Μάθημα ΜΠΣ- Διδακτική της Φυσικής

2η Εργασία: Παρουσίαση Επιστημονικού Άρθρου

Τίτλος: “Η εμπειρική μορφή της αιτιότητας: Ένας κοινός πυρήνας στην προκατάληψη των μαθητών στις επιστήμες”

“The experiential gestalt of causation: A common core to pupils’ preconceptions in science”

Διδάσκων: Δημήτριος ΚολιόπουλοςΦοιτήτρια: Γεωργία Σαψάνη, ΑΜ: 5237

Σκοπός Γίνεται προσπάθεια να αποδειχθεί ότι υπάρχει ένας κοινός

πυρήνας στις εξηγήσεις και τις προβλέψεις που πραγματοποιούνται από τους μαθητές σε διαφορετικές περιοχές (π.χ. θερμοκρασία και θερμότητα, ηλεκτρισμός, οπτική και μηχανική)

Κοινός πυρήνας: Η εμπειρική μορφή της αιτιότητας Ακολουθούν παραδείγματα που αποδεικνύουν τον κοινό

πυρήνα. Δηλαδή του πως οι μαθητές κάνουν χρήση της εμπειρικής μορφής της αιτιότητας.

Εισαγωγή Μέσα από έρευνες φαίνεται το πως μαθητές διαφορετικών ηλικιών

προβλέπουν και εξηγούν φυσικά και χημικά φαινόμενα. Πρώτο αποτέλεσμα: η νοηματικές συλλήψεις των μαθητών πριν τη

διδασκαλία είναι αισθητά διαφορετικές από τις ιδέες ενός διδακτικού προγράμματος

Η εμπειρική μορφή της αιτιότητας (The experimental gestalt of causation)

Η εισαγωγή του όρου έγινε από Lakoff και Johnsson (1980) Η αιτιότητα είναι είναι μια εμπειρική μορφή που ξεκινά να

κατασκευάζεται από πολύ νεαρή ηλικία Το παιδί ανακαλύπτει ότι όσο μεγαλύτερη προσπάθεια

πραγματοποιεί, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η επίδραση σε ένα αντικείμενο (όσο πιο πολύ σπρώξει μια μπάλα, τόσο μακρύτερα θα ταξιδέψει)

Η εμπειρική μορφή της αιτιότητας (EGC) Το παιδί παρατηρεί ότι :

Διαφορετικά αντικείμενα αντιστέκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες

Αρκετοί παράγοντες έχουν μεγαλύτερη επίδραση από έναν παράγοντα μόνο του (ένα φορτηγό θα πάει πιο γρήγορα αν οι φίλοι βοηθήσουν να το τραβήξουν)

Χρησιμοποιούμε την εμπειρική μορφή αιτιότητας όλη την ώρα για να ελέγξουμε τις δράσεις μας και να καταλάβουμε τι συμβαίνει στον κόσμο γύρω μας

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Εκτοπισμός Ποσότητας)

Μαθητές ηλικίας 12-14 σε σχολείο της Σουηδίας 3 ολόιδια δοχεία μέτρησης γεμισμένα με νερό στο ίδιο επίπεδο 3 ολόιδιοι μεταλλικοί κύλινδροι φτιαγμένοι από μπρούτζο, αλουμίνιο

και μόλυβδο Τοποθετώντας τους κυλίνδρους στα δοχεία μέτρησης, οι μαθητές

μετρούν και σημειώνουν πόσο ανεβαίνει η στάθμη του νερού (με το αλουμίνιο και το μόλυβδο αφού πρώτα είχε προηγηθεί με το μπρούτζο)

Φάνηκε οι μαθητές να μην είδαν τα αποτελέσματα του πειράματος Τυπική απάντηση: η στάθμη του νερού ανεβαίνει λιγότερο με τον

αλουμινένιο κύλινδρο και περισσότερο με το μπρούντζινο κύλινδρο

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Σημείο Βρασμού) Μαθητές ηλικίας 12-15 σε σχολείο της Σουηδίας

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Σημείο Βρασμού) Οι περισσότεροι μαθητές απάντησαν ότι το θερμόμετρο θα δείξει

θερμοκρασία πάνω από 100 βαθμούς Κελσίου Αποτελεί παράδειγμα που φάνηκε οι μαθητές να χρησιμοποιούν την

εμπειρική μορφή της αιτιότητας (αν αυξηθεί η θερμοκρασία που εφαρμόζεται στο αντικείμενο θα αυξηθεί και η θερμοκρασία του αντικειμένου)

Αξίζει να σημειωθεί ότι ο αιτιατός τρόπος σκέψης των μαθητών θα οδηγούσε σε σωστή απάντηση αν το νερό βρισκόταν κάτω από το σημείο βρασμού

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Σημείο Τήξης) Μαθητές ηλικίας 12-15 σε σχολείο της Σουηδίας

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Σημείο Τήξης) Οι περισσότεροι μαθητές απάντησαν ότι το θερμόμετρο θα δείξει

θερμοκρασία πάνω από τους 0 βαθμούς Κελσίου Αποτελεί παράδειγμα που φάνηκε οι μαθητές να χρησιμοποιούν την

εμπειρική μορφή της αιτιότητας (αν αυξηθεί η θερμοκρασία που εφαρμόζεται στο αντικείμενο θα αυξηθεί και η θερμοκρασία του αντικειμένου)

Για ένα ποσοστό μαθητών η αρχική επίδραση είναι ότι το χιόνι λιώνει, που σημαίνει ότι η θερμοκρασία αυξάνεται

