Σχεδιασμός, εφαρμογή και αξιολόγηση μιας διδακτικής ακολουθίας στο πλαίσιο της εποικοδομητικής αντίληψης του αναλυτικού προγράμματος φυσικών επιστημών για τη διδασκαλία και τη μάθηση του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου σε μαθητές της Β' Λυκείου

Abstract

The aim of this doctoral dissertation is the design, the implementation and the evaluation of a teaching and learning sequence for the First Law of Thermodynamics (FLT) addressing the students of the upper secondary school, in the context of the constructivist approach for the science curriculum. It is a feasibility research that is conducted at the levels of analysis, design and implementation-evaluation.The analysis level integrates the epistemological analysis of the macroscopic thermodynamics framework for the FLT, the analysis of the students’ mental representations of the FLT and the analysis of the pedagogical framework of the constructivist approach for the science curriculum. The conclusions from the analysis level formulate the teaching and learning objectives of the sequence. The design level includes the articulation of the teaching and learning objectives in reference to the structure and the content of the sequence. These are cognitive objectives that mainly address the qualitative and quantitative mental construction of the concept of energy conservation as an expression of the FLT. For the attainment of these objectives, the sequence stipulates the implementation of twelve problem-solving activities. The implementation level includes the application of the sequence within the actual teaching setting of an optional physics course with nineteen students, 16-17 years old of age. For the evaluation of the sequence, a pre- and post-test, along with worksheets used in class, are utilized in order to determine the students’ cognitive progress by virtue of the sequence. The results from the tests and the worksheets are being processed in several different stages of investigation and levels of analysis. The evaluation of the results suggests that the students did in fact achieve cognitive progress by virtue of the sequence.

Ο στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η σχεδίαση, η εφαρμογή και η αξιολόγηση μιας διδακτικής ακολουθίας για τη διδασκαλία και τη μάθηση του Πρώτου Θερμοδυναμικού Νόμου (ΠΘΝ) σε μαθητές της Β’ Λυκείου, στο πλαίσιο της εποικοδομητικής αντίληψης για το αναλυτικό πρόγραμμα των φυσικών επιστημών. Πρόκειται για μια έρευνα εφικτότητας, η οποία διενεργείται στα επίπεδα της ανάλυσης, του σχεδιασμού και της εφαρμογής-αξιολόγησης. Το επίπεδο της ανάλυσης περιλαμβάνει την επιστημολογική ανάλυση του πλαισίου της μακροσκοπικής θερμοδυναμικής για τον ΠΘΝ, την ανάλυση των νοητικών παραστάσεων των μαθητών για τον ΠΘΝ και την ανάλυση των στοιχείων του παιδαγωγικού πλαισίου για την εποικοδομητική αντίληψη του αναλυτικού προγράμματος των φυσικών επιστημών. Τα πορίσματα από την ανάλυση διαμορφώνουν τους διδακτικούς στόχους της ακολουθίας. Το επίπεδο του σχεδιασμού περιλαμβάνει τη διατύπωση των διδακτικών στόχων σε συνάρτηση με τη δομή και το περιεχόμενο της ακολουθίας. Οι στόχοι αυτοί είναι εννοιολογικοί και αφορούν κυρίως την ποιοτική και ποσοτική οικοδόμησης της έννοιας της διατήρησης της ενέργειας ως έκφραση του ΠΘΝ. Για την επίτευξή τους, η ακολουθία προβλέπει την εφαρμογή δώδεκα δραστηριοτήτων-προβλημάτων. Το επίπεδο της εφαρμογής περιλαμβάνει την εφαρμογή της ακολουθίας σε πραγματικές συνθήκες διδασκαλίας σε ένα τμήμα της Β’ Λυκείου Θετικού Προσανατολισμού με δεκαεννέα μαθητές. Για την αξιολόγηση της ακολουθίας χρησιμοποιούνται ερωτηματολόγιο προελέγχου-μετελέγχου και φύλλα εργασίας προκειμένου να ανιχνευθεί η αναμενόμενη γνωστική πρόοδος των μαθητών υπό την επίδραση της ακολουθίας. Τα αποτελέσματα του ερωτηματολογίου και των φύλλων εργασίας επεξεργάζονται σε διαφορετικά στάδια ελέγχου και επίπεδα ανάλυσης. Η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων καταδεικνύει τη γνωστική πρόοδο των μαθητών για τον ΠΘΝ ως αποτέλεσμα της ακολουθίας.