Επιστημονικός εγγραμματισμός μαθητών/τριών δημοτικού και γυμνασίου: ανάπτυξη και εγκυροποίηση ερευνητικού εργαλείου

Abstract

The concept of scientific literacy constitutes a central issue in international educational policy and the scientific community, as it is linked to the ability of future citizens to participate actively and critically in social, technological, and political decision-making. However, despite its significance, literature has not reached a single, universally accepted definition. This has resulted in confusion regarding its dimensions and characteristics, making the development of reliable measurement tools challenging. In the Greek context, although the New Curricula aim to incorporate the development of scientific literacy, students’ performance in international studies remains low. A significant gap concerns the lack of valid assessment tools for measuring the scientific literacy of primary and lower secondary students, which limits the accurate depiction of the current situation and the formulation of appropriate educational decisions. The doctoral dissertation aims to develop, pilot, and validate a new tool for measuring scientific literacy in students in the final grades of primary school and the first grades of secondary school. In this context, it seeks to theoretically and historically map the concept through a systematic review of the international literature, highlight its core dimensions, and investigate the relationships between cognitive and affective parameters, with the goal of assessing the levels of scientific literacy among primary and lower secondary students in Greece. The research followed a five-phase process, including: (a) evaluation of content and face validity by experts, (b) first pilot study, (c) second pilot study, (d) further expert evaluation and refinement of the tool, and (e) the main quantitative study, for the development and validation of the scientific literacy assessment tool for primary and lower secondary students. The assessment tool comprises two dimensions: the cognitive dimension, which evaluates content knowledge and procedural knowledge (formulation of hypotheses/questions, control of variables, research design, and drawing evidence-based conclusions), and the student-centered dimension, which evaluates intrinsic motivation (curiosity, enjoyment from engaging with science), utility-oriented motivation, and epistemic beliefs (the empirical and tentative nature of science). The tool was applied to 1,079 students in fifth and sixth classes of primary school and first and second grades of secondary school. To validate the tool and examine its theoretical structure and dimensions, exploratory and confirmatory analyses were employed. Additionally, latent profile analyses were conducted to determine students’ levels of scientific literacy, along with descriptive and inferential statistical analyses to explore relationships among variables. The results highlighted the dimensions of scientific literacy present in both primary and secondary students. Furthermore, it was found that students fall within medium levels of scientific literacy and that significant relationships exist between cognitive and student-centered dimensions, indicating an interaction among skills, motivations, and epistemic beliefs. This doctoral dissertation makes a dual contribution. Scientifically, it introduces a new measurement tool for scientific literacy grounded in a robust theoretical and methodological framework. Empirically, it provides, for the first time, data on the levels of scientific literacy of primary and lower secondary students in Greece. The findings of the dissertation suggest multiple applications for the tool: it can be used by educators to assess and improve science teaching, by educational policy makers to design strategies that enhance scientific literacy, and in future research to monitor long-term trends and identify factors influencing the development of relevant skills. The dissertation concludes that fostering scientific literacy from early ages is crucial for developing citizens capable of meeting the challenges of the 21st century.

