Î ÎÎÎÎ ÎΣΤÎÎÎÎ Î ÎΤΡΩΠ- Nemertes
Î ÎÎÎÎ ÎΣΤÎÎÎÎ Î ÎΤΡΩΠ- Nemertes
Î ÎÎÎÎ ÎΣΤÎÎÎÎ Î ÎΤΡΩΠ- Nemertes
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ<br />
ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ<br />
ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΧΟΛΙΚΗ ΗΛΙΚΙΑ<br />
Η χρήση μοντέλων από την Ιστορία της Επιστήμης για την<br />
ανίχνευση και το μετασχηματισμό βιωματικών νοητικών<br />
παραστάσεων των μαθητών στο πεδίο της Οπτικής:<br />
Διδακτική προσέγγιση<br />
Χρήστος Δέδες<br />
Διδακτορική διατριβή<br />
Επιβλέπων<br />
Κωνσταντίνος Ραβάνης<br />
Καθηγητής Τ.Ε.Ε.Α.Π.Η.<br />
ΠΑΤΡΑ 2005
Στη Χριστίνα<br />
και στο Γρηγόρη
Ευχαριστίες<br />
Για την ολοκλήρωση της διατριβής που ακολουθεί, οφείλω πολλά σε πολλούς<br />
ανθρώπους, φίλους και συναδέλφους, οι οποίοι θυσίασαν γενναιόδωρα το χρόνο<br />
τους, προσφέροντάς μου ιδέες, προτάσεις και υλικό. Θέλω να τους εκφράσω, και από<br />
τη θέση αυτή, τις ευχαριστίες και την ευγνωμοσύνη μου.<br />
Πρώτον από όλους ευχαριστώ τον Κώστα Ραβάνη, Καθηγητή στο Τ.Ε.Ε.Α.Π.Η., που<br />
με προέτρεψε και με βοήθησε να ξεκινήσω την προσπάθεια αυτή, αναλαμβάνοντας<br />
την επίβλεψη της διατριβής. Η συμβολή του ήταν καθοριστικής σημασίας σε όλα τα<br />
στάδια της εργασίας. Ο διευρυμένος ορίζοντας της σκέψης του και η βαθιά<br />
θεωρητική του κατάρτιση στα ζητήματα της Διδακτικής αποτελούσαν τον οδηγό μου<br />
στα δύσβατα μονοπάτια της επιστημονικής σκέψης, οι αστείρευτες ιδέες του και η<br />
πάντα αισιόδοξη ματιά του αναζωογονούσαν τη σκέψη μου και με ενθάρρυναν σε<br />
περιόδους αμφιταλαντεύσεων και απογοητεύσεων, ενώ η ουσιαστική κριτική και οι<br />
στερούμενες σπουδαιοφάνειας υποδείξεις του συνέβαλλαν στη διατήρηση μια ζεστής,<br />
δημιουργικής και χωρίς «διδακτισμούς» συνεργασίας.<br />
Θερμές ευχαριστίες οφείλω και προς τα άλλα δύο μέλη της Τριμελούς<br />
Συμβουλευτικής Επιτροπής, τον Καθηγητή του Π.Τ.Δ.Ε. του Πανεπιστημίου<br />
Θεσσαλονίκης Παναγιώτη Κουμαρά και την Αναπληρώτρια Καθηγήτρια του<br />
Τ.Ε.Ε.Α.Π.Η. του Πανεπιστημίου Πατρών Βάσω Ζόγκζα, για τις γόνιμες συζητήσεις<br />
μας, τις εύστοχες υποδείξεις τους και την πολύπλευρη υποστήριξη που μου<br />
πρόσφεραν σε κρίσιμες καμπές της ερευνητικής αυτής διαδρομής.<br />
Ευχαριστώ πάρα πολύ τον Καθηγητή του Τμήματος Κοινωνικής και Εκπαιδευτικής<br />
Πολιτικής του Πανεπιστημίου Πελοποννήσου Βασίλη Κουλαϊδή, την Αναπληρώτρια<br />
Καθηγήτρια της Σχολής Ανθρωπιστικών Σπουδών του Ελληνικού Ανοιχτού<br />
Πανεπιστημίου Βασιλεία Χατζηνικήτα και τους Επίκουρους Καθηγητές του<br />
Τ.Ε.Ε.Α.Π.Η. του Πανεπιστημίου Πατρών Δημήτρη Κολιόπουλο και Γιώργο<br />
Μπαγάκη, οι οποίοι συμμετείχαν στην Επταμελή Εξεταστική Επιτροπή, για το χρόνο<br />
που διέθεσαν απασχολούμενοι με την εργασία αυτή και κυρίως για τις σημαντικές<br />
παρατηρήσεις τους.<br />
Ευχαριστώ πολύ επίσης τον Βασίλη Γιαλαμά για το ειλικρινές ενδιαφέρον του και για<br />
την πολύτιμη βοήθειά του στη στατιστική επεξεργασία των δεδομένων της έρευνας.<br />
Ιδιαίτερες ευχαριστίες οφείλω στη Φανή Σέρογλου για τη βοήθειά της στην κάλυψη<br />
της, σχετικής με το θέμα, βιβλιογραφίας, καθώς και στους φίλους και συνάδελφους,<br />
Θόδωρο Δασκαλάκη, Νίκο Μπούκο και Γιάννη Παπαδόγγονα . από τη θέση και με<br />
την εμπειρία του ο καθένας, μου πρόσφεραν αδιάκοπη ενθάρρυνση και<br />
σημαντικότατη βοήθεια.<br />
Θα αποτελούσε ανεπίτρεπτη παράλειψη η απουσία ευχαριστιών προς τους<br />
Διευθυντές, τους δασκάλους και τους καθηγητές των σχολείων που επέτρεψαν την<br />
διενέργεια της έρευνας, καθώς και προς τους ίδιους τους μαθητές που αποτέλεσαν τα<br />
υποκείμενα της ερευνητικής διαδικασίας. Είναι αυτονόητο ότι χωρίς τη συνεργασία<br />
τους η εργασία αυτή δεν θα είχε πραγματοποιηθεί.<br />
Τέλος, μιας άλλης μορφής ευχαριστίες οφείλω στα πρόσωπα της οικογένειάς μου.<br />
Όχι μόνο επέτρεψαν στην εργασία να προχωρήσει αλλά και παρακίνησαν την<br />
αφοσίωσή μου σ’ αυτήν. Ελπίζω στην κατανόησή τους για όσα τους στέρησα.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
Πρόλογος 1<br />
ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ<br />
ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΚΗ<br />
Κεφάλαιο 1: Η συγκρότηση της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών<br />
στην προοπτική του ζητήματος των νοητικών παραστάσεων 7<br />
1.1. Η φιλοσοφική προσέγγιση της επιστημονικής γνώσης 8<br />
1.2. Επιστημολογία και Διδακτική των Φυσικών Επιστημών 9<br />
1.3. Ψυχολογία και Διδακτική των Φυσικών Επιστημών 11<br />
1.3.1. Η Συμπεριφοριστική Ψυχολογία 12<br />
1.3.2. Η Μορφολογική Ψυχολογία 14<br />
1.3.3. Η Γνωστική Ψυχολογία 15<br />
1.4. Η συγκρότηση της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών 17<br />
1.4.1. Οι νοητικές παραστάσεις των μαθητών 20<br />
1.4.2. Οι νοητικές παραστάσεις στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών 23<br />
Κεφάλαιο 2: Η συμβολή της Ιστορίας της Επιστήμης στη Διδακτική των<br />
Φυσικών Επιστημών 27<br />
2.1. Η Ιστορία της Επιστήμης ως μέσον διδασκαλίας και μάθησης των<br />
Φυσικών Επιστημών 29<br />
2.1.1. Προτάσεις και ερευνητικά αποτελέσματα 32<br />
2.2. Η Ιστορία της Επιστήμης ως ερευνητικό και μεθοδολογικό εργαλείο στη<br />
Διδακτική των Φυσικών Επιστημών 36<br />
2.2.1. Η γνωστική οντογένεση και η επιστημονική φυλογένεση 36<br />
2.2.2. Ερευνητικά αποτελέσματα 40<br />
2.2.3. Ερευνητικές προοπτικές 43<br />
Κεφάλαιο 3: Θεωρητικό πρότυπο παρέμβασης και γενικές υποθέσεις 49<br />
3.1. Προσδιορισμός του θεωρητικού πλαίσιου αναφοράς 50<br />
3.1.1. Η στρατηγική των συγκρουσιακών διδακτικών διαδικασιών 54<br />
3.1.2. Η παρουσίαση του μαθησιακού προτύπου 55<br />
3.2. Επιλογή θεωρητικού προτύπου παρέμβασης και διατύπωση γενικών<br />
υποθέσεων 57<br />
Κεφάλαιο 4: Ιστορική έρευνα: Ο σχηματισμός των φωτεινών προβολών<br />
στην εξέλιξη της επιστημονικής σκέψης 59<br />
4.1. Οι φωτεινές προβολές μέσω οπών: ένα «οπτικό παράδοξο» στην<br />
αρχαιότητα 60<br />
4.2. Η Ισλαμική Οπτική 62<br />
4.3. Η Μεσαιωνική Οπτική 69<br />
4.4. Το πρόβλημα των φωτεινών προβολών στον ύστερο Μεσαίωνα 77<br />
4.5. Το πρόβλημα των φωτεινών προβολών κατά την Αναγέννηση 79<br />
4.6. Τα ιστορικά μοντέλα ερμηνείας μέχρι τον 17 ο αιώνα 82<br />
4.7. Η λύση του γρίφου: Ο Johannes Kepler και το αποφασιστικό πείραμα 83<br />
4.8. Επιστημολογικές και διδακτικές προεκτάσεις 87<br />
Κεφάλαιο 5: Βιωματικές νοητικές παραστάσεις για το φως – Ερευνητικά<br />
αποτελέσματα 90<br />
5.1. Η φύση του φωτός 91<br />
5.2. Το φως ως οντότητα στο χώρο 92<br />
5.3. Οπτικά φαινόμενα και αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη 93
5.4. Ο μηχανισμός της όρασης 95<br />
5.5. Η προέλευση των χρωμάτων 96<br />
5.6. Η εκπομπή και διάδοση του φωτός από εκτεταμένες πηγές 97<br />
ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ<br />
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΚΗ<br />
Κεφάλαιο 6: Ερευνητική μέθοδος και πειραματική διαδικασία 103<br />
6.1. Οι γενικές ερευνητικές υποθέσεις 104<br />
6.2. Η μέθοδος 104<br />
6.3. Το δείγμα 107<br />
6.4. Η συλλογή των δεδομένων 108<br />
6.5. Η πειραματική διαδικασία 113<br />
6.5.1. Πρώτο στάδιο (προ-έλεγχος): Ανίχνευση των παραστάσεων 113<br />
6.5.1.α. Θεματική ενότητα σημειακής πηγής 113<br />
6.5.1.β. Θεματική ενότητα εκτεταμένης πηγής 118<br />
6.5.2. Δεύτερο στάδιο: Διδακτική παρέμβαση 126<br />
6.5.2. α. Πρώτη φάση: Εμπλοκή των μαθητών στις συγκρουσιακές<br />
διδακτικές διαδικασίες 126<br />
6.5.2. β. Δεύτερη φάση: Πειραματική παρέμβαση 130<br />
6.5.3. Τρίτο στάδιο (μετά-έλεγχος): Έλεγχος μεταβολών 138<br />
ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ<br />
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ<br />
Κεφάλαιο 7: Παρουσίαση των αποτελεσμάτων 140<br />
Εισαγωγικά 141<br />
7.1. Πρώτη θεματική ενότητα: Η εκπομπή του φωτός από σημειακή πηγή 142<br />
7.1.1. Βιωματικές νοητικές παραστάσεις των μαθητών 142<br />
7.1.2. Ο μετασχηματισμός των παραστάσεων 152<br />
7.2. Δεύτερη θεματική ενότητα: Η εκπομπή του φωτός από εκτεταμένη πηγή 155<br />
7.2.1. Προ-έλεγχος: Βιωματικές νοητικές παραστάσεις των μαθητών 155<br />
7.2.2. Διδακτική παρέμβαση 166<br />
7.2.2.α. Πρώτη φάση: Μεταβολές των απαντήσεων των μαθητών 166<br />
7.2.2.β. Δεύτερη φάση: Μεταβολές των απαντήσεων των μαθητών 172<br />
7.2.3. Μετά-έλεγχος: Οι συνολικές μεταβολές των απαντήσεων των<br />
μαθητών 176<br />
7.2.4. Στατιστική επεξεργασία των δεδομένων 181<br />
Κεφάλαιο 8: Ανάλυση των αποτελεσμάτων 185<br />
8.1. Πρώτη θεματική ενότητα: Η εκπομπή του φωτός από σημειακή πηγή 186<br />
8.1.1. Βιωματικές νοητικές παραστάσεις των μαθητών 186<br />
8.1.2. Ο μετασχηματισμός των παραστάσεων 187<br />
8.2 Δεύτερη θεματική ενότητα: Η εκπομπή του φωτός από εκτεταμένη πηγή 188<br />
8.2.1. Η ανίχνευση των παραστάσεων 188<br />
8.2.2. Η εμπλοκή των μαθητών στις συγκρουσιακές διδακτικές διαδικασίες 190<br />
8.2.3. Η πειραματική παρέμβαση 193<br />
8.2.4. Ο μετασχηματισμός των παραστάσεων 194<br />
Κεφάλαιο 9: Συμπεράσματα 196
Επίλογος 202<br />
Βιβλιογραφία 206<br />
Παράρτημα 227
ΠΡΟΛΟΓΟΣ<br />
1
Ο παιδαγωγικός στοχασμός που προσανατολίζεται στη διδακτική πράξη έχει<br />
προσφέρει, στη μακρά ιστορική του πορεία, θεωρητικές προσεγγίσεις, πρακτικές<br />
προτάσεις και απόπειρες εφαρμογής μεθόδων και στρατηγικών, οι οποίες<br />
διαφοροποιούνται τόσο ως προς τις φιλοσοφικές τους αφετηρίες όσο και ως προς τις<br />
κοινωνικές αναγκαιότητες που επιχειρούν κάθε φορά να εκφράσουν. Καρπό των<br />
διαχρονικών αυτών αναζητήσεων αποτελεί η σύγχρονη Διδακτική, η οποία ως<br />
περιοχή των Επιστημών της Εκπαίδευσης σχετίζεται ιδιαίτερα με τα ζητήματα της<br />
εκπαίδευσης και τη γενικότερη προβληματική της διδασκαλίας: “Η Διδακτική<br />
επιχειρεί την επιστημονική έρευνα της διδασκαλίας, τη συστηματοποίηση των<br />
βασικών θεωρητικών παραδοχών, των προϋποθέσεων και των συνεπειών της, και τη<br />
συνοπτική παρουσίαση των πορισμάτων της σε θεωρίες για τη διδασκαλία και την<br />
εκπαίδευση, οι οποίες επιτρέπουν τον καλύτερο εκπαιδευτικό σχεδιασμό και τον<br />
έλεγχο της υλοποίησης των διδακτικών στόχων” (Παπαδημητρίου 1996, σ. 28). Στο<br />
σημείο σύγκλισης των πολύμορφων προσεγγίσεων της Γενικής Διδακτικής,<br />
δραστηριοποιούνται τις τελευταίες δεκαετίες επιστήμονες-ερευνητές προερχόμενοι<br />
κυρίως από το χώρο των Φυσικών Επιστημών, οι οποίοι αφού κατ’ αρχήν έθεσαν με<br />
συστηματικό τρόπο μια σειρά παιδαγωγικών και εκπαιδευτικών ερωτημάτων,<br />
επιχειρούν στη συνέχεια να διαμορφώσουν προτάσεις εφαρμογής διδακτικών<br />
καινοτομιών πέρα από την καθιερωμένες πρακτικές των διδακτικών κανονιστικών<br />
συστημάτων (Ραβάνης 1996), οριοθετώντας με αυτό τον τρόπο ένα νέο επιστημονικό<br />
πεδίο, τη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών. Βασικό θεωρητικό οπλοστάσιο του<br />
νεοσύστατου αυτού επιστημονικού χώρου (αλλά και σημείο διαφοροποίησής του από<br />
τη λογική των «διδακτικών δεοντολογιών» της Γενικής Διδακτικής) αποτελούν οι<br />
σύγχρονες ψυχοκοινωνικές θεωρήσεις οι οποίες εστιάζουν το ενδιαφέρον τους στις<br />
διαδικασίες γνωστικής συγκρότησης των εννοιών των Φυσικών Επιστημών, στις<br />
συνθήκες διαμόρφωσης των νοητικών σχημάτων ερμηνείας των φυσικών<br />
φαινομένων και στις μεθόδους εντοπισμού και υπέρβασης των μαθησιακών<br />
προβλημάτων. Επισκοπώντας τη βασική επιστημονική παραγωγή των τελευταίων<br />
τριάντα χρόνων στο χώρο της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών, διαπιστώνουμε<br />
ότι το μεγαλύτερο μέρος των ερευνητικών εργασιών σχετίζεται:<br />
α) με την ανίχνευση των βιωματικών νοητικών παραστάσεων των παιδιών για τις<br />
φυσικές έννοιες και τα φαινόμενα,<br />
β) με τον εντοπισμό των δυσκολιών και των εμποδίων που συναντούν στην πορεία<br />
τους προς τη νοητική συγκρότηση γνώσεων από τις Φυσικές Επιστήμες και<br />
γ) με την επεξεργασία θεωρητικών εργαλείων και διδακτικών στρατηγικών για το<br />
μετασχηματισμό της βιωματικής σκέψης και τη συγκρότηση νοητικών μοντέλων<br />
συμβατών με τα επιστημονικά πρότυπα.<br />
Εάν θα θέλαμε να αποδώσουμε με κωδικοποιημένο τρόπο τις θεωρητικές αντιλήψεις<br />
για τη διδασκαλία και τη μάθηση των Φυσικών Επιστημών, οι οποίες διαπνέουν τις<br />
προτεινόμενες δραστηριότητες των ερευνητών της Διδακτικής των Φυσικών<br />
Επιστημών, θα λέγαμε ότι πρόκειται για απόψεις που αποδέχονται ότι η γνώση δεν<br />
μεταφέρεται, αλλά συγκροτείται στη σκέψη, στα πλαίσια ειδικά οργανωμένων<br />
διδακτικών πρωτοβουλιών, μέσω των οποίων οι μαθητές οδηγούνται στην<br />
οικοδόμηση συστημάτων σημασιών και νοητικών/γνωστικών εργαλείων προσέγγισης<br />
του φυσικού κόσμου (Παπαμιχαήλ 1988).<br />
Οι πολυπαραγοντικές όμως καταβολές των θεωρητικών αυτών αντιλήψεων, σε<br />
συνδυασμό με το συνεχώς διευρυνόμενο φάσμα των μεταβλητών της εκπαιδευτικής<br />
διαδικασίας, προσδίδουν αναγκαστικά ένα διεπιστημονικό χαρακτήρα στην<br />
ανάπτυξη των συγκεκριμένων πρωτοβουλιών, καθιστώντας αναγκαία –πέρα από την<br />
αυτονόητη μελέτη των γνωστικών αντικειμένων της διδασκαλίας- την αξιοποίηση<br />
των πορισμάτων και άλλων επιστημονικών περιοχών, όπως η Επιστημολογία, η<br />
2
Εκπαιδευτική Ψυχολογία, η Κοινωνιολογία και η Ιστορία της Επιστήμης. Μέσα σ’<br />
αυτό το πλαίσιο του προβληματισμού και των συγγενών αναζητήσεων, παρατηρείται<br />
τα τελευταία χρόνια ένα αυξημένο ερευνητικό ενδιαφέρον για τον εμπλουτισμό των<br />
προγραμμάτων σπουδών των Φυσικών Επιστημών με στοιχεία από την Ιστορία της<br />
Επιστήμης, όχι στο επίπεδο μιας απλής αναφοράς ιστορικών γεγονότων,<br />
χρονολογιών ή βιογραφιών, αλλά με την ενσωμάτωση ιστορικών στοιχείων στις<br />
διεργασίες οικοδόμησης της γνώσης. Οι προτάσεις για τη συμβολή της Ιστορίας της<br />
Επιστήμης στη Διδακτική καλύπτουν πλέον ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών (Matthews<br />
1992, Seroglou & Koumaras 2001). Από τη μια πλευρά, υποστηρικτές της<br />
«ιστορικής μεθόδου διδασκαλίας», όπου οι επιστημονικές απόψεις παρουσιάζονται<br />
μέσα στο ιστορικό πλαίσιο ανάπτυξής τους, εκπονούν μελέτες και εφαρμόζουν<br />
προγράμματα από τις δεκαετίες του 50 (Holton 1952, Conant 1957) και του 60<br />
(Klopfer & Cooley 1963, Brush 1969) μέχρι σήμερα (Kipnis 1993, Galili & Hazan<br />
2001), εκφράζοντας την πεποίθηση ότι οι μαθητές, ερχόμενοι σε επαφή με τις ρίζες<br />
των επιστημονικών ιδεών και την ιστορική τους εξέλιξη, προσεγγίζουν την<br />
επιστημονική μεθοδολογία, κατανοούν τη φύση των επιστημονικών θεωριών ως<br />
ιστορικών οντοτήτων με γέννηση, ακμή και τέλος, αναπτύσσουν ευαισθησίες και<br />
ενδιαφέρον, αποκτούν θετικές στάσεις απέναντι στην επιστήμη και εν τέλει<br />
εφοδιάζονται με ένα πλαίσιο για την κατανόηση των φυσικών φαινομένων. Από την<br />
άλλη πλευρά, οι διαπιστωμένες από τη σχετική βιβλιογραφία ομοιότητες που<br />
διατρέχουν την επιστημονική σκέψη της προ-κλασικής περιόδου και τις «πρώιμες<br />
ιδέες» των παιδιών, έχουν δείξει ικανές, σε πολλές περιπτώσεις, να λειτουργήσουν<br />
ως οδηγός ανίχνευσης βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών, οι οποίες<br />
παρουσιάζουν ασυμβατότητα με τα χαρακτηριστικά του επιστημονικού προτύπου<br />
(Wandersee 1986, Sequeira & Leite 1991, Berg 1997). Η εμφάνιση κοινών σημείων<br />
στην ιστορική σκέψη και στις παραστάσεις των μαθητών αποδίδεται σε μια κοινή<br />
γνωσιολογική προσέγγιση του φυσικού κόσμου, η οποία –και στις δύο περιπτώσειςβασίζεται<br />
στην αναμφίβολη εγκυρότητα της αισθητηριακής εμπειρίας. Άμεση<br />
συνέπεια αυτού του συσχετισμού αποτελεί η θεωρητική υπόθεση σύμφωνα με την<br />
οποία σε περιπτώσεις όπου στην Ιστορία της Επιστήμης εκδηλώνονται δυσκολίες<br />
ερμηνείας φαινομένων και επίλυσης γρίφων, σε περιπτώσεις δηλαδή που συνιστούν<br />
«ανωμαλίες» για τη φυσιολογική επιστήμη (Kuhn, 1981), εκεί είναι περισσότερο<br />
πιθανή η εκδήλωση εναλλακτικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών (Steinberg<br />
et al. 1990, Benseghir & Closset 1996).<br />
Μέσα στα πλαίσια της συγκεκριμένης προβληματικής αναπτύσσεται και η δική μας<br />
ερευνητική προσπάθεια. Η αναζήτηση ιστορικού υλικού πρόσφορου για διδακτική<br />
αξιοποίηση, μας οδήγησε στον εντοπισμό ενός οπτικού φαινομένου-γρίφου, το οποίο<br />
απασχόλησε την Οπτική Επιστήμη για ένα χρονικό διάστημα περίπου 2000 ετών.<br />
Πρόκειται για το φαινόμενο του σχηματισμού φωτεινών προβολών από εκτεταμένες<br />
φωτεινές πηγές, διαμέσου οπών διαφόρων σχημάτων και μεγεθών. Στην εργασία μας<br />
επιχειρούμε την διδακτική αξιοποίηση της Ιστορίας της Επιστήμης ως μεθοδολογικό<br />
εργαλείο, με στόχο τον εντοπισμό και στη συνέχεια τον μετασχηματισμό βιωματικών<br />
νοητικών παραστάσεων μαθητών ηλικίας 12-16 ετών, σε ό,τι αφορά τον τρόπο<br />
εκπομπής και διάδοσης του φωτός όταν προέρχεται από εκτεταμένες φωτεινές πηγές,<br />
καθώς και το μηχανισμό σχηματοποίησης των φωτεινών αποτελεσμάτων που αυτό<br />
προκαλεί κατά την αλληλεπίδρασή του με τα αντικείμενα, ως απαρχή μιας<br />
διαδικασίας προσδιορισμού των μαθησιακών προβλημάτων που εμφανίζονται κατά<br />
τη διδασκαλία των σχετικών γνωστικών αντικειμένων.<br />
Στο πρώτο στάδιο λοιπόν της πειραματικής διαδικασίας, επιχειρούμε την καταγραφή<br />
και τη συστηματική κωδικοποίηση των παραστατικών σχημάτων των υποκειμένων,<br />
3
με βάση τις προβλέψεις (και τις αιτιολογήσεις) που διατυπώνουν σε οπτικά<br />
φαινόμενα, τα οποία προκαλούνται από πειραματικές καταστάσεις ανάλογες με αυτές<br />
που δημιούργησαν και συντήρησαν το γρίφο του «οπτικού παράδοξου». Η<br />
προσπάθεια ωστόσο υπέρβασης μιας απλής καταγραφής των εμπειρικών δεδομένων<br />
και η απόπειρα διατύπωσης μιας διδακτικής πρότασης εφαρμόσιμης στο επίπεδο της<br />
σχολικής διδασκαλίας, μας οδηγεί στην αναζήτηση των κατάλληλων θεωρητικών<br />
εργαλείων καθώς και των διδακτικών στρατηγικών που θα επιτρέψουν το<br />
μετασχηματισμό της βιωματικής σκέψης και τη συγκρότηση νοητικών μοντέλων<br />
συμβατών με τα αντίστοιχα επιστημονικά. Στο ζήτημα αυτό η σύγχρονη ερευνητική<br />
εμπειρία καταδεικνύει ότι σε πολλές περιπτώσεις ο μετασχηματισμός των<br />
βιωματικών παραστάσεων δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί με αυθόρμητο τρόπο.<br />
Όπως υποστηρίζουν οι Amigues & Caillot (1990, p. 484), “…δεν μπορεί κανείς να<br />
επενεργήσει απευθείας στο δομικά συγκροτημένο σύστημα των αναπαραστάσεων<br />
των μαθητών, ελπίζοντας να προκαλέσει το μετασχηματισμό τους. Το σύστημα αυτό<br />
είναι εξαιρετικά ισχυρό και αντιστέκεται στις αντιφάσεις”. Στη βάση αυτής της<br />
διαπίστωσης, οι εκπρόσωποι του ρεύματος του κοινωνικού εποικοδομητισμού<br />
αναλύουν την κοινωνική δυναμική που διαμεσολαβεί τη σχέση του παιδιού με το<br />
αντικείμενο της γνώσης και προτείνουν την ενεργό συμβολή του διδάσκοντος στη<br />
δημιουργία καταστάσεων ικανών να προκαλέσουν διατάραξη και αποσυντονισμό της<br />
γνωστικής δομής του υποκειμένου (Carugati & Mugny 1985, Perret-Clermont 1986,<br />
Doise & Mugny 1987, Gilly & Roux 1988) και να λειτουργήσουν ως “πηγή<br />
αντιθέσεων κοινωνικής φύσης συνδεδεμένη απευθείας με την αλληλεπιδραστική<br />
δυναμική μιας πειραματικής κατάστασης” (Weil-Barais 1994, p. 368). Έτσι, κατά την<br />
πρώτη φάση του δεύτερου σταδίου της πειραματικής διαδικασίας επιχειρούμε την<br />
εμπλοκή των υποκειμένων στις πειραματικές δραστηριότητες, όπου με την<br />
ενεργοποίηση της πηγής και την εμφάνιση των φωτεινών αποτελεσμάτων<br />
δημιουργούμε –στην περίπτωση διάψευσης των προβλέψεων- συγκρουσιακές<br />
συνθήκες αποσταθεροποίησης των παραστατικών προτύπων, ενώ στη δεύτερη φάση<br />
προσπαθούμε να οργανώσουμε μια πειραματική παρέμβαση, η οποία, μέσα από την<br />
παρουσίαση των στοιχείων του μοντέλου της Γεωμετρικής Οπτικής, αποσκοπεί στην<br />
αναδιοργάνωση των νοητικών σχημάτων των μαθητών για τις εμπλεκόμενες έννοιες<br />
και τα φαινόμενα. Στη φάση αυτή, η αξιοποίηση της Ιστορίας της Επιστήμης<br />
επιχειρείται με τη διαμόρφωση πειραματικών καταστάσεων εμπνευσμένων από το<br />
αποφασιστικό πείραμα του Kepler, με το οποίο επιλύθηκε το «μυστήριο» του οπτικού<br />
παράδοξου και οριοθετήθηκε θεωρητικά το αποδεκτό μέχρι σήμερα επιστημονικό<br />
μοντέλο ερμηνείας. Σε ό,τι αφορά τη διδακτική διαμεσολάβηση του πειραματιστή,<br />
αυτή συνίσταται στην κατάλληλη καθοδήγηση των υποκειμένων, με στόχο τη<br />
διάκριση των μεταβλητών και των παραμέτρων του προβλήματος, καθώς και την<br />
κατανόηση των σχέσεων μεταξύ των παραμέτρων, έτσι ώστε να επιτύχουμε τη<br />
λογική συστηματοποίηση των ιδεών και την εξέλιξη των βιωματικών παραστάσεων<br />
προς την κατεύθυνση της προσέγγισης του επιστημονικού προτύπου.<br />
Πιστεύουμε ότι εφ’ όσον η μεθοδολογική μας επιλογή δικαιωθεί, θα οδηγήσει στη<br />
διατύπωση μιας αποτελεσματικότερης πρότασης για τη διδασκαλία των οπτικών<br />
φαινομένων, τα οποία σχετίζονται με την ακτινοβολία του φωτός από φωτεινές πηγές<br />
εκτεταμένων διαστάσεων. Το εγχείρημά μας επιτρέπει τη δομημένη παρέμβαση του<br />
διδάσκοντος μεταξύ υποκειμένου και αντικειμένου, έτσι ώστε αυτή να μη βασίζεται<br />
στην απλή αξιοποίηση της εμπειρίας του, αλλά στην αποκάλυψη των πραγματικών<br />
εμποδίων που αντιμετωπίζει η σκέψη των μαθητών και στην ουσιαστική αξιοποίηση<br />
του διδακτικού υλικού που είναι δυνατόν να προκύψει από τη συστηματική<br />
αποθησαύριση της Ιστορίας της Επιστήμης.<br />
4
Στο πρώτο μέρος της έρευνάς μας επιχειρούμε λοιπόν τη συστηματική τεκμηρίωση<br />
της επιλογής του θεωρητικού μας μοντέλου, έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η<br />
διατύπωση των γενικών υποθέσεών μας.<br />
Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζουμε το μεθοδολογικό πλαίσιο της εργασίας μας, τις<br />
ερευνητικές υποθέσεις που απορρέουν από τη θεωρητική μας προβληματική, καθώς<br />
και την πειραματική διαδικασία.<br />
Τέλος, στο τρίτο μέρος της εργασίας μας παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα, την<br />
ανάλυσή τους, καθώς και τα συμπεράσματα της έρευνας.<br />
5
ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ<br />
ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΚΗ<br />
6
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1<br />
Η ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗΣ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ<br />
ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΣΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΟΥ ΖΗΤΗΜΑΤΟΣ<br />
ΤΩΝ ΝΟΗΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΣΤΑΣΕΩΝ<br />
7
Η Διδακτική των Φυσικών Επιστημών (Δ.Φ.Ε.) ή Εκπαίδευση στις Φυσικές<br />
Επιστήμες, ως επιστημονικός κλάδος που μελετά τα ζητήματα τα οποία σχετίζονται<br />
με τη διδασκαλία και τη μάθηση των Φυσικών Επιστημών, αναγνωρίζεται σήμερα ως<br />
μια υποπεριοχή των Επιστημών της Εκπαίδευσης και της Αγωγής, οι οποίες με τη<br />
σειρά τους εντάσσονται στον ευρύτερο χώρο των Κοινωνικών και Ανθρωπιστικών<br />
Επιστημών (Ραβάνης 1996, Κουλαϊδής κ.ά. 1998, Κόκκοτας 2001α). Οι πολλαπλές<br />
όμως αφετηρίες των θεωρητικών προσεγγίσεων που διέπουν τις τελευταίες –<br />
πολιτικές, πολιτιστικές, ψυχολογικές, κοινωνικές- δημιουργούν μια πολυσημία σε<br />
ό,τι αφορά τις έννοιες, το περιεχόμενο και το πεδίο εφαρμογών τους, η οποία,<br />
διαπερνώντας τον επιστημολογικό ιστό τους επηρεάζει αναπόφευκτα και τη Δ.Φ.Ε.<br />
Έτσι, στην πορεία της συγκρότησής της –μια πορεία που τη βρίσκει να διανύει μόλις<br />
την πέμπτη δεκαετία της ζωής της- η Δ.Φ.Ε. βρίσκεται συχνά στην ανάγκη<br />
επαναπροσδιορισμού των επιστημολογικών της επιλογών καθώς δέχεται επιδράσεις<br />
τόσο από τις επιστήμες που αποτελούν το βασικό πεδίο της εφαρμογής της (Φυσική,<br />
Χημεία, Βιολογία), όσο και από μια σειρά άλλων γνωστικών πεδίων –της<br />
Ψυχολογίας, της Επιστημολογίας, της Ιστορίας, της Φιλοσοφίας της Κοινωνιολογίας<br />
και της Παιδαγωγικής. Οι επιδράσεις αυτές δημιουργούν ζητήματα που αφορούν την<br />
αποσαφήνιση των μεταξύ τους ορίων και εγείρουν ερωτήματα τα οποία βρίσκονται<br />
υπό συνεχή διερεύνηση, χωρίς μέχρι στιγμής να διαφαίνονται οι οριστικές<br />
απαντήσεις. Καθώς λοιπόν η ερευνητική μας προσπάθεια αναπτύσσεται στο<br />
εσωτερικό ενός υπό διαμόρφωση επιστημονικού πεδίου, θεωρούμε αναγκαία, σε<br />
πρώτη φάση, τη σκιαγράφηση της φυσιογνωμίας, των αναζητήσεων και των<br />
ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της Δ.Φ.Ε. στο σημερινό επίπεδο ανάπτυξής της. Ό,τι<br />
ακολουθεί στο προκείμενο κεφάλαιο αποτελεί μια κωδικοποιημένη ανάγνωση των<br />
καταβολών, της εξέλιξης και της συγκρότησης της Δ.Φ.Ε. ως αυτόνομης<br />
επιστημονικής περιοχής.<br />
1.1. Η φιλοσοφική προσέγγιση της επιστημονικής γνώσης<br />
Η φιλοσοφική σκέψη των νεώτερων χρόνων, με αφετηρία το έργο του Descartes,<br />
παραμερίζει την οντολογία και τη μεταφυσική από το πεδίο της προβληματικής της<br />
και μεταφέρει το κέντρο των αναζητήσεών της στη γνωσιοθεωρία, επαναφέροντας<br />
στο προσκήνιο το πρόβλημα της σχέσης της νόησης με τον εξωτερικό κόσμο στη<br />
μορφή με την οποία συζητιέται και σήμερα (Αυγελής 2004, σ. 250-251). Στην<br />
αναζήτηση των θεμελίων της έγκυρης γνώσης διαμορφώνεται έκτοτε ένα πλήθος<br />
θεωρητικών ρευμάτων τα οποία μπορούν να κωδικοποιηθούν σε τρεις κυρίαρχες<br />
τάσεις (Κοσμόπουλος 1985, Moser & Vander 2002, Δελλής 2003):<br />
α) Ο ορθολογισμός. Στην παράδοση του Πλατωνικού γνωσιολογικού στοχασμού, οι<br />
βασικοί εκπρόσωποι του ρεύματος αυτού κατά τον 17 ο αιώνα (Descartes, Spinoza,<br />
Leibniz) διατείνονται ότι μόνο η νόηση, η καθαρή σκέψη και ο ορθός λόγος,<br />
ανεξάρτητα από τις αισθήσεις και τα δεδομένα της εμπειρίας, μπορούν να<br />
εξασφαλίσουν τη γνώση της πραγματικότητας. Η γνώση δεν έχει την πηγή της στον<br />
αισθητό κόσμο αλλά ενυπάρχει στις αρχικές ή «έμφυτες» ιδέες, οι οποίες αποτελούν<br />
από μόνες τους την αληθινή πραγματικότητα και τη γνήσια αντανάκλασή της. Η<br />
γνώση υπάρχει πάντα στον ανθρώπινο νου πριν και ανεξάρτητα από κάθε εμπειρία,<br />
ενώ η τελευταία παίζει απλώς διαμορφωτικό ρόλο (Φράγκος 1984, σ. 86-88).<br />
β) Ο εμπειρισμός. Στον αντίποδα της ορθολογικής θεώρησης και στον απόηχο των<br />
Αριστοτελικών ιδεών, οι βρετανοί εμπειριστές του 18 ου αιώνα (Locke, Berkeley,<br />
Hume) υποστηρίζουν πως η πρόσκτηση της γνώσης είναι προϊόν της λειτουργίας των<br />
αισθήσεων. Κατά την εμπειριστική φιλοσοφία, οι έννοιες έχουν νόημα μόνο όταν<br />
αναφέρονται σε αντικείμενα της εμπειρίας ή ανάγονται σε αυτά. Η αυθεντική γνώση<br />
8
πηγάζει από την εμπειρία και τα άμεσα δεδομένα της και δεν μπορεί να καθοριστεί<br />
με αφετηρία την ανάλυση των λογικών κατηγοριών και μόνο. Ο άνθρωπος, tabula<br />
rasa, δέχεται, αφομοιώνει και καταγράφει τα εξωτερικά ερεθίσματα, διαμορφώνοντας<br />
έτσι τη σκέψη του και την εικόνα του για τον κόσμο με μοναδικό ενδιάμεσο τις<br />
αισθήσεις του (Ζούμπος 1970, σ. 38-44, Παπανούτσος 1973, σ. 140-223).<br />
γ) Η κριτική φιλοσοφία. Ο E. Kant, θεωρώντας και τις δύο γνωσιολογικές<br />
προσεγγίσεις ως μονομερείς, επιχειρεί μέσα από το φιλοσοφικό του έργο τη σύνθεσή<br />
τους. Διατηρώντας από τον εμπειρισμό την αρχή ότι κάθε γνώση αρχίζει με την<br />
εμπειρία, διατυπώνει την άποψη ότι η καθαρή δεκτική ικανότητα πρόσληψης των<br />
παραστάσεων, με τον τρόπο που ορίζουν τα αισθητήρια όργανά μας, είναι αυτή που<br />
