκμεταλλευτεί τις νέες ιδιότητες των υλικών, όταν αυτά αποκτήσουν μέγεθος στις διαστάσεις της νανοκλίμακας, δηλαδή περίπου 1-100 nm. Μια από τις προκλήσεις του 21ου αιώνα στον χώρο της εκπαίδευσης αποτελεί η ενσωμάτωση της Ν-ΕΤ σε όλες τις βαθμίδες. Η παρούσα εργασία αφορά τον σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την αξιολόγηση μιας Διδακτικής Μαθησιακής Ακολουθίας (ΔΜΑ) για το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ στο δημοτικό σχολείο.
Στη βιβλιογραφία εντοπίζονται εννέα βασικές έννοιες για το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ, οι οποίες ονομάζονται Μεγάλες Ιδέες (ΜΙς). Επιπλέον, ο περιορισμένος αριθμός των ερευνών επικεντρώνεται στην εκπαιδευτική και διδακτική αξία της εκμάθησης αυτού του περιεχομένου, όπως είναι (α) ο Νανογραμματισμός των μαθητών (β) το ενδιαφέρον τους για τις ΦΕ και τη Ν-ΕΤ και (γ) οι νέες επιστημονικές και επαγγελματικές καριέρες σε τομείς της Ν-ΕΤ.
Στη ΔΜΑ συμπεριλάβαμε πέντε ΜΙς (α) «μέγεθος» (β) «εργαλεία και όργανα» (γ) «ιδιότητες εξαρτώμενες από το μέγεθος» (δ) «μοντέλα» (ε) «εφαρμογές της Ν-ΕΤ». Οι ΜΙς αναπτύσσονται σε έξι δίωρα διδασκαλίας, τα οποία έχουν διερευνητικό χαρακτήρα, δίνεται έμφαση στη ρητή διδασκαλία για τη φύση και τον ρόλο των μοντέλων και συνδυάζονται χειραπτικές δραστηριότητες και ΤΠΕ.
Στόχος της έρευνας είναι να μελετήσουμε (α) την εξέλιξη των αντιλήψεων των μαθητών για τη Ν-ΕΤ (β) την εξέλιξη της επιστημολογικής γνώσης για τη φύση και τον ρόλο των μοντέλων και (γ) το κατά πόσο η επιστημολογική γνώση για τα μοντέλα μπορεί να συμβάλλει στην κατανόηση του περιεχομένου της Ν-ΕΤ. Δείγμα της έρευνας είναι 22 μαθητές ΣΤ΄ τάξης του Δημοτικού Σχολείου της περιοχής της Φλώρινας. Ερευνητικά εργαλεία αποτελούν (α) το γραπτό ερωτηματολόγιο αρχικής και τελικής μέτρησης για τις αντιλήψεις σχετικά με τις παραπάνω ΜΙς του συνόλου του δείγματος και (β) η ημιδομημένη συνέντευξη σε συνδυασμό με το γραπτό ερωτηματολόγιο για δύο μελέτες περίπτωσης.
Από τα αποτελέσματα για το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ φαίνεται πως μετά την εφαρμογή της ΔΜΑ μεγάλο μέρος των μαθητών (α) νοηματοδότησαν τη Ν-ΕΤ με όρους του νανογραμματισμού, οι οποίοι συνδέονται με σαφήνεια με μια τουλάχιστον ΜΙ (β) ταξινόμησαν σωστά αντικείμενα αναφοράς στον μακρόκοσμο, στον
16
μικρόκοσμο και στον νανόκοσμο με κριτήριο το όργανο παρατήρησής τους (γ) σειροθέτησαν σωστά αντικείμενα των τριών κόσμων από το μεγαλύτερο στο μικρότερο (δ) περιέγραψαν το φαινόμενο του λωτού με όρους του νανογραμματισμού, όπως νανοεξογκώματα και υδροφοβικότητα (ε) περιέγραψαν τον μηχανισμό φιλτραρίσματος σειροθετώντας τα αντικείμενα που φιλτράρουν (νανοτρύπες) και φιλτράρονται (ιός) (στ) περιέγραψαν την επίδραση του νανόκοσμου στον μικρόκοσμο και τον μακρόκοσμο στην περίπτωση του φαινομένου της ίωσης. Όσον αφορά την γνώση για τη φύση και τον ρόλο των μοντέλων οι μαθητές μετά την εφαρμογή το σύνολο των μαθητών αναγνώρισαν την αναπαραστατική φύση του μοντέλου και την χρησιμότητά του ως εργαλείο μάθησης ή/και επικοινωνίας καθώς και την χρησιμότητα των πολλαπλών μοντέλων. Τέλος, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ρητή διδασκαλία για την φύση και τον ρόλο των μοντέλων καθώς και η αρχική γνώση των μαθητών για τη Ν-ΕΤ είναι δύο παράγοντες, οι οποίοι προβλέπουν την τελική γνωστική κατάσταση για ένα μεγάλο ποσοστό.Nanoscience-Nanotechnology (N-ST) is an interdisciplinary field that focuses on the study and exploitation of the unique properties that materials possess when they become nano-sized (approximately 1-100 nm). One of the grand challenges for N-ST in 21st century, is the integration of this modern field in education across all levels. In response to this challenge this research concerns the design, development and evaluation of a Teaching Learning Sequence (TLS) about the content of N-ST in primary school.
Regarding N-ST content, across literature, nine core concepts, the Big Ideas (BIs.) are detected. Furthermore, the limited research about the educational and didactical value of N-ST content learning, discusses that the incorporation of NST in school curricula seems to be indispensable in order to students (a) become nanoliterate, (b) increase their interest in Science and N-ST and (c) follow professional careers in N-ST related fields.
We included five out of nine BIs (a) size (b) tools and instrumentation (c) size dependent properties (d) models and (e) N-ST applications. The BIs are negotiated within six modules, two hours duration each. The TLS was inquiry based, with lots of hands on and ICT activities. In addition, particular emphasis was placed on the explicit instruction about the nature and role of models.
The aim of our research is to study (a) the evolution of students’ conceptions about N-ST content (b) the evolution of students’ epistemological knowledge concerning the nature and role of models and (c) in which extent the epistemological knowledge about models can contribute to understanding of N-ST content. The sample was consisted of 22 6th grade primary students in the area of Florina, in Greece. Research tools were (a) a written pre and post questionnaire about the aforementioned BIs that was distributed to all students (b) a semi-structured interview of two case studies.
The results after the implementation of the TLS, reveal that a considerable amount of students (a) referred to N-ST by using terms of nanoliteracy, which are associated with clarity with at least one of the Big Ideas (b) they classified landmark objects that belong to the macroworld, microworld and nanoworld according to the correct tool of observation (c) ordered in a correct manner several objects of the three worlds according to their size (d) described the lotus effect using nanoliterate terms,
18
such as nanobumps and hydrophobicity (e) described the water filtration process by ordering according to their size the objects that filter (e.g. nanopores) and are filtered (e.g. viruses) (f) described the effect of the nanoworld to the microworld and the macroworld in case of the viral infection. As far as the knowledge about the nature and role of models concerns, almost all students acknowledged the representative nature of models and their usefulness as a learning and / or communicative tool, as well as the value of multiple models for representing the same phenomenon. Finally, the results show that the explicit instruction about the role and nature of models and the initial students’ knowledge about NST are two factors that can predict the final cognitive state for a considerable amount of students. | en_US |
