Εκπαίδευση με τεχνολογίες πληροφόρησης στις φυσικές επιστήμες: προτάσεις και εφαρμογές κβαντικών προσεγγίσεων

Abstract

Ένας από τους βασικούς στόχους της παρούσας εργασίας ήταν η ριζική αναμόρφωση του αναλυτικού προγράμματος σπουδών -στην κατεύθυνση της μετακλασικής φυσικής- το οποίο προσφέρεται στους προπτυχιακούς φοιτητές παιδαγωγικών τμημάτων και ταυτόχρονα η ανάπτυξη μιας διδακτικής προσέγγισης και κατάλληλου συνοδευτικού υλικού. Για το σκοπό αυτό αναπτύξαμε εκπαιδευτικό υλικό, που να στηρίζει ένα αναλυτικό πρόγραμμα κβαντικής φυσικής, το οποίο και εφαρμόσαμε σε φοιτητές του ΠΤΔΕ του Πανεπιστημίου Αθηνών. Η εφαρμογή μίας τέτοιας θεματικής σε φοιτητές παιδαγωγικού τμήματος αφενός μεν προσκρούει στο χαμηλό υπόβαθρο των φοιτητών στα μαθηματικά και στη φυσική αφετέρου δε στην αρνητική στάση που έχουν προς το μάθημα της φυσικής. Επιπλέον η εφαρμογή της θεματικής πραγματοποιήθηκε με χρήση των ΤΠΕ, και οι φοιτητές κλήθηκαν να χρησιμοποιήσουν τον υπολογιστή και να πλοηγηθούν στις σελίδες του λογισμικού που αναπτύξαμε καθώς και να χρησιμοποιήσουν προγράμματα προσομοίωσης / οπτικοποίησης φαινομένων. Η εξοικείωση των φοιτητών πραγματοποιήθηκε εύκολα, αφού το λογισμικό συνόδευαν και φύλλα εργασίας όπου δίνονταν αναλυτικές οδηγίες στους φοιτητές. Η εφαρμογή περιλάμβανε και διαγνωστικά αλλά και αξιολογικά ερωτηματολόγια πριν και μετά τη διδασκαλία κάτι που αρχικά δυσαρέστησε αρκετούς φοιτητές, μιας και γνώριζαν ότι στα υπόλοιπα εργαστηριακά τμήματα δεν υπήρχε γραπτή αξιολόγηση. Βέβαια η τελική αξιολόγηση των φοιτητών δεν πραγματοποιήθηκε μόνο μέσα από τις γραπτές εξετάσεις αλλά και από τη συνολική παρουσία τους, τη συνέπεια στις εργασίες και την προφορική τους συμμετοχή. Τα αποτελέσματα της ερευνητικής μας προσπάθειας μπορούν να θεωρηθούν ενθαρρυντικά όχι βέβαια μόνο αν κανείς δει τη διαφορά των συνολικών βαθμών ανάμεσα στα pre-test και τα post-test -αφού στα pre test οι φοιτητές κλήθηκαν να απαντήσουν και σε ερωτήσεις που αφορούσαν σε θεματικές ενότητες που προηγούμενα δεν είχαν αναλυτικά διδαχθεί- αλλά στο ότι οι βαθμοί μεταξύ των δύο post-test (χρονικής διαφοράς τριών μηνών) ήταν περίπου ισοδύναμοι. Το τελευταίο αποτελεί μία ένδειξη, ότι η γνώση που αποκόμισαν οι φοιτητές από την εκπαιδευτική παρέμβαση διατηρήθηκε. Σημειώνουμε μάλιστα ότι οι ίδιοι φοιτητές, ασκήθηκαν και σε πειράματα μηχανικής με κατάλληλα διαμορφωμένο λογισμικό, μπορούν να αποδώσουν τόσο σε θεματικές που περιλαμβάνουν τους νόμους του Νεύτωνα (Dendrinos K. et.al., 2004) όσο και σε θεματικές που σχετίζονται με βασικές αρχές της κβαντικής φυσικής.