παρέχει το υλικό της γνώσης. Για να μπορέσει ωστόσο η εμπειρία να συμβάλλει<br />
εποικοδομητικά στην ολοκλήρωση της γνώσης, θα πρέπει να διέπεται από τις μορφές<br />
του χρόνου και του χώρου και από τις a priori έννοιες (κατηγορίες), οι οποίες δεν<br />
αποτελούν περιεχόμενα και αποτελέσματα της εμπειρίας αλλά προϋποθέσεις της.<br />
Έτσι, το σκεπτόμενο υποκείμενο δεν είναι το εμπειρικό, ψυχολογικό υποκείμενο<br />
αλλά ένα επιστημολογικό, καθολικό υποκείμενο το οποίο ονομάζει<br />
«υπερβατολογικό» (Πελεγρίνης 2000, σ. 53-61). Για τον Kant “…δεν είναι μόνο οι<br />
έννοιες κενές χωρίς εποπτείες, αλλά και οι εποπτείες δίχως τις έννοιες είναι τυφλές.<br />
Με άλλα λόγια, μόνο μέσα από μια νοητική πράξη η αισθητή πολλαπλότητα μας<br />
δίνει γνώση” (Αυγελής 1979, σ.233).<br />
Τα κυρίαρχα αυτά φιλοσοφικά ρεύματα ήταν φυσικό να ασκήσουν επίδραση τόσο<br />
στην Επιστημολογία όσο και στη Ψυχολογία της μάθησης (καθόσον και οι δύο αυτοί<br />
κλάδοι συγκροτήθηκαν κατ’ αρχήν στο πλαίσιο της Φιλοσοφίας) και να<br />
μετακυλίσουν τους προβληματισμούς που αναπτύχθηκαν στο εσωτερικό τους στην<br />
περιοχή της Διδακτικής.<br />
1.2. Επιστημολογία και Διδακτική των Φυσικών Επιστημών<br />
Η Επιστημολογία ή Φιλοσοφία των Επιστημών, είναι ένας νέος σχετικά<br />
επιστημονικός κλάδος. Αν και επιστημολογικά προβλήματα τίθενται ήδη από τις<br />
αρχές της νεώτερης φιλοσοφίας το 17 ο αιώνα, μόλις στις αρχές του 20 ου αιώνα<br />
αρχίζει να διαμορφώνεται σε αυτόνομο κλάδο με σαφώς οριοθετημένο αντικείμενο<br />
και αυστηρή μέθοδο (Αυγελής 1998, σ. 10). Αντικείμενα της επιστημολογίας<br />
αποτελούν, μεταξύ άλλων, η κριτική διερεύνηση της επιστημονικής σκέψης, η<br />
ανάλυση των πορισμάτων των επιστημών, η επιστημονική μεθοδολογία, η έρευνα της<br />
δομής των επιστημονικών θεωριών, η συστηματοποίηση των επιστημονικών<br />
προτάσεων και η εξηγητική ισχύς των επιστημονικών υποθέσεων (Κόκκοτας 2001β,<br />
σ. 49). Στη βάση αυτή η επιστημολογική προβληματική καλείται να οργανώσει τα<br />
ερωτήματα που θέτει η Διδακτική και να αποσαφηνίσει το κεντρικό ζητούμενό της,<br />
τη γνώση δηλαδή που αποτελεί το μαθησιακό στόχο και το επιδιωκόμενο<br />
αποτέλεσμα: “Το πώς αποκτάται η γνώση είναι το κεντρικό αντικείμενο της<br />
Διδακτικής, όταν τίθεται από τη σκοπιά της ατομικής πορείας, και γίνεται κεντρικό<br />
αντικείμενο της Επιστημολογίας, όταν τίθεται από τη σκοπιά της πορείας της ίδιας<br />
της γνώσης” (Κουζέλης 1996, σ. 156). Η συνάφεια στο αντικείμενο της έρευνας,<br />
χωρίς να οδηγεί αναγκαστικά σε αλληλοεπικάλυψη των επιστημονικών περιοχών,<br />
σηματοδοτεί μια αμφίδρομη διάχυση των πορισμάτων μεταξύ των δύο κλάδων. Η<br />
Επιστημολογία τροφοδοτείται και με τη σειρά της τροφοδοτεί τη Διδακτική με<br />
συζητήσεις και γόνιμο προβληματισμό. Ειδικότερα για την περιοχή των Φυσικών<br />
Επιστημών, η Επιστημολογία καταθέτει μια ποικιλία θέσεων οι οποίες μπορούν να<br />
ομαδοποιηθούν με διάφορα κριτήρια όπως η σχέση θεωρίας και εμπειρίας, το κύρος<br />
της επιστημονικής γνώσης, η μεθοδολογία των Φυσικών Επιστημών και πολλά άλλα<br />
9
(Κόκκοτας 2001β, σ. 54). Το ζήτημα, ωστόσο, που κυριάρχησε στις σύγχρονες<br />
επιστημολογικές συζητήσεις, επηρεάζοντας αποφασιστικά και το πεδίο των<br />
αναζητήσεων στο χώρο της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών, ήταν αυτό της<br />
φύσης, των διαδικασιών εξέλιξης και του χαρακτήρα της αλλαγής των επιστημονικών<br />
θεωριών.<br />
Στο ζήτημα αυτό, το ρεύμα που επικρατεί κατά το πρώτο μισό του 20 ου αιώνα είναι<br />
αυτό του επαγωγισμού, το οποίο, με ακραία του μορφή τον Λογικό Θετικισμό ή<br />
Λογικό Εμπειρισμό του φιλοσοφικού «κύκλου της Βιέννης» τη δεκαετία του ’20,<br />
αναπτύσσεται σαν φυσική συνέχεια του κλασσικού θετικισμού του 19 ου αιώνα (A.<br />
Compte, E. Mach) * . Σύμφωνα με τις αντιλήψεις των επαγωγιστών η οικοδόμηση της<br />
επιστημονικής γνώσης πραγματοποιείται με μια διαδικασία συγκρότησης από το<br />
μερικό στο γενικό: “Οι πρωτογενείς εμπειρίες αποκτώνται μέσω των αισθήσεων και<br />
καταγράφονται με την περιγραφή των εμπειρικών δεδομένων. Ακολουθεί η<br />
μετάβαση στο επίπεδο της σκέψης, όπου πραγματοποιείται η συγκρότηση των<br />
εννοιών με αφαίρεση από τα απλά εμπειρικά δεδομένα. Η επιστήμη, ως<br />
αντικειμενική γνώση, συνδέει τα πραγματικά δεδομένα, την εμπειρική τους<br />
διαπίστωση και τη θεωρητική τους εξήγηση, συνιστώντας ένα αργό πέρασμα από τις<br />
μεμονωμένες παρατηρήσεις και εμπειρίες στη γενική ιδέα. Η γενίκευση αυτή<br />
αποτελεί την έκφραση των συσσωρευμένων παρατηρήσεων” (ό. π., σ. 55). Μολονότι<br />
ο τρόπος με τον οποίο μεταβάλλεται η επιστημονική γνώση δεν αποτελεί το κέντρο<br />
του προβληματισμού των επαγωγιστών, το μεθοδολογικό σχήμα που υιοθετούν για<br />
την οικοδόμηση της γνώσης, επιτρέπει μια σχηματική διατύπωση του προτύπου<br />
αλλαγής των επιστημονικών θεωριών (Κουλαϊδής 1994, σ.133):<br />
“ - Η νέα επιστημονική γνώση είναι προϊόν σωρευτικής διαδικασίας.<br />
- Η νέα επιστημονική γνώση έρχεται να συμπληρώσει ή να προεκτείνει την<br />
προϋπάρχουσα γνώση. Προϋπάρχουσα και νέα γνώση όχι μόνο είναι σύμμετρες,<br />
αλλά η νέα γνώση αποτελεί φυσική εξέλιξη της παλαιάς.<br />
- Το πεδίο εγκυρότητας της επιστημονικής γνώσης καθορίζεται από τους όρους και<br />
την ευρύτητα εφαρμογής του επαγωγικού μεθοδολογικού σχήματος. Εξέχον<br />
χαρακτηριστικό του σχήματος αυτού είναι η προσπάθεια για επαλήθευση των<br />
υποθέσεων.<br />
- Η διαδικασία αλλαγής της επιστημονικής γνώσης είναι μια εξελικτική διαδικασία<br />
που οδηγεί σε ολοένα και μεγαλύτερη προσέγγιση της αλήθειας.<br />
- Η οριστική έκφραση νέας και έγκυρης επιστημονικής γνώσης είναι οι<br />
επιστημονικοί νόμοι, οι οποίοι προβλέπουν την εξέλιξη παρόμοιων περιπτώσεων<br />
που δεν έχουν μέχρι στιγμής εξεταστεί.”<br />
Κατά τη δεκαετία του 1960 εμφανίζονται νέα ρεύματα στην Επιστημολογία και την<br />
Ιστορία των Επιστημών με κύριους εκπροσώπους τους K. Popper και I. Lakatos<br />
(υποθετικό-παραγωγικό ρεύμα), T. Kuhn («συμφραστικό»/πραγματιστικό ρεύμα) και<br />
P. Feyerabend (σχετικιστικό ρεύμα) (ό.π., σ. 131). Παρά τις ρητές μεταξύ τους<br />
διαφορές σε μια σειρά επί μέρους θέσεων -συμβατότητα και συγκρισιμότητα παλαιάς<br />
και νέας γνώσης, ιδεολογικός χαρακτήρας της επιστημονικής γνώσης, συμμετοχή του<br />
υποκειμενικού παράγοντα και των σχέσεων επικοινωνίας στην εξέλιξη της επιστήμης<br />
(Κουτούγκος 1981)-, διαμορφώνουν από κοινού μια φυσιογνωμία σύγκρουσης με την<br />
* Κεντρική ιδέα του θετικισμού είναι η υπεροχή των θετικών επιστημών με τις εμπειρικές και<br />
πειραματικές μεθόδους τους, καθώς και η έξαρση της επιστήμης ως μοναδικού οργάνου κοινωνικής<br />
προόδου. Οι θετικιστές, “… γνήσια φιλοσοφικά τέκνα του εμπειρισμού, διακηρύσσουν ότι κάθε έγκυρη<br />
γνώση πηγάζει από την εμπειρία. Ακόμα και η διατύπωση γενικών νόμων στηρίζεται από πριν, ή<br />
επαληθεύεται μετέπειτα, πάνω στην ίδια βάση: τη μαρτυρία των γεγονότων” (Αυγελής 2004 σ. 453-<br />
456).<br />
10
κλασική θετικιστική σκέψη σε ό,τι αφορά την ανάπτυξη της επιστήμης:<br />
“αντιμάχονται την ιδέα της συσσωρευτικής διαδικασίας οικοδόμησης της επιστήμης,<br />
απορρίπτουν στην πράξη την αποκλειστική προέλευση των θεωριών από την<br />
προσπέλαση του φυσικού κόσμου διαμέσου της εμπειρίας και τη γενίκευση μέσω της<br />
επαγωγικής σκέψης και υπογραμμίζουν τη συμβολή των παραγωγικών διαδικασιών<br />
διαμόρφωσης των επιστημών. Αναδεικνύουν δηλαδή τη σημασία και το ρόλο της<br />
διατύπωσης υποθέσεων, οι οποίες βασίζονται όχι μόνο στο σύνολο της<br />
προϋπάρχουσας γνώσης, αλλά και στη φαντασία και τη διορατικότητα” (Ραβάνης<br />
2002, σ. 40).<br />
Η πλατιά διάδοση που γνώρισε η θεώρηση της εξέλιξης της επιστήμης όπως<br />
διατυπώνεται στα κείμενα των εκπροσώπων της νέας Επιστημολογίας (Popper 2002,<br />
Lakatos 1987, Kuhn 1981, Feyerabend 1983), είχε ως αποτέλεσμα τη ριζική<br />
αμφισβήτηση της θετικιστικής εξιδανίκευσης της επιστημονικής γνώσης και οδήγησε<br />
τους ερευνητές της Δ.Φ.Ε. σε νέες προσεγγίσεις σε ό,τι αφορά τις κατεστημένες<br />
εκπαιδευτικές πρακτικές. Το νέο πνεύμα που τροφοδότησε τον εκπαιδευτικό<br />
προβληματισμό, προσδιορίζοντας ως κύριο χαρακτηριστικό την εναντίωσή του με<br />
ό,τι θεωρήθηκε πως ενσαρκώνει την παραδοσιακή «δασκαλοκεντρική» φιλοσοφία,<br />
αμφισβητεί έντονα την «από έδρας» διδασκαλία, καθώς και τις αντιλήψεις οι οποίες<br />
επικέντρωναν τις προσπάθειές τους στις επαγωγικές διδακτικές προσεγγίσεις και την<br />
επινόηση τεχνικών για τη μετάδοση γνώσεων απόλυτου κύρους. Έτσι, εκτός από τη<br />
μετάδοση του «σώματος» των γνώσεων, “…νομιμοποιήθηκαν, τουλάχιστον στο<br />
επίπεδο των προθέσεων των ερευνητών της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών, οι<br />
προσωπικές εναλλακτικές προσεγγίσεις, η φαντασία, η ανάδειξη του υποκειμενικού<br />
παράγοντα και βρήκαν θέση στον ιστό της διδακτικής διαδικασίας, η κριτική στάση<br />
απέναντι στις επιστήμες και τις εφαρμογές τους, η αφομοίωση της επιστημονικής<br />
μεθοδολογίας και η ανίχνευση των κοινωνικών και ιστορικών συνιστωσών της<br />
επιστημονικής διαδικασίας” (ό. π.).<br />
1.3. Ψυχολογία και Διδακτική των Φυσικών Επιστημών<br />
Στην Ψυχολογία το ζήτημα της μάθησης καταλαμβάνει προνομιακή θέση. Οι<br />
προσπάθειες για την πειραματική επαλήθευση υποθέσεων οι οποίες σχετίζονται με<br />
συμπεριφορές που παρατηρούνται σε συνθήκες διδασκαλίας, με τη σκέψη και τη<br />
μνήμη, με τη νοητική ανάπτυξη και την οικοδόμηση της γνώσης, αλλά και με τις<br />
προτεινόμενες γνωστικές στρατηγικές, είχαν ως αποτέλεσμα τη διατύπωση θεωριών<br />
οι οποίες αποκλίνουν τόσο ως προς τις βασικές τους θέσεις όσο και ως προς τα<br />
μεθοδολογικά τους πρότυπα. Η κατηγοριοποίηση ωστόσο των θεωρητικών<br />
σχηματοποιήσεων που αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια του 20 ου αιώνα αποτελεί ένα<br />
εξαιρετικά σύνθετο πρόβλημα, καθώς η πολυπαραγοντική φύση των φιλοσοφικών<br />
καταβολών τους και η πολυσημία των ψυχολογικών όρων καθιστούν τα θεωρητικά<br />
χαρακτηριστικά κάθε ρεύματος ευεπίφορα σε πολλαπλές αναγνώσεις, με αποτέλεσμα<br />
την εμφάνιση στη βιβλιογραφία μιας ποικιλομορφίας προτεινόμενων<br />
κωδικοποιήσεων, στις οποίες παρατηρείται συχνά είτε η λεκτική απόδοση των ίδιων<br />
ψυχολογικών «σχολών» με διαφορετικούς γλωσσικούς προσδιορισμούς, είτε η<br />
κατάταξη συγκεκριμένων ερευνητών-ψυχολόγων σε διαφορετικές «σχολές», ανάλογα<br />
με τα κριτήρια ή την οπτική γωνία του εκάστοτε μελετητή. Από την πλευρά μας,<br />
ακολουθώντας την πιο «κλασική» ταξινόμηση και ερμηνεύοντας με την ευρύτερη<br />
δυνατή έννοια τους εμπλεκόμενους όρους, μπορούμε να διακρίνουμε τρία βασικά<br />
ρεύματα στα πλαίσια της συζήτησης των σχέσεων της Ψυχολογίας με την εκπαίδευση<br />
(Κασσωτάκης & Φλουρής 2000): τη «σχολή» της Συμπεριφοριστικής ψυχολογίας, η<br />
οποία εντάσσει της ερμηνείες της στα πλαίσια των συνειρμικών συνδέσεων, τη<br />
11
«σχολή» της Μορφολογικής ψυχολογίας, η οποία συγκροτείται στη βάση της<br />
ανάδειξης των φαινομένων της αντίληψης και της αξίας του ενορατικού στοιχείου και<br />
τη «σχολή» της Γνωστικής ψυχολογίας, η οποία ερμηνεύει τη διαδικασία της<br />
μάθησης με όρους κατά κύριο λόγο νοητικών διεργασιών. Θα επιχειρήσουμε στη<br />
συνέχεια να παρουσιάσουμε, κατά το δυνατόν συνοπτικά, τις βασικές θέσεις των<br />
παραπάνω ρευμάτων , καθώς και την κριτική που έχει ασκηθεί σ’ αυτές.<br />
1.3.1. Η Συμπεριφοριστική Ψυχολογία<br />
Ο συμπεριφορισμός ή μπιχεβιορισμός θεμελιώνεται στη βασική θέση της<br />
συνειρμικής διασύνδεσης μεταξύ ερεθίσματος και αντίδρασης, μια θέση που<br />
διατυπώνουν και επιχειρούν να επαληθεύσουν μέσω πειραμάτων με ζώα οι<br />
πρόδρομοι του θεωρητικού αυτού ρεύματος I. Pavlov και E. Thorndike στις αρχές<br />
του 20 ου αιώνα. Στους βασικούς εκπροσώπους του συμπεριφορισμού θα πρέπει να<br />
συμπεριλάβουμε και τους J. Watson και B. Skinner οι οποίοι, αναζητώντας εγγυήσεις<br />
αντικειμενικότητας στις έρευνές τους με ανθρώπινα πειραματόζωα, απορρίπτουν την<br />
ιδέα της δυνατότητας επιστημονικής διερεύνησης των νοητικών μηχανισμών, με το<br />
σκεπτικό ότι οι νοητικές διεργασίες ως μη παρατηρήσιμες είναι αδύνατο να<br />
μελετηθούν. Προτείνουν λοιπόν την έρευνα στο πεδίο της συμπεριφοράς (με την<br />
έννοια της κάθε είδους δραστηριότητας η οποία μπορεί να καταγραφεί) και<br />
μεταφέρουν το θέμα της ανάπτυξης της νοημοσύνης στο ζήτημα της μελέτης των<br />
όρων κάτω από τους οποίους το άτομο-υποκείμενο αντιδρά και ανταποκρίνεται στα<br />
ερεθίσματα που δέχεται από το περιβάλλον του μέσω των αισθήσεων ή εκδηλώνει<br />
μια αυθόρμητη συμπεριφορά, την «ενεργή συμπεριφορά» (Πασχάλης 1989, σ. 40).<br />
Σε ό,τι αφορά το ζήτημα της μάθησης, οι προεκτάσεις του συμπεριφοριστικού<br />
σχήματος «ερέθισμα-αντίδραση» είναι σαφείς. Η διδασκαλία πρέπει να είναι<br />
διαβαθμισμένη, να προχωρεί κατά στάδια (να είναι συνεπώς αθροιστικού τύπου) και<br />
να επιδιώκει κάθε φορά την ορθή ανταπόκριση των μαθητών στα ερεθίσματα που<br />
παρουσιάζονται. Η κατάλληλη επομένως διαμόρφωση του μαθησιακού<br />
περιβάλλοντος καθώς και η σωστή ρύθμιση των επιδράσεων που αυτό ασκεί στο<br />
άτομο, αρκούν για να προκαλέσουν την εκδήλωση ενός συγκεκριμένου είδους<br />
συμπεριφοράς ικανής να οδηγήσει το υποκείμενο στην πραγμάτωση<br />
προαποφασισμένων στόχων. Κατ’ αυτόν τον τρόπο οι διδακτικοί και παιδαγωγικοί<br />
στόχοι αποκτούν κεντρική θέση στο συμπεριφοριστικό μαθησιακό πρότυπο .<br />
αποτελούν το σημείο εκκίνησης κάθε διδασκαλίας και η επίτευξή τους το κριτήριο με<br />
το οποίο ελέγχεται η αποτελεσματικότητά της.<br />
Στο γνωσιολογικό τομέα, οι Bloom & Krathwohl (1986) διακρίνουν και<br />
αντιδιαστέλλουν δύο επίπεδα νοητικών λειτουργιών: τις κατώτερες, οι οποίες<br />
αφορούν την ενεργοποίηση της μνήμης, την ικανότητα επεξήγησης και τη μεταφορά<br />
όσων έχουν διδαχθεί σε νέες καταστάσεις και τις ανώτερες, οι οποίες αφορούν τη<br />
δραστηριοποίηση της αναλυτικής σκέψης και της αξιολογικής κρίσης. Έτσι<br />
προτείνουν αντίστοιχα, για μεν τις πρώτες διδακτικούς στόχους ελέγχου γνώσης,<br />
κατανόησης και εφαρμογής, για δε τις δεύτερες στόχους ικανότητας ανάλυσης,<br />
σύνθεσης και αξιολόγησης.<br />
Από την πλευρά του ο Gagné (1985), θεωρώντας ότι η μάθηση, παρά το γεγονός ότι<br />
είναι μια διαδικασία η οποία συντελείται στον εγκέφαλο, εκδηλώνεται με την<br />
παρατηρήσιμη συμπεριφορά, αναζητά τις καταλληλότερες συνθήκες για την<br />
αρχιτεκτονική της διδασκαλίας και επινοεί ένα ταξινομικό σύστημα που κατατέμνει<br />
τα «είδη της μάθησης» που προσφέρονται στο σχολείο σε πέντε κατηγορίες:<br />
12
“ 1. Μάθηση πληροφοριών και γνώσεων.<br />
2. Μάθηση νοητικών δεξιοτήτων (διακρίσεων, συγκεκριμένων εννοιών, ορισμών ή<br />
κατατάξεων εννοιών, κανόνων, σύνθεσης κανόνων ή λύσης προβλήματος).<br />
3. Μάθηση γνωστικής στρατηγικής.<br />
4. Μάθηση στάσεων.<br />
5. Μάθηση κινητικών δεξιοτήτων.” (Φλουρής 1992, σ. 75-76).<br />
Με βάση αυτήν την κατηγοριοποίηση, οδηγείται στη διατύπωση προτάσεων που<br />
αφορούν τις απαραίτητες διδακτικές ενέργειες, τους διδακτικούς στόχους και τα<br />
μοντέλα διδασκαλίας και αξιολόγησης, θεωρώντας ότι κατ’ αυτό τον τρόπο<br />
επιτυγχάνεται η ανάπτυξη «μαθησιακών ιεραρχιών», ικανοτήτων δηλαδή οι οποίες<br />
κλιμακώνονται από τις κατώτερες στις ανώτερες. Για τον Gagné, όπως άλλωστε και<br />
την πλειοψηφία των συμπεριφοριστών, “οι μαθητές μπορούν να μάθουν οτιδήποτε<br />
και σε οποιαδήποτε ηλικία, αρκεί να έχουν αφομοιώσει τις προαπαιτούμενες<br />
δυνατότητες και να είναι συστηματικά οργανωμένη και προγραμματισμένη η<br />
διδασκαλία” (ό.π., σ. 9).<br />
Στο συναισθηματικό τομέα (αποδοχή στάσεων, πεποιθήσεων και αξιών που<br />
χαρακτηρίζουν την ανθρώπινη συμπεριφορά), η διαβάθμιση των στόχων γίνεται<br />
συνήθως με το μοντέλο που πρότεινε ο Krathwohl και οι συνεργάτες του (1964) και<br />
το οποίο προνοεί για πέντε κατηγορίες: δεκτικότητα, αντίδραση, αποδοχή, οργάνωση,<br />
χαρακτηρισμός.<br />
Τέλος, στον ψυχοκινητικό τομέα (απόκτηση δεξιοτήτων) είναι ευρέως διαδεδομένη η<br />
διαβάθμιση στόχων που προτείνει η Harrow (1972), η οποία προβλέπει επίσης πέντε<br />
κατηγορίες: μίμηση, χειρισμός, ακρίβεια, συντονισμός, φυσικότητα.<br />
Πρωταρχική σημασία για τους μπιχεβιοριστές έχει και η έννοια της «ενίσχυσης» της<br />
μαθησιακής πορείας του ατόμου, η οποία μπορεί να εκδηλωθεί με δύο τρόπους: α) με<br />
την εξασφάλιση άμεσης ανατροφοδότησης στο υποκείμενο για την πορεία της<br />
εργασίας του και την αποτελεσματικότητα των προσπαθειών του, καθώς “...με την<br />
ανατροφοδότηση πληροφορείται ο μαθητής για το επίπεδο της εργασίας του,<br />
πληροφορείται για τα κενά που έχει και ενδυναμώνεται για τις επιτυχίες του”<br />
(Θεοφιλίδης 1996, σ. 367) β) με την ενθάρρυνση μιας επιθυμητής συμπεριφοράς η<br />
οποία συμπληρώνεται από την αποθάρρυνση μιας ανεπιθύμητης. Με αυτό τον τρόπο<br />
αυξάνεται η πιθανότητα επανεμφάνισης της συγκεκριμένης δραστηριότητας και έτσι<br />
τόσο στο επίπεδο της μάθησης όσο και σε αυτό της διδακτικής διαδικασίας<br />
προβάλλεται μια κατευθυντήρια πορεία, η οποία υποβοηθά την καθοδήγηση του<br />
ατόμου στο προσδοκώμενο αποτέλεσμα (Κομίλη 1981, σ. 96-99).<br />
Η συμπεριφοριστική θεωρία για τη μάθηση βρίσκει πλατιά απήχηση τις πρώτες<br />
δεκαετίες του 20 ου αιώνα και κυριαρχεί για πενήντα τουλάχιστον χρόνια στο χώρο<br />
της Ψυχολογίας, ενώ εμφανείς είναι οι επιδράσεις της και στον εκπαιδευτικό χώρο.<br />
Οι εκπαιδευτικές πρακτικές περιορίζονται σε ένα ασφυκτικό πλαίσιο, το οποίο<br />
οριοθετείται από ένα πλέγμα αρχών, κανόνων και σχεδίων που απορρέουν από το<br />
αρχετυπικό σχήμα «ερέθισμα-αντίδραση» και παίρνουν τη μορφή διδακτικής<br />
δεοντολογίας. Όμως ο μπιχεβιορισμός, στην προσπάθειά του να προσαρμόσει μια<br />
πληθώρα συμπεριφορών σε ένα μικρό αριθμό νόμων καθολικής ισχύος, αγνοεί όσα<br />
μεσολαβούν μεταξύ ερεθίσματος και αντίδρασης. Έτσι, για παράδειγμα, η εκδήλωση<br />
διαφορετικών συμπεριφορών κάτω από την επίδραση του ίδιου ερεθίσματος και των<br />
ίδιων συνθηκών ενίσχυσης αποτελεί ένα φαινόμενο το οποίο δεν μπορεί να<br />
ερμηνευτεί με το συμπεριφοριστικό μοντέλο, καθώς τίθενται εκτός πεδίου έρευνας<br />
μια σειρά από παράγοντες: “Οι μπιχεβιοριστικές θεωρήσεις παραγνωρίζουν ότι το<br />
13
παιδαγωγικό εγχείρημα είναι κυρίως δυναμική σχέση αλληλεπίδρασης η οποία<br />
υπόκειται σε ποικίλους συγκινησιακούς, κοινωνικούς και συναισθηματικούς<br />
καθορισμούς” (Κοσμόπουλος 1983, σ.69). Επί πλέον οι νοητικές διεργασίες, καθώς<br />
δεν εμπίπτουν στην παρατηρήσιμη συμπεριφορά, δεν φαίνεται να παίζουν κανένα<br />
ρόλο στη διαδικασία της μάθησης και η Ψυχολογία εξομοιώνεται με τη θετικιστική<br />
εικόνα της Φυσικής, προβάλλοντας στην ανθρώπινη συμπεριφορά την μονοσήμαντη<br />
αντιστοιχία αιτίου-αποτελέσματος. Τέλος, σε ό,τι αφορά την εκπαιδευτική<br />
διαδικασία, ο κατατεμαχισμός των διδακτικών αντικειμένων που στοχεύει στην<br />
τμηματική και αθροιστική μετάδοση της γνώσης και τον αυστηρό προγραμματισμό<br />
της παρουσίασής της, εξαφανίζει από το διδακτικό προσκήνιο την κοινωνική<br />
διαμόρφωση της σκέψης του ψυχολογικού υποκειμένου και αναιρεί τον ιστορικά<br />
προσδιορισμένο χαρακτήρα της παρεχόμενης γνώσης (Gagliardi 1981).<br />
1.3.2. Η Μορφολογική Ψυχολογία<br />
Η Μορφολογική Ψυχολογία (ή Ψυχολογία της «ολότητας» ή Ψυχολογία του<br />
«πεδίου») εμφανίζεται κατά τη δεύτερη και τρίτη δεκαετία του 20 ου αιώνα από τους<br />
Γερμανούς θεωρητικούς M. Wertheimer και K. Koffka και ενδυναμώνεται με τις<br />
πειραματικές εργασίες του W. Kohler (1929/1992). Για τους εκπροσώπους της<br />
«σχολής» αυτής, η ανθρώπινη σκέψη αντιλαμβάνεται τον περιβάλλοντα κόσμο μέσω<br />
της πρόσληψης οργανωμένων «Μορφών» (Gestalt), με την έννοια της Μορφής να<br />
αναφέρεται όχι στην εικόνα αλλά στη δομή των προσλαμβανομένων. Όπως<br />
διατείνονται οι υποστηρικτές της μορφολογικής θεώρησης, μεταξύ των<br />
αισθητηριακών δεδομένων και των αντιληπτικών σχηματισμών δεν εγκαθίσταται<br />
αμφιμονοσήμαντη αντιστοιχία, καθόσον οι τελευταίοι οργανώνονται σε πεδία, στο<br />
εσωτερικό των οποίων η μεταβολή ενός στοιχείου επιφέρει διαταραχή και στα<br />
υπόλοιπα. Έτσι, η ενδεχόμενη διαταραχή στο αντιληπτικό ψυχολογικό πεδίο,<br />
προκαλεί μια ανισορροπία στο υποκείμενο, η οποία αποκαθίσταται μόνο εφ’ όσον<br />
πραγματοποιηθεί η μετάβαση από ένα κατώτερο τύπο νοητικής οργάνωσης σε έναν<br />
ανώτερο. Με άλλα λόγια η μάθηση γίνεται αντιληπτή ως μια προέκταση της<br />
αντιληπτικής δραστηριότητας. Στον τομέα των παιδαγωγικών παρεμβάσεων, η<br />
διδασκαλία που στηρίζεται στη μορφολογική θεωρία της μάθησης ξεκινά από την<br />
ιδέα της ενόρασης, της επινόησης δηλαδή λύσεων σε προβληματικές καταστάσεις<br />
που έχουν ολική μορφή. Μια τέτοιου τύπου διδασκαλία τοποθετεί το υποκείμενο<br />
μπροστά σε ένα πρόβλημα και αναμένει από αυτό την ανάληψη πρωτοβουλιών για τη<br />
λύση του: την ανάλυση δηλαδή του προβλήματος στα συνθετικά του στοιχεία, την<br />
κατανόηση των μεταξύ τους σχέσεων και, μέσα από μια επαγωγική νοητική<br />
διαδικασία, τη σύλληψη υπό τύπον έμπνευσης, της λύσης του.<br />
Η μορφολογική θεώρηση μεταφέρει τον πυρήνα του προβλήματος της μάθησης από<br />
το ζήτημα της δημιουργίας δεσμών μεταξύ ερεθίσματος και αντίδρασης, σε αυτό των<br />
λειτουργιών της ανθρώπινης νόησης αποδίδοντας στην ενορατική μάθηση τρία<br />
χαρακτηριστικά γνωρίσματα (Θεοφιλίδης 1996, σ.369-370):<br />
“1. Η ενορατική λύση δεν επέρχεται βαθμιαία, αθροιστικά όπως υποστηρίζει ο<br />
συμπεριφορισμός, αλλά αιφνίδια, ως έκλαμψη, ως έμπνευση.<br />
2. Η πραγματοποίηση ενορατικής μάθησης είναι δυνατή μόνο αν το υποκείμενο<br />
αντιληφθεί την προβληματική κατάσταση ως οργανωμένο όλον και επισημάνει<br />
τις σχέσεις που διέπουν τα μέρη του.<br />
3. Η ενορατική μάθηση προϋποθέτει νοητική δραστηριοποίηση του υποκειμένου . δεν<br />
προκύπτει ως αποτέλεσμα εξωγενών, περιβαλλοντικών επιδράσεων αλλά ως<br />
αποτέλεσμα εσωτερικών διεργασιών του ατόμου”.<br />
14
Συνακόλουθα, η οργάνωση και διεξαγωγή της διδασκαλίας πρέπει να έχει τα<br />
ακόλουθα χαρακτηριστικά (ό. π., σ. 371-372):<br />
“-Να τοποθετεί το κέντρο βάρους της στο ίδιο το υποκείμενο, στην ουσιαστική και<br />
δυναμική συμμετοχή του στη διαδικασία της μάθησης.<br />
-Να στηρίζεται σε μαθησιακή κατάσταση που ευνοεί την ενόραση και η οποία<br />
ταυτόχρονα συνάδει με τις νοητικές και γνωστικές δυνατότητες του υποκειμένου.<br />
-Να βασίζεται στον πειραματισμό και την ανακάλυψη”.<br />
Αυτό σημαίνει πως η μάθηση δεν προκύπτει από απλή παράθεση και απομνημόνευση<br />
πληροφοριών. Το υποκείμενο δεν μπορεί να είναι θεατής και ακροατής κατά την<br />
πρόσκτηση της γνώσης. Αντίθετα, πρέπει να έχει τη δυνατότητα αυτόνομης,<br />
υπεύθυνης και σκόπιμης πνευματικής δραστηριοποίησης, δραστηριοποίησης η οποία<br />
επηρεάζει θετικά το συναίσθημα της αυτοϊδέας και την εσωτερική παρώθηση για<br />
δράση και ανάπτυξη πρωτοβουλίας.<br />
Η Μορφολογική Ψυχολογία παρά τη σαφή προσπάθεια να μεταφέρει τον πυρήνα του<br />
προβλήματος της μάθησης από το ζήτημα της δημιουργίας δεσμών μεταξύ<br />
ερεθίσματος και αντίδρασης σε αυτό των λειτουργιών της ανθρώπινης νόησης, δεν<br />
κατάφερε να πείσει για την επάρκεια του εγχειρήματος. Καθώς οι αντιληπτικοί<br />
μηχανισμοί ανάγονται σε φυσιολογικές εγκεφαλικές διαδικασίες, «κατηγορήθηκε»<br />
ότι επιστρέφει από άλλο δρόμο σε μια εμπειριστική θεώρηση, αντικαθιστώντας την<br />
έννοια του συνειρμού με αυτήν της οργανωμένης ολότητας που αποκαλεί «Μορφή».<br />
Η αιφνίδια, από την πλευρά του υποκειμένου, ανακάλυψη “…οφείλεται κυρίως στην<br />
ευνοϊκή ρύθμιση των στοιχείων μιας πειραματικής κατάστασης και στην ειδική<br />
χρήση της προηγούμενης εμπειρίας” (Ραβάνης 1991, σ. 20). Πρόκειται δηλαδή<br />
ουσιαστικά για μια καταχρηστική αναλογία ανάμεσα στην αντιληπτική δομή και στη<br />
νοημοσύνη, έννοιες οι οποίες παρά την αναμφισβήτητη συγγένειά τους δεν<br />
ταυτίζονται σε καμία περίπτωση (Piaget 1986, σ. 81-94). Επί πλέον “…αποκρύπτεται<br />
σιωπηρά η σταθερή αλληλεπίδραση της προγενέστερης με την παρούσα εμπειρία,<br />
αφού οι Μορφές θεωρούνται οντότητες χωρίς ιστορία, αμέσως αντιληπτές και όχι<br />
σταδιακά διαμορφωνόμενες” (Κρασανάκης 1987, σ. 117). Έτσι, οι απόπειρες για<br />
συνολικές τοποθετήσεις στο ζήτημα της εκπαιδευτικής διαδικασίας που είναι<br />
γνωστές ως «παιδαγωγική Gestalt», δεν κατάφεραν παρά να καταγραφούν ως μία<br />
συνιστώσα του ρεύματος που απεκλήθη «φιλελεύθερο-μεταρρυθμιστικό»<br />
(Κοντογιαννοπούλου 1983), με κύρια στόχευση την ανάπτυξη της ανθρώπινης<br />
υπόστασης, χωρίς όμως ιδιαίτερη επιστημολογική προοπτική, αλλά και με<br />
προβλήματα εφαρμογής (Νιτσόπουλος 1984).<br />
1.3.3. Η Γνωστική Ψυχολογία<br />
Η Γνωστική Ψυχολογία καθιερώνεται κατά τη δεκαετία του 1960, παρότι οι ιδέες που<br />
πρεσβεύει διακρίνονται στο χώρο της Ψυχολογίας από την εποχή της<br />
μπιχεβιοριστικής κυριαρχίας. Έχοντας έναν ανθρωποκεντρικό προσανατολισμό,<br />
επιχειρεί να αναλύσει και να μελετήσει τις εσωτερικές λειτουργικές διαδικασίες που<br />
διέπουν τις γνωστικές δραστηριότητες του ανθρώπου. Για τους υποστηρικτές της, η<br />
«γνωστική» κατεύθυνση δεν αποτελεί έναν από τους πολλούς κλάδους της<br />
Ψυχολογίας “…αλλά μια νέα θεωρητική προσέγγιση, η οποία έρχεται να ερμηνεύσει<br />
φαινόμενα ήδη γνωστά στην Ψυχολογία από πολλά χρόνια αλλά και φαινόμενα νέα,<br />
τα οποία δεν μπορούσαν να καλυφθούν από τις προϋπάρχουσες θεωρητικές τάσεις,<br />
καθώς το θεωρητικό πρότυπο που καθοδηγούσε την ψυχολογική σκέψη, το<br />
συνειρμικό πρότυπο δηλαδή, δεν επέτρεπε την επίκληση εννοιών, όπως η γνώση και<br />
οι γνωστικές διαδικασίες” (Κωσταρίδου 1992, σ. 1). Η ανάπτυξη της Γνωστικής<br />
Ψυχολογίας ήρθε σαν αποτέλεσμα τόσο των προβλημάτων που παρουσίασε η<br />
15
ερμηνεία της σύνθετης ανθρώπινης συμπεριφοράς με βάση το συνειρμικό σχήμα<br />
«ερέθισμα-αντίδραση» της συμπεριφοριστικής σχολής, όσο και μιας σειράς<br />
εξελίξεων στους τομείς της γλωσσολογίας, της θεωρίας της πληροφορικής και των<br />
ηλεκτρονικών υπολογιστών. Ήδη από τα πρώτα μεταπολεμικά χρόνια η θεωρία των<br />
πληροφοριών εφαρμόστηκε στα συστήματα επικοινωνίας και επεκτάθηκε στην<br />
περιγραφή σύνθετων κοινωνικών και ψυχολογικών φαινομένων. Διατυπώθηκε<br />
δηλαδή η άποψη ότι ο ανθρώπινος νους λειτουργεί ως μια συσκευή επεξεργασίας<br />
πληροφοριών, τα χαρακτηριστικά και οι δυνατότητες της οποίας μπορούν να<br />
μετρηθούν με ακρίβεια (Gardner 1985). Η Γνωστική Ψυχολογία μεταφέρει λοιπόν το<br />
κέντρο των ερευνών της στο άτομο. Υποθέτοντας αναλογική συμπεριφορά<br />
ηλεκτρονικού υπολογιστή και ανθρώπινου γνωστικού συστήματος, εστιάζει το<br />
ενδιαφέρον της στους «εσωτερικούς» μηχανισμούς επεξεργασίας των πληροφοριών<br />
από το υποκείμενο και προτείνει τη λειτουργία ορισμένων βασικών γνωστικών<br />
μηχανισμών όπως η κωδικοποίηση των προσλαμβανομένων πληροφοριών, η<br />
συγκράτησή τους ως βραχυπρόθεσμη μνήμη, η κατά βούληση ανάσυρσή τους, η<br />
σύγκριση με νέες πληροφορίες και η έκφρασή τους, η μετατροπή δηλαδή των<br />
εσωτερικευμένων πληροφοριών σε παρατηρήσιμη συμπεριφορά (Πόρποδας 1996, σ.<br />
87-91).<br />
Σύμφωνα με τη «γνωστική» θεώρηση, το φαινόμενο της μάθησης συνίσταται σε<br />
