Η εννοιολόγηση και η συμβολοποιήση των γνωστικών πεδίων του μαθητή μέσω της χρήσης πολλάπλων σημειωτικών συστημάτων για την δόμηση επιστημονικού περιεχομένου: πολλαπλή γνωστική νοηματοδότηση

Abstract

This doctoral thesis studies the mental mechanisms formed by students to understand scientific concepts and whether multiple semiotic systems facilitate the representation of scientific concepts. Specifically, this research study focuses on how a student constructs cognitive schemas through semiotic resources, organizes them in a broader mental framework, and constructs cognitive fields. The research attempts to study which combination of semiotic systems is more effective than others and in what order can the students use them in irder to understand scientific concepts. The present study takes into consideration that the proposed theoretical model can be applied to any subject area. At this way, aspects of the learning process are mentioned, as different semiotic systems are combined and students' knowledge construction processes are recorded. The results of the research show that: a/ the verbal system of representation remains dominant and necessary for the understanding of scientific concepts. However, the student seems to have difficulty on understanding all the elements of verbal representations at the conscious and symbolic level, so verbal representations help in understanding concepts but not in the interpretion of the scientific notions and meaning making processes. b/ the visual representations help the student to formalize the scientific concepts and act at an abstract level. They enhance the cognitive skills of coding, but they do not build new knowledge by themselves. c/ Students seem to have difficulty on identifying the processes they follow to understand scientific concepts, d/ Visual representations are more helpful in teaching specific concepts and help students identify the cognitive processes they follow.e/ Students seem to prefer visual semiotic systems first and then their verbal explanations as verbal texts, as visual semiotic resources are more abstract forms but allow students to think more deeply as they activate higher cognitive processes.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή μελετά τους νοητικούς μηχανισμούς που διαμορφώνουν οι μαθητές/τριες για την κατανόηση των επιστημονικών εννοιών και κατά πόσον τα πολλαπλά σημειωτικά συστήματα διευκολύνουν την αναπαράσταση επιστημονικών εννοιών. Συγκεκριμένα, η εν λόγω ερευνητική μελέτη εστιάζει στον τρόπο με τον οποίο ο μαθητής κατασκευάζει γνωστικά σχήματα μέσω σημειωτικών πόρων, τα οργανώνει σε ένα ευρύτερο νοητικό πλαίσιο και κατασκευάζει γνωστικά πεδία. Επιχειρείται να μελετηθεί ποιος συνδυασμός σημειωτικών συστημάτων είναι πιο αποτελεσματικός από άλλους και με ποια σειρά, ώστε οι μαθητές να κατανοήσουν τις επιστημονικές έννοιες. Η παρούσα μελέτη λαμβάνει υπόψη ότι το προτεινόμενο θεωρητικό μοντέλο μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε θεματικό πεδίο. Με αυτό τον τρόπο φωτίζονται πτυχές της μαθησιακής διαδικασίας, καθώς συνδυάζονται διαφορετικά σημειωτικά συστήματα και καταγράφονται οι διαδικασίες των μαθητών για την κατασκευή της γνώσης. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι: α/ το λεκτικό σύστημα αναπαράστασης παραμένει κυρίαρχο και απαραίτητο για την κατανόηση επιστημονικών εννοιών. Παρόλα αυτά, ο μαθητής φαίνεται να δυσκολεύεται να κατανοεί όλα τα στοιχεία των λεκτικών αναπαραστάσεων στο επίπεδο συνειδητού και συμβολικού, επομένως οι λεκτικές αναπαραστάσεις βοηθούν στην κατανόηση εννοιών αλλά όχι στην ερμηνεία και στην παραγωγή νοήματος. β/ οι οπτικές αναπαραστάσεις βοηθούν τον μαθητή να σχηματοποιήσει τις επιστημονικές έννοιες και να δράσει σε αφηρημένο επίπεδο. Ενισχύουν τις γνωστικές δεξιότητες της κωδικοποίησης, αλλά μόνες τους δεν οικοδομούν νέα γνώση. γ/ οι μαθητές φαίνεται να δυσκολεύονται να προσδιορίσουν τις διαδικασίες που ακολουθούν για να κατανοήσουν τις επιστημονικές έννοιες, δ/ Οι οπτικές αναπαραστάσεις βοηθούν περισσότερο στη διδασκαλία συγκεκριμένων εννοιών και βοηθούν τους μαθητές να αναγνωρίσουν τις γνωστικές διαδικασίες που ακολουθούν. ε/ Οι μαθητές φαίνεται να προτιμούν πρώτα τα οπτικά σημειωτικά συστήματα και μετά τις λεκτικές τους εξηγήσεις ως κείμενα, καθώς οι οπτικοί σημειωτικοί πόροι είναι πιο αφηρημένα σχήματα, αλλά επιτρέπουν στους μαθητές να σκεφτούν πιο βαθιά, καθώς ενεργοποιούν ανώτερες γνωστικές διαδικασίες.