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Διαστολή Αερίων) Μαθητές ηλικίας 13-15 σε σχολείο της Σουηδίας Παράδειγμα που δείχνει ότι τα αέρια διαστέλλονται όταν

θερμαίνονται:

Ζητήθηκε από τους μαθητές να εξηγήσουν το συγκεκριμένο πείραμα, μετά από διδασκαλία πάνω στην διαστολή των αερίων

Η πλειοψηφία των μαθητών πιστεύει ότι το μπαλόνι σηκώθηκε από τον θερμό αέρα ή ότι η θερμότητα αυξήθηκε και γέμισε το μπαλόνι

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Διαστολή Αερίων) Άλλο παράδειγμα:

Η πλειοψηφία των μαθητών σχεδίασε και έγραψε ότι ότι το μπαλόνι θα χαλαρώσει και θα μαζέψει

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Ηλεκτρικό Κύκλωμα)

Αν δοθεί στους μαθητές μια μπαταρία, μια λάμπα και σύρμα από χαλκό παρατηρείται ότι θα φτιάξουν τις δύο ακόλουθες συνδέσεις:

Άλλες περιπτώσεις οι μαθητές ισχυρίζονται ότι το ρεύμα έχει την παρακάτω φορά: (Η πλειοψηφία των μαθητών θεωρούν ότι η λάμπα ανάβει στο κύκλωμα όπως φαίνεται)

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Ηλεκτρικό Κύκλωμα)

Άλλη περίπτωση που η εμπειρική μορφή της αιτιότητας οδηγεί σε λάθος προβλέψεις. Σε κύκλωμα της παρακάτω μορφής, οι μαθητές θεωρούν ότι η λάμπα Β θα φωτίσει πιο αδύναμα από την Α (παρόλο που και οι δύο λάμπες είναι ολόιδιες)

Αυτό μπορεί να ερμηνευτεί ως αιτιότητα τύπου “όσο μακρύτερα, τόσο μικρότερη η επίδραση”

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Ηλεκτρομαγνητισμός)

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Ηλεκτρομαγνητισμός)

Έχοντας διδαχτεί τον ηλεκτρομαγνητισμό, οι περισσότεροι μαθητές απάντησαν ότι το σύστημα Α θα έλξει τα χαρτάκια ενώ το σύστημα Β όχι.

Εμπειρική μορφή αιτιότητας: Η μπαταρία αποτελεί τον παράγοντα που δίνει το ρεύμα, μέσα από τα καλώδια μεταφέρεται το ρεύμα, κομμάτια χαρτιού το αντικείμενο που δέχεται το ρεύμα

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Όραση) Η αιτιότητα έχει μια κατεύθυνση. Η ροή της ενέργειας πηγαίνει από το

παιδί στα αντικείμενα που βρίσκονται γύρω του.

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Όραση) Απαντήσεις μαθητών:1.Κάποιου τύπου ακτίνες (παρόρμηση, βλέμμα κτλ) πηγαίνουν από τα

μάτια στο βιβλίο

2.Κάτι πηγαίνει μπρος και πίσω μεταξύ των ματιών και στο βιβλίο

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Δίνοντας μορφή σε μια εικόνα με ένα φακό)

Αμερικανοί μαθητές κολεγίου σε μάθημα φυσικής

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Δίνοντας μορφή σε μια εικόνα με ένα φακό)

Εμπειρική μορφή αιτιότητας: ο φακός είναι ο παράγοντας που δίνει φως, το φως που βγαίνει από αυτό έρχεται σε επαφή με την οθόνη, η οθόνη είναι ο αποδέκτης του φωτός και η εικόνα είναι η επίδραση στην οθόνη

Παραδείγματα (Πρόβλημα: Μηχανική) Μαθητές Κολεγίου Φυσικής με ποικίλα υπόβαθρα στο συγκεκριμένο

μάθημα

Οι μαθητές (σε ποσοστό 48%) απάντησαν ότι η μπάλα θα πέσει κατευθείαν κάτω και θα χτυπήσει το έδαφος ακριβώς στη θέση x

Εμπειρική μορφή αιτιότητας: το άτομο είναι αυτός που δίνει την ενέργεια, φυσική επαφή μεταξύ του ατόμου και της μπάλας, η μπάλα είναι το

αντικείμενο που δέχεται αυτή την ενέργεια.

Συζήτηση Εμπειρική μορφή αιτιότητας: προσπάθεια προς την εύρεση κοινών

στοιχείων στις απαντήσεις των μαθητών σε διαφορετικές περιοχές Η εμπειρική μορφή αιτιότητας μπορεί να βάλει σε μπελάδες τους

μαθητές, όσον αφορά την επίλυση ενός προβλήματος (λάθος λύση) Η εμπειρική μορφή αιτιότητας είναι εμπλέκεται σε επιστημονικά

μοντέλα που παρουσιάζονται στο σχολείο

Θα πρέπει να εγκαταλείψουμε την εμπειρική μορφή αιτιότητας ώστε να μπορέσουμε να κατανοήσουμε τα φύση της φυσικής

(1ος Νόμος του Νεύτωνα: ένα σώμα παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας ή συνεχίζει να κινείται ευθύγραμμα, εφόσον καμία εξωτερική δύναμη δεν

επιδρά) -> Η ιδέα της κίνησης χωρίς την άσκηση κάποιας δύναμης έρχεται σε αντίθεση με την εμπειρική μορφή αιτιότητας)

ΒιβλιογραφίαAndersson, B. (1986). The experiential gestalt of causation: A

common core to pupils’ preconceptions in science. European journal of science education, 8(2), 155-171.