αυτήν ακριβώς τη διαδικασία απόκτησης, συγκράτησης και χρησιμοποίησης των<br />
πληροφοριών. Το άτομο δηλαδή, “…επιλέγει και προσλαμβάνει τα ερεθίσματα (τα<br />
οποία είναι οι φορείς των πληροφοριών) με τους αισθητηριακούς υποδοχείς, τα<br />
μετασχηματίζει σε μια μορφή μηνυμάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από το<br />
νοητικό του σύστημα, τα επεξεργάζεται, τα συγκρατεί για λίγο ή για πολύ χρόνο και<br />
τα χρησιμοποιεί, όταν τα χρειάζεται” (ό. π., σ. 13). Για έναν από τους<br />
σημαντικότερους εκπροσώπους της Γνωστικής Ψυχολογίας, τον U. Neisser (1967 &<br />
1976), η αντίληψη, η πρόσκτηση της γνώσης και η δραστηριότητα του ατόμου<br />
κρίνονται ως πορείες αλληλεπίδρασης οργανισμού και περιβάλλοντος. Θεωρώντας<br />
ότι η μάθηση είναι διαδικασία ενεργού νοητικής δραστηριότητας του υποκειμένου<br />
και όχι απλής ανταπόκρισης σε ερεθίσματα του περιβάλλοντος, αποδέχεται τη μελέτη<br />
των γνωστικών λειτουργικών διαδικασιών και δεν αρκείται στη απλή καταγραφή των<br />
παρατηρήσιμων συμπεριφορών.<br />
Η κριτική ανάλυση των υποθέσεων της Γνωστικής Ψυχολογίας εστιάζεται στο<br />
κρίσιμο ερώτημα που τίθεται αναφορικά με τη φύση του «μεγέθους» που<br />
αποκαλείται πληροφορία. Ποια είναι η διάσταση αυτού του μεγέθους; Η κοινωνική, η<br />
ψυχολογική, ή αυτή που αποδίδει η Φυσική στην έννοια του ερεθίσματος; Όπως<br />
παρατηρεί ο Γ. Παπαμιχαήλ (1988, σ. 69-70), “η σύγχυση που προκαλεί ο όρος της<br />
«πληροφορίας-ερεθίσματος» είναι χαρακτηριστική της επιστημολογικής ασάφειας<br />
αυτής της θεωρίας: πράγματι, ενώ η έννοια της πληροφορίας στις κοινωνικές<br />
επιστήμες ενέχει και προϋποθέτει κάποιο νόημα που δεν γίνεται αντιληπτό από το<br />
υποκείμενο παρά από τη στιγμή που αναγνωρίζεται η σημασία του, το ερέθισμα εδώ<br />
κάνει έκκληση στην αποκλειστική «φυσική» διάσταση της σχέσης του οργανισμού με<br />
το περιβάλλον του”. Η προσέγγιση δηλαδή της Γνωστικής Ψυχολογίας απλοποιεί την<br />
ποικιλία του φαινομένου της πρόσκτησης της γνώσης, άρα και της μάθησης, μέσα<br />
από μια σχηματοποίηση, τους «μηχανισμούς», αναδεικνύοντας έτσι την εμπειριστική<br />
όψη της θεώρησης. Η εκπαιδευτική δραστηριότητα όμως και η από αυτήν<br />
απορρέουσα προσδοκία της μάθησης “…είναι μια διαδικασία μετάδοσης της<br />
ιστορικά συσσωρευμένης ανθρώπινης εμπειρίας, αλλά και της ανάπτυξης της<br />
νοημοσύνης. …Τα αντιληπτικά ερεθίσματα εννοηματώνονται μόνο στο βαθμό που<br />
αποκτούν συνάφεια με σημασίες, δηλαδή αν λειτουργήσουν ως σημαίνοντα του<br />
16
ανθρώπινου περιβάλλοντος. Κάθε πληροφορία, όπως ακριβώς η ανθρώπινη νόηση<br />
και δραστηριότητα, είναι φαινόμενο κοινωνικά, πολιτισμικά και ιστορικά<br />
προσδιορισμένο. Έτσι, η αποφόρτισή της από τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, με<br />
τη διαδικασία που ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής επιτυγχάνει, ακυρώνει την ίδια<br />
την έννοια του βιώματος” (Ραβάνης 1991, σ. 23).<br />
Συμπερασματικά, μπορούμε να ισχυριστούμε ότι, παρά την υποτίμηση της<br />
κοινωνικής διάστασης του φαινομένου της μάθησης, η υποδοχή και αποδοχή των<br />
υποθέσεων και των πορισμάτων της Γνωστικής Ψυχολογίας διαμόρφωσε ένα νέο<br />
τοπίο στο επίπεδο του εκπαιδευτικού προβληματισμού. Ερχόμενη σε ρήξη με τη<br />
συμπεριφοριστική θεώρηση, η οποία είχε επιβάλλει στην εκπαίδευση, για<br />
περισσότερο από μισό αιώνα, ένα «δασκαλοκεντρικό» μοντέλο διδασκαλίας, με το<br />
μαθητή-δέκτη να θεωρείται δημιούργημα του περιβάλλοντος και το διδάσκοντα να<br />
εμφανίζει απεριόριστες δυνατότητες σχηματοποίησης της μαθησιακής συμπεριφοράς,<br />
η «γνωστική» κατεύθυνση απελευθερώνει την παιδαγωγική σκέψη από το συνειρμικό<br />
πρότυπο, αποποιείται τη διαδικασία της μάθησης ως εγγραφής σε tabula rasa, ενώ<br />
πρεσβεύει ταυτόχρονα την ενεργητική συμμετοχή του ατόμου στη μαθησιακές<br />
διεργασίες. Έτσι, παρά την αδυναμία της να απαντήσει πειστικά και ολοκληρωμένα<br />
στα ερωτήματα που αφορούν την πρόσκτηση της γνώσης, επηρέασε σημαντικά τον<br />
προσανατολισμό των παιδαγωγικών και εκπαιδευτικών αναζητήσεων κατά τη<br />
δεκαετία του 1960 και συνέβαλε αποφασιστικά στις διαδικασίες συγκρότησης μιας<br />
νέας διδακτικής πρότασης.<br />
1.4. Η συγκρότηση της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών<br />
Τις πρώτες μεταπολεμικές δεκαετίες, στις βιομηχανικές κοινωνίες της Δύσης<br />
αναπτύχθηκαν έντονες συζητήσεις σχετικές με τα προγράμματα διδασκαλίας των<br />
Φυσικών Επιστημών τόσο στην πρωτοβάθμια όσο και στη δευτεροβάθμια<br />
εκπαίδευση. Οι ραγδαίες εξελίξεις στους χώρους των θετικών επιστημών και της<br />
τεχνολογίας, σε συνδυασμό με τις κοινωνικές, πολιτικές και οικονομικές<br />
ανακατατάξεις, αφενός ανέδειξαν την αναποτελεσματικότητα των παραδοσιακών<br />
μορφών διδασκαλίας, αφετέρου δημιούργησαν τις προϋποθέσεις για την οικοδόμηση<br />
νέων διδακτικών προσεγγίσεων, εναρμονισμένων με τις σύγχρονες επιστημονικές και<br />
παιδαγωγικές αντιλήψεις. Καρπός των αναζητήσεων αυτών ήταν ένα<br />
μεταρρυθμιστικό ρεύμα εκπόνησης «ολοκληρωμένων» αναλυτικών προγραμμάτων<br />
διδασκαλίας των Φυσικών Επιστημών (curricula), τα οποία συγκροτήθηκαν στη βάση<br />
συγκεκριμένων θεωρητικών ρευμάτων, ενσωματώνοντας και άλλα στοιχεία εκτός<br />
από το προς διδασκαλία γνωστικό αντικείμενο (επιστημολογικές και κοινωνιολογικές<br />
θέσεις, θεωρίες για τη μάθηση, στοιχεία από την Ιστορία των Επιστημών, κ. ά.).<br />
Έτσι, τη δεκαετία του ’50 αναπτύσσονται στις ΗΠΑ προγράμματα<br />
προσανατολισμένα στις διαδικασίες ανάπτυξης της επιστημονικής γνώσης μέσα από<br />
την επιστημονική μέθοδο, όπως το PSSC (Physical Science Study Committee) -ένα<br />
πρόγραμμα του MIT που απευθυνόταν σε μαθητές θετικής κατεύθυνσης που θα<br />
ακολουθούσαν μετέπειτα σπουδές στις φυσικές επιστήμες- και το ESS (Elementary<br />
Science Study) (Ψύλλος 1979), ενώ τη δεκαετία του ’60 εφαρμόζεται σε ένα μεγάλο<br />
αριθμό σχολείων το Harvard Project Physics, ένα πρόγραμμα το οποίο προωθούσε<br />
την ιδέα «η Φυσική για όλους» και βασιζόταν στην ιστορική και πολιτισμική<br />
προσέγγιση της επιστήμης (Κολιόπουλος & Ψύλλος 1982). Λίγο αργότερα<br />
αναπτύσσονται στη Μ. Βρετανία τα προγράμματα Nuffield και CASE (Cognitive<br />
Acceleration through Science Education), τα οποία απηχούσαν τις επιστημολογικές<br />
θέσεις του Piaget και εφάρμοζαν κοινωνικά κριτήρια για την επιλογή της σχολικής<br />
γνώσης (Βλάχος 2004), ενώ ταυτόχρονα εμφανίζονται στη Γαλλία τα προγράμματα<br />
17
της Commission Lagarrique και λίγο νωρίτερα καινοτομικά παιδαγωγικά<br />
προγράμματα όπως, για παράδειγμα, αυτά των Freinet και Montessori με σύνθημα τη<br />
«στροφή προς το παιδί» (Tiberghien 1985). Τα προγράμματα αυτά δεν είχαν<br />
σημαντικές επιτυχίες, δέχτηκαν κριτική που αφορούσε είτε τον επιλεκτικό<br />
προσανατολισμό τους προς μαθητές με προσδιορισμένες επαγγελματικές<br />
κατευθύνσεις, είτε την αδυναμία τους να ανταποκριθούν στις σύγχρονες κοινωνικές<br />
ανάγκες οι οποίες διαμορφώνονταν από τις αλληλεπιδράσεις τεχνολογίας και<br />
κοινωνίας και σύντομα εγκαταλείφθηκαν (Παπαδημητρίου 1988). Παρά τις όποιες<br />
αδυναμίες τους όμως και την έλλειψη ομοιογένειας ή συνάφειας, δημιούργησαν<br />
κάποιες τομές στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών, ανέδειξαν νέες<br />
θεματολογίες προβλημάτων και, κυρίως, έθεσαν μια νέα σειρά ερωτημάτων.<br />
Την ίδια περίπου εποχή, μια σειρά ερευνητών/τριών προερχόμενων κυρίως από το<br />
χώρο των Φυσικών Επιστημών, αντιμετωπίζοντας κριτικά τα διδακτικά ζητήματα<br />
που σχετίζονται με τη μάθηση ως διαδικασία η οποία μετασχηματίζει δομικά και<br />
λειτουργικά χαρακτηριστικά της σκέψης, επιχειρούν να απαντήσουν στα σχετικά<br />
ερωτήματα με την οργάνωση ερευνητικών προσπαθειών στη βάση νέων<br />
προσανατολισμών. Επιχειρούν, δηλαδή, έρευνες, οι οποίες “…ξεκινούν από την<br />
εμπειρική μελέτη των χαρακτηριστικών των βιωματικών συλλογισμών των μαθητών<br />
(όπως αυτοί καταγράφονται όταν τα παιδιά κάνουν περιγραφές ή προβλέψεις και<br />
δίνουν εξηγήσεις απαντώντας σε ερωτήσεις), ή στο πλαίσιο ειδικών έργων που<br />
σχετίζονται με ιδιότητες των φυσικών αντικειμένων και υλικών, φαινόμενα του<br />
φυσικού κόσμου και έννοιες των Φυσικών Επιστημών” (Ραβάνης 2002, σ. 34).<br />
Καταλυτική επίδραση στις προσπάθειες αυτές άσκησαν οι σύγχρονες,<br />
προσανατολισμένες στη μάθηση επιστημολογικές και ψυχολογικές θεωρήσεις που<br />
αναφέρθηκαν προηγουμένως, των οποίων οι υποθέσεις εργασίας έρχονταν σε<br />
αντίθεση με τα ρεύματα του κλασσικού εμπειρισμού και του συμπεριφορισμού. Οι<br />
θεωρήσεις αυτές, χωρίς να έχουν τις ίδιες αφετηρίες, αλλά ούτε και τις ίδιες<br />
προοπτικές, διέθεταν ως ενοποιητικό στοιχείο την πρόθεση να σχηματοποιήσουν<br />
θεωρητικά τους μηχανισμούς πρόσκτησης της γνώσης από το υποκείμενο και να<br />
διερευνήσουν τους παράγοντες οι οποίοι συμβάλλουν στην οργάνωση των γνωστικών<br />
λειτουργιών. Η βαθιά απήχηση των ιδεών και των αναζητήσεων αυτών, διέβρωσε τις<br />
βεβαιότητες που συσχέτιζαν το πρόβλημα της μάθησης απλώς και μόνο με την<br />
κατάλληλη οργάνωση του μαθήματος, τη «σωστή» παρουσίαση του γνωστικού<br />
αντικειμένου και τις «σύγχρονες» μεθόδους διδασκαλίας και οδήγησε σύντομα στη<br />
συγκρότηση μιας διεθνούς κοινότητας επιστημόνων, οι οποίοι προσδιορίστηκαν<br />
ερευνητικά σε μια οριοθετημένη επιστημονική περιοχή, τη Διδακτική των Φυσικών<br />
Επιστημών. Είναι δύσκολο να εντοπίσει κανείς επακριβώς το σημείο αφετηρίας της<br />
Δ.Φ.Ε., οπωσδήποτε όμως θα πρέπει αυτό να τοποθετηθεί κάπου μέσα στη δεκαετία<br />
του 1960 * . Οι ερευνητικές προσεγγίσεις του νέου επιστημονικού μορφώματος<br />
στρέφονταν αρχικά προς δύο βασικές κατευθύνσεις (Tiberghien 1985, σ. 75): στο<br />
μαθητή, σε σχέση με τη γνωστική του συγκρότηση (στη διαδικασία δηλαδή<br />
πρόσκτησης των γνώσεων πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τη διδασκαλία) και στο<br />
πλαίσιο παροχής των γνώσεων μέσα στο εκπαιδευτικό σύστημα (τη διαμόρφωση<br />
δηλαδή της σχολικής επιστήμης και τα αναλυτικά προγράμματα). Σε μικρό χρονικό<br />
διάστημα όμως το πεδίο ερευνών επεκτείνεται και σε άλλα θέματα που άπτονται σε<br />
μικρότερο ή μεγαλύτερο βαθμό της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστημών, όπως ο<br />
εντοπισμός και η αντιμετώπιση των γνωστικών εμποδίων, οι γνωστικές στρατηγικές,<br />
* Συμβολικά περισσότερο, το σημείο αυτό θα μπορούσε να τοποθετηθεί στο 1959, στο συνέδριο<br />
Woodshall στις ΗΠΑ, όπου, όπως αναφέρει ο οργανωτής του J. Bruner, για πρώτη φορά κάθισαν στο<br />
ίδιο τραπέζι και συζήτησαν για προβλήματα της εκπαίδευσης, ψυχολόγοι, εκπαιδευτικοί και ερευνητές<br />
των θετικών επιστημών (Μπαγάκης 1992).<br />
18
ο έλεγχος της μεταγνώσης, η μελέτη της μεταβλητής φύλο, η δημιουργία, χρήση και<br />
αξιολόγηση εφαρμογών των ηλεκτρονικών υπολογιστών στη διδασκαλία, κ. ά. Τα<br />
πεδία αυτά της έρευνας αποτελούν την περιοχή σύγκλισης των ενδιαφερόντων<br />
ερευνητικών ομάδων από διάφορες χώρες (ΗΠΑ, Αγγλία, Γαλλία, Γερμανία,<br />
Σουηδία, Ολλανδία, Αυστραλία και, λίγο μεταγενέστερα, Ελλάδα) και έχουν ως<br />
αποτέλεσμα τη συγκρότηση επιστημονικών ενώσεων, την οργάνωση ειδικών<br />
συναντήσεων, συμποσίων και διεθνών συνεδρίων, τη δημιουργία διαφορετικών<br />
τμημάτων εκπαίδευσης στις Φυσικές Επιστήμες στα Πανεπιστήμια και την εμφάνιση<br />
εξειδικευμένων περιοδικών * . Στοιχεία, τα οποία, σε συνδυασμό με τη σταδιακή<br />
ανάπτυξη συναίνεσης ως προς τα μεθοδολογικά εργαλεία και τις μεθόδους για την<br />
ανάλυση των δεδομένων των ερευνών, συνιστούν προϋποθέσεις και αποτελούν<br />
δομικά χαρακτηριστικά της συγκρότησης μιας αυτόνομης επιστημονικής περιοχής<br />
(Κουλαϊδής 1996, σ. 412-413). Ταυτόχρονα, εγείρεται μια νέα σειρά ερωτημάτων<br />
που σχετίζονται με την παραγωγή εκπαιδευτικού υλικού, την αξιολόγηση των<br />
διδακτικών παρεμβάσεων, το ρόλο των εκπαιδευτικών ως υποκειμένων της<br />
εκπαιδευτικής διαδικασίας, την ανάλυση των πολύπλοκων σχέσεων στα πλαίσια των<br />
εκπαιδευτικών θεσμών και τις αλληλεπιδράσεις σχολείου και κοινωνικούπολιτισμικού<br />
περιβάλλοντος. Οι ερευνητές της Δ.Φ.Ε. επιχειρούν να δώσουν<br />
απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα, όχι μέσα από κλειστά συστήματα, αρχές, νόμους<br />
ή γενικεύσεις, αλλά στα πλαίσια ενός συνόλου συγγενών αναζητήσεων των οποίων η<br />
συνάφεια δεν οριοθετεί μια μονοσήμαντη θεωρητική προσέγγιση. Επί πλέον, καθώς<br />
αναγνωρίζεται η συνεχής διεύρυνση του φάσματος των μεταβλητών της<br />
εκπαιδευτικής διαδικασίας, η Δ.Φ.Ε. τροφοδοτείται και αλληλεπιδρά με μια σειρά<br />
επιστημονικών πεδίων όπως η Παιδαγωγική, η Επιστημολογία, η Ψυχολογία της<br />
Εκπαίδευσης, η Ιστορία των Επιστημών και η Κοινωνιολογία και φέρνει στο<br />
προσκήνιο το ζήτημα της διεπιστημονικότητας, καθιστώντας αναγκαία την<br />
εξοικείωση των διδασκόντων που προέρχονται από το χώρο των Φυσικών Επιστημών<br />
με τους προσανατολισμούς των Ανθρωπιστικών και Κοινωνικών Επιστημών<br />
(Ραβάνης 2002, σ. 51.).<br />
Προσεγγίζοντας λοιπόν τη φυσιογνωμία της Δ.Φ.Ε. στο σημερινό επίπεδο της<br />
ανάπτυξής της είναι σαφές ότι δεν μπορούμε να της αποδώσουμε τα χαρακτηριστικά<br />
ενός συγκροτημένου επιστημονικού κλάδου με τα κριτήρια που χαρακτηρίζουν τις<br />
κλασικές επιστήμες. Μπορούμε ωστόσο μέσα από τα αποτελέσματα του ερευνητικού<br />
έργου που έχει μέχρι στιγμής παραχθεί στο εσωτερικό της, να αναγνωρίσουμε με<br />
σαφήνεια μια σειρά ερωτημάτων που έχουν τεθεί με συστηματικό τρόπο και να<br />
εντοπίσουμε τους κοινούς προβληματισμούς των ερευνητών/τριών σε τέσσερις<br />
άξονες (ό. π., σ. 33):<br />
“1. Στην εξάρτηση των παραγόμενων γνώσεων από τις επιμέρους επιστήμες<br />
αναφοράς (Φυσική, Χημεία, Βιολογία, Γεωλογία).<br />
2. Στη συστηματική σχέση με την Ψυχολογία της μάθησης, την Επιστημολογία και<br />
την Ιστορία των Φυσικών Επιστημών.<br />
3. Στην αποφυγή συγκρότησης γενικών κανονιστικών διδακτικών συστημάτων<br />
(δηλαδή αρχών, μοντέλων και ταξινομιών γενικής ισχύος και<br />
λειτουργικότητας).<br />
4. Στην παραγωγή «τοπικών» διδακτικών προτάσεων και εκπαιδευτικού υλικού,<br />
όπως επίσης και στη διατύπωση ανοικτών ερωτημάτων με βάση δεδομένα που<br />
προκύπτουν από την εμπειρική έρευνα.”<br />
* Ενδεικτική της θεματολογίας των εμπειρικών ερευνών στη Δ.Φ.Ε., είναι η αποδελτίωση και<br />
κατηγοριοποίηση των δημοσιεύσεων στο έγκριτο διεθνές περιοδικό International Journal of Science<br />
Education από το 1989 έως το 1993, που παραθέτει ο Β. Κουλαϊδής (1996, σ. 412).<br />
19
Οι σαφείς ερευνητικοί προσανατολισμοί, οι συναφείς μεθοδολογικές επιλογές και οι<br />
κοινές κατευθύνσεις εφαρμογής των πορισμάτων των εργασιών που εκπονούν τα<br />
μέλη της επιστημονικής αυτής κοινότητας, οριοθετούν σήμερα τη Διδακτική των<br />
Φυσικών Επιστημών ως αυτόνομη επιστημονική περιοχή στο χώρο των Επιστημών<br />
της Εκπαίδευσης και τροφοδοτούν τον εκπαιδευτικό προβληματισμό με ερευνητικά<br />
δεδομένα και προτάσεις για το σύνολο σχεδόν των ζητημάτων τα οποία σχετίζονται<br />
με τις μαθησιακές διεργασίες και τις διδακτικές πρακτικές στο χώρο των Φυσικών<br />
Επιστημών (Ραβάνης & Κολιόπουλος 2000, Κολιόπουλος & Ραβάνης 2001).<br />
Προτάσεις διατυπωμένες με καινοφανείς όρους, οι οποίες απευθύνονται στην<br />
εκπαιδευτική κοινότητα επιδιώκοντας να τροποποιήσουν παγιωμένες διαδικασίες, να<br />
δημιουργήσουν καινούργιες προσεγγίσεις και να αλλάξουν νοοτροπίες που διέπουν<br />
τις διδακτικές πρακτικές. Μέσα ωστόσο από την ποικιλομορφία των θεωρητικών<br />
προσεγγίσεων και την πολυθεματικότητα των προτεινόμενων δράσεων, ένα είναι το<br />
ζήτημα που διακρίνεται να κυριαρχεί μέχρι σήμερα στην πορεία συγκρότησης της<br />
Δ.Φ.Ε., αποτελώντας σε κάθε φάση της εξέλιξής της ταυτόχρονα το αφετηριακό<br />
σημείο και το συνδετικό κρίκο των ερευνητικών προσπαθειών που αναπτύσσονται<br />
στο εσωτερικό της: οι νοητικές παραστάσεις των μαθητών για τις έννοιες και τα<br />
φαινόμενα του φυσικού κόσμου.<br />
1.4.1. Οι νοητικές παραστάσεις των μαθητών<br />
Οι συζητήσεις οι οποίες από τη δεκαετία του ’60 συσχέτιζαν τις διαδικασίες της<br />
μάθησης και τις διδακτικές μεθοδολογίες με τη γνωστική συγκρότηση των παιδιών<br />
και των εφήβων, έφεραν στο προσκήνιο μια νέα θεματική η οποία, ιδιαίτερα από τα<br />
μέσα της δεκαετίας του ’70 και ύστερα, κυριάρχησε στις αντίστοιχες αναζητήσεις και<br />
αποτέλεσε ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά της συγκρότησης της σύγχρονης<br />
Διδακτικής: τις νοητικές παραστάσεις των μαθητών. Έκτοτε, η συντριπτική<br />
πλειοψηφία των ερευνών και των δημοσιεύσεων σε όλους τους τομείς της Διδακτικής<br />
έχει ως θέμα αυτές τις παραστάσεις (Κουλαϊδής 1996, σ. 408). Η κεντρική ιδέα που<br />
διαπερνά τη νέα αυτή θεματική μπορεί συνοπτικά να διατυπωθεί ως εξής: τα παιδιά<br />
αναπτυσσόμενα στο φυσικό και κοινωνικό τους περιβάλλον, προσέρχονται στην<br />
εκπαιδευτική διαδικασία με μια σειρά διαμορφωμένων ιδεών για τον κόσμο που τα<br />
περιβάλλει. Οι ιδέες αυτές αποτελούν ένα σύνολο γνώσεων που προέρχονται από<br />
πολυσύνθετες άτυπες διαδικασίες μάθησης μέσα στην οικογένεια, στον κύκλο των<br />
συνομηλίκων ή αντλούνται από τα σύγχρονα μέσα ενημέρωσης και οι οποίες<br />
συγκροτούν με τη σειρά τους επεξηγηματικά πλαίσια τα οποία τις περισσότερες<br />
φορές δεν είναι συμβατά με αυτά των ειδικών: “Πρόκειται για δίκτυα σημασιών με<br />
σταθερούς κανόνες λειτουργίας και ισχυρά ερμηνευτικά συστήματα με βάση τα<br />
οποία «μεταφράζονται» οι εμπειρίες και αφομοιώνονται οι προσλαμβανόμενες<br />
πληροφορίες” (Ραβάνης 1991, σ. 45).<br />
Στη διεθνή βιβλιογραφία οι πρώτες αυτές ιδέες αναφέρονται ως παραστάσεις<br />
(conceptions), αυθόρμητες ή πρώτες ιδέες και αναπαραστάσεις, αν το βάρος δίνεται<br />
στον κοινωνικό χαρακτήρα της γνώσης, ως προαντιλήψεις ή προϊδεάσεις<br />
(preconceptions), a priori ιδέες και αρχικές παραστάσεις, όταν επισημαίνεται η<br />
χρονική στιγμή κατά την οποία μελετώνται οι αντιλήψεις των παιδιών, ως λάθος<br />
αντιλήψεις ή δυσαντιλήψεις (misconceptions) και εναλλακτικές παραστάσεις, αν η<br />
προσοχή εστιάζεται στον εσφαλμένο χαρακτήρα του περιεχομένου τους (Weil-Barais<br />
1985, σ. 157).<br />
Με την ανάπτυξη της νέας αυτής θεματικής η Διδακτική αποκτά μια σταθερή<br />
αναφορά. Οι νοητικές παραστάσεις αποτελούν την αφετηρία κάθε διδακτικής και<br />
20
μαθησιακής διαδικασίας, όποιο κι αν θεωρείται το εκάστοτε τέλος της: “…οι<br />
παραστάσεις είναι ο πρωταρχικός δεσμός που μπορεί να έχει το παιδί με τη νέα<br />
γνώση, είναι το προσωπικό μοντέλο για του οποίου την εξέλιξη πρέπει να<br />
φροντίσουμε. Δεν μπορούμε να τις αγνοήσουμε για έναν απλό λόγο: αν αγνοήσουμε<br />
τις παραστάσεις αυτές δεν εξαφανίζονται, απλώς απωθούνται” (Sanner 1983, σ. 173).<br />
Η μετατόπιση του ενδιαφέροντος στις «πρώτες ιδέες» των παιδιών μπορεί να<br />
αποδοθεί σε ένα βαθμό στην αντιαυταρχική στροφή της δεκαετίας του ’60 ή σε αυτό<br />
που γενικότερα ονομάστηκε στροφή προς μια «μαθητοκεντρική» Παιδαγωγική.<br />
Οπωσδήποτε όμως τροφοδοτήθηκε ουσιαστικά και συστηματικά και από τη<br />
μετατόπιση που χαρακτήρισε την ίδια εποχή τις επιστημολογικές και ψυχολογικές<br />
αναζητήσεις. Για τις «διδακτικές» προεκτάσεις της επιστημολογικής στροφής του<br />
’60, ο Γ. Κουζέλης (1996, σ. 158 & 160) γράφει: “το διαδοθέν «μήνυμα» εκείνης της<br />
εποχής μπορεί, απλουστευτικά, να συνοψισθεί στην αρχή: όλες οι ιδέες έχουν<br />
σημασία και καμιά δεν είναι απόλυτα σωστή. Όσο για την επιστήμη, είναι κι αυτή<br />
ένα σύνολο ιδεών όπως κάθε άλλο . αυτό που ισχύει σήμερα ανέτρεψε αυτό που ίσχυε<br />
χθες, και θα ανατραπεί από αυτό που θα ισχύει αύριο … Έτσι οι φαινομενικά<br />
«αφελείς» και «πρωτόγονες» ιδέες με τις οποίες ο νους των παιδιών επεξεργάζεται<br />
τον κόσμο, αποκτούν ιδιαίτερο ενδιαφέρον –πόσο μάλλον που τέτοιες ιδέες<br />
αποδεικνύονται συχνά πλησιέστερες στη σύγχρονη επιστήμη απ’ ό,τι παλαιότερες<br />
επιστημονικές εξηγήσεις. Μεταφέροντας αυτά τα «διδάγματα» στη Διδακτική η νέα<br />
τάση απαιτεί και επιβάλλει να δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στις ιδέες των παιδιών. Δεν<br />
είναι «λάθη» ούτε άχρηστες παρερμηνείες . έχουν σημασία και μπορούν να<br />
προσφέρουν”. Στη διαμόρφωση της νέας θεματικής συνέβαλε αποφασιστικά και η<br />
αναγνώριση, μετά από κάποιες δεκαετίες διστακτικών αναγνώσεων, του έργου τριών<br />
μεγάλων ψυχολόγων και θεωρητικών του 20 ου αιώνα. Του Ελβετού Jean Piaget, του<br />
Ρώσου Lev Vygotski και του Γάλλου Gaston Bachelard.<br />
Ο Piaget ήταν από τους πρώτους που πρόβαλαν την ιδέα ότι τα παιδιά<br />
κατασκευάζουν τη δική τους γνώση, μια γνώση διαφορετικού είδους από αυτή ενός<br />
ενήλικα, η οποία εξελίσσεται και αλλάζει στο πέρασμα των χρόνων. Το σύνολο του<br />
έργου του είναι αφιερωμένο στη μελέτη του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσεται η<br />
γνώση στον άνθρωπο, στον προσδιορισμό των αλλαγών που αυτή υφίσταται με τη<br />
βιολογική εξέλιξη και στον εντοπισμό των κανόνων και των παραγόντων που διέπουν<br />
αυτές τις αλλαγές. Θεμελιωτής της εξελικτικής ψυχολογίας, διερευνά τη διαδοχή των<br />
μηχανισμών συγκρότησης και οικοδόμησης των στοιχείων που οδηγούν στην<br />
εννοιολογική συγκρότηση και θέτει τα ζητήματα της ψυχολογίας στην<br />
επιστημολογική τους διάσταση μιλώντας για «γενετική επιστημολογία». Όπως<br />
επισημαίνει η Bliss (1994, σ. 75) “η ψυχολογία είναι για τον Piaget ένας τρόπος<br />
εμπειρικής μελέτης της επιστημολογίας”. Ο ίδιος γράφοντας για τη γενετική<br />
επιστημολογία τονίζει: “Η γενετική επιστημολογία έχει στόχο να μελετήσει τις<br />
απαρχές διαφόρων ειδών γνώσης, ξεκινώντας από τις πιο στοιχειώδεις μορφές τους<br />
και να παρακολουθήσει την ανάπτυξή τους σε μετέπειτα επίπεδα έως και την<br />
επιστημονική σκέψη … (συνεπώς) η προσεκτική μελέτη των πνευματικών<br />
δραστηριοτήτων στο πιο απλό επίπεδό τους (στο παιδί), είναι αυτή που θα μας<br />
επιτρέψει μια καλύτερη κατανόηση της δομής της σκέψης των ενηλίκων” (Piaget<br />
1950a, p. 17-18). Έτσι, στο έργο του La représentation du monde chez l’enfant<br />
(Piaget 1976), εξηγεί ότι οι μακράς διαρκείας επιδράσεις του κοινωνικού,<br />
οικογενειακού και φυσικού περιβάλλοντος, δομούν στην παιδική νόηση αυθόρμητες<br />
παραστάσεις οι οποίες επιμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα στη σκέψη του<br />
παιδιού, ενώ στη συνέχεια παρουσιάζει μια σειρά ερευνητικών αποτελεσμάτων, στα<br />
οποία αποδεικνύει ότι η εικόνα που έχουν σχηματίσει τα παιδιά για τον κόσμο είναι<br />
πολύ διαφορετική από αυτήν που έχει συγκροτήσει η επιστημονική σκέψη.<br />
21
Από την πλευρά του ο Vygotski στο κεφαλαιώδες για τη παιδική ψυχολογία έργο του<br />
Σκέψη και Γλώσσα που δημοσιεύτηκε το 1934, μελετά το πρόβλημα της ανάπτυξης<br />
των επιστημονικών εννοιών στη σχολική ηλικία και καταθέτει, στα πλαίσια των<br />
εμπειρικών ερευνών του, μια σειρά συμπερασμάτων σε σχέση με τη διαμόρφωση και<br />
την εξέλιξή τους. Για τον Vygotski οι έννοιες, οι οποίες δημιουργούνται και<br />
καταγράφονται ως σημασίες των λέξεων, εμφανίζονται στη σκέψη του παιδιού με<br />
δύο μορφές: ως επιστημονικές, που αναπτύσσονται κατά τη διαδικασία<br />
οικειοποίησης ενός συστήματος γνώσεων κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης και ως<br />
αυθόρμητες ή καθημερινές, που διαμορφώνονται κατά τη διαδικασία της πρακτικής<br />
του δραστηριότητας και της άμεσης επαφής του με το περιβάλλον. Τις επιστημονικές<br />
έννοιες δεν τις προσλαμβάνει το παιδί σε έτοιμη μορφή ούτε τις δανείζεται από τη<br />
σκέψη των ενηλίκων: “… οι επιστημονικές έννοιες του παιδιού δεν προσλαμβάνονται<br />
και δεν μαθαίνονται, δεν καταγράφονται από τη μνήμη, αλλά γεννιούνται και<br />
διαμορφώνονται με εξαιρετική ένταση όλης της δραστηριότητας της σκέψης του”<br />
(Vygotski 1993, σ. 216). Θεμελιώδη ρόλο στην ανάπτυξη των επιστημονικών<br />
εννοιών (αλλά και προϋπόθεση για τη συγκρότησή τους) παίζουν οι ήδη<br />
διαμορφωμένες καθημερινές έννοιες με τις οποίες συνεχώς διαπλέκονται και<br />
αλληλεπιδρούν: “Οι εξελίξεις των αυθόρμητων και των επιστημονικών εννοιών –<br />
αυτό πρέπει να το θέσουμε ως προϋπόθεση- συνίστανται σε στενά συνδεδεμένες<br />
μεταξύ τους διαδικασίες, που ακατάπαυστα αλληλεπιδρούν” (ό. π., σ. 227). Για τα<br />
κοινά χαρακτηριστικά και των δύο τύπων των εννοιών ο Vygotski συμφωνεί με τις<br />
απόψεις του Piaget και τα κωδικοποιεί σε πέντε προτάσεις:<br />
“ 1. Και οι δύο αντιστέκονται στις υποβολές.<br />
2. Και οι δύο είναι βαθιά ριζωμένες στη σκέψη του παιδιού.<br />
3. Και οι δύο μαρτυρούν ορισμένη κοινότητα σε παιδιά ίδιας ηλικίας.<br />
4. Και οι δύο παραμένουν για μερικά χρόνια στη συνείδηση του παιδιού και<br />
αφήνουν σιγά-σιγά τόπο για τις καινούργιες έννοιες, δεν εξαφανίζονται<br />
ακαριαία, πράγμα χαρακτηριστικό για τις απομνημονευμένες έννοιες.<br />
5. Και οι δύο αναγνωρίζονται στις πρώτες σωστές απαντήσεις του παιδιού.<br />
Όλα αυτά τα κοινά χαρακτηριστικά των δύο ομάδων των παιδικών εννοιών τις<br />
ξεχωρίζουν από τις απομνημονευμένες παραστάσεις και τις απαντήσεις που δίνει το<br />
παιδί κάτω από την επιρροή της ερώτησης” (ό. π., σ. 220-221).<br />
Η επιστημολογική προοπτική του προβλήματος διατυπώνεται από τον Bachelard, για<br />
τον οποίο η πρόσκτηση του φυσικού κόσμου από την ανθρώπινη σκέψη, η<br />
διαμόρφωση δηλαδή αυτού που ονομάζει επιστημονικό πνεύμα, επιτυγχάνεται μέσα<br />
από την «επιστημολογική ρήξη» που συνοδεύει κάθε γνήσια επιστημονική πράξη και<br />
που συστηματικά παρεμποδίζεται από το αντίστοιχο «επιστημολογικό εμπόδιο».<br />
Οτιδήποτε φράζει το δρόμο στην αναδόμηση του «επιστημονικού πνεύματος»<br />
χαρακτηρίζεται από τον Bachelard ως «γνωστικό εμπόδιο» και είναι ένα εμπόδιο που<br />
θέτει η ίδια η σκέψη στην (επιστημονική) σκέψη. Στο βασικότερο επιστημολογικό<br />
του έργο La formation de l’esprit scientifique που κυκλοφόρησε το 1938, εκθέτει<br />
αναλυτικά μια σειρά τέτοιων γνωστικών εμποδίων, μεταξύ των οποίων αναγνωρίζει<br />
τρία ως τα σημαντικότερα (Κουζέλης 1991):<br />
α) Την τάση της σκέψης να θεωρεί την αρχική της σχέση με τη φύση, δηλαδή την<br />
παρατήρηση, ως «άμεση» και «καθαρή». Γιατί η άμεση εμπειρία δεν αντιστοιχεί<br />
στην πραγματικότητα της γνώσης και κατά συνέπεια η εμπειρία δεν παράγεται άμεσα<br />
από την παρατήρηση της πραγματικότητας.<br />
β) Την έλλειψη συνείδησης της πραγματικής πορείας της σκέψης. Γιατί η σκέψη με<br />
το να χειρίζεται την εμπειρία ως άμεσο προϊόν της παρατήρησης και την παρατήρηση<br />
22
ως άμεση σύλληψη των φυσικών γεγονότων ή δεδομένων αφαιρεί από το πεδίο της<br />
κριτικής της οτιδήποτε παρεμβάλλεται μεταξύ φύσης και εμπειρίας.<br />
γ) Τα γλωσσική έκφραση. Γιατί οι εκφραστικές συνήθειες της καθημερινής γλώσσας<br />
συγκαλύπτουν ζητήματα και παρασύρουν σε δήθεν αυτονόητες ερμηνείες ή<br />
αναλογίες και διασυνδέσεις των φαινομένων.<br />
Στην εκπαιδευτική τους προοπτική οι παιδαγωγικές προεκτάσεις των αντιλήψεων του<br />
Bachelard είναι σαφείς. Ο μαθητής δεν καταλαβαίνει, όχι επειδή δεν «ξέρει» αλλά<br />
ακριβώς επειδή «ξέρει». Επομένως για «να μάθει» θα πρέπει πρώτα να<br />
απελευθερωθεί από ό,τι του έχει επισωρεύσει η βιωματική γνώση. Ο ίδιος γράφει:<br />
“Συχνά μου έκανε εντύπωση το γεγονός ότι οι δάσκαλοι δεν καταλαβαίνουν ότι<br />
