Εκπαιδευτικές προσεγγίσεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας με ψηφιακές τεχνολογίες και πειραματισμούς

Abstract

This particular doctoral thesis is integrated to the research field of the adaptation of metaclassical Physics’ Scientific Models to Educational Models. In particular, the transformation of the General Relativity’s Scientific Standard to Educational, using digital technologies (dynamic and interactive simulations) and improvised experimentations. The main idea and the purpose of the study is the development of a full learning environment, based on the scientific / educational method by Inquiry, in order to approach educationally General Relativity, expecting statistically significant learning outcomes. This environment incorporates dynamic interactive simulations and experimentations, which, by creation, aiming to obviate the difficulties that students confront.Our research hypothesis was that an educational approach of General Relativity using scientific / educational method by Inquiry, which will use appropriate dynamic interactive simulations and experimentations in the step of Experiment, can help undergraduate students, who don’t have Physics as cognitive object, to improve their comprehension in the matter of the basic principles and consequences of General Relativity.

Η συγκεκριμένη διατριβή εντάσσεται στο ερευνητικό πεδίο της προσαρμογής των Επιστημονικών Προτύπων της μετακλασικής Φυσικής σε Εκπαιδευτικά Πρότυπα. Ειδικότερα του μετασχηματισμού του Επιστημονικού Πρότυπου της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας σε Εκπαιδευτικό με τη χρήση ψηφιακών τεχνολογιών (δυναμικών και αλληλεπιδραστικών προσομοιώσεων) και αυτοσχέδιων πειραματισμών. Η βασική ιδέα και ο σκοπός της έρευνας είναι η ανάπτυξη ενός πλήρους μαθησιακού περιβάλλοντος, βασιζόμενο στην επιστημονική / εκπαιδευτική μεθοδολογία με διερεύνηση, προκειμένου να προσεγγιστεί εκπαιδευτικά η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, προσδοκώντας στατιστικά σημαντικά μαθησιακά αποτελέσματα. Το περιβάλλον αυτό ενσωματώνει δυναμικές αλληλεπιδραστικές προσομοιώσεις και πειραματισμούς που κατά τη δημιουργία τους έχουν στόχο την άρση των δυσκολιών που αντιμετωπίζουν οι εκπαιδευόμενοι.Η αρχική μας υπόθεση ήταν πως μια εκπαιδευτική προσέγγιση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας με τη χρήση της επιστημονικής / εκπαιδευτικής μεθοδολογίας με διερεύνηση η οποία θα χρησιμοποιεί στο μεθοδολογικό βήμα του αποδεικτικού πειραματισμού κατάλληλες δυναμικές αλληλεπιδραστικές προσομοιώσεις και πειραματισμούς μπορεί να βοηθήσει προπτυχιακούς φοιτητές, χωρίς κύριο γνωσιακό αντικείμενο τη Φυσική, να βελτιώσουν την κατανόησή τους όσον αφορά τις βασικές αρχές και συνέπειες της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας.