Μελέτη της κατανόησης φαινομένων και εννοιών στατικού-δυναμικού ηλεκτρισμού από μαθητευόμενους κατά την εφαρμογή διδακτικής-μαθησιακής σειράς βασισμένης σε προσομοιώσεις μικροσκοπικών αλληλεπιδράσεων

Abstract

Η εργασία αυτή διαπραγματεύεται τη σχεδίαση, την ανάπτυξη, τη διδασκαλία και την αξιο- λόγηση πτυχών διδακτικής σειράς για τη διδασκαλία θεμάτων στατικού ηλεκτρισμού και α- πλών ηλεκτρικών κυκλωμάτων σε υποψήφιους δασκάλους, φοιτητές και φοιτήτριες του Παι- δαγωγικού Τμήματος Δημοτικής Εκπαίδευσης του Α.Π.Θ. Η διδακτική σειρά προσεγγίζει το πρόβλημα της σύνδεσης στατικού και δυναμικού ηλε- κτρισμού με το σχεδιασμό συγκεκριμένων διδακτικών-μαθησιακών βημάτων. Με αυτά γεφυ- ρώνει τη μακροσκοπική με τη μικροσκοπική θεώρηση των ηλεκτρικών φαινομένων και το χάσμα μεταξύ των τυπικών εξηγήσεων των ηλεκτρικών φαινομένων, τις οποίες κυρίως προ- σφέρει η συνήθως διδασκόμενη θεωρία, και των αιτιακών εξηγήσεών τους, που συνήθως ορ- γανώνουν οι μαθητευόμενοι. Για το σκοπό αυτό υιοθετεί μια ενιαία θεωρητική προσέγγιση σε φαινόμενα στατικού και δυναμικού ηλεκτρισμού – η οποία συγκροτείται σε σειρά διδακτικών μικροσκοπικών μοντέλων, ποιοτικών και ημιποσοτικών, βασισμένων στην αλληλεπίδραση Coulomb – και καθοδηγεί τους μαθητευόμενους να “δουν” την εξέλιξη των φαινομένων μέσα από αυτά τα μοντέλα με εργαλείο ποιοτικές και ημιποσοτικές προσομοιώσεις, σε ηλεκτρονι- κό υπολογιστή, σε στενή σύνδεση με πειράματα με απλά υλικά, τα οποία μπορούν να γίνουν πάνω στο θρανίο της σχολικής τάξης. Βασικά εργαλεία της εργασίας αποτελούν η «γνωστική κατάσταση» και η ιεραρχία γνω- στικών καταστάσεων που προτείνει. Γύρω από αυτά διαρθρώνεται η δομή, η λειτουργία και η εξέλιξη των νοητικών μοντέλων τα οποία παράγουν τις εξηγήσεις των φαινομένων: (α) Μια γνωστική κατάσταση συγκροτείται από τρεις συνιστώσες, το νοητικό μοντέλο μιας φυσικής κατάστασης, το μηχανισμό χειρισμού, και τον τύπο συλλογισμού: Στοιχεία του νοητικού μοντέλου είναι οι οντότητες (αντικείμενα, έννοιες, φυσικά μεγέθη) και οι κανό- νες σύμφωνα με τους οποίους αυτές αλληλεπιδρούν· ο μηχανισμός χειρισμού των στοιχείων του μοντέλου διατάσσει στον χώρο και στον χρόνο οντότητες και αλληλεπιδράσεις και δημιουργεί ένα συνεπές εξηγητικό δίκτυο αλληλοσυσχετισμένων οντοτήτων· μήτρα αυτής της διαδικασίας χωροχρονικής διάταξης οντοτήτων και αλληλεπιδράσεων θεωρείται ο τύ- πος αιτιότητας που υπόκειται του μηχανισμού χειρισμού των στοιχείων του μοντέλου. (β) Η ιεραρχία γνωστικών καταστάσεων την οποία προτείνει η εργασία ακολουθεί την ιεραρ- χία των αιτιακών εξηγήσεων του Halbwachs με βάση τον τύπο αιτιότητας, δηλαδή εξηγήσεις απλής, γραμμικής και κυκλικής αιτιότητας. Γνωστική κατάσταση και ιεραρχία γνωστικών καταστάσεων χρησιμοποιούνται ως εργα- λεία προσδιορισμού και περιγραφής (α) των γνωστικών φορτίων του προς διδασκαλία περιε- χομένου, (β) των διδακτικών στόχων της σειράς και (γ) της κατάστασης κάθε μαθητευόμενου και της εξέλιξης της: Με τη διερεύνηση του γνωστικού φορτίου κάθε επιμέρους θέματος, του προς διδασκαλία περιεχομένου, προσδιορίζεται το χαμηλότερο επίπεδο γνωστικής κατάστα- σης που είναι απαραίτητο για μια αποδεκτή από τη φυσική εξήγηση. Ο προσδιορισμός αυτός οδηγεί στη διαμόρφωση της επιδιωκόμενης από τη διδασκαλία γνωστικής κατάστασης, δηλα- (xi) δή στη διαμόρφωση των διδακτικών στόχων. Τέλος, με την περιγραφή της γνωστικής κατά- στασης κάθε φοιτητή καθώς και της εξέλιξης της, διαμορφώνονται μοντέλα για τα νοητικά μοντέλα των φοιτητών.