κάποιος δεν καταλαβαίνει. … Δεν έχουν πάρει υπόψη τους ότι ο νέος έρχεται στο<br />
μάθημα ήδη με προδιαμορφωμένες εμπειρικές γνώσεις. Το ζήτημα γι’ αυτόν δεν είναι<br />
να αποκτήσει μια μόρφωση προσανατολισμένη στην εμπειρία, αλλά να την αλλάξει,<br />
να βγάλει από τη μέση τα εμπόδια που η καθημερινή ζωή έχει ήδη συσσωρεύσει”<br />
(Bachelard 2004, σ. 21).<br />
1.4.2. Οι νοητικές παραστάσεις στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών<br />
Στηριγμένη στις ψυχολογικές, παιδαγωγικές και επιστημολογικές μετατοπίσεις που<br />
συμβαίνουν την ιστορική στιγμή της γέννησής της, η Δ.Φ.Ε. δίνει εξαρχής ιδιαίτερη<br />
σημασία στο πρόβλημα των παραστάσεων. Τα ενδιαφέρον των ερευνητών στρέφεται<br />
από νωρίς στην ανίχνευση και τον εντοπισμό των ερμηνευτικών σχημάτων και των<br />
παραστατικών μηχανισμών που διαθέτουν και χρησιμοποιούν οι μαθητές<br />
προκειμένου να εξηγήσουν έννοιες και φαινόμενα του φυσικού κόσμου. Θεωρώντας<br />
ότι, υπό οποιαδήποτε μορφή, οι παραστάσεις των μαθητών για τις επιστημονικές<br />
έννοιες δημιουργούν πλαίσια στα οποία πρέπει οπωσδήποτε να αναχθεί κάθε<br />
διδακτική παρέμβαση, επισημαίνουν τη σημασία της παρουσίας τους, ορίζουν και<br />
κωδικοποιούν τις υποθέσεις κάθε σχετικής εργασίας για τις Φυσικές Επιστήμες και<br />
οργανώνουν τις ερευνητικές προσπάθειές τους μέσα από τρία κύρια επίπεδα<br />
προσέγγισης (Driver 1982, Weil-Barais 1985, Giordan 1994, Κόκκοτας 2001β):<br />
1. Οι μαθητές/τριες πριν από τη σχολική διδασκαλία έχουν ήδη συγκροτήσει ένα<br />
πρωτογενές αλλά λειτουργικό και ιδιόμορφο, υποκειμενικά οργανωμένο,<br />
εννοιολογικό πλαίσιο. Στο πλαίσιο αυτό, διαθέτουν σταθερές ιδέες για τις έννοιες<br />
και τα φαινόμενα που πραγματεύονται οι Φυσικές Επιστήμες -αποτέλεσμα των<br />
αυθόρμητων ή βιωματικών προσλήψεων του φυσικού κόσμου και των νοητικών<br />
τους αναπαραστάσεων. Οι παραστάσεις αυτές, άλλοτε περισσότερο και άλλοτε<br />
λιγότερο, αποκλίνουν από τα κυρίαρχα ερμηνευτικά πρότυπα των Φυσικών<br />
Επιστημών (και συχνά αντιτίθενται σ’ αυτά), “…είναι όμως επαρκείς για τους<br />
μαθητές/τριες, συγκροτώντας μια αυτοσυνεπή, ως ένα βαθμό, γνωστική δομή με<br />
περιορισμένη ισχύ” (Ψύλλος κ. ά. 1993, σ. 35). Με άλλα λόγια, οι παραστάσεις<br />
των μαθητών δεν είναι αποδεκτές, χωρίς όμως απαραίτητα να θεωρούνται και<br />
λανθασμένες.<br />
2. Η σχολική διδασκαλία δεν οδηγεί πάντα στην αποδοχή και υιοθέτηση του<br />
επιστημονικού προτύπου –τουλάχιστον στη μορφή του ως σχολικής γνώσης. Η<br />
αλληλεπίδραση των παραστάσεων με τις προσφερόμενες από τη διδασκαλία<br />
γνώσεις διαμορφώνει συχνά στη σκέψη των μαθητών/τριών ιδιαίτερες σημασίες<br />
για φαινόμενα και έννοιες. Ο τρόπος με τον οποίο κάθε μαθητής αντιλαμβάνεται<br />
τα πράγματα είναι γενικά διαφορετικός από εκείνον του δασκάλου με<br />
αποτέλεσμα να αποδίδει σε αυτά που του παρουσιάζονται ένα νόημα, συχνά,<br />
εντελώς διαφορετικό από αυτό του διδάσκοντα, συγκροτώντας έτσι τις δικές του<br />
προσωπικές ιδέες. Ορισμένες από αυτές παραπέμπουν στις ίδιες τις αρχικές<br />
παραστάσεις του, ενώ άλλες πάλι είναι καινούργιες δικές του ιδέες που<br />
23
διαμορφώνουν νέες παραστάσεις, μη αποδεκτές από την επιστήμη, στην<br />
οικοδόμηση των οποίων κατέληξε μέσα από τη διδασκαλία.<br />
3. Οι παραστάσεις αντιστέκονται σθεναρά στην προσπάθεια μετασχηματισμού τους.<br />
Σε πολλά πεδία των Φυσικών Επιστημών, ιδιαίτερα σε όσα το γνωστικό τους<br />
περιεχόμενο έρχεται σε αντίθεση με τις αισθητηριακές προσλήψεις των<br />
μαθητών/τριών, οι παραστάσεις παραμένουν κυρίαρχες παρά τις επανειλημμένες<br />
διδακτικές παρεμβάσεις, τόσο στα επίπεδα της Βασικής και Μέσης, όσο και στο<br />
επίπεδο της Ανώτατης Εκπαίδευσης. Η πρακτική και ερμηνευτική<br />
λειτουργικότητα της βιωματικής γνώσης σε συνδυασμό με διεργασίες νοητικού<br />
και ψυχολογικού χαρακτήρα, έχουν ως αποτέλεσμα την επανεμφάνιση των<br />
αυθόρμητων παραστάσεων μετά τη θεωρητική αλλά και την πειραματική<br />
διδακτική δραστηριότητα. Με αυτόν τον τρόπο αναδεικνύεται το πρόβλημα της<br />
ανεπάρκειας κάθε διδασκαλίας που στηρίζεται στην υπόθεση της «εγγραφής» ή<br />
«εγχάραξης» των πληροφοριών που προσφέρονται από τον διδάσκοντα,<br />
αγνοώντας τι έχουν στο μυαλό τους τα παιδιά ή τι συνδέουν με τις έννοιες και τα<br />
θέματα που ακούν.<br />
Η θεωρητική στροφή που ανήγαγε σε πρωταρχική για τη διδασκαλία τη σημασία των<br />
παραστάσεων των μαθητών, οδήγησε σε μια ραγδαία αύξηση των σχετικών<br />
προσπαθειών και στην ανάπτυξη ενός ογκώδους σε μέγεθος ερευνητικού υλικού κατά<br />
τη διάρκεια των τελευταίων 30 χρόνων. Μέσα στις πολυάριθμες προσεγγίσεις του<br />
προβλήματος των παραστάσεων, η Tiberghien (1985, σ. 76) διακρίνει δύο κυρίαρχες<br />
ερευνητικές τάσεις, οι οποίες διατηρούν μέχρι σήμερα τη σημασία τους:<br />
1. Έρευνες οι οποίες επικεντρώνονται σε ένα συγκεκριμένο γνωστικό τομέα και<br />
αναζητούν τις παραστάσεις των μαθητών για διάφορες φυσικές έννοιες όπως η<br />
θερμότητα, η πίεση, η δύναμη, η χημική ισορροπία, η φωτοσύνθεση, κ.λ.π. Συχνά<br />
οι έρευνες αυτές –που είναι και οι πολυπληθέστερες- έχουν ως σημείο αφετηρίας<br />
κάποια θεωρία, όπως τα πορίσματα της γνωστικής ψυχολογίας, τη θεωρία των<br />
σταδίων νοητικής ανάπτυξης του Piaget, κ. ά. (Viennot 1979, Champagne et al.<br />
1980, Shayer & Wylam 1981, Tiberghien 1984a & 1984b, Clough & Driver<br />
1985, Ogborn 1985, Kaminski 1989, Peterson & Treagust 1989, Stavy 1991,<br />
Linder 1993, Osborn et al. 1993, Abraham et al. 1994, Garnet & Hackling 1995,<br />
Leach et al. 1996, Bar et al. 1997, Chang 1999, Thacker et al. 1999, Abrams &<br />
Southerland 2001, Ferk et al. 2003, Copal et al. 2004, Krnel et al. 2005, Taber<br />
2005).<br />
2. Έρευνες οι οποίες στρέφονται προς τις δυσκολίες που συναντούν οι μαθητές<br />
κατά τις προσπάθειες επίλυσης προβλημάτων. Οι έρευνες αυτές επιχειρούν να<br />
διερευνήσουν τους μηχανισμούς των συλλογισμών των μαθητών σε συνθήκες<br />
αντιμετώπισης μιας προβληματικής κατάστασης και να επεξεργαστούν την<br />
εκπόνηση εκπαιδευτικών βοηθημάτων (Chi et al. 1981, Heller & Reif 1984,<br />
Driver & Warrington 1985, Weil-Barais 1991, Μπαγάκης 1991, Χατζηνικήτα<br />
κ.ά. 1997, Γομάτος 1998, Voska & Heikkinen 2000, Tao 2001, Park & Lee 2004,<br />
Aznar & Orcajo 2005, Pol et al. 2005).<br />
Το θεματικό εύρος των ερευνών αυτών καλύπτει σήμερα όλο σχεδόν το φάσμα του<br />
διδακτικού πεδίου των Φυσικών Επιστημών, με σημαντικές όμως αποκλίσεις στις<br />
συχνότητες επιλογής των αντικειμένων της μελέτης, οι οποίες οφείλονται στη<br />
στατιστική κατανομή των ειδικοτήτων «προέλευσης» των ερευνητών (Φυσικοί,<br />
Χημικοί, Βιολόγοι, κ.τ.λ.), στην κατά περίπτωση εκτιμούμενη «δυσκολία» του προς<br />
διδασκαλία γνωστικού αντικειμένου και στο περιεχόμενο του αναλυτικού<br />
προγράμματος των Φυσικών Επιστημών κάθε χώρας. Μια πρώτη προσπάθεια<br />
συνολικής επισκόπησης των παραστάσεων των μαθητών/τριών –αποτέλεσμα<br />
συγκέντρωσης, αποδελτίωσης και θεματικής ταξινόμησης των δημοσιευμένων<br />
24
ερευνών σε παγκόσμιο επίπεδο- πραγματοποιείται τη δεκαετία του ’80, με την<br />
έκδοση του βιβλίου Children’s ideas in Science (Driver et al. 1985). Ακολουθεί λίγο<br />
αργότερα και δεύτερη έκδοση, με άλλη σύνθεση της συγγραφικής ομάδας και τίτλο<br />
Making sense of secondary science, research into children’s ideas (Driver et al.<br />
1994) * . Η σύγκριση των στοιχείων μεταξύ των δύο εκδόσεων (Βλάχος 2004, σ. 40)<br />
είναι ενδεικτική της έκρηξης του ενδιαφέροντος της επιστημονικής κοινότητας της Δ.<br />
Φ. Ε. για τις παραστάσεις των παιδιών: Οι θεματικές ενότητες στη δεύτερη έκδοση<br />
έχουν υπερδιπλασιαστεί (24 από 10), ενώ ο αριθμός των αναφορών σε σχετικές<br />
δημοσιεύσεις έχει τετραπλασιαστεί (537 από 133). Ανάλογες δραστηριότητες<br />
αναπτύσσει τα τελευταία χρόνια και το Πανεπιστήμιο του Κίελου, τα αποτελέσματα<br />
των οποίων δημοσιεύονται σε τακτά χρονικά (Pfund & Duit 1994 & 1998) ενώ<br />
ανακοινώνονται ταυτόχρονα και στο διαδικτυακό τόπο www.ipn.unikiel.de/aktuell/stcse/stcse.html<br />
(Science Education). Εξαιρετικά ανεπτυγμένο είναι το<br />
ρεύμα αυτό και στην Ελλάδα, όπου την τελευταία 20ετία έχουν αναπτυχθεί σχετικές<br />
έρευνες σε όλο το θεματικό εύρος των Φυσικών Επιστημών (Βαμβακούσης 1984,<br />
Ψύλλος 1988, Βοσνιάδου 1989, Κουμαράς 1989, Κουμαράς κ.ά. 1990, Ιωαννίδης &<br />
Βοσνιάδου 1992, Σολωμονίδου & Σταυρίδου 1993, Καριώτογλου κ.ά. 1994, Ραβάνης<br />
1994, Τσελφές & Κουλαϊδής 1994, Χατζηνικήτα κ.ά. 1996, Hatzinikita & Koulaidis<br />
1997, Βαλανίδης 1998, Ζόγκζα 1998, Ψαρρός & Σταυρίδου 2002, Κλωνάρη &<br />
Τσάμης 2002, Σκαμάγκα 2002, Koliopoulos et al. 2004).<br />
Αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό των παραστάσεων των μαθητών, όπως προκύπτει από<br />
τη μελέτη των σχετικών επισκοπήσεων, είναι ότι, πέρα από φυσιολογικές<br />
ιδιομορφίες, οι περισσότερες εμφανίζονται σε όλα τα εκπαιδευτικά συστήματα στα<br />
οποία έχουν αναζητηθεί με παρόμοιο τρόπο, ανεξάρτητα δηλαδή από εθνικότητα,<br />
κοινωνική τάξη, πολιτισμικό επίπεδο, και σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμα και από<br />
ηλικιακό επίπεδο. Επιχειρώντας μια κωδικοποίηση των κοινών στοιχείων των<br />
παραστάσεων, στο γενικότερο δυνατό επίπεδο προσέγγισης, μπορούμε να<br />
διακρίνουμε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά (Wandersee et al. 1994, Κόκκοτας 2002,<br />
Βλάχος 2004):<br />
• Ερμηνεία φαινομένων μέσα από συλλογισμούς γραμμικού αιτιακού χαρακτήρα,<br />
νοητικούς μηχανισμούς, δηλαδή, οι οποίοι στηρίζονται στο σχήμα «το<br />
αποτέλεσμα είναι ανάλογο προς το αίτιο». Η αιτιότητα στα φαινόμενα είναι για<br />
τα παιδιά μονόδρομη με φορά από το «δράστη» προς το «υποκείμενο». Έτσι<br />
δυσκολεύονται να αποδεχθούν έννοιες όπως αυτές της αλληλεπίδρασης, της<br />
δράσης-αντίδρασης ή της δυναμικής ισορροπίας και συγκροτούν προσωπικά<br />
σχήματα ερμηνείας για φαινόμενα που διέπονται από τέτοιου τύπου σχέσεις.<br />
• Φαινομενολογική αντιμετώπιση των γεγονότων με αποτέλεσμα την<br />
αδιαφοροποίητη πρόσληψη και επεξεργασία εννοιών και φαινομένων (δύναμη–<br />
πίεση, θερμότητα–θερμοκρασία, ηλεκτροστατικά–μαγνητικά φαινόμενα, κ.λ.π.).<br />
• Απόδοση ιδιοτήτων φυσικής οντότητας σε έννοιες (κρύο, δύναμη, κ.λ.π.).<br />
• Αντιμετώπιση φυσικών εννοιών ως ιδιοτήτων των σωμάτων (βάρος, χρώμα,<br />
κ.λ.π.).<br />
• Ανιμιστική αντίληψη φυσικών οντοτήτων (φως, ηλεκτρικό ρεύμα, κ.λ.π.).<br />
• Εγωκεντρική και ανθρωποκεντρική αντίληψη των μεταβολών (όλα «γίνονται»<br />
και συμβαίνουν για να χρησιμεύουν στον άνθρωπο).<br />
• Εξάρτηση από το πλαίσιο αναφοράς στην επίλυση προβλημάτων. Ενώ, δηλαδή, η<br />
αντιμετώπιση προβλημάτων «σχολικού» τύπου γίνεται μέσα από την επίκληση<br />
* Και τα δύο αυτά έργα έχουν μεταφραστεί στα ελληνικά και κυκλοφορούν με τίτλους Οι ιδέες των<br />
μαθητών στις Φυσικές Επιστήμες (1993), εκδ. ΕΕΦ-Τροχαλία και Οικο-δομώντας τις έννοιες των<br />
Φυσικών Επιστημών (1998), εκδ. Τυπωθήτω αντίστοιχα.<br />
25
της σχολικής γνώσης, στα μη τυποποιημένα προβλήματα επανέρχονται και<br />
χρησιμοποιούνται τα αυθόρμητα συγκροτημένα παραστατικά σχήματα.<br />
Τα χαρακτηριστικά αυτά, πέρα από την προσπάθεια προσέγγισης των καταβολών<br />
τους με την αναγωγή στις σύγχρονες ψυχολογικές και επιστημολογικές θεωρήσεις για<br />
τη μάθηση, έλκουν σαφώς την καταγωγή τους και από τον ίδιο το χαρακτήρα των<br />
Φυσικών Επιστημών, ως γνωστικής διαδικασίας προσέγγισης του φυσικού κόσμου<br />
μέσα από εννοιολογικές επινοήσεις, συστηματικές αφαιρέσεις και μοντελοποιήσεις,<br />
στοιχεία τα οποία η εκπαίδευση χρησιμοποιεί ως εργαλεία μάθησης ευνοώντας τη<br />
δημιουργία «λογικών» αντιφάσεων μεταξύ των αυθόρμητων συλλογισμών και της<br />
επιστημονικής σκέψης. Ο προσδιορισμός, επομένως, των νοητικών σχημάτων, των<br />
εναλλακτικών ερμηνειών και των γνωστικών εμποδίων που συναντώνται στη<br />
βιωματική σκέψη των παιδιών, αποκτά ιδιαίτερη σημασία για όλους τους τομείς της<br />
εκπαίδευσης στις Φυσικές Επιστήμες, τόσο σε ερευνητικό επίπεδο όσο και σε<br />
επίπεδο διδακτικής πρακτικής, καθώς:<br />
- Επιτρέπει τη διερεύνηση των μηχανισμών οικοδόμησης των αυθόρμητων ιδεών<br />
των μαθητών.<br />
- Ευνοεί το σχεδιασμό, την εφαρμογή και την αξιολόγηση ειδικών διδακτικών<br />
παρεμβάσεων με στόχο την αντιμετώπιση των δυσχερειών που εντοπίζονται.<br />
- Επηρεάζει την εκπόνηση αναλυτικών προγραμμάτων, τη συγγραφή σχολικών<br />
βιβλίων και την ανάπτυξη διδακτικών στρατηγικών.<br />
Συνεπώς κάθε διδακτική αλλά και παιδαγωγική πρακτική στις Φυσικές Επιστήμες<br />
είναι υποχρεωμένη, για να ανταποκριθεί αποτελεσματικά στους στόχους που η ίδια<br />
θέτει, να αντιμετωπίσει τις βιωματικές νοητικές παραστάσεις ως αφετηριακό και<br />
θεμελιώδες πρόβλημα. Από τη στιγμή δηλαδή που αναγνωρίζει τόσο τη σημαντική<br />
επίδραση που ασκούν στον τρόπο με τον οποίο οι μαθητές προσλαμβάνουν τις<br />
έννοιες ή ερμηνεύουν τα φυσικά φαινόμενα, όσο και τις προεκτάσεις τους στο<br />
γενικότερο εκπαιδευτικό σχεδιασμό, δεν είναι δυνατόν να τις παρακάμψει αγνοώντας<br />
τις.<br />
26
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2<br />
Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ ΤΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΣΤΗ<br />
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ<br />
27
Η διερεύνηση της σχέσης της Ιστορίας της Επιστήμης (Ι.Ε.) με τη διδασκαλία των<br />
Φυσικών Επιστημών (Φ.Ε.) αποτελεί ένα ζήτημα το οποίο απασχολεί τους ερευνητές<br />
των εκπαιδευτικών θεμάτων για περισσότερο από έναν αιώνα. Στο ερώτημα κατά<br />
πόσον είναι πρόσφορη ή εφικτή η διδακτική αξιοποίηση της Ι.Ε., οι απαντήσεις<br />
ποικίλουν από την πλήρη άρνηση έως την ενθουσιώδη κατάφαση. Σε κάθε<br />
περίπτωση, οι αποφάνσεις συνοδεύονται από ευλογοφανή επιχειρήματα, τα οποία<br />
συνιστούν τη βάση για την ανάπτυξη ενός πλούσιου και γόνιμου διαλόγου. Σε μια<br />
προσπάθεια σχηματοποίησης των απορριπτικών τοποθετήσεων, οι Fauvel & Van<br />
Maanen (2000) καταλήγουν σε οκτώ επιχειρήματα, τα οποία μπορούν να αποδοθούν,<br />
σε κωδικοποιημένη μορφή, με τις ακόλουθες προτάσεις (Τζανάκης 2001):<br />
1. Άλλο η Ιστορία και άλλο η Φυσική. Για να κατανοήσει κανείς την Ι.Ε. πρέπει<br />
προηγουμένως να γνωρίζει Φυσική. Επομένως, θα πρέπει πρώτα να διδαχθεί το<br />
συγκεκριμένο αντικείμενο και στη συνέχεια την ιστορική του ένταξη.<br />
2. Τις περισσότερες φορές η ιστορική εξέλιξη ενός θέματος (μιας έννοιας, μιας<br />
θεωρίας, της ερμηνείας ενός φυσικού φαινομένου) αποτελεί μια διαδικασία<br />
περίπλοκη, μη γραμμική, με παλινδρομήσεις ή/και οπισθοδρομήσεις και<br />
λαμβάνει χώρα σε κοινωνικές και πολιτισμικές συνθήκες πολύ διαφορετικές από<br />
αυτές στις οποίες βρίσκονται οι σημερινοί μαθητές. Κατά συνέπεια, μια<br />
διδασκαλία που στηρίζεται στην ιστορία είναι δυνατό να προκαλέσει<br />
περισσότερες συγχύσεις απ’ ό,τι αποσαφηνίσεις.<br />
3. Οι επιστημονικές θεωρίες αλλάζουν, τα φυσικά φαινόμενα όμως παραμένουν τα<br />
ίδια. Από τη στιγμή που ρητά διατυπωμένος στόχος των Φ.Ε. είναι η κατανόηση<br />
και ερμηνεία τους, προς τι η αναδρομή στο παρελθόν;<br />
4. Οι διδασκόμενοι, χωρίς ευρύτερη αντίληψη του ιστορικού «γίγνεσθαι» -<br />
αποτέλεσμα της έλλειψης ιστορικής παιδείας- μπορεί να αποκομίσουν μια<br />
αποσπασματική αίσθηση του παρελθόντος. Άρα, η κατανόηση του ιστορικού<br />
πλαισίου των Φ.Ε. αποτελεί ένα εγχείρημα εξαιρετικά δύσκολο.<br />
5. Μια διδακτική προσέγγιση βασισμένη στην Ι.Ε. απαιτεί περισσότερο χρόνο που<br />
δεν είναι πάντα διαθέσιμος.<br />
6. Δεν υπάρχουν σαφείς και αποτελεσματικοί τρόποι αξιολόγησης της θετικής ή<br />
αρνητικής επίδρασης της Ι.Ε. στη διδασκαλία των Φ.Ε.<br />
7. Υπάρχει έλλειψη διαθέσιμων ιστορικών πηγών στους διδάσκοντες.<br />
8. Υπάρχει έλλειμμα ιστορικής παιδείας των διδασκόντων.<br />
Στον αντίποδα των διατυπωμένων αντιρρήσεων, μια σειρά επιστημόνων και<br />
ερευνητών επιχειρεί, άλλοτε περισσότερο εμφατικά και άλλοτε λιγότερο, να<br />
απαντήσει πειστικά στις αρνητικές τοποθετήσεις και μέσα από τη συγκρότηση<br />
θεωρητικών σχηματοποιήσεων ή/και την πραγματοποίηση εμπειρικών ερευνών να<br />
αναιρέσει τις (βάσιμες) επιφυλάξεις, καταδεικνύοντας τη δυνατότητα ευεργετικής<br />
συμβολής της Ι.Ε. στη Διδακτική των Φ.Ε. Σε μια προσπάθεια χαρτογράφησης,<br />
αποδελτίωσης και συγκριτικής παρουσίασης των σχετικών εργασιών, οι Seroglou &<br />
Koumaras (2001) καταθέτουν έναν θεματικό χάρτη στον οποίο παρουσιάζεται το<br />
σύνολο των προτάσεων που έχουν βιβλιογραφικά καταγραφεί από το 1893 μέχρι το<br />
2000. Από την πλευρά μας, επιχειρώντας να κωδικοποιήσουμε τις διάφορες<br />
ερευνητικές τάσεις που διαμορφώθηκαν και διαμορφώνονται στο χώρο αυτό με<br />
κριτήριο τον άμεσο ή έμμεσο ρόλο της Ι.Ε. στη διδασκαλία των Φ.Ε., διακρίνουμε<br />
δύο κύριους άξονες προσέγγισης του ζητήματος –όχι αμοιβαία αποκλειόμενους: α) τη<br />
διδακτική αξιοποίηση της Ι.Ε. ως μέσου διδασκαλίας και μάθησης των Φ.Ε. και β) τη<br />
συμβολή της Ι.Ε. ως ερευνητικού και μεθοδολογικού εργαλείου, στη Διδακτική των<br />
Φ.Ε.<br />
28
2.1. Η Ιστορία της Επιστήμης ως μέσον διδασκαλίας και μάθησης των Φυσικών<br />
Επιστημών<br />
Την πρώτη προσπάθεια αναζήτησης μιας γόνιμης σχέσης μεταξύ της Ι.Ε. και της<br />
διδασκαλίας των Φ.Ε. βρίσκουμε στην Αγγλία στα μέσα του 19 ου αιώνα, όταν ο<br />
Δούκας του Argyll, στην προσφώνησή του το 1856 στα μέλη της British Association<br />
for the Advancement of Science υποστηρίζει: “Αυτό που αναζητούμε στη διδασκαλία<br />
των νέων, δεν είναι τόσο η γνώση των αποτελεσμάτων όσο η κατανόηση της μεθόδου<br />
και, πάνω απ’ όλα, η Ιστορία της Επιστήμης … αυτό είναι που πρέπει να διδάξουμε<br />
εάν επιθυμούμε μια εκπαίδευση αντάξια των μεγάλων προσδοκιών μας” (Matthews<br />
1992, σ.1). Λίγο αργότερα ο Αυστριακός φυσικός και φιλόσοφος Ernst Mach στο<br />
κλασικό του έργο The Science of Mechanics (1883/1960, p.316) επισημαίνει: “Η<br />
ιστορική έρευνα της εξέλιξης της Επιστήμης είναι αναγκαία αν δε θέλουμε οι αρχές<br />
και οι έννοιες που πηγάζουν απ’ αυτήν να παραμείνουν κενές επιταγές ή, ακόμη<br />
χειρότερα, κοινές προκαταλήψεις”. Οι καταστροφικές συνέπειες του 1 ου παγκοσμίου<br />
πολέμου αποτέλεσαν την αφορμή για να επανέλθει η British Association στο θέμα<br />
και να προτρέψει τη χρήση της Ι.Ε. στην Εκπαίδευση “…ως καταλύτη που θα<br />
μπορούσε να διαλύσει το τεχνητό φράγμα που υψώνεται ανάμεσα στις<br />
Ανθρωπιστικές και τις Φυσικές Επιστήμες” (Matthews, ό.π.). Από την πλευρά του, ο<br />
Γάλλος θεωρητικός φυσικός Paul Langevin, στο άρθρο του La valeur éducative de l’<br />
Histoire des Sciences, κριτικάρει το μοντέλο διδασκαλίας της Φυσικής στην εποχή<br />
του ως “…διδασκαλίας δογματικής και στατικής που οδηγεί στη λανθασμένη<br />
εντύπωση πως η Φυσική είναι κάτι νεκρό και τελειωμένο” (Langevin 1926/1964, p.<br />
195), εκφράζοντας παράλληλα την ανάγκη μιας ουμανιστικής προσέγγισής της, ώστε<br />
να συνεισφέρει σ’ αυτό που ο ίδιος όρισε ως «γενική κουλτούρα» (culture generale)<br />
των επιστημόνων και των μαθητών. Στο παιδαγωγικό επίπεδο, ο Langevin πιστεύει<br />
ότι η επιστροφή στις αυθεντικές πηγές της γνώσης είναι η καταλληλότερη μέθοδος<br />
για την υλοποίηση του μοντέλου του τονίζοντας χαρακτηριστικά ότι “…μέσα από<br />
την Ιστορία της Επιστήμης θα καταδειχθούν ο δυναμικός, εξελικτικός και<br />
διαλεκτικός χαρακτήρας του περιεχομένου και της μεθοδολογίας της Φυσικής, οι<br />
κοινωνικές και ανθρώπινες ρίζες της και η αλληλεπίδρασή της με τις άλλες<br />
ανθρώπινες δραστηριότητες” (ό. π.).<br />
Οι ιδέες αυτές -ανεκμετάλλευτες για αρκετά χρόνια- αποτέλεσαν το θεωρητικό<br />
υπόβαθρο για την ανάπτυξη ενός ρεύματος έρευνας και εφαρμογής ιδεών, προς την<br />
κατεύθυνση της αξιοποίησης της Ι.Φ.Ε. ως μέσου διδασκαλίας και μάθησης των Φ.Ε.<br />
Το 1948 ο J. Conant, υπεύθυνος της Προπτυχιακής Γενικής Εκπαίδευσης του<br />
Harvard, δημοσιεύει στις Η.Π.Α. το Harvard Case Histories in Experimental Science,<br />
μια σειρά από 8 μελέτες ιστορικών περιπτώσεων στους τομείς της Φυσικής, της<br />
Χημείας και της Βιολογίας, απευθυνόμενος σε κολεγιακούς σπουδαστές κοινωνικών<br />
επιστημών, με σκοπό να τους φέρει πιο κοντά στην εξέλιξη, την μεθοδολογία και την<br />
κοινωνική σημασία της επιστήμης (Conant 1948/1957). Βασισμένος στην ίδια ιδέα, ο<br />
L. Klopfer το 1956 ξεκινάει τη δική του προσπάθεια παρουσίασης ιστορικών<br />
περιπτώσεων, απευθυνόμενος σε μαθητές της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης. Μετά<br />
από 8 χρόνια συνεχών πειραματικών εκδόσεων, διδακτικών ελέγχων, εκτιμήσεων και<br />
αξιολογήσεων, το έργο του History of Science Cases παίρνει την τελική του μορφή,<br />
περιλαμβάνοντας 9 συνολικά τίτλους (Klopfer 1964a). Σε κάθε περίπτωση μελετάται<br />
η εξέλιξη μιας ευρύτερης επιστημονικής έννοιας από τον τομέα των Φ.Ε. (π.χ. η<br />
φύση του φωτός, η ατμοσφαιρική πίεση, η δραστικότητα των αλογόνων, κ.λ.π.) με τη<br />
μεγαλύτερη δυνατή λεπτομέρεια. Έμφαση δίνεται τόσο στις διαδικασίες της<br />
ιστορικής εξέλιξης της έννοιας όσο και στην επιστημονική μεθοδολογία. Μέσα από<br />
την προσέγγιση αυτή εμφανίζονται οι ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ επιστήμης,<br />
29
πολιτισμού και κοινωνίας, σκοπό στον οποίο προσβλέπει τελικά ο συγγραφέας<br />
(Klopfer 1964b). Στηριγμένη στις παραπάνω προσπάθειες αναπτύσσεται τη δεκαετία<br />
του ’60 στις Η.Π.Α. μια τεχνική διδασκαλίας με τίτλο «Historical case studies». Με<br />
την τεχνική αυτή οι μαθητές έχουν τη δυνατότητα να γνωρίσουν τον τρόπο με τον<br />
οποίο μεγάλοι επιστήμονες του παρελθόντος αντιμετώπισαν διάφορα εννοιολογικά<br />
και μεθοδολογικά προβλήματα και κατόπιν να τα συζητήσουν και να τα<br />
διερευνήσουν μέσα στο εργαστήριο (Δέδες 1997). Μετά από μια δεκαετία περίπου<br />
εφαρμογής το εγχείρημα εγκαταλείπεται. Οι ανασταλτικοί παράγοντες που<br />
επέδρασαν φαίνεται να ήταν κυρίως τρεις (Κολιόπουλος & Ψύλλος 1982, σ. 96) :<br />
1. Ιδεολογικού χαρακτήρα (αδιαφορία για τις ιστορικές μεθόδους).<br />
2. Επιστημολογικού χαρακτήρα (οι καθηγητές και οι μαθητές θα εμπλέκονταν στο<br />
χώρο των επιστημολογικών διαμαχών).<br />
3. Οι δυσκολίες που συνάντησαν οι εκπαιδευτικοί στην εφαρμογή της μεθόδου ως<br />
αποτέλεσμα της πλήρους απουσίας «ιστορικής παιδείας» από μέρους τους.<br />
Παράλληλα με το προηγούμενο ρεύμα, αναπτύσσεται στις Η.Π.Α. το Harvard<br />
Physics Project (HPP), ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα διδασκαλίας που διακρίνεται<br />
από μια ουμανιστική φιλοσοφία και το οποίο θέτει ως έναν από τους βασικούς<br />
στόχους του την προσέλκυση περισσότερων μαθητών στο, κατ’ επιλογήν για τις<br />
Η.Π.Α. στο επίπεδο του Λυκείου, μάθημα των Φ.Ε. Καινοτομικό στοιχείο του<br />
προγράμματος αυτού είναι η αντιμετώπιση της Ι.Ε. ως οργανωτικής αρχής, με τη<br />
χρήση αυθεντικού ιστορικού υλικού και τη δομή των σχολικών βιβλίων<br />
εναρμονισμένη στην ιστορική ένταξη και ανάπτυξη των ιδεών και εννοιών των Φ.Ε.<br />
Το πρόγραμμα παρακολούθησε το 15% του μαθητικού πληθυσμού των Λυκείων στο<br />
πλαίσιο ενός εθνικού εκπαιδευτικού σχεδιασμού, ενώ η εφαρμογή του συνοδεύτηκε<br />
και από ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα αξιολόγησης. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως<br />
αυτή η ιστορικού–ουμανιστικού χαρακτήρα προσέγγιση των Φ.Ε. προκάλεσε μεγάλο<br />
ενδιαφέρον και διαμόρφωσε θετικές στάσεις των μαθητών προς τις Φ.Ε., σε ευρεία<br />
μάλιστα κλίμακα. Ο κύριος στόχος του HPP θεωρήθηκε ότι είχε επιτευχθεί (Welch<br />
1973). Ωστόσο δεν παρουσιάστηκε ιδιαίτερη βελτίωση στην κατανόηση του<br />
περιεχομένου και των μεθοδολογικών διαδικασιών των Φ.Ε. (Holton 1978). Η<br />
αδυναμία αυτή σε συνδυασμό με την αποτυχία μιας επαρκούς κατάρτισης των<br />
διδασκόντων σε ζητήματα της Ιστορίας και της Φιλοσοφίας των Φ.Ε., οδήγησε και<br />
αυτό το ρεύμα, μετά από 5 χρόνια εφαρμογής, σε συρρίκνωση.<br />
Η εγκατάλειψη των προγραμμάτων τα οποία στόχευαν στην ενσωμάτωση της Ι.Ε.<br />
στη διδασκαλία των Φ.Ε., δημιουργεί κατά τη δεκαετία του ’70 ένα κλίμα έντονου<br />
προβληματισμού για τη διδακτική αξία της Ι.Ε. και στις συζητήσεις που ακολουθούν<br />
διατυπώνονται έντονες επιφυλάξεις, ιδιαίτερα από την πλευρά των ιστορικών της<br />
Επιστήμης, σχετικά με την αποτελεσματικότητα μιας τέτοιας προοπτικής. Ο M. Klein<br />
υποστηρίζει ότι οι δάσκαλοι των Φ.Ε. επιλέγουν και χρησιμοποιούν υλικό από την<br />
Ι.Ε. με γνώμονα τη διεύρυνση των παιδαγωγικών τους επιδιώξεων και αυτό γίνεται<br />
σε βάρος της Ιστορίας και πολλές φορές σε αντι-ιστορική βάση: “Είναι πολύ δύσκολο<br />
να φανταστεί κανείς πώς μπορεί να συνδυαστεί ο πλούτος και η πολυπλοκότητα ενός<br />
γεγονότος –ζήτημα που αποτελεί κεντρικό ζητούμενο για τον ιστορικό- με τον<br />
αυστηρά καθορισμένο τρόπο πρόσληψής του που αποζητά ο φυσικός” (Klein 1972,<br />
p.16). Ο S. Brush επισημαίνει τον κίνδυνο αρνητικής επίδρασης της Ι.Ε. στο<br />
επιστημονικό ιδεώδες που έχουν συγκροτήσει οι μαθητές, καθώς υποσκάπτει τις<br />
βεβαιότητες του επιστημονικού δόγματος, ενός δόγματος εξαιρετικά χρήσιμου για<br />
την ενίσχυση του ενθουσιασμού αυτού που διδάσκεται τις Φ.Ε.: “Κάθε ιστορική<br />
αναφορά που εγείρει αμφιβολίες στη σκέψη των μαθητών για το κατά πόσον τα<br />
πρότυπά του από το χώρο της επιστήμης –φιγούρες όπως αυτές του Γαλιλαίου, του<br />
30
Ντάλτον, ή του Μέντελ- υπηρέτησαν το ισχύον επιστημονικό δόγμα, υπονομεύει<br />
τους στόχους της διδασκαλίας και ως εκ τούτου κρίνεται ακατάλληλη” (Brush 1974,<br />
p.1165). Καταλήγει δε στο συμπέρασμα ότι η Ι.Ε. θα πρέπει να διδάσκεται μόνο σε<br />
ώριμα ακροατήρια μαθητευόμενων στις Φ.Ε. Ο T. Kuhn από την πλευρά του, ήδη<br />
από τη Δομή των επιστημονικών επαναστάσεων (1962), εκφράζει τις<br />
«επιστημολογικές» αντιρρήσεις του για τον τρόπο με τον οποίο παρουσιάζεται η Ι.Ε.<br />
στα σχολικά εγχειρίδια: “Τα εγχειρίδια ξεκινούν περιορίζοντας την αντίληψη του<br />
μαθητευόμενου επιστήμονα για την ιστορία του κλάδου του και στη συνέχεια<br />
προσπαθούν να επιβάλλουν ένα υποκατάστατο αυτού που έχει εξαλειφθεί. …με την<br />
κατάλληλη επιλογή και την παραποίηση, οι επιστήμονες παλιότερων εποχών<br />
παρουσιάζονται να έχουν εργαστεί πάνω στο ίδιο σύνολο σταθερών προβλημάτων<br />
και να έχουν συμμορφωθεί με το ίδιο σύνολο σταθερών κανόνων, που έφτασαν να<br />
φαίνονται επιστημονικά έγκυροι μετά την πιο πρόσφατη επανάσταση στη θεωρία και<br />
στη μέθοδο” (Kuhn 1981, σ. 217). Μερικά χρόνια αργότερα, στη δεύτερη έκδοση του<br />
βιβλίου του The Essential Tension (1977), επανέρχεται στο θέμα υποστηρίζοντας ότι<br />
η ιστορία των σχολικών εγχειριδίων κάνει τους μαθητές και τους επιστήμονες να<br />
αισθάνονται ότι συμμετέχουν σε μια μακρόχρονη και δογματική ιστορική παράδοση:<br />
“Το πιο εντυπωσιακό χαρακτηριστικό της διδασκαλίας των Φ.Ε. είναι ότι, σε μια<br />
έκταση αδιανόητη για άλλο επιστημονικό κλάδο, η Ι.Ε. προσεγγίζεται εξολοκλήρου<br />
μέσα από τα σχολικά εγχειρίδια … έτσι, οι μαθητές αποθαρρύνονται από το να<br />
ανατρέξουν στους κλασικούς ιστορικούς συγγραφείς του πεδίου τους, μέσα από το<br />
έργο των οποίων μπορούν να ανακαλύψουν άλλους τρόπους για τη θεώρηση των<br />
