Σχεδιασμός και αξιολόγηση μιας σειράς διδασκαλιών στο πλαίσιο του γραμματισμού στις φυσικές επιστήμες: εισαγωγή στις αρχές της βιοκλιματικής και της αειφορίας

Abstract

The current PhD thesis focuses on the following research questions: 1. How should a science teaching strategy be developed in order to lead to the interconnection of the theoretical knowledge of science concepts with sustainability and bioclimatic issues? 2. What characteristics should such a teaching strategy with a special focus on NOS have, in order to introduce sustainability and bioclimatic issues? 3. Is it possible for science education to address sustainability and bioclimatic issues, help inform and raise awareness on critical environmental problems?The first part of this PhD thesis presents a historical overview of the relationship and interaction of man with nature as well as the role of man-made interventions in the environment. Emphasis is placed on the benefits of motivating pupils and students and informing teachers in cognitive subjects about sustainability and bioclimatic issues, the evolution of approaches and the results of similar researches in science education. The conditions and the constraints on the implementation of environmental information and the results and conclusions of previous researches in science education are presented and documented furthermore, while a series of specific proposals for teaching about sustainability and bioclimatic issues in the context of modern curricula in Primary and Secondary Education in Greece are also presented. In the second part of thesis, a research is being designed and implemented in order to capture the dynamics of introducing the principles of sustainability and bioclimatic issues in the contex of NOS science teaching. All research stages are described in detail as well as the development of original teaching material (with all the available data, knowledge and information on environmental issues that act as a necessary motivation for teaching applications). A series of case studies and data analysis have been carried out using GNOSIS research models in primary, secondary and tertiary education (teacher training). Data analysis shows that teaching about sustainability and bioclimatic issues may successfully been introduced in science teaching with special focus on nature of science (NOS) when:a) The developed educating material is tuned to the needs of the population addressed to.b) Motivation and awareness is generated with the use of contemporary digital applications.c) Target populations are informed and introduced to sustainability and bioclimatic issues that are essential for the future quality of life of citizens as individuals and for the planet and contemporary civilization as a whole.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναζητά την απάντηση στα ακόλουθα ερευνητικά ερωτήματα: 1.Πώς μπορεί να διαμορφωθεί μια διδακτική στρατηγική, στα πλαίσια της διδακτικής των φυσικών επιστημών, που να οδηγεί στη διασύνδεση των θεωρητικών γνώσεων της φυσικής με θέματα αειφορίας και βιοκλιματικής; 2.Ποιά χαρακτηριστικά θα πρέπει να έχει μία διδακτική στρατηγική ώστε να εισαγάγει τις αρχές της βιοκλιματικής και της αειφορίας, στη διδακτική των φυσικών επιστημών; 3.Πώς μπορεί η εκπαίδευση για την βιοκλιματική και την αειφορία, να συμβάλει στην ενημέρωση και ευαισθητοποίηση σε κρίσιμα περιβαλλοντικά θέματα; Στο πρώτο μέρος της παρούσας διδακτορικής διατριβής γίνεται μια ιστορική αναδρομή στη σχέση και την αλληλεπίδραση του ανθρώπου με τη φύση, στον καταλυτικό ρόλο που έχουν διαδραματίσει οι ανθρωπογενείς επεμβάσεις στο περιβάλλον και αναλύονται οι έννοιες της αειφορίας και της βιοκλιματικής. Στη συνέχεια δίνεται έμφαση στα πλεονεκτήματα από την ευαισθητοποίηση των μαθητών και των μαθητριών και την ενημέρωση των διδασκόντων σε γνωστικά αντικείμενα σχετικά με την αειφόρο ανάπτυξη και την βιοκλιματική. Αναλύεται ο ρόλος των φυσικών επιστημών στην εκπαίδευση του πολίτη και στον περιβαλλοντικό γραμματισμό, αναφέρονται καινοτόμες μέθοδοι διδασκαλίας και διδακτικές προσεγγίσεις στα πλαίσια της διδακτικής των φυσικών επιστημών ως επίσης και καινοτόμα εργαλεία ανάλυσης των ερευνητικών δεδομένων. Επίσης αναφέρονται εναλλακτικές διδακτικές στρατηγικές για την περιβαλλοντική ενημέρωση με τη χρήση των Τεχνολογιών της Πληροφόρησης και της Επικοινωνίας και γίνονται συγκεκριμένες προτάσεις για τη διδασκαλία ενοτήτων των φυσικών επιστημών με θέμα τις αρχές της αειφορίας και της βιοκλιματικής. Στο δεύτερο μέρος της διδακτορικής διατριβής σχεδιάζεται και υλοποιείται έρευνα για την καταγραφή της δυναμικής της εισαγωγής των αρχών της αειφορίας και της βιοκλιματικής στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών. Περιγράφονται αναλυτικά τα στάδια σχεδιασμού της διδακτικής διαδικασίας και του διδακτικού υλικού καθώς και τα μοντέλα ανάλυσης GNOSIS και VISUAL GNOSIS. Στη συνέχεια παρουσιάζονται μια σειρά από εφαρμογές, στις οποίες αξιοποιούνται και ψηφιακά μέσα,προσαρμοσμένες ανάλογα με την εκπαιδευτική βαθμίδα, σε μαθητές και μαθήτριες της Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, καθώς επίσης και στην Τριτοβάθμια εκπαίδευση, σε μελλοντικούς εκπαιδευτικούς. Η ανάλυση των δεδομένων έγινε με τη χρήση των ερευνητικών μοντέλων GNOSIS και VISUAL GNOSIS και δείχνει ότι η διδασκαλία σχετικά με τη αειφορία και τη βιοκλιματική μπορεί να εισαχθεί επιτυχώς στη διδακτική των φυσικών επιστημών όταν: α) Το εκπαιδευτικό υλικό είναι σχεδιασμένο σύμφωνα με τις ανάγκες του πληθυσμού στον οποίο απευθύνεται. β) Η διδακτική διαδικασία περιλαμβάνει ψηφιακές εφαρμογές οι οποίες κρατούν αμείωτο το ενδιαφέρον των μαθητευομένων. γ) Τα θέματα βιοκλιματικής και αειφορίας, τα οποία διδάσκονται, είναι άμεσα συνδεδεμένα με ζωτικά προβλήματα του πλανήτη, την ποιότητα ζωής και τον ανθρώπινο πολιτισμό.