Η έννοια του επιστημονικού εγγραμματισμού (scientific literacy) αποτελεί κεντρικό ζήτημα της διεθνούς εκπαιδευτικής πολιτικής και της επιστημονικής κοινότητας, καθώς συνδέεται με τη δεξιότητα των μελλοντικών πολιτών να συμμετέχουν ενεργά και κριτικά σε κοινωνικές, τεχνολογικές και πολιτικές αποφάσεις. Ωστόσο, παρά τη σημασία του, η βιβλιογραφία δεν έχει καταλήξει σε έναν ενιαίο και καθολικά αποδεκτό ορισμό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να παρατηρείται σύγχυση γύρω από τις διαστάσεις και τα χαρακτηριστικά του όρου και να είναι δύσκολη η ανάπτυξη αξιόπιστων εργαλείων μέτρησης. Στην ελληνική πραγματικότητα, παρόλο που τα Νέα Προγράμματα Σπουδών επιχειρούν να ενσωματώσουν την καλλιέργεια του επιστημονικού εγγραμματισμού, οι επιδόσεις των μαθητών/τριών στις διεθνείς μελέτες είναι χαμηλές. Ένα σημαντικό έλλειμμα αφορά την έλλειψη έγκυρων εργαλείων αξιολόγησης του επιστημονικού εγγραμματισμού μαθητών/τριών Δημοτικού και Γυμνασίου, γεγονός που περιορίζει την αποτύπωση της πραγματικής εικόνας και τη λήψη κατάλληλων εκπαιδευτικών αποφάσεων. Η διδακτορική διατριβή, λοιπόν, στοχεύει στην ανάπτυξη, πιλοτική εφαρμογή και εγκυροποίηση ενός νέου εργαλείου μέτρησης του επιστημονικού εγγραμματισμού σε μαθητές/τριες των τελευταίων τάξεων του Δημοτικού και των πρώτων τάξεων του Γυμνασίου. Στο πλαίσιο αυτό, επιχειρεί να χαρτογραφήσει θεωρητικά και ιστορικά την έννοια μέσω συστηματικής ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας, να αναδείξει τις βασικές της διαστάσεις και να διερευνήσει τις σχέσεις μεταξύ γνωστικών και συναισθηματικών παραμέτρων, με στόχο την αξιολόγηση των επιπέδων επιστημονικού εγγραμματισμού των μαθητών/τριών Δημοτικού Σχολείου και Γυμνασίου στην Ελλάδα. Η παρούσα έρευνα ακολούθησε μια διαδικασία πέντε φάσεων, που περιλάμβανε (α) αξιολόγηση της εγκυρότητας περιεχομένου και της φαινομενικής εγκυρότητας από ειδικούς, (β) πρώτη πιλοτική έρευνα, (γ) δεύτερη πιλοτική έρευνα, (δ) εκ νέου αξιολόγηση και βελτίωση του εργαλείου από ειδικούς και (ε) κύρια ποσοτική έρευνα, για την ανάπτυξη και εγκυροποίηση του εργαλείου μέτρησης του επιστημονικού εγγραμματισμού μαθητών/τριών Δημοτικού Σχολείου και Γυμνασίου. Το εργαλείο μέτρησης του επιστημονικού εγγραμματισμού περιλαμβάνει δύο διαστάσεις, τη γνωστική διάσταση, που αξιολογεί τη γνώση περιεχομένου και τη διαδικαστική γνώση (διατύπωση υποθέσεων/ερωτημάτων, έλεγχο μεταβλητών, σχεδιασμό έρευνας και εξαγωγή συμπερασμάτων βάσει ενδείξεων), και την ατομοκεντρική διάσταση, που αξιολογεί τα εσωτερικά κίνητρα (περιέργεια, ικανοποίηση από την ενασχόληση με την επιστήμη), τα κίνητρα χρηστικότητας και τις επιστημικές πεποιθήσεις (εμπειρική και προσωρινή φύση της επιστήμης). Το εργαλείο εφαρμόστηκε σε 1.079 μαθητές και μαθήτριες των τάξεων Ε΄ και ΣΤ΄ Δημοτικού και Α΄ και Β΄ Γυμνασίου. Για την εγκυροποίησή του και την ανάδειξη της θεωρητικής δομής και των διαστάσεων του επιστημονικού εγγραμματισμού αξιοποιήθηκαν διερευνητικές και επιβεβαιωτικές αναλύσεις. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις λανθανόντων προφίλ για τον προσδιορισμό των επιπέδων επιστημονικού εγγραμματισμού και περιγραφικές και επαγωγικές αναλύσεις για τη διερεύνηση των σχέσεων μεταξύ των μεταβλητών. Τα αποτελέσματα ανέδειξαν τις διαστάσεις του επιστημονικού εγγραμματισμού που ενεργοποιούνται τόσο στους/στις μαθητές/τριες του Δημοτικού όσο και του Γυμνασίου. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι οι μαθητές/τριες κατατάσσονται σε μεσαία επίπεδα επιστημονικού εγγραμματισμού και ότι υπάρχουν σημαντικές σχέσεις μεταξύ των μεταβλητών των γνωστικών και ατομοκεντρικών διαστάσεων, υποδηλώνοντας αλληλεπίδραση μεταξύ δεξιοτήτων, κινήτρων και επιστημικών πεποιθήσεων. Η διδακτορική διατριβή έχει διττή συμβολή˙ σε επιστημονικό επίπεδο, εισάγει ένα νέο εργαλείο μέτρησης του επιστημονικού εγγραμματισμού, στηριζόμενο σε ισχυρό θεωρητικό και μεθοδολογικό πλαίσιο, και σε εμπειρικό επίπεδο, παρέχει για πρώτη φορά δεδομένα σχετικά με τα επίπεδα επιστημονικού εγγραμματισμού μαθητών Δημοτικού και Γυμνασίου στην Ελλάδα. Τα αποτελέσματα της διατριβής υποδεικνύουν πολλαπλές εφαρμογές του νέου εργαλείου. Συγκεκριμένα, μπορεί να αξιοποιηθεί από εκπαιδευτικούς για την αξιολόγηση και βελτίωση της διδασκαλίας για τον επιστημονικό εγγραμματισμό, από φορείς εκπαιδευτικής πολιτικής για τον σχεδιασμό στρατηγικών που ενισχύουν τον επιστημονικό εγγραμματισμό και σε μελλοντικές έρευνες για την παρακολούθηση μακροχρόνιων τάσεων και τον εντοπισμό παραγόντων που επηρεάζουν την ανάπτυξη των σχετικών δεξιοτήτων. Η διδακτορική διατριβή καταλήγει ότι η καλλιέργεια του επιστημονικού εγγραμματισμού από τις πρώτες ηλικίες είναι καθοριστική για τη δημιουργία πολιτών ικανών να ανταποκριθούν στις προκλήσεις του 21ου αιώνα.