προβλημάτων που συζητούνται στα εγχειρίδιά τους” (Kuhn 1977, p. 228-229). Τέλος,<br />
ο M. Whitaker διαπιστώνει τη μετάπλαση της Ιστορίας όχι μόνο ως προς τους<br />
παιδαγωγικούς στόχους, αλλά και ως προς την «επιστημονική ιδεολογία» του<br />
συγγραφέα του εγχειριδίου υποστηρίζοντας ότι η μόνη Ιστορία η οποία είναι δυνατόν<br />
να παρουσιαστεί κατά τη διδασκαλία των Φ.Ε. είναι μια «ψευδο-Ιστορία». Αυτή η<br />
ψευδο-Ιστορία είναι “…το αποτέλεσμα ενός μεγάλου αριθμού βιβλίων τα οποία<br />
γράφονται από συγγραφείς που θέλουν να κάνουν πιο ζωντανή την παρουσίαση του<br />
περιεχομένου τους με την προσθήκη ενός ιστορικού υπόβαθρου . όμως το μόνο που<br />
καταφέρνουν είναι ξαναγράψουν βήμα-βήμα την Ιστορία έτσι ώστε να ταιριάζει με<br />
τη Φυσική τους” (Whitaker 1979, p. 109).<br />
Η δεκαετία του ’80 ωστόσο σηματοδοτεί ένα νέο σημείο εκκίνησης για το ερευνητικό<br />
ρεύμα που προσβλέπει σε έναν άμεσο ρόλο της Ι.Ε. στη διδασκαλία των Φ.Ε. Δύο<br />
είναι οι παράγοντες οι οποίοι συνεισφέρουν στην αναθέρμανση αυτής της<br />
προοπτικής:<br />
α) η διάχυση των πορισμάτων της Διδακτικής των Φ.Ε., όπου μέσα από τον<br />
διακηρυγμένο διεπιστημονικό χαρακτήρα των προσεγγίσεών της δημιουργούνται<br />
ευνοϊκοί όροι για την αξιοποίηση καινοτομικών πρωτοβουλιών, και<br />
β) η επαναπροσέγγιση μεταξύ των Ιστορικών της Επιστήμης και των ερευνητών των<br />
Φ.Ε.<br />
Η σύγκλιση αυτή εκδηλώνεται ενεργά στα συνέδρια που οργανώνει η European<br />
Physical Society το 1983 στη Παβία, το 1986 στο Μόναχο, το 1988 στο Παρίσι και<br />
το 1990 στο Cambridge (Matthews 1992, p. 12). Έτσι εκπονούνται, στην Αγγλία το<br />
National Science Curriculum for England and Wales, στις Η.Π.Α. το American<br />
Project 2061, στη Δανία το Danish national school curriculum και στην Ολλανδία το<br />
Dutch PLON (ό.π.), αναλυτικά προγράμματα στα οποία η Ι.Ε. δεν περιορίζεται σε<br />
«ένθετα» ή σε βιογραφίες σπουδαίων επιστημόνων, αλλά ενσωματώνεται οργανικά<br />
στην παρουσίαση και διαπραγμάτευση των επιλεγμένων γνωστικών αντικειμένων.<br />
Σημαντική ώθηση στις προσπάθειες αυτές δίνουν τα διαδεδομένα σε πολλά σχολεία<br />
και πανεπιστήμια προγράμματα «Επιστήμης, Τεχνολογίας και Κοινωνίας» (Science-<br />
31
Technology-Society, STS), τα οποία εντάσσοντας την Ιστορία και τη Φιλοσοφία στη<br />
διδασκαλία των Φ.Ε. εκφράζουν μια νέα τάση που “…αναδεικνύει την «Επιστήμη ως<br />
Κουλτούρα» (Science as Culture) επαναπροσδιορίζοντας τους στόχους μιας<br />
εκπαίδευσης στις Φ.Ε. που απευθύνεται σε όλους τους πολίτες (Science for All) και<br />
ξεπερνά τον επιστημονικό αποκλεισμό” (Σέρογλου & Κουμαράς 2001, σ. 23). Το<br />
κλίμα αυτό μεταφέρεται και στην Ελλάδα και εκφράζεται με τη συγκρότηση ενός<br />
νέου αναλυτικού προγράμματος Φυσικής στα Ενιαία Πολυκλαδικά Λύκεια την<br />
περίοδο 1984-85, θέτοντας ως έναν από τους κεντρικούς διδακτικούς του στόχους<br />
“…την κατανόηση της αλληλεπίδρασης της επιστήμης με τα κοινωνικά<br />
συμβαίνοντα” (Κασσέτας 1992, σ. 30). Η προσπάθεια υποστηρίζεται από τη<br />
συγγραφή σχολικών εγχειριδίων (Δαπόντες κ. ά. 1984), στα οποία επιχειρείται να<br />
αξιοποιηθεί η Ι.Ε. με την παρουσίαση των φυσικών εννοιών μέσα στα πλαίσια της<br />
καταγωγής και της ιστορικής εξέλιξής τους. Το πρόγραμμα αφού επεκτείνεται στα<br />
Λύκεια όλης της χώρας το 1997, εγκαταλείπεται μετά από αρκετά χρόνια εφαρμογής<br />
χωρίς ποτέ να αξιολογηθεί ερευνητικά η αποτελεσματικότητά του σε σχέση με τους<br />
στόχους που τέθηκαν.<br />
Ταυτόχρονα, παρατηρείται σε παγκόσμιο επίπεδο μια αύξηση του ερευνητικού<br />
ενδιαφέροντος για τα σχετικά ζητήματα, η οποία αποτυπώνεται με την ίδρυση του<br />
International History Philosophy and Science Teaching Group, τη διοργάνωση<br />
διεθνών θεματικών συνεδρίων (Florida 1989, Kingston 1992, Szombathely 1994,<br />
Minneapolis 1995, Bratislava 1996, Pavia 1999, Denver 2001, Winnipeg 2003) και<br />
την κυκλοφορία ειδικευμένων περιοδικών (Science & Education 1992). Στα πλαίσια<br />
αυτά δημοσιεύονται θεωρητικές μελέτες αλλά και εμπειρικές έρευνες, οι οποίες<br />
διερευνούν τα μαθησιακά αποτελέσματα και ελέγχουν τα όρια εφαρμογής της<br />
λειτουργικής ένταξης της Ι.Ε. στη διδασκαλία των Φ.Ε., ενώ παράλληλα<br />
κατατίθενται προτάσεις για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που δημιουργεί η<br />
νέα προσέγγιση. Η θεματολογία των ερευνών καλύπτει ένα ευρύ φάσμα<br />
προσεγγίσεων διερευνώντας το ρόλο της Ι.Ε. στο σχεδιασμό αναλυτικών<br />
προγραμμάτων, στην κατανόηση του περιεχομένου και της μεθοδολογίας των Φ.Ε.,<br />
στην κατανόηση της φύσης της επιστήμης και στην «ιστορική» κατάρτιση των<br />
διδασκόντων. Μια επιλογή των ερευνητικών αυτών προσπαθειών επιχειρούμε<br />
ακολούθως.<br />
2.1.1. Προτάσεις και ερευνητικά αποτελέσματα<br />
Ένας σημαντικός αριθμός ερευνητών που ασχολούνται με το ζήτημα της διδακτικής<br />
αξιοποίησης της Ι.Ε., εστιάζει την προσοχή του στο πρόβλημα της οργανικής ένταξής<br />
της στα σύγχρονα αναλυτικά προγράμματα. Ο W. Sherratt (1982) πραγματοποιεί μια<br />
ιστορική ανασκόπηση της εξέλιξης της εκπαίδευσης στις Φ.Ε. κατά τη διάρκεια του<br />
πρώτου μισού του 20 ου αιώνα στην Αγγλία και παρουσιάζει τάσεις, προτάσεις και<br />
προβλήματα της χρήσης της Ι.Ε. στα αναλυτικά προγράμματα της χώρας του. Στη<br />
Δανία, οι Nielsen & Thomsen (1990) υποστηρίζουν με επιχειρήματα τη χρήση της<br />
Ιστορίας και της Φιλοσοφίας των Φ.Ε. στη διδασκαλία, ως μέσου που θα συνεισφέρει<br />
στην αλλαγή των στάσεων των μαθητών και την βαθύτερη κατανόηση των φυσικών<br />
εννοιών. Στο αναλυτικό πρόγραμμα που προτείνουν υπάρχει μια ισομερής κατανομή<br />
ανάμεσα στη διδασκαλία του περιεχομένου και στην παρουσίαση των Φ.Ε. ως<br />
ανθρώπινης δραστηριότητας. Μέσα από τη διατύπωση οκτώ προτάσεων, ο P.<br />
Whiteley (1993) υποστηρίζει το σημαντικό ρόλο της Ι.Ε. στη διδασκαλία των Φ.Ε.<br />
και τονίζει ότι η Ι.Ε. μπορεί να αποτελέσει τον ακρογωνιαίο λίθο ενός αναλυτικού<br />
προγράμματος καθώς μπορεί, εκτός των άλλων, να χρησιμοποιηθεί λειτουργικά<br />
ακόμη και στις εξετάσεις για την αξιολόγηση των μαθητών. Ο G. Golin (1995)<br />
32
επιχειρεί μια ανασκόπηση των αποτελεσμάτων από τις εφαρμογές της Ι.Ε. στα<br />
αναλυτικά προγράμματα των Φ.Ε. και στην εκπαίδευση των δασκάλων την 20ετία<br />
1970-1990 στην πρώην Σοβιετική Ένωση. Την ένταξη στοιχείων από την Ι.Ε. στα<br />
αναλυτικά προγράμματα των Φ.Ε. υποστηρίζουν και οι Gallili & Hazan (2000),<br />
βασισμένοι στα αποτελέσματα σχετικής έρευνας που πραγματοποιούν στο Ισραήλ με<br />
μαθητές της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης από τρεις διαφορετικούς τύπους<br />
σχολείων. Οι ερευνητές αφού πρώτα καταγράφουν τις παραστάσεις των μαθητών στα<br />
υπό εξέταση διδακτικά αντικείμενα (φως, όραση, οπτικά είδωλα) και μετά την<br />
κωδικοποίησή τους σε μια εννοιολογικού τύπου σχηματοποίηση (facets-schemes),<br />
επιχειρούν το μετασχηματισμό τους με την εφαρμογή ενός προγράμματος<br />
διδασκαλίας ετήσιας διάρκειας, το οποίο στηρίζεται στην ενσωμάτωση στη διδακτέα<br />
ύλη ιστορικών μοντέλων ερμηνείας για τις εμπλεκόμενες έννοιες και τα φαινόμενα.<br />
Η σημαντικές διαφορές που διαπιστώθηκαν στις προόδους των μαθητών οι οποίοι<br />
εντάχθηκαν στο ερευνητικό πρόγραμμα, σε σχέση με τους μαθητές που ακολούθησαν<br />
το τυπικό αναλυτικό πρόγραμμα, οδηγούν τους ερευνητές στο συμπέρασμα ότι η<br />
κατάλληλη επιλογή ιστορικού υλικού –με την έννοια της συμβατότητας του<br />
περιεχομένου με τις γνωστικές δομές των παιδιών- και η ένταξή του στα<br />
προγράμματα σπουδών είναι δυνατόν να πυροδοτήσει σε σημαντικό βαθμό την<br />
εννοιολογική αλλαγή στα υπό μελέτη αντικείμενα. Την αναγκαιότητα αλλά και τους<br />
όρους ενσωμάτωσης της Ι.Ε. στα αναλυτικά προγράμματα επισημαίνουν με εργασίες<br />
τους και άλλοι ερευνητές (Bybee et al. 1991, Jenkins 1996, Millar 1996,<br />
Κωστόπουλος & Κλωνάρη 1997, Stinner & Williams 1998, Τσελφές 2001, Hodson<br />
1992, Κιντή 2003).<br />
Τη διδακτική αξιοποίηση του ιστορικού υλικού για την κατανόηση του περιεχομένου<br />
των Φ.Ε. προτείνει μια σειρά σύγχρονων ερευνητών. Ο J. Wandersee (1986) θεωρεί<br />
ότι η Ι.Ε. παρέχει στρατηγική γνώση για το πώς οικοδομήθηκε, άλλαξε και διαδόθηκε<br />
μια επιστημονική αναπαράσταση. Επομένως, η κατάλληλη ενσωμάτωσή της στα<br />
σχέδια εργασίας των διδασκόντων μπορεί να αποτελέσει ένα εξαιρετικά<br />
αποτελεσματικό εργαλείο για την κατανόηση των φυσικών εννοιών. Οι μαθητές, σε<br />
συνεργασία με τον δάσκαλο, συγκρίνοντας και αντιπαραβάλλοντας μέσα στην τάξη<br />
τις σύγχρονες επιστημονικές με τις προγενέστερες ιστορικές απόψεις, είναι δυνατόν<br />
να ξεπεράσουν ανάλογες προσωπικές τους ιδέες και να υιοθετήσουν το αποδεκτό<br />
σήμερα επιστημονικό πρότυπο. Την ίδια διδακτική στρατηγική σύγκρισης και<br />
αντιπαράθεσης προτείνουν και άλλοι ερευνητές (Russell 1981, McCloskey & Kargon<br />
1988, Jenkins 1989, Matthews 1994, Bar & Zinn 1995, Monk & Osborn 1997,<br />
Lemmer et al. 1999, Πάπαρου 2003, Κωνσταντινίδη κ. ά. 2003). Στο ίδιο πλαίσιο<br />
στόχων εντάσσονται μελέτες και προτάσεις για την πραγματοποίηση<br />
δραματοποιημένων «ιστορικών διαλόγων» μέσα στη σχολική τάξη. Οι εμπνευστές<br />
των προτάσεων αυτών υποστηρίζουν ότι οι μαθητές, μέσα από την ανάληψη<br />
«ιστορικών» ρόλων και την αντιπαράθεση επιστημονικών επιχειρημάτων, είναι<br />
δυνατόν να οδηγηθούν σταδιακά στην σύγχρονη επιστημονική θεωρία ακολουθώντας<br />
την ιστορική εξέλιξη των ιδεών (Lochhead & Dufrence 1989, Solomon 1989,<br />
Κασσέτας 2003, Σέρογλου 2003).<br />
Στην προοπτική της κατανόησης της μεθοδολογίας των Φ.Ε. μέσα από τη<br />
συστηματική παρουσίαση συγκεκριμένων ιστορικών περιπτώσεων -μια μέθοδο που<br />
ανέπτυξε ο προγενέστερα ο L. Klopfer-, ο N. Kipnis (1993 & 1996) προτείνει τη δική<br />
ιστορική-(δι)ερευνητική (historical-investigative) μέθοδο προσέγγισης. Ο<br />
συγγραφέας υποστηρίζει ότι η επαφή των μαθητών με συγκεκριμένα επεισόδια της<br />
Ι.Ε., όπου περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος με τον οποίο επιστήμονες του<br />
παρελθόντος αντιμετώπισαν στο εργαστήριο συγκεκριμένα προβλήματα, είναι<br />
33
δυνατόν να τους βοηθήσει, σε σημαντικό βαθμό, να μυηθούν στην επιστημονική<br />
μεθοδολογία. Στη βάση αυτής της προβληματικής σχεδιάζει μια σειρά πειραμάτων με<br />
αφετηρία τις αντίστοιχες εργαστηριακές πρακτικές των επιστημόνων και<br />
πραγματοποιεί διδακτικές παρεμβάσεις με παιδιά, κυρίως του Δημοτικού. Το υλικό<br />
που συγκεντρώνεται από την ερευνητικό στάδιο της μεθόδου στο πεδίο της Οπτικής,<br />
χρησιμοποιείται στη συνέχεια ως διδακτικό υλικό σε σχολεία της Μιννεάπολης για<br />
επτά συνεχή έτη από ειδικά επιμορφωμένους δασκάλους. Τα αποτελέσματα της<br />
εφαρμογής της μεθόδου έδειξαν σημαντική αύξηση του ενδιαφέροντος των μαθητών<br />
για τις Φ.Ε., ενώ αξιόλογη θεωρήθηκε και η βελτίωση της κατανόησης της<br />
μεθοδολογίας. Ανάλογες προσπάθειες έχουν καταγραφεί και σε άλλες χώρες σε<br />
διάφορα γνωστικά πεδία των Φ.Ε. (Teichmann 1983, Krasilchik 1990, Kragh 1992,<br />
Flannery 1995, Kovács 1998).<br />
Τη συνδρομή της Ι.Ε. στην κατανόηση της επιστημολογικής διάστασης της<br />
επιστήμης διερευνούν επίσης αρκετοί ερευνητές, υποστηρίζοντας ότι με την<br />
παρουσίαση ιστορικών δεδομένων οι μαθητές εφοδιάζονται όχι μόνο με «γνώσεις<br />
από την επιστήμη» αλλά και με «γνώσεις σχετικά με την επιστήμη». Οι Solomon et<br />
al. (1996) σε έρευνά τους με βρετανούς μαθητές 15 ετών επιχειρούν να ανιχνεύσουν<br />
πώς επηρεάζεται η άποψη των μαθητών για τη φύση της επιστήμης, όταν το<br />
περιεχόμενο της διδασκαλίας είναι ιστορικά προσδιορισμένο. Τα αποτελέσματα της<br />
έρευνάς τους δείχνουν ότι μία διδασκαλία τέτοιου χαρακτήρα επιφέρει αλλαγή στις<br />
αντιλήψεις ενός σημαντικού ποσοστού μαθητών για το ρόλο της επιστήμης, από<br />
ανακαλυπτικό σε επεξηγηματικό. Επί πλέον ένα μικρό αλλά όχι αμελητέο ποσοστό<br />
μαθητών δείχνει να κατανοεί το ρόλο της φαντασίας και των διαδικασιών της<br />
μοντελοποίησης στη συγκρότηση των επιστημονικών θεωριών. Οι Kafai & Gilliland-<br />
Swetland (2001) από την πλευρά τους, σε έρευνά τους με μαθητές Δημοτικού 8-9<br />
ετών στις Η.Π.Α., εξετάζουν το βαθμό κατανόησης της ιστορικής εξέλιξης της<br />
επιστημονικής γνώσης μέσα από μια ειδικά σχεδιασμένη διδακτική παρέμβαση. Για<br />
το σκοπό της μελέτης τους χρησιμοποιούν αρχειακές και σύγχρονες πηγές ιστορικού<br />
υλικού από το χώρο των Φ.Ε. και στη συνέχεια εμπλέκουν τους μαθητές σε<br />
δραστηριότητες διαχείρισης και αρχειοθέτησης (επιλογή, σχολιασμό, σύγκριση και<br />
αξιολόγηση) με στόχο την παραγωγή διδακτικού υλικού. Με τον τρόπο αυτό οι<br />
μαθητές έρχονται σε επαφή με τις διαφορετικές μεθοδολογικές πρακτικές που<br />
εφαρμόστηκαν από τους επιστήμονες για το υπό μελέτη ζήτημα σε διαφορετικές<br />
ιστορικές περιόδους, συζητούν με το δάσκαλο τους λόγους που επέβαλλαν την<br />
αλλαγή του εκάστοτε τρόπου αντιμετώπισης του προβλήματος και κατανοούν τη<br />
υπόσταση της επιστήμης ως μέρους του ευρύτερου κοινωνικού και πολιτισμικού<br />
γίγνεσθαι. Ελέγχοντας τα πλεονεκτήματα αλλά και τους περιορισμούς στους οποίους<br />
υπόκεινται τέτοιου τύπου παρεμβάσεις, ιδίως όταν απευθύνονται σε μαθητές μικρών<br />
ηλικιών, καταλήγουν σε θετικά αποτελέσματα σε σχέση με τους στόχους που<br />
τέθηκαν. Προς την ίδια κατεύθυνση είναι προσανατολισμένες και οι μελέτες άλλων<br />
ερευνητών (Arons 1984, Matthews 1989, Wandersee 1990, Hamburger 1990,<br />
Solomon 1991b, Duschl 1994, Matthews 2001, Κόκκοτας 2003).<br />
Ανεξάρτητα ωστόσο από το σημείο αφετηρίας και την τελική στόχευση των<br />
παραπάνω ερευνητικών ρευμάτων, ένας είναι ο παράγων η δράση του οποίου<br />
αναγνωρίζεται καθολικά ως καθοριστική για την αξιοποίηση ή μη της Ι.Ε. ως μέσου<br />
διδασκαλίας των Φ.Ε.: ο ίδιος ο εκπαιδευτικός ο οποίος καλείται να υλοποιήσει τα<br />
πορίσματα των σχετικών ερευνών. Από όλους σχεδόν τους ερευνητές που<br />
δραστηριοποιούνται στο συγκεκριμένο χώρο, η έλλειψη «ιστορικής» παιδείας από<br />
την πλευρά των διδασκόντων, αναγνωρίζεται ως ο βασικός ανασχετικός παράγων<br />
στις προσπάθειες διδακτικής αξιοποίησης της Ι.Ε.<br />
34
Για τους Monk & Osborn (1997) οι αιτίες της αρνητικής στάσης των εκπαιδευτικών<br />
απέναντι σε μια τέτοια προοπτική είναι κυρίως δύο: α) οι αντιλήψεις τους για τη<br />
φύση και το ρόλο της επιστήμης β) οι πρακτικού χαρακτήρα απαιτήσεις μιας τέτοιου<br />
τύπου διδασκαλίας. Σε ό,τι αφορά την πρώτη αιτία, οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι<br />
οι περισσότεροι δάσκαλοι των Φ.Ε. αντιμετωπίζουν το έργο τους αποκλειστικά ως<br />
μια διαδικασία μετάδοσης του περιεχομένου ενός επιστημολογικά έγκυρου<br />
γνωστικού συστήματος, γεγονός που τους ωθεί να εστιάζουν περισσότερο στο «τι<br />
γνωρίζουμε» και λιγότερο στο «πώς το γνωρίζουμε». Για το ίδιο θέμα ο J. Gallagher,<br />
ανιχνεύοντας τις αντιλήψεις εκπαιδευόμενων δασκάλων των Φ.Ε. στις Η.Π.Α.,<br />
διαπιστώνει ότι, σε συντριπτικό ποσοστό, οι μελλοντικοί εκπαιδευτικοί<br />
αντιλαμβάνονται την επιστήμη ως ένα καθιερωμένο «σώμα» γνώσεων και τεχνικών<br />
αναμφισβήτητης αξίας και απόλυτης εγκυρότητας. Ακόμη και όσοι διάκεινται<br />
ευνοϊκά σε μια προοπτική αξιοποίησης της Ι.Ε., επικαλούνται πρωτίστως λόγους<br />
καλλιέργειας θετικών στάσεων των μαθητών και δευτερευόντως λόγους που έχουν να<br />
κάνουν με μια πιο σφαιρική αντίληψη της φύσης της επιστήμης (Gallagher 1991). Σε<br />
ό,τι αφορά τις αναπόφευκτα μεγαλύτερες χρονικές και πρακτικές απαιτήσεις μιας<br />
ιστορικά προσανατολισμένης διδασκαλίας, χαρακτηριστικές είναι οι απόψεις<br />
δασκάλων των Φ.Ε. στη Ν. Ζηλανδία σχετικά με τις προτεραιότητες της διδακτικής<br />
διαδικασίας, όπως καταγράφονται από τον D. Hodson (1993) και παρατίθενται από<br />
τον ίδιο (κατά σειρά μειούμενης σημασίας): α) διαχείριση και οργάνωση της<br />
διδακτέας ύλης β) μετάδοση των γνώσεων γ) κατανόηση της φύσης της<br />
επιστημονικής δραστηριότητας. Για τον συγγραφέα, η επιλογή των συγκεκριμένων<br />
προτεραιοτήτων έχει ουσιαστικά συντελέσει ώστε να μείνει αναξιοποίητο το ιστορικό<br />
υλικό που κατά καιρούς έχει παραχθεί (Addinell & Solomon 1983, Honey 1990,<br />
Solomon 1991a) ειδικά για την κατάρτιση των εκπαιδευτικών.<br />
Σε μια προσπάθεια υπέρβασης του συγκεκριμένου ανασχετικού παράγοντα, ο S.<br />
Rosen (1983) εστιάζει την προσοχή του στην κατάρτιση και επιμόρφωση των<br />
δασκάλων των Φ.Ε. και προτείνει την ένταξη μαθημάτων Ιστορίας και Φιλοσοφίας<br />
των Επιστημών στα προγράμματα σπουδών τους. Είναι ανάγκη, υποστηρίζει, να<br />
πειστεί ο διδάσκων για τον σημαντικό ρόλο της Ι.Ε. στην ανάδειξη της ουμανιστικής<br />
και κοινωνικής διάστασης της Επιστήμης καθώς είναι ο μόνος που μπορεί να<br />
μεταλαμπαδεύσει τις ανθρωπιστικές αξίες στους μαθητές. Πέρα επομένως από το<br />
κύριο «σώμα» των γνώσεων και την επιστημονική μεθοδολογία, οι διδάσκοντες θα<br />
πρέπει να συνειδητοποιήσουν (και να μεταδώσουν) την επίδραση της επιστήμης στο<br />
κοινωνικό και πολιτισμικό γίγνεσθαι, ένα στοιχείο που αποτελεί πνευματικό εφόδιο<br />
κάθε μελλοντικού πολίτη ανεξάρτητα από την επαγγελματικές του επιλογές και την<br />
κοινωνική του εξέλιξη.<br />
Ο Β. Τσελφές (1989) υποστηρίζει ότι ο δάσκαλος δεν δικαιούται να παρουσιάζει μια<br />
μονολιθική (και εν πολλοίς στρεβλή) εικόνα των Φ.Ε. Για να αποφευχθεί κάτι τέτοιο<br />
θα πρέπει να έχει ο ίδιος μια όσο το δυνατόν πιο πλατιά γνώση της προς διδασκαλία<br />
επιστήμης. Και η κατάκτηση αυτή μπορεί να επιτευχθεί μέσω της ακαδημαϊκής<br />
κατάρτισής του σε ζητήματα της Ι.Ε. καθώς: α) μέσα στα πλαίσια της αναζήτησης<br />
της δυναμικής σχέσης των επιστημονικών ιδεών με τα κοινωνικά και πολιτιστικά<br />
γεγονότα κάθε εποχής, είναι δυνατόν να προσεγγίσει τα θέματα που χρησιμοποιεί<br />
στις διδασκαλίες του από περισσότερες από μία «σκοπιές» β) η γνωριμία με τις<br />
εναλλακτικές θεωρίες που κατά καιρούς διατυπώθηκαν για την ερμηνεία των ίδιων<br />
(περίπου) γεγονότων, είναι δυνατόν να τον βοηθήσει στη διερεύνηση των δικών του<br />
επιστημονικών θεωριών σε σχέση με εκείνες των επιστημόνων που χρησιμοποιεί στις<br />
35
διδασκαλίες του γ) τα πορίσματα της Ι.Ε. μπορούν να του υποδείξουν τα αδύνατα<br />
σημεία πολλών παραδοσιακών διδακτικών μεθόδων.<br />
Για το ίδιο ζήτημα, ο M. Matthews (1992 & 1994) τονίζει ότι οι δάσκαλοι των Φ.Ε.<br />
οφείλουν να έχουν μια όσο το δυνατόν πιο σφαιρική αντίληψη της επιστήμης που<br />
διδάσκουν. Να γνωρίζουν, δηλαδή, όχι μόνο το περιεχόμενό της –κάτι που<br />
αυτονόητα θεωρείται απαραίτητο- αλλά επί πλέον τη δομή και τη φύση της . την<br />
ιστορική της εξέλιξη, την επιστημολογική της διάσταση και τη σχέση της με τις<br />
κοινωνικές, πολιτικές και θρησκευτικές πεποιθήσεις. Σ’ αυτό το δεύτερο επίπεδο<br />
συγκρότησης –θεμέλιο, σύμφωνα με τον συγγραφέα, της παιδαγωγικής πρακτικής<br />
και του σχεδιασμού των αναλυτικών προγραμμάτων- μπορούν να συνεισφέρουν<br />
αποτελεσματικά η Ιστορία και η Φιλοσοφία των Επιστημών.<br />
Τέλος ο Α. Κασσέτας (2001), σε μια παιδαγωγικού χαρακτήρα προσέγγιση,<br />
υποστηρίζει ότι ο «ιστορικά» καταρτισμένος δάσκαλος, με τις κατάλληλες διδακτικές<br />
ενέργειες μπορεί να φέρει στο προσκήνιο όχι μόνο τη σκέψη του επιστήμονα αλλά<br />
και τις κοινωνικές και τεχνολογικές συνθήκες της εποχής του. Τέτοιες ενέργειες θα<br />
βοηθήσουν τους μαθητές α) να γνωρίσουν τους δεσμούς ανάμεσα στις Φυσικές και<br />
τις άλλες επιστήμες μέσα από την ιστορική τους εξέλιξη β) να απομυθοποιήσουν το<br />
χαρακτήρα της «αυθεντίας» γ) να καταλάβουν ότι οι γνώσεις οικοδομούνται με την<br />
απόρριψη ορισμένων άλλων ιδεών δ) να αντιληφθούν το ρόλο του «λάθους» στην<br />
επιστήμη και στην απόκτηση των γνώσεων ε) να κατανοήσουν ότι ο λανθασμένος<br />
τρόπος σκέψης τους για ορισμένα ζητήματα στην αρχή της διδασκαλίας, συμπίπτει με<br />
τον τρόπο που σκέφτονταν οι άνθρωποι σε προηγούμενες ιστορικές περιόδους<br />
(αποενοχοποίηση του λάθους).<br />
2.2. Η Ιστορία της Επιστήμης ως ερευνητικό και μεθοδολογικό εργαλείο στη<br />
Διδακτική των Φυσικών Επιστημών<br />
Με στόχο την ανάδειξη του πολυδιάστατου ρόλου της Ι.Ε. στα πλαίσια των<br />
σύγχρονων αναζητήσεων της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών, ένας σημαντικός<br />
αριθμός ερευνητών κινείται τις τελευταίες δεκαετίες σε ένα διαφορετικό επίπεδο<br />
προσέγγισης. Επιδιώκοντας να αξιοποιήσει το ιστορικό υλικό με έναν έμμεσο τρόπο,<br />
αποφεύγει την άμεση παράθεση των ιστορικών δεδομένων κατά τη διάρκεια της<br />
διδασκαλίας (επομένως και των αναπόφευκτων χρονικών και άλλων περιορισμών<br />
που αυτή επιβάλλει) και επιχειρεί τη χρήση της Ι.Ε. ως μεθοδολογικό εργαλείο<br />
διδακτικής έρευνας και παραγωγής εκπαιδευτικού υλικού. Οι ερευνητές του<br />
ρεύματος αυτού εστιάζουν το ενδιαφέρον τους στην ψυχολογική διάσταση των<br />
διαδικασιών της μάθησης και επιχειρούν με οδηγό την Ι.Ε. να αποκρυπτογραφήσουν<br />
τις διεργασίες που διέπουν τη συγκρότηση και αλλαγή των επιστημονικών<br />
αναπαραστάσεων, με στόχο να μεταφέρουν τα ιστορικά «διδάγματα» στις διδακτικές<br />
πρακτικές οικοδόμησης της σύγχρονης γνώσης από τους μαθητές. Αφετηριακό<br />
σημείο της τάσης αυτής αποτελούν οι επιστημολογικές θεωρήσεις οι οποίες<br />
αναγνωρίζουν την ύπαρξη αξιοσημείωτων ομοιοτήτων ανάμεσα στη συγκρότηση της<br />
επιστημονικής γνώσης στο άτομο και στην ιστορική ανάπτυξη των ιδεών στην<br />
επιστήμη.<br />
2.2.1. Η γνωστική οντογένεση και η επιστημονική φυλογένεση<br />
Η υπόθεση αυτή έχει τις ρίζες της στις αρχές του 19 ου αιώνα. Για πρώτη φορά ο G.<br />
Hegel διατυπώνει στο έργο του The phenomenology of Mind (1806/1931) την άποψη<br />
ότι η διαλεκτική των θεωριών της γνώσης συνδέεται με τη διαλεκτική των ιστορικών<br />
36
δομών της συνείδησης και της ανάπτυξης της ανθρώπινης σκέψης. Την ιδέα<br />
επαναλαμβάνουν στα τέλη του ίδιου αιώνα οι E. Mach (1895/1943) και P. Duhem<br />
(1906/1954). Την ίδια περίπου εποχή, ο Γερμανός ζωολόγος E. Haeckel, βασιζόμενος<br />
σε παρατηρήσεις του Ρώσου K. Baer πάνω στα έμβρυα διαφόρων σπονδυλωτών,<br />
διατυπώνει με τη μορφή βιογενετικού νόμου τη θέση ότι κάθε οργανισμός<br />
επαναλαμβάνει στο αναπτυσσόμενο έμβρυό του όλα τα στάδια της βιολογικής<br />
εξέλιξης του είδους του, μια θέση η οποία αποδίδεται συμπυκνωμένα στην ιστορική<br />
φράση του «η οντογένεση επαναλαμβάνει τη φυλογένεση» (Asimov 1975). Παρά την<br />
–και πειραματική- απόρριψη της σχηματοποίησής του, η ιδέα επανέρχεται κατά τη<br />
διάρκεια του 20 ου αιώνα στον τομέα των ψυχολογικών θεωριών της γνώσης. Ο J.<br />
Piaget, αναπτύσσοντας τη θεωρία του για τη γνωστική εξέλιξη του ατόμου,<br />
διατυπώνει την άποψη ότι η εξέλιξη των ιδεών στην Επιστήμη και η ανάπτυξη της<br />
παιδικής σκέψης εμφανίζουν σαφείς ομοιότητες: “Η βασική υπόθεση της γενετικής<br />
επιστημολογίας είναι ότι υπάρχει ένας παραλληλισμός μεταξύ της γνωστικής<br />
προόδου στην ορθολογιστική οργάνωση της γνώσης (ιστορία της επιστήμης) και<br />
στην αντίστοιχα διαμορφούμενη ψυχολογική εξέλιξη … για το λόγο αυτό το πιο<br />
πρόσφορο πεδίο μελέτης για τους ψυχολόγους είναι αυτό της ιστορίας της<br />
ανθρώπινης σκέψης, με αφετηρία τον προϊστορικό άνθρωπο” (Piaget 1970, p.13). Σε<br />
μια προσπάθεια να τεκμηριώσει την άποψή του προσφέρει μια σειρά παραδειγμάτων<br />
για διάφορες φυσικές έννοιες, με τις οποίες μελετά το πέρασμα από την<br />
προεπιστημονική στην επιστημονική σκέψη του 17 ου αιώνα, σε αναλογία με το<br />
πέρασμα από το σύμπαν των «πρωτογόνων» στο Αριστοτελικό σύστημα και από εκεί<br />
στα μοντέλα της κλασσικής φυσικής (Piaget 1950b, pp. 70-89). Σε μεταγενέστερα<br />
βέβαια έργα του αποστασιοποιείται από τη λογική των αυστηρών αναλογιών και μιλά<br />
περισσότερο για ομοιότητες στα νοητικά εργαλεία (όπως η γενίκευση), στις<br />
διαδικασίες (όπως η διαρκής αναζήτηση αιτιών) και στους μηχανισμούς (όπως αυτός<br />
της εξισορρόπησης) παρά για ομοιότητες που αφορούν την ανάπτυξη συγκεκριμένων<br />
εννοιών των Φ.Ε. (Piaget & Garcia 1983). Ωστόσο οι αρχικές του θέσεις ήταν<br />
αρκετές για να πυροδοτήσουν έντονες επιστημολογικές συζητήσεις και να<br />
προκαλέσουν ισχυρές διαμάχες σχετικά με τη φύση αυτού του παραλληλισμού. Μια<br />
μερίδα επιστημόνων υιοθετεί αβίαστα την αρχική άποψη του Piaget και, στην πιο<br />
ακραία εκδοχή, υποστηρίζει ότι το άτομο κατά τη διάρκεια τη διάρκεια της<br />
γνωστικής του ανάπτυξης περνάει υποχρεωτικά από όλα τα ιστορικά στάδια εξέλιξης<br />
της επιστημονικής σκέψης (Murray 1979, Sherratt 1982, Eckstein & Kozhevnicov<br />
1997). Η παράφραση του βιολογικού σχήματος του Haeckel, στη μορφή που το<br />
υποδηλώνει ο T. Kuhn, «η γνωστική οντογένεση αντανακλά την επιστημονική<br />
φυλογένεση» (1977, p.21), μεταφέρει το ζήτημα στο χώρο των ιστορικών της<br />
Επιστήμης και δημιουργεί τις προϋποθέσεις για μια αμφίδρομη διερεύνηση των<br />
συνεπειών του. Ο ίδιος ο Kuhn δηλώνει ότι “από τις συνεντεύξεις του Piaget με τα<br />
σημερινά παιδιά έχω μάθει πολλά σχετικά με το πώς να διατυπώνω ερωτήσεις για<br />
τους επιστήμονες στην ιστορία και μέσα από τις απαντήσεις των παιδιών κατάφερα<br />
να κατανοήσω τη φυσική του Αριστοτέλη” (ό. π.). Στην αντίστροφη κατεύθυνση, ο<br />
A. Koyré τονίζει ότι η φυσική του Αριστοτέλη ήταν αυτή που τον δίδαξε πώς να<br />
κατανοήσει τη σκέψη των παιδιών στις εργασίες του Piaget (ό. π.). Από την πλευρά<br />
του ο P. Kitcher (1988) ισχυρίζεται ότι όπως οι ψυχολόγοι μπορούν να κατανοήσουν<br />
καλύτερα τη γλωσσική πρόοδο των παιδιών μελετώντας τις αλλαγές στην Ι.Ε., έτσι<br />
και οι ιστορικοί και οι φιλόσοφοι της Επιστήμης μπορούν να ωφεληθούν πολλά<br />
μελετώντας τα πορίσματα από το χώρο της παιδικής ψυχολογίας. Ο D. Bickerton<br />
(1988), σε έρευνά του για την εξέλιξη της γλώσσας, υποστηρίζει ότι το γλωσσικό<br />
χάσμα που διαπιστώνεται στα παιδιά γύρω από την ηλικία των δύο ετών μας<br />
επιτρέπει να βγάλουμε χρήσιμα συμπεράσματα για τη γλωσσική εξέλιξη από τον<br />
πρώιμο sapiens στον homo sapiens. Σε ανάλογες έρευνες, οι W. Jung (1986), R.<br />
37
Giere (1987) και N. Nessersian (1989) χρησιμοποιούν ιδέες και μεθόδους των<br />
θεωριών της γνώσης για να μελετήσουν την εξέλιξη των επιστημονικών ιδεών με<br />
ενθαρρυντικά αποτελέσματα.<br />
Από την άλλη πλευρά, αναπτύσσεται ένα πλήθος αντιρρήσεων ως προς την<br />
εγκυρότητα της υπόθεσης του αυστηρού παραλληλισμού. Ο T. Mischel (1971)<br />
υποστηρίζει ότι η ανθρώπινη συμπεριφορά είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη για να μπορεί<br />
να ενταχθεί αβίαστα στην υπόθεση ενός τέτοιου ισομορφισμού. Για τον J. Nussbaum<br />
(1983), η θέση ότι οι μαθητές απλώς επαναλαμβάνουν στις νοητικές παραστάσεις<br />
τους τη ιστορία της επιστήμης δεν αποτελεί παρά μια παρακινδυνευμένη<br />
υπεραπλούστευση. Σε μια πιο έντονη αντιπαράθεση, ο J. Lythcott (1983) αμφισβητεί<br />
ακόμα και τη βασιμότητα του χαρακτηρισμού των παραστάσεων των μαθητών με<br />
επίθετα δανεισμένα από την ιστορία της επιστήμης (Αριστοτελικές, κ.λ.π.). Οι<br />
εκφραστές των αντιρρήσεων επισημαίνουν ότι οι ψυχολογικοί, ηλικιακοί, κοινωνικοί<br />
και πολιτισμικοί παράγοντες που διαμορφώνουν κάθε φορά τη γνωστική δομή του<br />
ατόμου σηματοδοτούν με διαφορετικό τρόπο τη συγκρότηση των επιστημονικών<br />
