Το πρόβλημα της εννοιολογικής αλλαγής στο χώρο των φυσικών επιστημών: μεθοδολογικά και θεωρητικά ζητήματα

Abstract

The purpose of the present dissertation is to investigate certain methodological issues that have arisen in the field of cognitive development research and to contribute to the discussion regarding these issues, and also to investigate the type of conceptual change that takes place during development and learning of physics. Five experiments were conducted which focused on the investigation of i the effect of different methodologies [different types of questionnaires (open-closed) use of external models (globe-map)] on children’s understanding of physics and ii the question whether and how the process of conceptual change is related to the re-categorization of concepts. The results of the 1st experiment support the claim that different methodologies reveal different modes of knowing that range from a simple recognition to the generative use of the scientific information. The 2nd experiment added to the hypothesis that cognition is distributed and is the outcome of the interaction between internal and external representations. Additionally, the results add to the debate between the constructivist and the sociocultural approaches supporting the hypothesis that learning is not just a process influenced from sociocultural factors but it is also a constructive process during which new information is distorted to what is already known. The results of the 3rd experiment confirmed the hypothesis that concepts are recategorized developmentally and that the recategorization of concepts is related to the conceptual change process. Finally, the results of the last two experiments showed that these ontological shifts (recategorizations) seem to be a prerequisite for the complete understanding of the scientific information. We concluded that the presentation of categorical information is effective in the process of conceptual change, since it carries a great deal of implicit beliefs and presuppositions that can constrain new learning. The results of the studies open up new ways of viewing the relationship between conceptual development and categorization. It seems that conceptual change is not just a process of enrichment of the existent explanatory structures, but it demands radical re-organization of the initial conceptual, explanatory structures.

Η παρούσα διατριβή έχει στόχο να διερευνήσει ορισμένα μεθοδολογικά ζητήματα που έχουν προκύψει στο χώρο της μελέτης της γνωστικής ανάπτυξης και να συμβάλλει στην επιστημονική συζήτηση γύρω από αυτά καθώς και να διερευνήσει το είδος των εννοιολογικών αλλαγών που λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και της μάθησης των φυσικών επιστημών. Διεξήχθησαν 5 πειράματα που σκοπό είχαν i τη διερεύνηση της επίδρασης διαφορετικών μεθοδολογιών [είδος ερωτηματολογίου (ανοικτό-κλειστό) χρήση εξωτερικών μοντέλων (υδρόγειος-χάρτης] στις ιδέες των παιδιών για το φυσικό κόσμο καιii τη μελέτη του ερωτήματος αν και πώς η διαδικασία της εννοιολογικής αλλαγής συσχετίζεται με επανακατηγοριοποιήσεις εννοιών. Τα αποτελέσματα του 1ου πειράματος υποστηρίζουν ότι διαφορετικές μεθοδολογίες αναδεικνύουν διαφορετικές μορφές του γνωρίζειν που κυμαίνονται από την απλή αναγνώριση των επιστημονικών πληροφοριών μέχρι την ανάκληση και παραγωγική χρήση της επιστημονικής γνώσης.Το 2ο πείραμα ενίσχυσε την υπόθεση ότι το γνωστικό σύστημα είναι κατανεμημένο και ότι οι γνωστικές λειτουργίες είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ανάμεσα σε εξωτερικές και εσωτερικές αναπαραστάσεις. Επιπλέον τα αποτελέσματα συμβάλλουν στη θεωρητική διαμάχη ανάμεσα στην κονστρουκτιβιστική και την κοινωνικοπολιτισμική προσέγγιση ενισχύοντας την ιδέα ότι παρόλο που στη διαδικασία της μάθησης εμπλέκονται κοινωνικοπολιτισμικοί παράγοντες, η μάθηση είναι μία κονστρουκτιβιστική διαδικασία κατά την οποία οι νέες πληροφορίες δομούνται επάνω στις προϋπάρχουσες γνώσεις και προσαρμόζονται προκειμένου να συμβαδίζουν με τα όσα είναι ήδη γνωστά. Τα αποτελέσματα του 3ου πειράματος επιβεβαίωσαν την υπόθεση ότι αναπτυξιακά υπάρχουν επανακατηγοριοποιήσεις εννοιών που συσχετίζονται με την διαδικασία της εννοιολογικής αλλαγής. Τα αποτελέσματα των 2 τελευταίων πειραμάτων έδειξαν ότι οι οντολογικές αλλαγές (επανακατηγοριοποιήσεις) είναι προαπαιτούμενο για την κατανόηση άλλων επιστημονικών ιδεών. Συμπεράναμε ότι η παροχή πληροφοριών κατηγοριοποίησης είναι ιδιαιτέρως αποτελεσματική για τη διαδικασία της εννοιολογικής αλλαγής, γιατί εμπερικλείει σημαντικό αριθμό άδηλων πεποιθήσεων που κατευθύνουν τη μάθηση. Τα αποτελέσματα διαγράφουν νέες οπτικές στη σχέση ανάμεσα στην κατηγοριοποίηση εννοιών και στην διαδικασία της εννοιολογικής αλλαγής. Φαίνεται πως η διαδικασία της εννοιολογικής αλλαγής δεν είναι μόνο μια διαδικασία εμπλουτισμού των ήδη υπαρχουσών γνωστικών δομών αλλά ενίοτε χρειάζεται ριζική αναδιοργάνωση των αρχικών γνωστικών δομών.