εννοιών, σε βαθμό που να αποκλείεται η εκδοχή μιας ταύτισης μεταξύ των<br />
ιστορικών επιστημονικών μοντέλων και των αυθόρμητων παραστάσεων των<br />
μαθητών ή η αποδοχή μιας απλοϊκής και μηχανιστικής αντιστοίχισης. Τα<br />
επιχειρήματα με τα οποία υποστηρίζουν την άποψή τους μπορούν να<br />
κωδικοποιηθούν στις ακόλουθες προτάσεις:<br />
• Οι ερευνητές σε κάθε εποχή διαθέτουν ένα υψηλό επίπεδο επιστημονικής<br />
συγκρότησης στον τομέα τους. Για παράδειγμα, οι M. Wiser (1988) και S. Carey<br />
(1988) αποδεικνύουν με τις έρευνές τους ότι οι μεγάλοι πειραματιστές του 17 ου<br />
και 18 ου αιώνα ήταν εξαιρετικά καταρτισμένοι στα ανώτερα μαθηματικά και στα<br />
θέματα της μηχανικής, κάτι που ασφαλώς δεν συμβαίνει με τους μαθητές.<br />
• Οι επιστήμονες έχουν ανεπτυγμένη μεταγνωστική συγκρότηση (Carey 1988).<br />
Γνωρίζουν δηλαδή το σκοπό της έρευνάς τους, έχουν σφαιρική γνώση του<br />
αντικειμένου της μελέτης τους και κατανοούν τη σημασία των μεθόδων<br />
επαλήθευσης των υποθέσεών τους. Αντίθετα, οι μαθητευόμενοι στις φυσικές<br />
επιστήμες οικοδομούν τις φυσικές έννοιες χωρίς να ασχολούνται ενσυνείδητα με<br />
τις διαδικασίες συγκρότησής τους.<br />
• Οι επιστήμονες εργάζονται πάντα μέσα στα πλαίσια μιας αυστηρά καθορισμένης<br />
επιστημονικής παράδοσης, σε αντίθεση με την χωρίς περιοριστικούς όρους και<br />
επιστημολογικές δεσμεύσεις εννοιολογική συγκρότηση των μαθητών<br />
(McCloskey & Kargon 1988).<br />
• Οι κοινωνικές γνώσεις και οι τεχνολογικές δυνατότητες των πρώιμων<br />
επιστημόνων ήταν τελείως διαφορετικές από αυτές των σύγχρονων μαθητών<br />
(Gauld 1988 & 1991). Για παράδειγμα, οι έννοιες των σημείων τήξης και<br />
βρασμού ήταν άγνωστες στην προεπιστημονική εποχή, καθώς το υδραργυρικό<br />
θερμόμετρο επινοήθηκε από τον Fahrenheit μόλις στις αρχές του 18 ου αιώνα.<br />
• Η νεαρή ηλικία των μαθητών θέτει σαφείς περιορισμούς στις γνωστικές<br />
δυνατότητές τους . στην απομνημόνευση, στην επεξεργασία των πληροφοριών και<br />
στην εξαγωγή συμπερασμάτων. Κάτι αντίστοιχο δεν συμβαίνει στην κατά<br />
τεκμήριο ώριμη ηλικία των επιστημόνων, όπου οι συγκεκριμένες νοητικές<br />
διεργασίες δομούνται με διαφορετικό τρόπο (Carey 1988). Ανάλογους<br />
περιορισμούς επιφέρει στη διαμόρφωση ή τη χρήση των διαφόρων εννοιών η<br />
αδυναμία ολοκληρωμένης λεκτικής διατύπωσης που παρατηρείται συνήθως<br />
στους μαθητές, σε αντίθεση με τη γλωσσική ωριμότητα των (σημερινών και<br />
παλαιότερων) επιστημόνων (Nesher 1988).<br />
• Η δημιουργία γνωστικών σχημάτων είναι προσωπική υπόθεση. Ο τρόπος με τον<br />
οποίο αναπτύχθηκε ένα γνωστικό σχήμα από τους δημιουργούς του δεν δείχνει<br />
38
σίγουρα τον τρόπο με τον οποίο ένας μαθητής θα δημιουργήσει το αντίστοιχο<br />
σχήμα (Τσελφές 1991).<br />
• Οι επιστημονικές θεωρίες αποτελούν μέρος συνεκτικών εννοιολογικών<br />
συστημάτων (επιστημονικών «παραδειγμάτων», με την έννοια που αποδίδει στον<br />
όρο ο T. Kuhn), με εσωτερική συνοχή και ευρύτητα εφαρμογής σε ένα πλήθος<br />
φυσικών φαινομένων, κάτι που ασφαλώς δεν είναι ορατό στις παραστάσεις των<br />
μαθητών (Driver et al. 1985). Πολλές φορές στις έρευνες της Διδακτικής<br />
παρατηρείται το φαινόμενο ένα παιδί να εκφράζει διαφορετικές αντιλήψεις για<br />
την ίδια φυσική έννοια, ανάλογα με την περίπτωση ή την πειραματική<br />
κατάσταση που αντιμετωπίζει ή ακόμα να μεταπηδά από τη μία αντίληψη στην<br />
άλλη κατά την εξήγηση του ίδιου φαινομένου.<br />
• Ακόμα και αν οι αλλαγές των ιδεών μαθητών και επιστημόνων από στάδιο σε<br />
στάδιο μοιάζουν πάρα πολύ, αυτό δεν σημαίνει ότι οι διαδικασίες της αλλαγής θα<br />
είναι απαραίτητα οι ίδιες (Nessersian 1994).<br />
Οι εκφραστές των αντιρρήσεων αυτών, χωρίς να αμφισβητούν την ύπαρξη<br />
συσχετισμών, μιλούν όχι για έναν γενικευμένο παραλληλισμό αλλά για κοινά σημεία,<br />
ομοιότητες ή αναλογίες που συναντάμε στον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζουν οι<br />
σύγχρονοι (μη ειδικοί) άνθρωποι ένα φυσικό πρόβλημα και στον τρόπο με τον οποίο<br />
αντιμετωπίστηκε το ίδιο πρόβλημα από τους επιστήμονες και τους φιλόσοφους του<br />
παρελθόντος.<br />
Για τους McCloskey & Kargon (1988, p. 66), και οι δύο αυτές ομάδες καταλήγουν<br />
στις ίδιες ιδέες “…επειδή βρίσκονται στο ίδιο εννοιολογικό στάδιο διαμόρφωσης<br />
μιας θεωρίας, ξεκινούν από παρόμοιες αντιλήψεις για την προσέγγιση ενός<br />
προβλήματος, χαρακτηρίζουν με παρόμοιο τρόπο τα κύρια φαινόμενα που έχουν να<br />
εξηγήσουν και έχουν παρόμοιες απόψεις για τη μορφή της ερμηνείας που πρέπει να<br />
δοθεί”.<br />
Η S. Carey και οι συνεργάτες της συσχετίζουν την ιστορική εξέλιξη των<br />
επιστημονικών ιδεών και την πρόσκτηση της γνώσης από το άτομο, εστιάζοντας<br />
περισσότερο στη φύση των εννοιολογικών αλλαγών και λιγότερο στο περιεχόμενο.<br />
Οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι τόσο για τους μαθητές όσο και για τους<br />
επιστήμονες, ο τρόπος μετάβασης από μία συγκεκριμένη εννοιολογική δομή σε μια<br />
άλλη εμπεριέχει τις ίδιες διαδικασίες: αλλαγές στη θεώρηση των φαινομένων τα<br />
οποία πρέπει να ερμηνευτούν από τις θεωρίες, αλλαγές στα πρότυπα μέσω των<br />
οποίων ερμηνεύονται τα φαινόμενα και αλλαγές στις έννοιες που πρέπει να<br />
χρησιμοποιηθούν για τις ερμηνείες αυτές (Wiser & Carey 1983, Smith, Carey &<br />
Wiser 1985, Carey 1985, 1987, 1988).<br />
Για τον F. Halbwachs (1974), τα κοινά σημεία που εντοπίζονται στην επιστημονική<br />
σκέψη και στις ιδέες των μαθητών σχετίζονται αφενός με το επιστημολογικό πλαίσιο<br />
μέσα στο οποίο διαμορφώθηκε κατά καιρούς η επιστημονική σκέψη και αφετέρου με<br />
τις ψυχολογικές διεργασίες που κυριαρχούν στην σκέψη των παιδιών και καθορίζουν<br />
τα νοητικά σχήματα προσέγγισης και ερμηνείας του φυσικού κόσμου που τα<br />
περιβάλλει.<br />
Στην προοπτική του συγκεκριμένου θεωρητικού προσανατολισμού, η εστίαση στο<br />
γνωσιολογικό πρότυπο της προεπιστημονικής περιόδου σε συνδυασμό με την<br />
προσέγγιση της συγκρότησης της βιωματικής γνώσης μέσα από τη σύγχρονη<br />
ψυχολογική θεώρησή της, συνιστούν ένα πρόσφορο πεδίο για την ανάπτυξη<br />
συγκριτικών ερευνών με στόχο την πιστοποίηση της βασιμότητας των σχετικών<br />
39
υποθέσεων: Στην προ-κλασική περίοδο της επιστήμης κυριαρχεί ολοκληρωτικά η<br />
αριστοτελική γνωσιολογική προσέγγιση η οποία βασίζεται στην αναμφίβολη<br />
εγκυρότητα της αισθητηριακής εμπειρίας. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιούν οι<br />
επιστήμονες στηρίζεται στην πεποίθηση ότι η παρατήρηση και τα δεδομένα της<br />
εμπειρίας είναι ικανά από μόνα τους να οδηγήσουν σε ασφαλή συμπεράσματα. Οι<br />
ερευνητές παρατηρούν τη φύση με τα μάτια ενός θεατή και οδηγούνται στη<br />
διατύπωση θεωριών χωρίς να παρεμβαίνουν στις φυσικές διεργασίες και χωρίς να<br />
υποψιάζονται ότι κάθε εκδήλωση της φύσης επηρεάζεται από πολλές παραμέτρους,<br />
ορισμένες από τις οποίες είναι ουσιώδεις και αποτελούν εμπόδια στην προσέγγιση<br />
της έγκυρης γνώσης. Η μετάβαση από την παθητική παρατήρηση στην ενεργητική<br />
συμμετοχή του ερευνητή στην εξέλιξη ενός φαινομένου, αλλάζει ριζικά το<br />
μεθοδολογικό πλαίσιο των ΦΕ τον 17 ο αιώνα. Το πείραμα αποκτά μια εντελώς<br />
διαφορετική σημασία. Δεν αποτελεί απλώς μια έξυπνη ερώτηση που απευθύνει ο<br />
επιστήμονας στη φύση, αλλά συνιστά μια μεθοδική παρέμβαση μέσα από την οποία<br />
επιχειρείται να «απογυμνωθεί» κάθε φυσικό φαινόμενο από τους παράγοντες που<br />
εμποδίζουν την ουσιαστική κατανόησή του για να υποβληθεί στη συνέχεια σε<br />
εξέταση και μέτρηση. Η αλλαγή της ερευνητικής μεθοδολογίας σηματοδοτείται<br />
ουσιαστικά από τη σταδιακή μετάλλαξη της επιστημονικής σκέψης από άμεση και<br />
διαισθητική σε αφηρημένη και εννοιολογική. Τα αφαιρετικά χαρακτηριστικά της<br />
επιστημονικής σκέψης της κλασικής περιόδου της επιστήμης θα οδηγούν στο εξής<br />
τους ερευνητές των Φ.Ε. στη συχνή αμφισβήτηση ή και την απόρριψη των<br />
δεδομένων της άμεσης αισθητηριακής εμπειρίας (Dijksterhuis 1986, Koyré 1978,<br />
Butterfield 1983). Αντίστοιχα, η αυθόρμητη βιωματική σκέψη η οποία συγκροτείται<br />
στο φυσικό και κοινωνικό περιβάλλον των παιδιών, κυριαρχείται στα πρώτα<br />
τουλάχιστον στάδιά της, από επεξηγηματικές διεργασίες προσηλωμένες σε καθαρά<br />
αισθητηριακά δεδομένα. Η απλή συγκέντρωση παρατηρησιακών προσκτήσεων,<br />
χωρίς την ικανότητα συστηματικής αφαιρετικής επεξεργασίας και μετασχηματισμού,<br />
ωθεί την παιδική σκέψη στη συγκρότηση νοητικών παραστάσεων με βάση καθαρά<br />
αντιληπτικά χαρακτηριστικά (Ραβάνης & Παπαμιχαήλ 1994).<br />
Στη βάση της συγκεκριμένης συγκριτικής θεώρησης, διατυπώνονται τα τελευταία<br />
χρόνια υποθέσεις εργασίας για την ύπαρξη κοινών χαρακτηριστικών στις<br />
παραστάσεις των μαθητών και στα ιστορικά προεπιστημονικά μοντέλα σε<br />
συγκεκριμένα γνωστικά αντικείμενα των Φ.Ε., υποθέσεις οι οποίες επιβεβαιώνονται<br />
από τα αποτελέσματα μιας σειράς ερευνών.<br />
2.2.2. Ερευνητικά αποτελέσματα<br />
Στο πεδίο της μηχανικής, η L. Viennot (1979), μελετώντας τις εξηγήσεις που δίνουν<br />
μαθητές και φοιτητές στην προσπάθειά τους να περιγράψουν τα κινητικά<br />
αποτελέσματα των δυνάμεων που ασκούνται επί υλικών σωμάτων, διαπιστώνει την<br />
εμφάνιση αντιλήψεων οι οποίες εκφράζουν τη δύναμη σαν γραμμική συνάρτηση της<br />
ταχύτητας, ενώ σε κάποια σημεία συγχέουν την έννοια της δύναμης με αυτήν της<br />
ενέργειας. Ιστορικά το μοντέλο αυτό ανάγεται στο Αριστοτελικό στάδιο.<br />
Τη χρήση Αριστοτελικών και όχι Νευτωνικών μοντέλων παρατηρεί και ο A. DiSessa<br />
(1982), σε έρευνά του με σπουδαστές για την ερμηνεία φαινομένων που έχουν σχέση<br />
με την κίνηση των σωμάτων.<br />
Για το ίδιο θέμα ο M. McCloskey (1983) σημειώνει ότι το 80% των κολεγιακών<br />
σπουδαστών που συμμετείχαν στην έρευνά του, με βάση τη διαισθητική προσέγγιση<br />
40
των σχετικών φαινομένων, εκφράζει για την κίνηση αντιλήψεις οι οποίες σε πολλά<br />
σημεία τους «θυμίζουν» την προ-Νευτωνική θεωρία του impetus.<br />
Παρόμοια είναι τα συμπεράσματα στα οποία καταλήγουν και άλλες έρευνες στην ίδια<br />
γνωστική περιοχή (Champagne et al. 1980, Watts 1982, Clement 1982 & 1983,<br />
Whitaker 1983, McDermott 1984, Saltier & Viennot 1985, Robin & Ohlsson 1989,<br />
Ιωαννίδης & Βοσνιάδου 1992, Κασσέτας 1998).<br />
Στο πεδίο των κυματικών φαινομένων, οι Θεοδωρόπουλος κ. ά. (1998) επιχειρούν<br />
μια επισκόπηση των ιδεών για την έννοια του ήχου στην Ιστορία της Επιστήμης και<br />
στις αντιλήψεις των μαθητών και διαπιστώνουν τα ακόλουθα κοινά χαρακτηριστικά:<br />
α) Οι πρώιμοι επιστήμονες θεωρούσαν ότι οι ήχοι αποτελούν είδωλα της πηγής ενώ<br />
οι μαθητές πιστεύουν ότι οι ήχοι αποτελούν μέρος του οργάνου από το οποίο<br />
εκπέμπονται. β) Ο Αριστοτέλης και οι Ατομικοί-Επικούρειοι θεωρούσαν ότι ο ήχος<br />
διαδίδεται ως βλήμα ενώ οι σύγχρονοι μαθητές τον θεωρούν αντικείμενο που<br />
«ταξιδεύει». γ) Οι Στωικοί και οι μετέπειτα επιστήμονες μέχρι τον Leonardo da<br />
Vinci, παρότι αναγνώριζαν στη διάδοση του ήχου κυματικές ιδιότητες (κατ’ αναλογία<br />
με τα κύματα του νερού), δεν διευκρινίζουν πουθενά ότι το κύμα δεν μεταφέρει το<br />
μέσο μέσα στο οποίο διαδίδεται. Αντίστοιχα οι μαθητές αδυνατούν να αναγνωρίσουν<br />
την αναλογία μεταξύ μηχανικού κύματος και ήχου.<br />
Στον τομέα της Οπτικής, σε μια ανάλογη επισκόπηση, διαπιστώνονται σημαντικές<br />
ομοιότητες μεταξύ των επιστημονικών ιδεών και των παραστάσεων των μαθητών στο<br />
ζήτημα του μηχανισμού της όρασης (Dedes 2005). Από τα αποτελέσματα ερευνών<br />
που έχουν πραγματοποιηθεί τα τελευταία τριάντα χρόνια στο χώρο της Διδακτικής<br />
των Φ.Ε. σχετικά με το ρόλο του φωτός στη διαδικασία της όρασης, αναδεικνύεται<br />
μια ποικιλομορφία νοητικών παραστάσεων των μαθητών οι οποίες μπορούν να<br />
ταξινομηθούν σε τρεις κύριες κατηγορίες: α) Παραστάσεις σύμφωνα με τις οποίες η<br />
όραση είναι δυνατή χωρίς την παρουσία του φωτός. β) Παραστάσεις στις οποίες ο<br />
ρόλος του φωτός περιορίζεται στη διαμόρφωση μιας διάχυτης και στατικής<br />
«φωτεινότητας», ικανής, μέσω μιας ασαφούς και αφηρημένης δράσης, να<br />
ενεργοποιήσει την αίσθηση της όρασης. γ) Παραστάσεις στις οποίες αποτυπώνονται<br />
συγκεκριμένοι μηχανισμοί αλληλεπίδρασης ανάμεσα στο μάτι και τα ορατά<br />
αντικείμενα, μεταξύ των οποίων κυριαρχούν εκείνοι στους οποίους το μάτι<br />
αναγνωρίζεται ως πομπός και όχι ως δέκτης. Αντίστοιχα μοντέλα ερμηνείας<br />
αναδεικνύει και η ιστορική μελέτη που πραγματοποιείται στην ίδια έρευνα: α) Οι<br />
Πυθαγόρειοι, οι ατομικοί και οι μαθηματικοί φιλόσοφοι της αρχαιότητας (με<br />
εξαίρεση τον Πτολεμαίο), ανεξάρτητα από την υιοθέτηση θεωριών πρόσληψης ή<br />
εκπομπής, δεν δείχνουν να αναγνωρίζουν κανένα ρόλο στο εξωτερικό φως. β) Στις<br />
θεωρίες του Πλάτωνα, και του Αριστοτέλη και των Στωικών το φως αποτελεί την<br />
αναγκαία συνθήκη για τη διαμόρφωση ενός στατικού φωτεινού μέσου, ικανού να<br />
επιτρέψει την μεταφορά της οπτικής πληροφορίας. γ) Ο ενεργητικός ρόλος του<br />
ματιού στη διαδικασία της όρασης εμφανίζεται περιοδικά στην ιστορία των ιδεών και<br />
ασκεί μια αξιοσημείωτη έλξη στις επιστημονικές θεωρίες για περισσότερο από 2000<br />
χρόνια.<br />
Στο ίδιο γνωστικό πεδίο, ο C. Prat (1989), σε έρευνά του με μαθητές 12-15 ετών στη<br />
Γαλλία σχετικά με τη φύση των χρωμάτων και τη σχέση τους με το φως, διαπιστώνει<br />
σαφείς ομοιότητες μεταξύ των παραστάσεων των μαθητών και των πρώιμων<br />
ιστορικών μοντέλων, καθώς και στα δύο πεδία εστίασης του ερευνητικού<br />
ενδιαφέροντος α) τα χρώματα γίνονται αντιληπτά ως ιδιότητες των σωμάτων β) ο<br />
ρόλος που αποδίδεται στο φως σε ό,τι αφορά την αισθητηριακή αντίληψη των<br />
41
χρωμάτων, είναι αυτός ενός «οχήματος μεταφοράς» τους από τα αντικείμενα στο<br />
μάτι εν είδει ρευστής ουσίας (μιας ουσίας την οποία ο συγγραφέας αποκαλεί<br />
«φωτογόνο» κατ’ αναλογία με το αντίστοιχο «θερμογόνο» από την περιοχή των<br />
φαινομένων της διάδοσης της θερμότητας).<br />
Στο πεδίο των θερμικών φαινομένων, οι Wiser & Carey (1983) διαπιστώνουν σε<br />
έρευνά τους ότι οι μαθητές, σε μεγάλο ποσοστό, χρησιμοποιούν αδιαφοροποίητα τις<br />
έννοιες της θερμότητας και της θερμοκρασίας, όπως ακριβώς και οι επιστημονικές<br />
θεωρήσεις μέχρι τα μέσα του 18 ου αιώνα. Επί πλέον αντιλαμβάνονται τη θερμότητα<br />
και το ψύχος ως δύο ανεξάρτητες οντότητες (ουσίες) οι οποίες μεταφέρονται από<br />
σώμα σε σώμα, κατ’ αντιστοιχία με τις επιστημονικές αντιλήψεις, οι οποίες, ακόμα<br />
και μετά τη διαφοροποίηση των εννοιών θερμότητα-θερμοκρασία από τον J. Black<br />
και μέχρι τη διατύπωση των θερμοδυναμικών αξιωμάτων το 19 ο αιώνα, απέδιδαν τις<br />
έννοιες του «θερμού» και του «ψυχρού» σε δύο διαφορετικά «θερμικά ρευστά» -το<br />
«caloric» και το «frigoric». Σε ανάλογα συμπεράσματα καταλήγουν και οι μελέτες<br />
των Reiner et al. (2000) και Ιωαννίδη & Βοσνιάδου (2001), στο ευρύτερο πλαίσιο<br />
των διερευνήσεών τους κατά πόσον οι μαθητές πιστεύουν ότι «τα σώματα έχουν<br />
ιδιότητες».<br />
Σε ό,τι αφορά τη φύση των αερίων, οι Mas et al. (1987) διευθύνοντας μια έρευνα με<br />
εφήβους οι οποίοι είχαν διδαχθεί Φυσικές Επιστήμες για πέντε συνεχή έτη,<br />
διαπιστώνουν ότι σημαντικό ποσοστό μαθητών εξακολουθεί να διατηρεί την<br />
Αριστοτελική άποψη ότι τα αέρια δεν έχουν μάζα, αν και είχαν διδαχθεί την κινητική<br />
θεωρία των αερίων.<br />
Στο ίδιο ζήτημα, ο J. Nussbaum (1985) επιχειρεί μια σύνοψη των αποτελεσμάτων<br />
τριών ερευνών οι οποίες πραγματοποιήθηκαν σε διαφορετικές χώρες * , σχετικά με τις<br />
–μετά τη σχετική σχολική διδασκαλία- παραστάσεις των μαθητών για τη<br />
σωματιδιακή φύση της ύλης στην αέρια κατάσταση. Στην επισκόπηση αυτή<br />
διαπιστώνει ότι παρά το γεγονός ότι το σωματιδιακό μοντέλο είναι γενικά αποδεκτό<br />
από τη μεγάλη πλειοψηφία των υποκειμένων, εντούτοις ένα σημαντικό ποσοστό των<br />
παιδιών αποτυγχάνει να εσωτερικεύσει σημαντικά χαρακτηριστικά του μοντέλου<br />
αυτού, όπως η ύπαρξη κενού στον μεταξύ των σωματιδίων χώρο (ασυνέχεια της<br />
ύλης), η αέναη κίνηση των σωματιδίων (κινητική θεωρία) και η αλληλεπίδραση<br />
μεταξύ των σωματιδίων (χημικές μεταβολές). Έτσι, στις προτεινόμενες πειραματικές<br />
καταστάσεις οι μαθητές εμφανίζουν εναλλακτικά σχήματα ερμηνείας, τα οποία<br />
αντικατοπτρίζουν σε μεγάλο βαθμό τις Αριστοτελικές απόψεις για τις έννοιες και τα<br />
σχετικά φαινόμενα.<br />
Στον τομέα της Βιολογίας, ο M. Brumby (1979) επισημαίνει ότι πολλοί από τους<br />
μαθητές του εκφράζουν απόψεις οι οποίες εμφανίζουν σαφείς ομοιότητες με τις<br />
θέσεις του Lamarck στα ζητήματα της φυσικής επιλογής και της κληρονομικότητας.<br />
Ο J. Wandersee (1986), κατηγοριοποιώντας τις απόψεις των μαθητών ενός μεγάλου<br />
ηλικιακού εύρους για το ρόλο της φωτοσύνθεσης, διαπιστώνει μια αντιστοιχία των<br />
παραστάσεών τους με προγενέστερα ιστορικά μοντέλα ερμηνείας του φαινομένου της<br />
θρέψης των φυτών, που χρονολογούνται από τον 6 ο π.Χ. αιώνα (Αναξιμένης) μέχρι<br />
το 1772 (Pristley).<br />
* Novick & Nussbaum (1978) με μαθητές ηλικίας 14 ετών στο Ισραήλ, Novick & Nussbaum (1981) με<br />
μαθητές ηλικίας 10-18 ετών στις ΗΠΑ και Brook, Briggs & Driver (1984) με μαθητές ηλικίας 15 ετών<br />
στην Αγγλία.<br />
42
Οι Παπαδοπούλου & Αθανασίου (2001) παρουσιάζουν σε έρευνά τους τα κύρια<br />
χαρακτηριστικά τα οποία αποδίδουν στην έννοια «ζώο» μαθητές του Δημοτικού, ενώ<br />
παράλληλα καταγράφουν την ιστορική εξέλιξη της ίδιας έννοιας στη Δυτική σκέψη.<br />
Τα συγκριτικά αποτελέσματα της μελέτης τους αναδεικνύουν σημαντικές ομοιότητες,<br />
με βασικό χαρακτηριστικό και των δύο «αναγνώσεων» τον ανθρωποκεντρισμό: Τα<br />
παιδιά αρνούνται να εντάξουν τον άνθρωπο στο ζωικό βασίλειο αναγνωρίζοντας<br />
τέσσερις διαφορετικές και διακριτές οντολογικές κατηγορίες: τα φυτά, τα ζώα, τον<br />
άνθρωπο και τα «τεχνήματα». Ο απόλυτος διαχωρισμός του ανθρώπου από τα ζώα<br />
συναντάται και ως βασικό συστατικό της Δυτικής σκέψης που αναπτύχθηκε κάτω<br />
από την επίδραση της Ιουδαιοχριστιανικής παράδοσης, καθώς, σύμφωνα με τα<br />
κείμενα της θεολογικής αφήγησης, ο άνθρωπος «μοιάζει» με το Θεό ενώ τα ζώα όχι ή<br />
αλλιώς ο άνθρωπος τοποθετείται με σαφήνεια μεταξύ του Θεού και της υπόλοιπης<br />
δημιουργίας. Επίσης, παρά το ότι δεν εντάσσεται στο ζωικό βασίλειο, ο άνθρωπος<br />
εμφανίζεται για τα παιδιά ως σημείο αναφοράς των κριτηρίων (μορφολογικών,<br />
ανατομικών, διατροφικών και συμπεριφοράς) με βάση τα οποία λαμβάνονται οι<br />
ταξινομικές τους αποφάσεις. Αντίστοιχα, στην Αριστοτελική φιλοσοφία αλλά και<br />
στην ανάπτυξη της Φυσικής Ιστορίας, εμφανίζεται η ίδια ευαισθησία για τη χρήση<br />
του ανθρώπου ως προβεβλημένου όρου της αναλογίας με τα ζώα και η σύγκρισή του<br />
με αυτά βασίζεται σε μορφολογικά, ανατομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά.<br />
Τέλος, στον τομέα της Αστρονομίας, Σ. Βοσνιάδου (1994) διαπιστώνει σημαντικές<br />
ομοιότητες στα νοητικά σχήματα που συγκροτούν τα παιδιά κατά τη διάρκεια της<br />
ανάπτυξής τους και στην ιστορική εξέλιξη της αστρονομίας ως επιστήμης, για το<br />
φαινόμενο της εναλλαγής της μέρας/νύχτας, το σχήμα της γης και τη θέση της γης<br />
στο ουράνιο στερέωμα. Σε έρευνά της με μαθητές τριών ηλικιακών βαθμίδων (6, 9<br />
και 11 ετών) της πολιτείας του Illinois, διαπιστώνει ότι τα διαδοχικά παραστατικά<br />
πρότυπα που χρησιμοποιούν τα παιδιά για τα παραπάνω ζητήματα, παρουσιάζουν<br />
σαφείς αντιστοιχίες με τις αντιλήψεις που συναντάμε κατά σειρά στις κοσμολογίες<br />
των αρχαίων λαών, στο κοσμολογικό πρότυπο του Αρίσταρχου του Σάμιου και στο<br />
ηλιοκεντρικό μοντέλο του Κοπέρνικου. Η συγγραφέας υποστηρίζει ότι οι<br />
παρατηρούμενες ομοιότητες οφείλονται αφενός στις διαισθητικού χαρακτήρα<br />
προσεγγίσεις των παιδιών και αφετέρου στην εποικοδόμηση των προεπιστημονικών<br />
θεωριών με βάση τη φαινομενολογική εμπειρία των ατόμων.<br />
2.2.3. Ερευνητικές προοπτικές<br />
Στις έρευνες τις οποίες παραθέσαμε προηγουμένως καταδεικνύεται με αναμφίβολο<br />
τρόπο η ύπαρξη συσχετισμών ανάμεσα στις ιδέες των παιδιών και στις ιστορικές<br />
«προεπιστημονικές» θεωρήσεις, τεκμηριώνεται στη βάση επιστημολογικών<br />
αναλύσεων και ψυχολογικών διερευνήσεων η προέλευση των συσχετισμών αυτών<br />
και οριοθετείται με σαφήνεια η φύση της εν λόγω σχέσης σε ένα πλαίσιο το οποίο<br />
δεν ξεπερνά αυτό των απλών ομοιοτήτων ή των κοινών σημείων. Από την άλλη<br />
πλευρά, είναι εξίσου σαφές ότι οι έρευνες αυτές δεν αποτελούν παρά προσπάθειες<br />
διερευνητικού χαρακτήρα . Αναπτύσσονται σε ένα διαπιστωτικό επίπεδο –δηλαδή σε<br />
ένα επίπεδο απλής καταγραφής και σύγκρισης- και προσδιορίζονται, σχεδόν πάντα,<br />
από μια μονοσήμαντη ερευνητική πρόθεση, η οποία θέτει ως αφετηρία τις ιδέες των<br />
παιδιών και κατάληξη τις προγενέστερες επιστημονικές αντιλήψεις, σε μια<br />
προσπάθεια ελέγχου και επιβεβαίωσης των σχετικών ερευνητικών υποθέσεων.<br />
Διατηρώντας, ωστόσο, αυτόν τον κατευθυντικό περιορισμό, αφήνουν έξω από τη<br />
συζήτηση ο,τιδήποτε μπορεί να συνιστά εκμετάλλευση της αντίστροφης ερευνητικής<br />
πορείας, την αξιοποίηση δηλαδή των ιστορικών δεδομένων στα πλαίσια της<br />
υλοποίησης των ερευνητικών στόχων που θέτει η Διδακτική των Φ.Ε. Σε μια τέτοια<br />
43
προοπτική η Ι.Ε., χωρίς την άμεση ή ρητή παρουσία της στη διαδικασία της<br />
διδασκαλίας, μπορεί να διαδραματίσει ένα σημαντικό ρόλο:<br />
α) Ως ένα αξιόπιστο ερευνητικό εργαλείο για τον προσδιορισμό περιοχών εστίασης<br />
του ερευνητικού ενδιαφέροντος, στην προσπάθεια ανίχνευσης και εντοπισμού των<br />
βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών.<br />
β) Ως ένα χρήσιμο μεθοδολογικό εργαλείο για την αποκωδικοποίηση των<br />
διαδικασιών που διέπουν τη συγκρότηση και αλλαγή των επιστημονικών<br />
αναπαραστάσεων και στη συνέχεια τη μεταφορά των ιστορικών «διδαγμάτων» στις<br />
διδακτικές πρακτικές οικοδόμησης της σύγχρονης γνώσης από τους μαθητές.<br />
γ) ως πηγή έμπνευσης δραστηριοτήτων και πειραματικών καταστάσεων για την<br />
παραγωγή διδακτικού υλικού.<br />
Σε σχέση με την πρώτη προοπτική, οι Steinberg et al. (1990) υποστηρίζουν ότι οι<br />
ερμηνευτικές δυσκολίες και τα εννοιολογικά εμπόδια που αντιμετώπισαν μεγάλοι<br />
επιστήμονες του παρελθόντος σε συγκεκριμένα θέματα, είναι δυνατόν να<br />
αποτελέσουν οδηγό για τον εντοπισμό ανάλογων γνωστικών εμποδίων στη σκέψη<br />
των σύγχρονων μαθητών. Οι ερευνητές στη μελέτη τους ανατρέχουν σε γραπτά<br />
κείμενα του Newton της προ-Principia εποχής και εντοπίζουν τις σοβαρές δυσκολίες<br />
τις οποίες αντιμετώπισε ο συγγραφέας στην πορεία ολοκλήρωσης της θεωρητικής<br />
του σύνθεσης. Πιο συγκεκριμένα διαπιστώνουν: α) την ισχυρή εμμονή του Newton<br />
για δύο περίπου δεκαετίες, στην εξήγηση των φαινομένων της κίνησης μέσω της<br />
έννοιας του impetus (δηλαδή μιας δύναμης-ιδιότητας των σωμάτων και εσωτερικό<br />
κινούν αίτιο) και β) την πίστη του για ακόμα μεγαλύτερο χρονικό διάστημα στην<br />
ύπαρξη της φυγόκεντρης δύναμης ως παράγοντα εξισορρόπησης της κεντρομόλου.<br />
Σε μια σειρά ερευνών που πραγματοποιούν στη συνέχεια με μαθητές Λυκείου και<br />
φοιτητές, διαπιστώνουν τη συγκρότηση ανάλογων νοητικών παραστάσεων πριν από<br />
τη σχολική διδασκαλία των σχετικών εννοιών καθώς και τη διατήρησή τους σε<br />
σημαντικά ποσοστά αμέσως μετά. Επιχειρώντας να τεκμηριώσουν την άποψή τους<br />
για τη δυνητική αξία της Ι.Ε. στην προοπτική του εντοπισμού των μαθησιακών<br />
δυσκολιών, συμπυκνώνουν την επιχειρηματολογία τους σε δύο διαπιστώσεις: α) Η<br />
διαισθητική προσέγγιση του φυσικού κόσμου η οποία κυριαρχεί κατά την παιδική<br />
ηλικία τοποθετεί ουσιαστικά τους μαθητές σε ένα εννοιολογικό περιβάλλον ανάλογο<br />
με αυτό μέσα στο οποίο εργάστηκε ο Newton, καθώς στα τέλη του 17 ου αιώνα η<br />
μεσαιωνική έννοια του impetus εξακολουθούσε να αποτελεί τη βάση του<br />
επικρατούντος ερμηνευτικού μοντέλου για τα φαινόμενα της κίνησης. β) Η ισχυρή<br />
αντίσταση που προβάλλουν οι βαθιά ριζωμένες διαισθητικές αντιλήψεις στην<br />
προσπάθεια μετασχηματισμού τους, δεν είναι χαρακτηριστικό μόνο της σκέψης των<br />
μαθητών αλλά και των μεγάλων επιστημονικών πνευμάτων του παρελθόντος.<br />
Γεγονός που επιβεβαιώνεται από την ιστορική έρευνα καθώς, σύμφωνα με τα<br />
ιστορικά στοιχεία, ο R. Hook είχε ήδη δημοσιεύσει τις κατευθυντήριες γραμμές για<br />
μια επαρκή ερμηνεία του φαινομένου της κυκλικής κίνησης χωρίς τη «βοήθεια» της<br />
φυγόκεντρης και τις είχε προσωπικά ανακοινώσει στον Newton. Παρόλα αυτά ο<br />
Newton δεν αποδέχεται το μοντέλο ερμηνείας του Hook παρά μόνο μετά από πέντε<br />
και πλέον χρόνια ισχυρών αντιπαραθέσεων.<br />
Στο ίδιο πλαίσιο ερευνητικών στόχων, οι Benseghir & Closset (1996), ξεκινώντας<br />
από την παρατήρηση ότι τόσο στην Ι.Ε. όσο και στα σύγχρονα αναλυτικά<br />
προγράμματα η μελέτη των φαινομένων του στατικού ηλεκτρισμού προηγείται<br />
χρονικά αυτής των φαινομένων του ηλεκτρικού ρεύματος, μελετούν την εξέλιξη των<br />
ιστορικών γεγονότων από την «ηλεκτροστατική» στην «ηλεκτροκινητική» και<br />
διαπιστώνουν ότι τα ερμηνευτικά προβλήματα και οι εννοιολογικές δυσκολίες που<br />
αντιμετώπισαν οι επιστήμονες κατά την ιστορική αυτή «μετάβαση» εμφανίζονται ως<br />
44
γνωστικά εμπόδια στη σκέψη των σύγχρονων μαθητών. Πιο συγκεκριμένα, η<br />
ιστορική έρευνα που πραγματοποιούν οι συγγραφείς καταδεικνύει ότι είκοσι χρόνια<br />
μετά την ανακάλυψη των φαινομένων του ηλεκτρικού ρεύματος από τον Galvani και<br />
την κατασκευή της πρώτης ηλεκτρικής στήλης από τον A. Volta στα τέλη του 18 ου<br />
αιώνα, οι επιστήμονες εξακολουθούν να ερμηνεύουν τα ηλεκτροκινητικά φαινόμενα<br />
μέσα από μια «ηλεκτροστατική λογική»: παρά την πειραματική εξακρίβωση των<br />
μαγνητικών και χημικών συνεπειών του ηλεκτρικού ρεύματος –συνέπειες οι οποίες<br />
ουσιαστικά διαφοροποιούν τη φύση των αντίστοιχων φαινομένων-, δεν διακρίνουν<br />
την ποιοτική διαφορά μεταξύ της κυκλοφορίας του ηλεκτρικού ρεύματος και της<br />
ηλεκτρικής εκφόρτισης μεταξύ των φιαλών του Leyden και εξετάζουν τη λειτουργία<br />
των πόλων της ηλεκτρικής πηγής ανεξάρτητα, θεωρούμενων ως απλών συσσωρευτών<br />
ηλεκτρικών φορτίων που έχουν την ίδια συμπεριφορά σε ανοικτό και σε κλειστό<br />
κύκλωμα. Με άλλα λόγια, οι επιστήμονες εξακολουθούν να «βλέπουν» στα<br />
ηλεκτρικά κυκλώματα αυτό που «περίμεναν να δουν», εγκλωβισμένοι στα<br />
εννοιολογικά σχήματα της προγενέστερης γνώσης. Τα αποτελέσματα της εμπειρικής<br />
έρευνας που πραγματοποιούν στη συνέχεια με μαθητές Λυκείου και φοιτητές,<br />
αναδεικνύουν αξιοσημείωτες αναλογίες στην παραστατική συγκρότηση των<br />
υποκειμένων και στις ιστορικές ιδέες, καθώς στις εξηγήσεις των παιδιών για τα<br />
φαινόμενα του ηλεκτρικού ρεύματος διακρίνονται σαφείς «ηλεκτροστατικές<br />
συνιστώσες». Συγκεκριμένα η μεγάλη πλειοψηφία των μαθητών, μετά τη σχολική<br />
διδασκαλία των ενοτήτων του ηλεκτρικού ρεύματος, θεωρεί τους πόλους μιας<br />
μπαταρίας «αποθήκες» θετικών ή αρνητικών φορτίων, δεν διακρίνει τις διαφορές<br />
μεταξύ ανοιχτού και κλειστού κυκλώματος και αγνοεί τη συνολική κυκλοφορία του<br />
ηλεκτρικού ρεύματος, ιδιαίτερα στο εσωτερικό των ηλεκτρικών πηγών.<br />
Αξιοσημείωτο ποιοτικό χαρακτηριστικό της συγκεκριμένης μελέτης είναι η<br />
πολλαπλή αξιοποίηση του ιστορικού υλικού με τη χρήση, στο διαδικαστικό μέρος της<br />
έρευνας, έργων εμπνευσμένων από τα ιστορικά πειράματα του De la Rive στον<br />
ηλεκτρισμό.<br />
Στην κατεύθυνση της δεύτερης προοπτικής, η N. Nersessian (1989) υποστηρίζει ότι<br />
οι γνωστικές δραστηριότητες των επιστημόνων κατά τη διάρκεια των επιστημονικών<br />
επαναστάσεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν δημιουργικά στις μαθησιακές<br />
διαδικασίες εννοιολογικής αναδόμησης της σκέψης των σύγχρονων μαθητών. Για τη<br />
συγγραφέα η κατανόηση της εννοιολογικής δομής μιας επιστήμης προϋποθέτει κάτι<br />
περισσότερο από μια επαναδιάταξη υπαρχόντων γνωστικών στοιχείων ή/και την<br />
ένταξη νέων δεδομένων στο υπάρχον πλαίσιο. Απαιτεί την κατασκευή νέων εννοιών<br />
και την ενσωμάτωσή τους σε ένα νέο εννοιολογικό πλαίσιο. Πεποίθησή της είναι ότι<br />
η παρατηρούμενη αδυναμία κατανόησης των αφηρημένων επιστημονικών εννοιών<br />
δεν εξαρτάται τόσο από τα στάδια ωρίμανσης των μαθητών, αλλά είναι αποτέλεσμα<br />
της έλλειψης κατάλληλης διδακτικής μεθόδου. Η δική της μέθοδος –την ονομάζει<br />
«γνωστική-ιστορική»- στηρίζεται στην υπόθεση ότι η εννοιολογική αναδόμηση που<br />
απαιτείται για τη μάθηση μιας επιστήμης παρουσιάζει σημαντικές ομοιότητες με<br />
αυτή που συντελείται στις μεγάλες επιστημονικές επαναστάσεις. Έτσι, οι<br />
στρατηγικές για την επίλυση προβλημάτων που επινόησαν οι επιστήμονες, καθώς και<br />
οι τρόποι μετάδοσής τους σε άλλα μέλη της επιστημονικής κοινότητας αποκτούν<br />
ιδιαίτερη σημασία για τις διαδικασίες της μάθησης. Ευρηστικές μέθοδοι και<br />
«τεχνικές αφαίρεσης» όπως η αναλογία, η παραστατικότητα, τα νοητικά πειράματα, η<br />
ανάλυση συγκεκριμένων περιπτώσεων και οι συλλογισμοί που στηρίζονται σε<br />
εικονικές αναπαραστάσεις αποτελούν παρακαταθήκες διδακτικών στρατηγικών και<br />
παρέχουν πρότυπα για τη μαθησιακή διαδικασία. Προτείνει λοιπόν ‘’…να<br />
θεωρήσουμε την Ιστορία της Επιστήμης σαν αποθήκη γνώσεων που μας καθοδηγούν<br />
στην κατασκευή, αλλαγή και επικοινωνία των επιστημονικών αναπαραστάσεων …<br />
45
να «εξορύξουμε» τα ιστορικά δεδομένα –δημοσιεύσεις, ημερολόγια, σημειωματάρια<br />
και αλληλογραφία- με στόχο να ανακαλύψουμε αυτές τις πρακτικές και μετά να<br />
ενσωματώσουμε ό,τι μάθαμε για το πώς οι επιστήμονες κατασκεύασαν τις<br />
εννοιολογικές αλλαγές στις διδακτικές διαδικασίες’’ (Nersessian 1994, σ. 125-126).<br />
Σε ανάλογες προτάσεις καταλήγουν και οι αναλύσεις των Driver & Easley (1978) και<br />
Champagne et al. (1982).<br />
Τέλος, στην κατεύθυνση της τρίτης προοπτικής διατυπώνονται προτάσεις και<br />
αναπτύσσονται πρωτοβουλίες για την τροφοδότηση της εργαστηριακής διδασκαλίας<br />
των Φ.Ε. με πειράματα-αντίγραφα κλασικών ιστορικών πειραμάτων αλλά και<br />
συσκευών.<br />
Οι Greenslade & Howe (1981) ανακατασκευάζουν με απλά υλικά το ηλεκτροσκόπιο<br />
που επινόησε ο Volta το 1872 και προτείνουν μια σύγχρονη χρήση του, όπου με τη<br />
βοήθεια μιας μπαταρίας 9V σε ρόλο φορτιστή, είναι δυνατόν να καταφανεί ότι όλα τα<br />
φαινόμενα του στατικού ηλεκτρισμού μπορούν να αναπαραχθούν με την αξιοποίηση<br />
στοιχείων του δυναμικού ηλεκτρισμού.<br />
Ο J. Bradley (1991), μελετώντας τις διαδοχικές πειραματικές δραστηριότητες του<br />
Faraday όπως καταγράφονται στο ημερολόγιό του κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου<br />
του 1821, προτείνει την πραγματοποίηση στην τάξη –από τους ίδιους τους μαθητέςτης<br />
ίδιας ακολουθίας πειραμάτων, με στόχο τη σταδιακή οικοδόμηση των εννοιών<br />
της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης.<br />
Ο J. Teichmann (1991) διευθύνει, για λογαριασμό του Deutsches Museum στο<br />
Μόναχο, την παραγωγή μικρών μηχανικών μοντέλων-αναπαραστάσεων του ηλιακού<br />
συστήματος, τα οποία αντιστοιχούν στα αστρονομικά πρότυπα του Ευδόξου, του<br />
Πτολεμαίου και του Κοπέρνικου και συστήνει την αξιοποίησή τους ως διδακτικό<br />
υλικό για την κατανόηση της ιστορικής εξέλιξης των αστρονομικών αντιλήψεων.<br />
Ο ίδιος συγγραφέας αναλύει διεξοδικά –σε ποσοτική βάση- ένα πείραμα οριζόντιας<br />
βολής του Γαλιλαίου, όπως αυτό περιγράφεται σε ένα πρόσφατα ανακαλυφθέν<br />
χειρόγραφό του (γνωστό ως πείραμα «jumping-hill») και προτείνει τη μεταφορά και<br />
πραγματοποίησή του στη σχολική τάξη σε μια προγραμματισμένη διδασκαλία μιας<br />
ώρας, τονίζοντας τη διδακτική αξία της διαπραγμάτευσης του ίδιου προβλήματος<br />
τόσο από άποψη κατανόησης του περιεχομένου όσο και από άποψη προσέγγισης της<br />
επιστημονικής μεθοδολογίας (Teichmann 1999).<br />
Ο Α. Βαλαδάκης (2001) υποστηρίζει ότι υπάρχει ένας πλούτος ιδεών,<br />
δραστηριοτήτων και πειραμάτων στη Ι.Ε. που μπορεί να αξιοποιηθεί λειτουργικά<br />
στην καθημερινή διδακτική πράξη. Επιχειρώντας μια τέτοιου τύπου «αποθησαύριση»<br />
της Ι.Ε. επιλέγει, «μετασχηματίζει διδακτικά» και προτείνει πειράματα του Γαλιλαίου<br />
για την ομαλή κίνηση, του Maxwell για τη δομή των μαγνητών, των Tolman και<br />
Stewart για την αγωγιμότητα των μετάλλων, των Rutherford και Bohr για το ατομικό<br />
πρότυπο και των Herschel και Ritter για την υπέρυθρη και υπεριώδη ακτινοβολία.<br />
Οι Θωμαδάκη & Σκορδούλης (2002) εστιάζουν το ενδιαφέρον τους στις<br />
εννοιολογικές και πειραματικές διαδικασίες που οδήγησαν σε αρνητικό αποτέλεσμα<br />
το πείραμα των Michelson και Morley για την ύπαρξη του αιθέρα και προτείνουν τη<br />
διαπραγμάτευση ενός ισόμορφου –σχηματικά και υπολογιστικά- προβλήματος,<br />
υποστηρίζοντας ότι τα ευρετικά στοιχεία και οι θεωρίες που εμπλέκονται στη λύση<br />
ενός επιστημονικού προβλήματος, μπορούν να συνεισφέρουν α) στην οικοδόμηση<br />
46
ενός πρόδρομου μοντέλου σε ό,τι αφορά τις εμπλεκόμενες έννοιες β) στη διδακτική<br />
αξιοποίηση των αντιστάσεων και των επιχειρημάτων των μαθητών στην εισαγωγή<br />
νέων εννοιών και γ) στην αλλαγή της άποψής τους για τη φύση της επιστήμης.<br />
Οι Καρούνιας κ. ά. (2003) ανακατασκευάζουν με απλά καθημερινά υλικά και<br />
προτείνουν τη χρήση πειραμάτων και συσκευών εμπνευσμένων από δραστηριότητες<br />
του Θαλή (6 ος π.Χ. αι.), του W. Gilbert (16 ος αι.), του Otto Von Guericke (17 ος αι.),<br />
του F. Hauksbee (18 ος αι.), του S. Grey (18 ος αι.), του Du Fay (18 ος αι.), του P.<br />
Musschenbroek (18 ος αι.) και του G. Adams (18 ος αι.), για την πειραματική<br />
προσέγγιση φαινομένων και εννοιών του στατικού ηλεκτρισμού.<br />
Σε μια προσπάθεια συγκερασμού των παραπάνω προτάσεων, η Φ. Σέρογλου (2000)<br />
διερευνά τη δυνατότητα συμβολής της Ι.Ε. στη διδασκαλία θεμάτων του<br />
Ηλεκτρομαγνητισμού και της Μηχανικής, καθώς και στο σχεδιασμό διδακτικού<br />
υλικού. Για το σκοπό αυτό ακολουθεί μια αναλυτική διαδικαστική πορεία οκτώ<br />
διακριτών βημάτων –ετυμολογικά χαρακτηρίζεται ως μοντέλο έρευνας SHINE από<br />
τα αρχικά των λέξεων Science, History, Interaction, Education- κατά τη διάρκεια της<br />
οποίας:<br />
- εστιάζει το ενδιαφέρον της σε ιστορικές περιόδους έντονων επιστημονικών<br />
ανακατατάξεων,<br />
- διερευνά τις εναλλακτικές παραστάσεις των μαθητών στα επίμαχα εννοιολογικά<br />
ζητήματα που αναδεικνύει η ιστορική έρευνα,<br />
- παρεμβαίνει διδακτικά με δραστηριότητες εμπνευσμένες από το έργο<br />
επιστημόνων που συνεισέφεραν στη συγκρότηση των νέων εννοιολογικών<br />
πλαισίων και<br />
- αξιολογεί την αποτελεσματικότητα των παρεμβάσεων ελέγχοντας ταυτόχρονα τα<br />
όρια εφαρμογής τους.<br />
Στο πεδίο του ηλεκτρομαγνητισμού, η έρευνα εστιάζεται στα ζητήματα της ανάδειξης<br />
του διαφορετικού χαρακτήρα των ηλεκτροστατικών και των μαγνητικών φαινομένων<br />
και της κοινής προέλευσης των ηλεκτροστατικών και των ηλεκτρομαγνητικών<br />
φαινομένων. Με αφετηρία τα πειράματα αφενός των Gardano και Gilbert (16 ος<br />
αιώνας) και αφετέρου του Faraday (19 ος αιώνας), η ερευνήτρια σχεδιάζει<br />
εργαστηριακές δραστηριότητες και πραγματοποιεί ατομικές διδακτικές παρεμβάσεις<br />
με μαθητές ηλικίας 10 –15 ετών. Τα αποτελέσματα από την εφαρμογή του σχεδίου<br />
της έρευνας στο συγκεκριμένο πεδίο κρίνονται ως απολύτως ικανοποιητικά, καθώς<br />
δείχνουν μια σημαντική διαφοροποίηση των παραστάσεων των υποκειμένων, στην<br />
κατεύθυνση της υιοθέτησης του αποδεκτού επιστημονικού προτύπου. Στο πεδίο της<br />
Μηχανικής η ιστορική έρευνα επικεντρώνεται στο ζήτημα της σχέσης δύναμης και<br />
κίνησης, όπου κατά τη διάρκεια του διερευνητικού σταδίου της διαδικασίας<br />
διαπιστώνεται μια ποικιλία εναλλακτικών εννοιολογικών προσεγγίσεων των<br />
μαθητών, οι οποίες αντικατοπτρίζουν, σε μεγάλο βαθμό, προγενέστερα ιστορικά<br />
μοντέλα ερμηνείας (Αριστοτελικό, μεσαιωνική θεωρία του impetus, κ. ά.). Οι<br />
πειραματικές δραστηριότητες που σχεδιάζονται στη συνέχεια έχουν ως αφετηρία τα<br />
πειράματα που πραγματοποίησε ο Γαλιλαίος κατά τη διάρκεια του 17 ου αιώνα και<br />
στοχεύουν αφενός στην ανάδειξη της διατήρησης της σταθερής και αέναης κίνησης<br />
ενός σώματος στην –υποθετική για τις γήινες συνθήκες- περίπτωση κατά την οποία<br />
δεν ασκείται επάνω του κάποια συνισταμένη δύναμη και αφετέρου στην κατανόηση<br />
της αρχής της αδράνειας. Τα αποτελέσματα της έρευνας, η οποία πραγματοποιείται<br />
με υποκείμενα ενός μεγάλου ηλικιακού φάσματος (μαθητές Δημοτικού, Γυμνασίου,<br />
Λυκείου και πρωτοετείς φοιτητές), δεν είναι ιδιαίτερα ικανοποιητικά, καθώς δείχνουν<br />
περιορισμένες μεταβολές των παραστατικών προτύπων των παιδιών για τις<br />
εμπλεκόμενες έννοιες. Η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων και στα δύο γνωστικά<br />
47
πεδία οδηγεί την ερευνήτρια σε μια οριοθέτηση της εφαρμοσιμότητας των σχετικών<br />
προτάσεων, με κριτήριο τη φύση των ιστορικά πραγματοποιηθέντων εννοιολογικών<br />
μετασχηματισμών. Έτσι υποστηρίζει ότι επιστημονικές αλλαγές οι οποίες<br />
συντελέστηκαν στη βάση πειραματικών δραστηριοτήτων με έντονα αντιληπτικά<br />
χαρακτηριστικά, παρέχουν ευνοϊκές προϋποθέσεις για την επινόηση διδακτικών<br />
στρατηγικών και το σχεδιασμό διδακτικού υλικού, ενώ στην περίπτωση ιστορικών<br />
«μεταβάσεων» οι οποίες πραγματοποιήθηκαν μέσα από το συνδυασμό πειραμάτων<br />
και αφηρημένων εννοιολογικών συλλογισμών οι πιθανότητες ευεργετικής επίδρασης<br />
είναι περιορισμένες.<br />
Με το ίδιο ερευνητικό σχέδιο οι Καρύδας & Κουμαράς (2001) επιχειρούν την<br />
ανίχνευση και το μετασχηματισμό των παραστάσεων μαθητών Δημοτικού και<br />
φοιτητών στην περιοχή της θερμότητας. Η ιστορική μελέτη οδηγεί τους ερευνητές<br />
στον εντοπισμό τριών εναλλακτικών εννοιολογικών πλαισίων αντιμετώπισης των<br />
θερμικών φαινομένων: α) η θερμότητα και το ψύχος ως διαφορετικές φυσικές<br />
οντότητες (6 ος αι. π.Χ. – 17 ος αι. μ.Χ.) β) η θερμότητα και η θερμοκρασία ως έννοιες<br />
αδιαφοροποίητες (16 ος αι. – 18 ος αι.) γ) η θερμότητα ως μεταδόσιμο ρευστό (18 ος αι.).<br />
Τα αποτελέσματα της έρευνας είναι απολύτως ικανοποιητικά ως προς την επίτευξη<br />
του πρώτου στόχου (εντοπισμός ανάλογων ιδεών από την πλευρά των υποκειμένων),<br />
όχι όμως το ίδιο ικανοποιητικά και ως προς το δεύτερο στόχο (μετασχηματισμός των<br />
παραστάσεων) καθώς η διδακτική παρέμβαση η οποία επιχειρείται με έργα<br />
εμπνευσμένα από τις δραστηριότητες του J. Black (18 ος αι.), δείχνει πολύ μικρά<br />
ποσοστά μεταβολών. Το γεγονός αποδίδεται από τους ερευνητές στην έλλειψη<br />
ισχυρών αντιληπτικών χαρακτηριστικών του διδακτικού υλικού παρέμβασης.<br />
Στη βάση παρόμοιων μεθοδολογικών προσανατολισμών διατυπώνονται και οι<br />
προτάσεις των Νικολάου & Ραφτόπουλου (2003) για το ζήτημα της ταύτισης των<br />
εννοιών της θερμότητας και της θερμοκρασίας και των Μίχα & Ανδρεάδη (2003) για<br />
τα φαινόμενα της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός και του σχηματισμού των σκιών.<br />
48
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3<br />
ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΑΡΕΜΒΑΣΗΣ ΚΑΙ ΓΕΝΙΚΕΣ<br />
ΥΠΟΘΕΣΕΙΣ<br />
49
Οι σύγχρονες θεωρήσεις της Εκπαιδευτικής και Γνωστικής Ψυχολογίας και της<br />
Γενετικής Επιστημολογίας, καθώς και τα αποτελέσματα των σχετικών ερευνών των<br />
τελευταίων τριάντα χρόνων που τις υποστηρίζουν, πιστοποιούν με κατηγορηματικό<br />
πλέον τρόπο τη σημαντική επίδραση που ασκούν οι αυθόρμητα συγκροτημένες<br />
νοητικές παραστάσεις, στον τρόπο με τον οποίο τα παιδιά κατανοούν τις έννοιες των<br />
Φυσικών Επιστημών και ερμηνεύουν τα φαινόμενα της φυσικής πραγματικότητας<br />
που τα περιβάλλει. Από τη στιγμή λοιπόν που κεντρικό ζητούμενο της Διδακτικής<br />
των Φυσικών Επιστημών αποτελεί η οικοδόμηση της σύγχρονης γνώσης για το<br />
φυσικό κόσμο, κάθε ερευνητική απόπειρα που προσανατολίζεται στον συγκεκριμένο<br />
στόχο είναι υποχρεωμένη να χρησιμοποιήσει ως αφετηρία της διδακτικής της<br />
προσέγγισης τις παραστάσεις αυτές. Αλλά εάν οι βιωματικές παραστάσεις αποτελούν<br />
το αφετηριακό δεδομένο, ο στόχος αποτελεί πάντα το ζητούμενο κάθε μαθησιακής<br />
διαδικασίας. Πώς μπορούμε να διορθώσουμε, να ανατρέψουμε ή να<br />
μετασχηματίσουμε τις αυθόρμητες ιδέες των παιδιών; Ή μήπως θα ήταν προτιμότερο<br />
να δώσουμε στα παιδιά τα εργαλεία με τα οποία θα μπορέσουν να επεξεργαστούν τις<br />
πληροφορίες που δέχονται από το περιβάλλον; Με στόχο τη διατύπωση πειστικών<br />
όσο και έγκυρων απαντήσεων στα παραπάνω ερωτήματα, παρατηρείται τα τελευταία<br />
χρόνια μια σαφής μετατόπιση του παραγόμενου ερευνητικού έργου στο εσωτερικό<br />
της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών, από το επίπεδο της απλής καταγραφής των<br />
βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών, σε αυτό της προσπάθειας<br />
μετασχηματισμού των παραστατικών προτύπων από τα οποία απορρέουν εξηγήσεις<br />
των φυσικών εννοιών και φαινομένων ασύμβατες με αυτές που δίνουν σήμερα οι<br />
Φυσικές Επιστήμες. Η ανάληψη όμως πρωτοβουλιών προς αυτή την κατεύθυνση,<br />
εκτός από μεθοδολογικού τύπου ερωτήματα θέτει και το πρόβλημα των θεωρητικών<br />
αναφορών, του πλαίσιου δηλαδή με βάση το οποίο διατυπώνονται υποθέσεις και<br />
ερευνητικά ερωτήματα. Έτσι, τα ζητήματα που θα μας απασχολήσουν στο<br />
προκείμενο κεφάλαιο είναι η οριοθέτηση της θεωρητικής προβληματικής μας, η<br />
επεξεργασία των προϋποθέσεων της παρέμβασής μας και η διατύπωση των γενικών<br />
υποθέσεών μας.<br />
3.1. Προσδιορισμός του θεωρητικού πλαίσιου αναφοράς<br />
Στο πλαίσιο των ψυχολογικών και επιστημολογικών θεωρήσεων που σχετίζονται με<br />
την αναζήτηση των παραγόντων οι οποίοι παρεμβαίνουν στις διαδικασίες της<br />
μάθησης, αναπτύσσεται κατά τη διάρκεια του 20 ου αιώνα ένα ερευνητικό ρεύμα το<br />
οποίο μελετά το ζήτημα της νοητικής συγκρότησης του υποκειμένου ως συνάρτησης<br />
των κοινωνικών αλληλεπιδράσεων. Για τους ερευνητές του ρεύματος αυτού,<br />
αποφασιστικός παράγων της ανάπτυξης της νοημοσύνης είναι η κοινωνική ένταξη<br />
του ατόμου. Φαινόμενα τα οποία συνδέονται με την ανθρώπινη νόηση όπως η μνήμη,<br />
η αντίληψη, η γλώσσα και η σκέψη, εξετάζονται ως υποκείμενα αλληλεπιδράσεων<br />
αλλά και κοινωνικών επικαθορισμών, ο προσδιορισμός των οποίων αποτελεί όρο για<br />
τη διατύπωση θεωρητικών συμπερασμάτων.<br />
Για τον G. Bachelard, το πρόβλημα της προσέγγισης της επιστημονικής γνώσης<br />
μπορεί να τεθεί μόνο με όρους γνωστικών εμποδίων. Εμπόδια, τα οποία εμφανίζονται<br />
είτε ως αποτέλεσμα της «άμεσης» ή αισθητηριακής πρόσληψης του αντικειμενικού<br />
φυσικού κόσμου, είτε προέρχονται “…από κάποιες λειτουργικές όψεις της<br />
καθοδήγησης του υποκειμένου το οποίο δεν διαθέτει την αναγκαία νοητική<br />
συγκρότηση” (Sanner 1980, p. 126). Έτσι, καθώς ο Bachelard δέχεται ότι η μύηση<br />
στην επιστημονική γνώση είναι πρόβλημα που αφορά την εκπαιδευτική πρακτική,<br />
προτείνει μια «παιδαγωγική της διόρθωσης», μια παιδαγωγική δηλαδή που θα<br />
αξιοποιεί τα σφάλματα τα οποία προέρχονται από τις δυσκολίες υπέρβασης της<br />
50
άμεσης εμπειρίας ενώ ταυτόχρονα θα ωθεί τη σκέψη προς την κατεύθυνση της<br />
διαμόρφωσης του επιστημονικού πνεύματος. Για τον Bachelard λοιπόν, τα εμπόδια<br />
που ορθώνει η αυθόρμητη σκέψη θα πρέπει να ανατραπούν ολοκληρωτικά μέσα από<br />
μια κοινωνικά διαμεσολαβημένη παιδαγωγική διαδικασία. Μια διαδικασία “μαζί και<br />
σε αντίθεση” με τις αρχικές αντιλήψεις (Giordan & Vecchi 1987), γιατί “…η<br />
διαμόρφωση του επιστημονικού πνεύματος αποτελεί όχι μόνο ένα μετασχηματισμό<br />
της κοινής γνώσης, αλλά επίσης μια μετατροπή του προσανατολισμού της. Η<br />
επιστημονική ένταξη απαιτεί την εγκατάλειψη των πρώτων αξιών” (Bachelard 1975,<br />
p. 24).<br />
Ο J. Piaget, διαφωνώντας και αυτός με κάθε είδους εμπειριστική θεώρηση,<br />
απορρίπτει την υπόθεση της προέλευσης της νοημοσύνης αποκλειστικά από την<br />
εμπειρία, χωρίς βεβαίως να αρνείται τη σημασία των αισθητηριακών προσκτήσεων.<br />
Διερευνώντας τους μηχανισμούς της εξέλιξης των νοητικών δομών, συμπεραίνει ότι<br />
η διανοητική ανάπτυξη κάθε ατόμου περνά από διαδοχικές μορφές ισορροπίας οι<br />
οποίες τοποθετούνται σε κάποια ηλικιακά όρια, τα στάδια (Piaget 1979α, σ. 13-24),<br />
με την έννοια ότι “κάθε στάδιο χαρακτηρίζεται πολύ λιγότερο από ένα καθορισμένο<br />
περιεχόμενο σκέψης και περισσότερο από μια δυνατότητα, μια δυνάμει<br />
ενεργητικότητα, ικανή να καταλήξει σ’ αυτό ή σ’ εκείνο το αποτέλεσμα ανάλογα με<br />
το περιβάλλον στο οποίο ζει το παιδί” (Piaget 1979β, σ. 183). Σε ό,τι αφορά τις<br />
διαδικασίες οικοδόμησης της επιστημονικής γνώσης, ο Piaget υποστηρίζει ότι η<br />
αυθόρμητη σκέψη οδηγείται στη γνωστική πρόοδο μέσα από λειτουργικούς<br />
μηχανισμούς όπως η αφομοίωση, η συμμόρφωση και η εξισορρόπηση. Η αφομοίωση<br />
συνίσταται στην ενσωμάτωση από το άτομο των αντιληπτικών δεδομένων στα<br />
υπάρχοντα νοητικά σχήματα, ενώ κατά τη συμμόρφωση τροποποιούνται,<br />
επεκτείνονται και μεταβάλλονται τα σχήματα αυτά, στο βαθμό που η καινούργια<br />
εμπειρία υπερβαίνει την αφομοιωτική τους ικανότητα. Κατ’ αυτόν τον τρόπο<br />
αναδιαμορφώνονται οι νοητικές δομές, οι οποίες περνούν από τη φάση της ασταθούς<br />
ισορροπίας σε ένα νέο επίπεδο εξισορρόπησης. Όπως παρατηρεί ο Κ. Ραβάνης (1991,<br />
σ. 48), για τον Piaget “η πορεία προς τη γνώση είναι μια διαδικασία που προκύπτει<br />
από τη σύνθεση δράσεων και νοητικών ενεργειών του υποκειμένου επί του<br />
περιβάλλοντός του. Η αλληλεπίδραση αυτή, μετασχηματίζοντας τη σκέψη του<br />
υποκειμένου, οδηγεί στη συγκρότηση παραστατικών μηχανισμών, οι οποίοι<br />
οργανώνονται με βάση χαρακτηριστικά που μπορούν να εκλαμβάνονται ως<br />
δραστηριότητες του ενεργούντος ατόμου ή ως εσωτερικευμένες νοητικές πράξεις”.<br />
Ταυτόχρονα με τους παράγοντες της βιολογικής ωρίμανσης και της εξισορρόπησης, ο<br />
Piaget αναφέρει και τους παράγοντες της κοινωνικής αλληλεπίδρασης κατά την<br />
εξήγηση της γνωστικής ανάπτυξης του παιδιού. Όπως ο ίδιος γράφει, “ …η<br />
συνεργασία των ατόμων αποτελεί το σημείο αφετηρίας μιας σειράς προϋποθέσεων<br />
που πρέπει να υπάρχουν, για να μπορέσει να πραγματοποιηθεί η συγκρότηση και η<br />
ανάπτυξη της λογικής” (Piaget 1956, p. 194). Η αναγνώριση όμως των κοινωνικών<br />
γνωρισμάτων της νοημοσύνης δεν συνοδεύεται και από μια συστηματική<br />
ενσωμάτωση της μελέτης των κοινωνικών επιδράσεων στις πολύπλευρες<br />
διερευνήσεις του. Έτσι, παρά το γεγονός ότι με κάθε ευκαιρία τονίζει τη σημασία<br />
τους στην ανάπτυξη της νοημοσύνης (Piaget & Inhelder 1967, σ. 117), δεν<br />
ασχολείται με τη μελέτη τους παρά μόνο στο βαθμό που αυτές απλώς οργανώνουν το<br />
περιβάλλον με όρους που είναι ευνοϊκοί για τη δράση του παιδιού, με όρους, δηλαδή,<br />
που ενδεχομένως διευκολύνουν την πρόοδο προς την εξισορρόπηση. Οι στοχεύσεις<br />
αυτές ωθούν τον Piaget, από μεθοδολογική άποψη, προς την επικέντρωση στο<br />
υποκείμενο και τη νοητική του δραστηριότητα και όχι προς τις κοινωνικές<br />
καταστάσεις διαμεσολάβησης, την οργάνωση δηλαδή της διδακτικής παρέμβασης.<br />
51
Ο L. Vygotski από την πλευρά του, μέσα από το έργο του Σκέψη και Γλώσσα<br />
(1934/1993), επικεντρώνει το ενδιαφέρον του όχι τόσο στη μελέτη των<br />
παρατηρήσιμων συμπεριφορών των παιδιών, όσο στον τρόπο με τον οποίο<br />
διαμορφώνονται οι έννοιες στη σκέψη τους, δηλαδή την πορεία σχηματισμού τους ως<br />
προϊόν αλληλεπίδρασης υποκειμενικών και αντικειμενικών συνιστωσών. Για τον<br />
συγγραφέα, ως κύριο πρόβλημα αναδεικνύεται αυτό της διαμεσολάβησης, των μέσων<br />
δηλαδή με τη βοήθεια των οποίων εννοηματώνεται κάθε δραστηριότητα, τόσο στο<br />
επίπεδο της συγκρότησης των εννοιών όσο και σε αυτό της αναμόρφωσής τους. Για<br />
τον Vygotski οι έννοιες δεν σχηματίζονται αυτοτελώς, αλλά στα πλαίσια μιας<br />
διαδικασίας η οποία ανταποκρίνεται στην πρόθεση του υποκειμένου για επικοινωνία,<br />
στην προσπάθεια για επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων και στη λειτουργία της<br />
σήμανσης. Η μετάβαση από την απλή ονομασία των αντικειμένων μέσω των λέξεων,<br />
στις σημαντικές τους λειτουργίες, μια νοητική διαδικασία που διαρκεί μέχρι την<br />
εφηβεία, δεν εκφράζει μόνο την διαφοροποίηση μεταξύ σημαίνοντος και<br />
σημαινόμενου, αλλά και τον ισχυρό δεσμό κοινωνικής αλληλεπίδρασης και σκέψης,<br />
αφού η ανάπτυξη της νόησης είναι αυστηρά προσδιορισμένη από την κοινωνική<br />
διαμεσολάβηση. Το πραγματικό πρόβλημα λοιπόν της ψυχολογικής έρευνας είναι οι<br />
συνθήκες μέσα στις οποίες οικοδομούνται και εξελίσσονται τα εννοιολογικά<br />
συστήματα των παιδιών. Όπως χαρακτηριστικά τονίζει ο ίδιος “η παιδαγωγική<br />
εμπειρία μας διδάσκει όχι λιγότερο καθαρά από τη θεωρητική έρευνα, ότι η άμεση<br />
μετάδοση εννοιών αποδεικνύεται πάντα πρακτικά αδύνατη και παιδαγωγικά στείρα.<br />
Ο δάσκαλος που προσπαθεί να ακολουθήσει αυτόν το δρόμο δεν κατορθώνει συχνά<br />
τίποτα περισσότερο από μια κενή οικειοποίηση λέξεων, ένα καθαρό βερμπαλισμό,<br />
που εξαπατά και μιμείται την ύπαρξη αντίστοιχων εννοιών στο παιδί, στην<br />
πραγματικότητα όμως κρύβει ένα κενό. Το παιδί δεν οικειοποιείται σ’ αυτές τις<br />
περιπτώσεις έννοιες αλλά λέξεις, προσλαμβάνει περισσότερα με τη μνήμη παρά με τη<br />
σκέψη και είναι ανίκανο για κάθε προσπάθεια έλλογης εφαρμογής της αποκτημένης<br />
γνώσης. Κατά βάθος αυτή η διαδικασία της διδασκαλίας εννοιών είναι και το κύριο<br />
λάθος της καθαρά σχολαστικής και βερμπαλιστικής μεθόδου διδασκαλίας, η οποία<br />
αντί της ζωντανής γνώσης παρέχει νεκρά και κενά λεκτικά σχήματα” (Vygotski 1993,<br />
σ. 214-215). Αντιμαχόμενος την εμπειριστική άποψη περί μετάδοσης της γνώσης,<br />
επισημαίνει ότι “η διαδικασία εξέλιξης των εννοιών ή των σημασιών των λέξεων<br />
απαιτεί την ανάπτυξη μια ολόκληρης σειράς λειτουργιών, όπως της εκούσιας<br />
προσοχής, της λογικής μνήμης, της αφαίρεσης, της σύγκρισης και της<br />
διαφοροποίησης, και όλες αυτές οι εξαιρετικά πολύπλοκες ψυχολογικές διαδικασίες<br />
δεν μπορούν απλώς να καταγραφούν από τη μνήμη, δεν μπορούν απλώς να<br />
εκμαθηθούν και να αποκτηθούν” (ό. π., σ. 214). Συνεπώς η διαμεσολάβηση του<br />
διδάσκοντος θα πρέπει να είναι κατάλληλα δομημένη και προσανατολισμένη, ώστε<br />
να μπορεί να παίξει το ρόλο καταλύτη στην εξέλιξη της σκέψης: “Το παιδί από<br />
κοινού με άλλους, με καθοδήγηση ή με βοήθεια, μπορεί πάντα να αποδίδει<br />
περισσότερα απ’ ότι μόνο του”(ό. π., σ. 291). Προς αυτήν την κατεύθυνση προτείνει<br />
την ενεργοποίηση της δυναμικής των νοητικών συστημάτων του παιδιού, δηλαδή<br />
ικανοτήτων που εμφανίζονται προς το παρόν με τη βοήθεια και την υποστήριξη του<br />
εκπαιδευτικού περιβάλλοντος, για να αποτελέσουν αργότερα σταθερές κατακτήσεις<br />
της νόησης. Πρόκειται για μια γνωστική κατάσταση την οποία αποκαλεί «ζώνη της<br />
εγγύτερης ανάπτυξης». Όπως ο ίδιος εξηγεί, “… η απόκλιση ανάμεσα στη διανοητική<br />
ηλικία ή στο σημερινό επίπεδο ανάπτυξης, που καθορίζεται με τη βοήθεια<br />
προβλημάτων επιλυόμενων αυτόνομα, και στο επίπεδο όπου φθάνει το παιδί μέσω<br />
της μη αυτόνομης, αλλά συλλογικής λύσης προβλημάτων, προσδιορίζει ακριβώς την<br />
περιοχή της επόμενης εξέλιξης του παιδιού” (ό. π. σ. 291). Για τον Vygotski λοιπόν,<br />
η κατάλληλη κοινωνική διαμεσολάβηση καθώς και η διδακτική αλληλεπίδραση είναι<br />
οι παράγοντες εκείνοι, οι οποίοι μπορούν να διευκολύνουν την έναρξη νοητικών<br />
52
διεργασιών ικανών να μετακινήσουν την παιδική σκέψη στο επόμενο στάδιο της<br />
ανάπτυξής της. Μια τέτοια διδακτική πρακτική έχει αποφασιστική σημασία για τη<br />
διαδικασία της μάθησης, καθώς “…αυτό που το παιδί κάνει σήμερα από κοινού,<br />
αύριο θα είναι ικανό να το κάνει από μόνο του” (ό. π., σ. 295).<br />
Με αφετηρία το θεωρητικό σχήμα του Vygotski διατυπώνονται τα τελευταία χρόνια<br />
προτάσεις και αναπτύσσονται ερευνητικές προσπάθειες με στόχο τη διερεύνηση της<br />
αποτελεσματικότητας του. Οι προτεινόμενες από τους ερευνητές δραστηριότητες<br />
στηρίζονται σε διδακτικές διαδικασίες στις οποίες ενεργοποιούνται και<br />
αλληλεπιδρούν μαθητές και εκπαιδευτικοί και οι οποίες εξελίσσονται σε δύο κύρια<br />
στάδια: Κατά το πρώτο στάδιο επιχειρείται η ανίχνευση και ο προσδιορισμός των<br />
γνωστικών και μαθησιακών εμποδίων που εμφανίζονται στην κατανόηση<br />
επιλεγμένων γνωστικών αντικειμένων –κατά κύριο λόγο εννοιών με αφηρημένα<br />
χαρακτηριστικά. Σε ένα δεύτερο στάδιο, και εφόσον διαπιστώνεται ότι το νοητικό<br />
επίπεδο των παιδιών δεν τους επιτρέπει να ανταποκριθούν σε έργα με ορισμένες<br />
γνωστικές απαιτήσεις, οι ερευνητές προτείνουν πειραματικές δραστηριότητες οι<br />
οποίες τοποθετούνται σε μια ενδιάμεση ζώνη ανάμεσα σ’ αυτό που οι μαθητές<br />
ξέρουν να κάνουν και σ’ αυτό που μπορούν να κάνουν με τη βοήθεια των<br />
συνεργατών τους (δηλαδή των άλλων μαθητών και βέβαια του διδάσκοντος). Η<br />
διαδικασία αυτή οδηγεί τους μαθητές στη νοητική συγκρότηση «πρόδρομων<br />
μοντέλων», δηλαδή μοντέλων τα οποία διαθέτουν κάποια κρίσιμα χαρακτηριστικά<br />
των πραγματικών επιστημονικών μοντέλων, προετοιμάζοντας έτσι την παιδική<br />
σκέψη για την μελλοντική οικειοποίηση της γνώσης. Στην κατεύθυνση αυτή η Weil-<br />
Barais και οι συνεργάτες της (Weil-Barais 1994, Lemeignan & Weil-Barais 1997)<br />
αναπτύσσουν διδακτικές δραστηριότητες για μαθητές της δευτεροβάθμιας<br />
εκπαίδευσης, στις οποίες προτάσσουν την οικοδόμηση της έννοιας της<br />
«αλληλεπίδρασης» ως πρόδρομου μοντέλου για την κατανόηση των εννοιών της<br />
δύναμης, της ορμής και της ενέργειας. Οι πειραματικές καταστάσεις που προτείνουν<br />
έχουν ως στόχο να οδηγήσουν τους μαθητές στην εγκατάσταση αντιστοιχιών<br />
ανάμεσα στα γεγονότα και τις αλληλεπιδράσεις, χωρίς τη χρήση κάποιου φυσικού<br />
μεγέθους. Με τον τρόπο αυτό διευθετείται, μέσω γνωστικών αλληλουχιών, η<br />
μετάβαση από το πρόδρομο στο νευτωνικό μοντέλο, στο οποίο η διαχείριση των<br />
ίδιων πειραματικών καταστάσεων γίνεται με τη βοήθεια των αντίστοιχων φυσικών<br />
μεγεθών. Στην ίδια προοπτική κινείται και η εμπειρική έρευνα των Ραβάνη κ. ά.<br />
(2002) με παιδιά προσχολικής ηλικίας σχετικά με την έννοια της τριβής ολίσθησης.<br />
Εδώ, η προσπάθεια δημιουργίας ενός πρόδρομου μοντέλου περιορίζεται στην<br />
περίπτωση της κίνησης ενός αντικειμένου σε σταθερό οριζόντιο επίπεδο και<br />
στρέφεται προς τη νοητική οικοδόμηση α) του εκτιμώμενου βάρους του κινούμενου<br />
σώματος σε μια ποιοτική κλίμακα «πιο ελαφρύ-πιο βαρύ» και β) της φύσης των<br />
εφαπτόμενων επιφανειών, εκτιμώμενης σε μια ποιοτική κλίμακα «πιο λεία-πιο<br />
τραχιά», ως παραγόντων που επιδρούν στην παρεμπόδιση της ελεύθερης κίνησης του<br />
αντικειμένου η οποία μπορεί να συσχετισθεί με την διανυόμενη από το σώμα<br />
απόσταση. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν σημαντικές προόδους των<br />
υποκειμένων που συμμετέχουν στην πειραματική ομάδα, καθώς διαπιστώνεται ότι τα<br />
παιδιά αυτά είναι σε θέση να προσεγγίσουν τις γνωστικές παραμέτρους του<br />
πρόδρομου αυτού μοντέλου. Το γεγονός αυτό δημιουργεί, σύμφωνα με τους<br />
ερευνητές, τις προϋποθέσεις για τον προγραμματισμό και νέων διευρυμένων και<br />
αναβαθμισμένων δραστηριοτήτων με στόχο την προετοιμασία της σκέψης των<br />
παιδιών για μια μελλοντική συστηματική κατανόηση της υπό μελέτη έννοιας.<br />
Σε μια προσπάθεια συναρμογής των παραπάνω εκτεθέντων θεωριών, ένα ρεύμα<br />
ψυχολόγων με κύριους εκφραστές τους W. Doise, G. Mugny και A. Perret-Clermont,<br />
53
επιχειρεί, από τα τέλη της δεκαετίας του ’70, να ανεύρει την κατάλληλη ερμηνευτική<br />
συνάρθρωση των ατομικού χαρακτήρα δυναμικών της νοητικής ανάπτυξης με τις<br />
αντίστοιχες δυναμικές που αναπτύσσονται από κοινωνικού χαρακτήρα<br />
αλληλεπιδράσεις. Συμφωνώντας με την άποψη του Bachelard για τον ανασταλτικό<br />
ρόλο της βιωματικής γνώσης, αποδεχόμενοι την πιαζετική εξελικτική θεώρηση της<br />
νοημοσύνης ως χαρακτηριστικού γνωρίσματος του επιμέρους ατόμου, και<br />
αναγνωρίζοντας από τη θεωρία του Vygotski την κοινωνική διάσταση της ανάπτυξης<br />
της νοημοσύνης, οι ερευνητές αυτοί εξετάζουν την κοινωνική αλληλεπίδραση ως<br />
παράγοντα γνωστικής προόδου, όχι με την έννοια της γενικής επίδρασης των<br />
κοινωνικής φύσης επιρροών, αλλά με αυτή μιας οργανωμένης δραστηριότητας<br />
αλληλεπίδρασης της οποίας η πορεία και τα χαρακτηριστικά είναι προκαθορισμένα:<br />
“Όταν διατυπώνουμε την υπόθεση ότι κάποιες μορφές κοινωνικής αλληλεπίδρασης<br />
προκαλούν γνωστική πρόοδο σε ένα παιδί που βρίσκεται σ’ ένα ορισμένο στάδιο της<br />
ανάπτυξής του, έχουμε τη δυνατότητα να βάλουμε αυτό το παιδί να πάρει μέρος σε<br />
μια αλληλεπιδραστική δραστηριότητα, της οποίας τα χαρακτηριστικά τα καθορίζουμε<br />
εμείς και τα επακόλουθά της μπορούμε να τα παρακολουθήσουμε. Με άλλα λόγια,<br />
έχουμε τη δυνατότητα να μελετήσουμε πειραματικά τις επιδράσεις της κοινωνικής<br />
αλληλεπίδρασης (την οποία εισάγουμε ως μία ανεξάρτητη μεταβλητή) πάνω στη<br />
γνωστική ανάπτυξη (που την αντιμετωπίζουμε ως εξαρτημένη μεταβλητή)” (Doise &<br />
Mugny 1987, σ. 46). Πεποίθησή τους είναι ότι υπάρχει μια σαφής αιτιώδης<br />
διασύνδεση του γνωστικού με το κοινωνικό πεδίο, καθώς “η νοημοσύνη δεν είναι<br />
απλώς μια ιδιότητα του ατόμου, αλλά είναι επίσης μια συσχετιστική διαδικασία που<br />
ενεργοποιείται ανάμεσα σε άτομα τα οποία διαμορφώνουν και οργανώνουν από<br />
κοινού τη δράση τους απέναντι στο φυσικό και τον κοινωνικό τους περίγυρο” (ό. π.,<br />
σ. 28). Σε μια προσπάθεια προσδιορισμού των επιλογών τους μέσα στα πλαίσια των<br />
ερευνητικών τάσεων της Διδακτικής, δηλώνουν ότι “η έννοια της κοινωνικής<br />
αλληλεπίδρασης δεν έρχεται σε αντίθεση με την προοπτική του εποικοδομητισμού,<br />
σύμφωνα με την οποία το υποκείμενο «οικοδομεί» ή «εποικοδομεί» αυτόνομα τις<br />
γνώσεις του. Απεναντίας, επιτρέπει τον ακριβέστερο προσδιορισμό των όρων και των<br />
συνθηκών μέσα από τις οποίες πραγματοποιείται η εποικοδόμηση … γιατί η<br />
πρόσκτηση της γνώσης διέπεται σαφώς από τα χαρακτηριστικά της κοινωνικής<br />
σήμανσης” (Vergnaud 1989, p. 454). Με στόχο την ανάδειξη λοιπόν του συνδετικού<br />
κρίκου ανάμεσα στην ψυχολογία και στην κοινωνιολογία της γνωστικής ανάπτυξης,<br />
επιχειρούν μέσα από συγκεκριμένες πειραματικές δραστηριότητες να δείξουν ότι<br />
“…η γνωστική ανάπτυξη δεν προκύπτει από μια απλή αλληλεπίδραση που<br />
συντελείται ανάμεσα στο παιδί και το φυσικό περιβάλλον του, αλλά προκαλείται με<br />
τη διαμεσολάβηση αλληλεπιδράσεων που πραγματοποιεί το άτομο με ένα ή<br />
περισσότερα άλλα άτομα” (Doise & Mugny 1987, σ. 47). Στις συγκεκριμένες<br />
παρεμβάσεις που πραγματοποιούν (Mugny, Doise & Perret-Clermont 1975-76,<br />
Mugny, Giroud & Doise 1978-79), καταγράφουν σημαντικές γνωστικές προόδους<br />
παιδιών 6-7 ετών σε προβλήματα «διατήρησης» μεγεθών, ακολουθώντας διδακτικές<br />
διαδικασίες, στις οποίες η αλληλεπίδραση παιδιού και ερευνητή επιτυγχάνεται με την<br />
αξιοποίηση δύο βασικών μεθοδολογικών τακτικών: α) τη δημιουργία συγκρουσιακών<br />
γνωστικών καταστάσεων β) την παρουσίαση κατάλληλων μαθησιακών προτύπων.<br />
3.1.1. Η στρατηγική των συγκρουσιακών διδακτικών διαδικασιών<br />
Η μεθοδολογική αυτή τακτική αποτελεί μια παρεμβατική στρατηγική η οποία<br />
χρησιμοποιείται στις έρευνες της Διδακτικής ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του<br />
’70. Πρόκειται για μια διαδικασία η οποία στοχεύει στον αποσυντονισμό των<br />
νοητικών δομών των υποκειμένων, καθώς οι βιωματικές παραστάσεις των παιδιών σε<br />
ορισμένα γνωστικά αντικείμενα αποδεικνύονται εξαιρετικά ανθεκτικές στην<br />
54
προσπάθεια μετασχηματισμού τους από τη σχολική διδασκαλία (Gunstone & White<br />
1981, McCloskey 1983, Howe et al. 1990). Οι ερευνητές που εφαρμόζουν τη<br />
συγκεκριμένη διδακτική πρακτική υποστηρίζουν ότι η οικοδόμηση των «δύσκολων»<br />
επιστημονικών εννοιών “δεν είναι μια διαδικασία η οποία μπορεί να προκύψει exabrupto,<br />
με την παρακολούθηση μιας διάλεξης, τη μελέτη των ορισμών που<br />
περιέχονται στα σχολικά εγχειρίδια ή των σχημάτων και των συμβόλων που<br />
παραπέμπουν σε πειραματικές καταστάσεις” (Weil-Barais & Leimegnan 1990, p.<br />
393). Ούτε -πολύ περισσότερο- μπορεί να πραγματοποιηθεί με αυθόρμητο τρόπο. Ο<br />
μετασχηματισμός των παραστάσεων απαιτεί και προϋποθέτει την αποσταθεροποίηση<br />
των γνωστικών δομών, η οποία μπορεί να προκύψει μέσα σε συνθήκες κοινωνικής<br />
αλληλεπίδρασης του υποκειμένου, τόσο με τα άλλα παιδιά όσο και με τον<br />
διδάσκοντα, με τη σύγκρουση των απόψεων και τη λεκτική επικοινωνία (Vergnaud<br />
1989, Ravanis & Papamichaël 1995). Στις παρεμβάσεις που πραγματοποιούνται με<br />
αυτή την προοπτική, η στρατηγική της γνωστικής σύγκρουσης αναπτύσσεται με τρεις<br />
κυρίως μεθοδολογικές προσεγγίσεις (Scott et al. 1991):<br />
1. Συγκρούσεις, στις οποίες έρχονται σε αντιπαράθεση προβλέψεις ή εκτιμήσεις του<br />
υποκειμένου πάνω σε μια δεδομένη πειραματική κατάσταση, με τις αισθητηριακές<br />
διαπιστώσεις που προκύπτουν από την εκτέλεση του πειράματος, και οι οποίες<br />
διαψεύδουν τις υποθέσεις που έχουν προηγηθεί (Lefebvre & Pinard 1972, Sydner &<br />
Feldman 1977, Nussbaum & Novick 1982, Champagne et al. 1985).<br />
2. Διεργασιακές συγκρούσεις, όπου η οικοδόμηση των γνωστικών δομών εξετάζεται<br />
ως πορεία εσωτερικευμένων ανισορροπιών των νοητικών σχημάτων των<br />
υποκειμένων προς περισσότερο σταθερές μορφές ισορροπίας (Inhelder et al. 1974,<br />
Stavy & Berkovitz 1980, Cosgrove & Osborn 1985).<br />
3. Συγκρούσεις, κατά τις οποίες η στρατηγική ενός ατόμου για την επίλυση ενός<br />
προβλήματος, βρίσκει σαφή αντίθεση στη στρατηγική ενός άλλου, δηλαδή μια<br />
διαδικασία στην οποία οι νοητικές συγκρούσεις έχουν ως πηγή τους το κοινωνικό<br />
περιβάλλον (Mugny 1985, Perret-Clermont 1986, Perret-Clermont & Nicolet 1988,<br />
Ravanis & Papamichaël 1995, Zogza & Papamichaël 2000). Σ’ αυτή την περίπτωση,<br />
η νοητική αποσταθεροποίηση προκύπτει μέσα από αντιπαραθέσεις, οι οποίες<br />
λαμβάνουν χώρα στα πλαίσια μιας προκαθορισμένης συνεργασίας: “ Όταν ο άλλος<br />
εισάγει σταθερά στο πεδίο της αντίληψης του παιδιού μια επικέντρωση αντίθετη από<br />
εκείνη τη μονομερή που κάνει αυτό, τότε το παιδί βρίσκεται μπροστά σε μια<br />
σύγκρουση που δεν είναι μόνο γνωστική αλλά και κοινωνική. Αυτή την κοινωνική,<br />
γνωστική σύγκρουση, που κάνει να συνυπάρχουν μέσα στην ίδια κατάσταση και στον<br />
ίδιο χρόνο δύο αντίθετες επικεντρώσεις, το παιδί δεν μπορεί να την αρνηθεί τόσο<br />
εύκολα, όσο μια σύγκρουση που προέρχεται από τις εναλλακτικές μεταπηδήσεις που<br />
πραγματοποιεί το παιδί ανάμεσα στις αλληλοδιαδοχικές ατομικές επικεντρώσεις”<br />
(Doise & Mugny 1987, σ. 46).<br />
3.1.2. Η παρουσίαση του μαθησιακού προτύπου<br />
Σε ό,τι αφορά την παρουσίαση μαθησιακών προτύπων, κατά τη διάρκεια διδακτικών<br />
παρεμβάσεων που στοχεύουν στην αναδιοργάνωση των αυθόρμητων παραστάσεων<br />
των παιδιών, έχει επίσης αναπτυχθεί κατά τις τελευταίες δεκαετίες ένας γόνιμος<br />
προβληματισμός. Για τους Βοσνιάδου & Brewer (1988), ο όρος «αναδιοργάνωση»<br />
αναφέρεται στη δημιουργία καινούργιων γνωστικών δομών από την πλευρά του<br />
υποκειμένου, οι οποίες επινοούνται είτε για να ερμηνευθούν εκ νέου παλιές<br />
πληροφορίες είτε για να εξηγηθούν καινούργιες. Σε μια επιστημολογική προσέγγιση<br />
του ζητήματος, οι συγγραφείς επισημαίνουν ότι “…ενώ ο επιστήμονας που<br />
αντιμετωπίζει μια ανωμαλία την οποία η θεωρία του δεν μπορεί να εξηγήσει,<br />
αναγκάζεται να επανεξετάσει τις βασικές του υποθέσεις και να τις αναθεωρήσει<br />
55
χωρίς καμία καθοδήγηση, … για το μαθητή, η αναδιοργάνωση της γνώσης πρέπει να<br />
ξεπηδήσει από τις προσπάθειες του δασκάλου να οδηγήσει το παιδί στο να<br />
κατασκευάσει το καινούργιο σχήμα” (ό. π., σ. 42). Όπως χαρακτηριστικά αναφέρουν<br />
οι Roth et al. (1986, p. 26), “ο δάσκαλος πρέπει να εμπλέκεται ενεργητικά στη<br />
διάγνωση των αντιφάσεων των μαθητών και να ανταποκρίνεται σ’ αυτές τις<br />
αντιφάσεις, παρουσιάζοντας ένα πρότυπο που είναι κατανοητό, που προκαλεί το<br />
ενδιαφέρον των παιδιών, και που τα οδηγεί στο να αλλάξουν τις αντιφατικές τους<br />
ιδέες, υιοθετώντας τις επιστημονικές απόψεις”. Αν λοιπόν ως «πρότυπο» ορίσουμε τα<br />
γνωστικά χαρακτηριστικά μιας λύσης που προτείνεται από τον διδάσκοντα σε ένα<br />
συγκεκριμένο πρόβλημα, μπορούμε να διακρίνουμε τριών ειδών γνωστικές<br />
προσεγγίσεις που νοούνται ως πρότυπα (Doise & Mugny 1987, σ. 197-198):<br />
1. Το «προοδευτικό» πρότυπο, το οποίο σε σχέση με τη λύση που είναι σε θέση να<br />
δώσει το υποκείμενο, βρίσκεται πιο κοντά στην ανακάλυψη της σωστής λύσης.<br />
2. Το «ομοειδές» πρότυπο, το οποίο προτείνει ένα τρόπο επίλυσης του<br />
προβλήματος που είναι ίδιος με εκείνον που βρίσκεται πίσω από τις απαντήσεις<br />
του υποκειμένου.<br />
3. Το «οπισθοδρομικό» πρότυπο, το οποίο παρουσιάζει μια λύση κατώτερου<br />
επιπέδου από το επίπεδο λύσης που είναι σε θέση να δώσει το υποκείμενο.<br />
Από τα προοδευτικά πρότυπα, «ορθό» αποκαλείται αυτό που συμπίπτει<br />
ολοκληρωτικά με τη λύση που επιθυμούμε να κατακτήσει το υποκείμενο, ταυτίζεται<br />
δηλαδή με τα χαρακτηριστικά του αποδεκτού επιστημονικού μοντέλου, ενώ<br />
«ενδιάμεσο» αποκαλείται εκείνο που προτείνει μια λύση η οποία είναι σαφώς<br />
ανώτερη από τη λύση που χρησιμοποιεί το υποκείμενο, μολονότι δεν φτάνει στο<br />
επίπεδο της επιστημονικά αποδεκτής λύσης. Αν και, από πρώτη άποψη, η χρήση του<br />
ορθού προτύπου φαίνεται ως η πλέον πρόσφορη για την επίτευξη των στόχων που<br />
θέτει μια διδακτική παρέμβαση μέσω της οποίας επιδιώκεται ο μετασχηματισμός των<br />
αυθόρμητων παραστάσεων, εντούτοις διατυπώνονται συχνά επιφυλάξεις ως προς την<br />
καθολική αξία του, καθώς αφενός είναι πιθανόν η προτεινόμενη λύση να απέχει πολύ<br />
από τις νοητικές ικανότητες του παιδιού, αφετέρου είναι δυνατόν ο θεωρούμενος<br />
μετασχηματισμός να έχει προκύψει ως αποτέλεσμα μίμησης -αν ως μίμηση ορισθεί η<br />
απόσπαση μιας απλής συναίνεσης του υποκειμένου στην προτεινόμενη λύση μέσα<br />
στα πλαίσια της αξιοποίησης των διαπροσωπικών σχέσεων και όχι η ουσιαστική<br />
οικοδόμηση μιας ανώτερου επιπέδου γνωστικής κατάκτησης. Για παράδειγμα, στα<br />
πλαίσια αυτού του αφετηριακού προβληματισμού, οι Doise & Mugny μελέτησαν τα<br />
μαθησιακά αποτελέσματα από την εκ περιτροπής εφαρμογή και των τριών ειδών<br />
προτύπων σε παιδιά ηλικίας 5 –8 ετών σε πειράματα σχετικά με την οικοδόμηση της<br />
έννοιας της διατήρησης (π.χ. τη διατήρηση του αναλλοίωτου της ποσότητας<br />
μεταγγιζόμενων υγρών ή της διατήρησης του μήκους ευθύγραμμων τμημάτων σε<br />
διαφορετικούς προσανατολισμούς) και διαπίστωσαν αξιόλογες προόδους ακόμη και<br />
στην περίπτωση χρησιμοποίησης οπισθοδρομικών προτύπων (ό. π., σ. 61-151).<br />
Βέβαια, σε ό,τι αφορά τη χρήση των ορθών προοδευτικών προτύπων, όλοι σχεδόν οι<br />
ερευνητές που έχουν ασχοληθεί με το ζήτημα αυτό από τη δεκαετία του ’70 –όπου<br />
κυρίως έγιναν οι κλασικές σχετικές ερευνητικές προσπάθειες- θεωρούν την επίδρασή<br />
τους, σχεδόν ομόφωνα, θετική, καθώς δεν έχει παρατηρηθεί καμιά σημαντική<br />
οπισθοδρόμηση σε υποκείμενα που αντιμετώπισαν ένα τέτοιο πρότυπο (Bandura<br />
1971a & 1971b, Rosenthal & Zimmerman 1972, Murray 1974, Botvin & Murray<br />
1975).<br />
56
3.2. Επιλογή θεωρητικού προτύπου παρέμβασης και διατύπωση γενικών<br />
υποθέσεων<br />
Στα πλαίσια της προβληματικής που παραθέσαμε στα προηγούμενα, τόσο σε ό,τι<br />
αφορά τις διαδικασίες οικοδόμησης των φυσικών εννοιών όσο και στη δυνατότητα<br />
συμβολής της Ι.Ε. προς αυτή την κατεύθυνση, θα επιχειρήσουμε ακολούθως να<br />
τεκμηριώσουμε την επιλογή του θεματικού χώρου παρέμβασης καθώς και του<br />
θεωρητικού μοντέλου της έρευνάς μας, έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η διατύπωση<br />
των ανάλογων γενικών μας υποθέσεων.<br />
Ως θεματικό χώρο ανάπτυξης της ερευνητικής μας προσπάθειας επιλέξαμε το<br />
γνωστικό πεδίο της Οπτικής. Η Οπτική, ως αντικείμενο διδασκαλίας που εξετάζει<br />
τόσο τα οπτικά φαινόμενα τα οποία συναρτώνται με τη φύση της φωτεινής<br />
ακτινοβολίας (Φυσική Οπτική), όσο και τα οπτικά φαινόμενα που προκύπτουν ως<br />
αποτέλεσμα της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός (Γεωμετρική Οπτική), απουσίαζε<br />
από τα προγράμματα σπουδών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης της χώρας μας για<br />
δύο και πλέον δεκαετίες, δημιουργώντας αναπόδραστα μια ερευνητική υστέρηση<br />
στον ελληνικό χώρο σε σχέση με τα διεθνή δεδομένα. Η πρόσφατη ωστόσο<br />
επανεμφάνισή της στα αναλυτικά προγράμματα Φ.Ε. της Β΄ Γυμνασίου και της Α΄<br />
και Γ΄ Λυκείου, δημιουργεί ένα νέο πρόσφορο πεδίο έρευνας με στόχο την<br />
αποδοτικότερη και αποτελεσματικότερη διδασκαλία της.<br />
Στο διαδικαστικό επίπεδο, η προσπάθειά μας στρέφεται κατ’ αρχήν προς τη θεματική<br />
εκείνη η οποία, σύμφωνα με όσα εκτέθηκαν προηγουμένως, αποτελεί –και οφείλει να<br />
αποτελεί- το σημείο εκκίνησης κάθε ερευνητικής δραστηριότητας που αποσκοπεί στη<br />
νοητική οικοδόμηση των φυσικών εννοιών: την ανίχνευση των βιωματικών νοητικών<br />
παραστάσεων των μαθητών. Ειδικότερα, επιχειρούμε τον εντοπισμό και τη<br />
συστηματική κωδικοποίηση των παραστατικών σχημάτων υποκειμένων ηλικίας 12-<br />
16 ετών σε θέματα που σχετίζονται με την εκπομπή και τη διάδοση της φωτεινής<br />
ακτινοβολίας, καθώς και των φαινομένων που εντάσσονται στο πλαίσιο της<br />
αλληλεπίδρασης του φωτός με τα αντικείμενα. Τα αποτελέσματα ερευνών οι οποίες<br />
επικεντρώνονται σε συναφή με το θέμα μας ζητήματα, λειτουργούν ενισχυτικά στην<br />
επιλογή του θεματικού χώρου έρευνας, καθώς δείχνουν ότι οι μαθητές του<br />
συγκεκριμένου ηλικιακού φάσματος προσεγγίζουν τα σχετικά φαινόμενα με<br />
βιωματικούς συλλογισμούς, οι οποίοι βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις από τα<br />
χαρακτηριστικά του μοντέλου της Γεωμετρικής Οπτικής.<br />
Εφ’ όσον όμως η επιδίωξή μας δεν περιορίζεται στην καταγραφή των παραστάσεων<br />
αλλά και στο μετασχηματισμό τους, έτσι ώστε να καταστούν συμβατές με αυτές που<br />
απορρέουν από το πρότυπο της Γεωμετρικής Οπτικής -διαδικασία η οποία απαιτεί<br />
ένα πλαίσιο νοητικών ικανοτήτων υψηλότερης στάθμης από αυτό της αυθόρμητης<br />
σκέψης-, θα πρέπει να οδηγηθούμε σε δραστηριότητες η οποίες θα ωθήσουν τα<br />
παιδιά σε μια αναδιοργάνωση των νοητικών τους εργαλείων. Για την επίτευξη αυτού<br />
του στόχου καταφεύγουμε στη θεώρηση του κοινωνικού εποικοδομητισμού, τη<br />
θεώρηση δηλαδή η οποία δίνει έμφαση στο ρόλο της κοινωνικής διαμεσολάβησης για<br />
την ανάπτυξη της νόησης. Έτσι, στην πρώτη φάση της παρεμβατικής διαδικασίας<br />
επιχειρούμε τη διαμόρφωση κατάλληλων συγκρουσιακών συνθηκών, με την<br />
αντιπαράθεση των προβλέψεων των υποκειμένων σε συγκεκριμένες πειραματικές<br />
καταστάσεις και των αισθητηριακών προσκτήσεων που προκύπτουν από την<br />
παρατήρηση των αποτελεσμάτων τους, επιδιώκοντας την αποσταθεροποίηση και τον<br />
αποσυντονισμό των αυθόρμητα συγκροτημένων παραστάσεων, ενώ στη δεύτερη<br />
φάση πραγματοποιούμε πειραματική παρέμβαση, η οποία, αφενός με την οργάνωση<br />
57
και την επαναδιάταξη του ίδιου υλικού και αφετέρου με την παρέμβαση του<br />
ερευνητή ως κοινωνικού εταίρου στη διδακτική αλληλεπίδραση, παρουσιάζει τα<br />
στοιχεία του μοντέλου της Γεωμετρικής Οπτικής, έτσι ώστε να επιτύχουμε την<br />
ανασυγκρότηση των παραστατικών σχημάτων των υποκειμένων στο επίπεδο του<br />
επιστημονικά αποδεκτού προτύπου. Η επιλογή της παρουσίασης του ορθού προτύπου<br />
κρίθηκε επιβεβλημένη καθώς, όπως προκύπτει από τις σχετικές έρευνες, η χρήση<br />
ομοειδών ή οπισθοδρομικών προτύπων είτε υπαγορεύεται από τις ανάγκες της<br />
ερευνητικής διαδικασίας (Winnykamen & Lafont 1990), είτε γίνεται στα πλαίσια<br />
διδακτικών παρεμβάσεων οι οποίες αναπτύσσονται σε πολλές και διαδοχικές<br />
συνεδρίες με σκοπό την κατασκευή δικτύων εννοιών χρήσιμων στη διδασκαλία<br />
ευρύτερων γνωστικών περιοχών και οπωσδήποτε στα πλαίσια συνθηκών σχολικής<br />
τάξης (Johsua & Dupin 1988, Weil-Barais & Lemeignan 1990). Στην περίπτωση<br />
όμως του δικού μας πειράματος, αφενός μεν η διδακτική παρέμβαση<br />
πραγματοποιείται με εξατομικευμένες διδασκαλίες, αφετέρου δε το αντικείμενο της<br />
έρευνάς μας είναι αυστηρά καθορισμένο ενώ αποτελεί ταυτόχρονα και διδακτικό<br />
αντικείμενο. Έτσι, η παρέμβασή μας δεν έχει ως αντικειμενικό στόχο γενικές<br />
προόδους των υποκειμένων εγγραφόμενες στο ψυχολογικό πεδίο, αλλά προόδους οι<br />
οποίες αποσκοπούν στην αφομοίωση της συγκεκριμένης φυσικής γνώσης. Επί πλέον,<br />
εφ’ όσον βασική μας επιδίωξη είναι η μετάβαση από μια περιγραφική σε μια<br />
επεξηγηματική προσέγγιση των εμπλεκόμενων εννοιών και φαινομένων, καθίσταται<br />
αναγκαία η μελέτη της αποτελεσματικότητας των ενδεχόμενων μεταβολών της<br />
διδακτικής πρακτικής, δηλαδή η ανάλυση των αποτελεσμάτων των μεταβολών αυτών<br />
στο επίπεδο της σχέσης του εκπαιδευόμενου με το διαθέσιμο εμπειρικό και<br />
πειραματικό υλικό.<br />
Ως ερευνητικό και μεθοδολογικό εργαλείο στη προσπάθειά μας αυτή χρησιμοποιούμε<br />
τη Ιστορία της Επιστήμης. Επιχειρούμε δηλαδή, τόσο στο επίπεδο της ανίχνευσης<br />
όσο και στο επίπεδο του μετασχηματισμού των βιωματικών νοητικών παραστάσεων<br />
των υποκειμένων, την αξιοποίηση του ιστορικού υλικού με τη χρήση έργων το<br />
γνωστικό περιεχόμενο των οποίων αντλείται από την Ιστορία της Οπτικής. Στο βαθμό<br />
λοιπόν που δεχόμαστε ότι η εμπλοκή των υποκειμένων σε μια αλληλεπιδραστικού<br />
χαρακτήρα μαθησιακή διαδικασία με διδακτικό υλικό εμπνευσμένο από την Ιστορία<br />
της Επιστήμης μπορεί να συμβάλλει στην εξέλιξη των παραστάσεων για τον τρόπο<br />
εκπομπής και διάδοσης του φωτός, μπορούμε να συμπυκνώσουμε τον μέχρι εδώ<br />
προβληματισμό μας στις παρακάτω γενικές υποθέσεις:<br />
1. Εναλλακτικά μοντέλα ερμηνείας τα οποία έχουν διατυπωθεί στην πορεία της<br />
ιστορικής εξέλιξης των επιστημονικών ιδεών σχετικά με την εκπομπή και<br />
διάδοση του φωτός, είναι δυνατόν να μας οδηγήσουν στον εντοπισμό ανάλογων<br />
παραστατικών προτύπων στη σκέψη των σύγχρονων μαθητών.<br />
2. Μαθητές οι οποίοι προσεγγίζουν τα σχετικά φαινόμενα χρησιμοποιώντας<br />
παραστάσεις που πηγάζουν από ένα αυθόρμητα συγκροτημένο επεξηγηματικό<br />
πρότυπο, μετά τη συμμετοχή τους σε μια κοινωνικά διαμεσολαβημένη<br />
πειραματική-διδακτική διαδικασία η οποία αντλεί το περιεχόμενό της από την<br />
Ιστορία της Επιστήμης, είναι δυνατόν να οδηγηθούν στην οικοδόμηση ενός<br />
παραστατικού προτύπου συμβατού με αυτό της Γεωμετρικής Οπτικής.<br />
Στο αμέσως επόμενο κεφάλαιο επιχειρούμε έρευνα με στόχο την αναζήτηση<br />
αξιοποιήσιμου ιστορικού υλικού το οποίο, μετά τον κατάλληλο διδακτικό<br />
μετασχηματισμό, θα επιτρέψει την πραγματοποίηση του ερευνητικού μας σχεδίου.<br />
58
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4<br />
ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ: Ο ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΤΩΝ<br />
ΦΩΤΕΙΝΩΝ ΠΡΟΒΟΛΩΝ ΣΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ<br />
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗΣ ΣΚΕΨΗΣ<br />
59
Στην Ιστορία της Επιστήμης παρατηρείται συχνά το φαινόμενο της ερμηνευτικής<br />
αδυναμίας γεγονότων της άμεσης αισθητηριακής εμπειρίας, με βάση το εκάστοτε<br />
επικρατούν πλαίσιο αρχών και πεποιθήσεων. Τα γεγονότα αυτά συνιστούν<br />
προβλήματα τα οποία είτε βρίσκουν τη λύση τους μέσα στο υπάρχον εννοιολογικό<br />
πλέγμα αξιών, νόμων και τεχνικών (με την ανακάλυψη «κρυμμένων» παραγόντων οι<br />
οποίοι δεν είχαν αρχικά ληφθεί υπόψη), είτε οδηγούν στη συνολική εγκατάλειψη των<br />
βασικών παραδοχών και μεθόδων του συστήματος και την εγκαθίδρυση ενός νέου<br />
«παραδείγματος», ριζικά διαφορετικού από το προηγούμενο. Η για μεγάλο χρονικό<br />
διάστημα διατήρηση μιας προβληματικής κατάστασης, περιβάλλει συνήθως τέτοιου<br />
τύπου φαινόμενα με το μανδύα του «γρίφου» (Kuhn 1981, σ. 28-29). Η αναζήτηση<br />
ιστορικών δεδομένων –στα πλαίσια της προβληματικής που αναπτύξαμε μέχρι τώραπρόσφορων<br />
για διδακτική αξιοποίηση στο πεδίο της Οπτικής, μας οδήγησε στον<br />
εντοπισμό ενός τέτοιου οπτικού φαινομένου-γρίφου.<br />
4.1. Οι φωτεινές προβολές μέσω οπών: ένα «οπτικό παράδοξο» στην αρχαιότητα<br />
Στο, κατά πολλούς ψευδεπίγραφο * , Αριστοτελικό έργο Προβλήματα ο συγγραφέας<br />
διαπιστώνει ένα περίεργο οπτικό φαινόμενο: όταν το φως του ήλιου περνάει μέσα<br />
από ανοίγματα τυχαίων σχημάτων που δημιουργούν οι φυλλωσιές των δέντρων,<br />
δημιουργεί ένα φωτεινό αποτύπωμα στο έδαφος, το οποίο αλλάζει σχήμα ανάλογα με<br />
την απόσταση του ανοίγματος από το έδαφος. Έτσι, ενώ σε μικρή απόσταση έχει το<br />
σχήμα του ανοίγματος, όπως άλλωστε αναμένεται σύμφωνα με την ευθύγραμμη<br />
διάδοση των ηλιακών ακτίνων, σε μεγάλη απόσταση παίρνει το φαινόμενο σχήμα<br />
του ήλιου, γίνεται δηλαδή κυκλικό: “Όταν το φως του ήλιου διέρχεται μέσα από<br />
ορθογώνια, δεν δίνει σχήματα ορθογώνια αλλά κύκλους, όπως συμβαίνει επί<br />
παραδείγματι, στην περίπτωση των καλαμωτών. … Διότι είναι αναγκαίο το σχήμα<br />
που σχηματίζεται από τον ήλιο να περιέχεται εντός ευθειών, αν βέβαια οι ακτίνες<br />
είναι ευθείες. Όταν ευθείες συναντούν ευθεία δημιουργούν ευθύγραμμο σχήμα.<br />
Τούτο (θα πρέπει) να παρατηρείται και με τις ακτίνες του ήλιου . Προσπίπτουν πάνω<br />
στην ευθεία γραμμή της καλαμωτής ή του αντικειμένου μέσα από το οποίο περνούν<br />
και λάμπουν, είναι όμως και οι ίδιες ευθείες, οπότε η προβολή τους θα (πρέπει να)<br />
γίνει σε ευθεία γραμμή” (Αριστοτέλης 1995, ΙΕ, 911b, 1-13).<br />
Το εξηγητικό σχήμα που προτείνει ο συγγραφέας, στηρίζεται σε δύο παραδοχές:<br />
Πρώτον, οι φωτεινές ακτίνες σχηματίζουν έναν κώνο με βάση τη φωτεινή πηγή και<br />
κορυφή το άνοιγμα: “Μήπως επειδή η προβολή των οπτικών ακτίνων σχηματίζει<br />
κώνο και η βάση του κώνου είναι κύκλος, οπότε στο σημείο που συμβαίνει να<br />
προσπίπτουν και οι ακτίνες του ήλιου, εμφανίζονται κύκλοι;” (ό. π.). Δεύτερον, οι<br />
περιφερειακές ακτίνες που αγγίζουν τα όρια του ανοίγματος έχουν μικρότερη ένταση<br />
και είναι λιγότερες στο πλήθος από τις κεντρικές, με αποτέλεσμα να εξασθενούν σε<br />
μεγάλες αποστάσεις από την πηγή. Σε αυτή την περίπτωση το αποτύπωμα γίνεται<br />
αντιληπτό ως κύκλος (Σχ. 4.1): “Επειδή τα τμήματα των ακτίνων που αποσχίζονται,<br />
πηγαίνοντας προς τα άκρα των ευθειών, είναι αδύναμα, ό,τι βρίσκεται μέσα στις<br />
γωνίες δεν γίνεται αντιληπτό από την όρασή μας. Όσο μέρος της ευθείας περιέχεται<br />
μέσα στον κώνο ερεθίζει την όραση, το υπόλοιπο όμως δεν την ερεθίζει, αλλά οι<br />
ακτίνες προσπίπτουν (στα αντικείμενα) χωρίς να δημιουργούν αίσθηση. … Όταν<br />
λοιπόν το σχήμα είναι κοντά, μπορούμε να δούμε και ό,τι βρίσκεται στις γωνίες, όταν<br />
όμως αυτό απομακρυνθεί, δεν μπορούμε” (ό. π., 13-17 & 25-27).<br />
* Aristotle: Problems. Trans. W. S. Hett (1952) & E. S. Forster (1963). Ο Hett τοποθετεί τον συγγραφέα<br />
στον 2 ο π.Χ. αιώνα, μεταγενέστερο εκπρόσωπο της Περιπατητικής σχολής.<br />
60
(Σχ. 4.1)<br />
Το φαινόμενο συνεπικουρείται και από μια σειρά άλλων οπτικών παρατηρήσεων,<br />
όπως για παράδειγμα η εντύπωση κύκλου που αποκομίζουμε για τα τετράγωνα<br />
σχήματα όταν τα παρατηρούμε από μεγάλη απόσταση, η ερμηνευτική δυσκολία των<br />
οποίων οδηγεί το συγγραφέα στην παραδοχή οπτικών ακτίνων (φωτεινών δηλαδή<br />
ακτίνων οι οποίες εκπέμπονται από το μάτι), ίδιας φύσης και συμπεριφοράς με αυτή<br />
των ηλιακών.<br />
Ένα ανάλογο φαινόμενο παρατηρεί και στη περίπτωση των ηλιακών εκλείψεων,<br />
όπου στο έδαφος αποτυπώνεται το ημισεληνοειδές σχήμα του ήλιου και όχι το σχήμα<br />
του ανοίγματος μέσα από το οποίο περνά το φως. Η εξήγηση όμως που δίνει εδώ ο<br />
συγγραφέας είναι διαφορετική . κινείται μέσα σε ένα πλαίσιο γεωμετρικών κανόνων<br />
και έρχεται σε αντίφαση με την προηγούμενη (Σχ. 4.2): “Γιατί κατά τις εκλείψεις του<br />
ήλιου, αν κάποιος παρατηρεί το φαινόμενο μέσα από κόσκινο ή φύλλα, όπως, επί<br />
παραδείγματι, φύλλα πλατάνου ή άλλου πλατύφυλλου δέντρου, ή αν σταυρώσει τα<br />
δάχτυλα του ενός χεριού με του άλλου, οι ακτίνες φαίνονται πάνω στο έδαφος<br />
μηνίσκοι; Ή μήπως επειδή, όπως ακριβώς αν πέφτει το φως μέσα από τετράγωνη<br />
οπή, παίρνει μορφή στρογγυλή και γίνεται κώνος; Αιτία είναι το ότι σχηματίζονται<br />
δύο κατακορυφήν κώνοι, ένας από τον ήλιο προς την οπή και ένας από εκεί προς το<br />
έδαφος. Όταν, λοιπόν, υπ’ αυτές τις συνθήκες, η ακτίνα από πάνω κοπεί από κύκλο,<br />
61
θα δημιουργηθεί από την αντίθετη μεριά πάνω στο έδαφος μηνίσκος φωτός” (ό. π.,<br />
912b, 11-20).<br />
(Σχ. 4.2)<br />
Εάν ακολουθήσουμε το πρώτο εξηγητικό σχήμα των ασθενέστερων περιφερειακά<br />
ακτίνων, τότε το φωτεινό αποτύπωμα του μηνίσκου θα έπρεπε να είναι κυκλικό, ή<br />
περίπου κυκλικό, ανεξάρτητα από το σχήμα τόσο της πηγής όσο και της οπής.<br />
Αντίθετα, σύμφωνα με τη δεύτερη ερμηνεία, το σχήμα του μηνίσκου θα έπρεπε να<br />
διατηρείται σταθερό ανεξάρτητα από την απόσταση της οπής από το έδαφος. Ωστόσο<br />
και τα δύο σχήματα, παρά την εσωτερική αλλά και τη μεταξύ τους αντιφατικότητα,<br />
θα αποκτήσουν μια ισχυρή επεξηγηματική ισχύ και θα αποτελέσουν τη βάση πολλών<br />
μεταγενέστερων ερμηνειών, καθώς το φαινόμενο του σχηματισμού φωτεινών<br />
προβολών από οπές αποκτά με το χρόνο ιδιαίτερη σημασία τόσο στον αραβικό<br />
κόσμο όσο και στη Δύση. Ο λόγος είναι στενά συνυφασμένος με την συμπεριφορά<br />
του φωτός στον σκοτεινό θάλαμο, μια συσκευή που χρησιμοποιήθηκε για πολλούς<br />
αιώνες ως το πλέον αξιόπιστο όργανο αστρονομικών παρατηρήσεων ποιοτικού και<br />
ποσοτικού χαρακτήρα.<br />
4.2. Η Ισλαμική Οπτική<br />
Μετά την παρακμή της αρχαίας ελληνικής επιστήμης τον 3 ο μ.Χ. αιώνα και για ένα<br />
μεγάλο χρονικό διάστημα, η επιστημονική έρευνα μεταλαμπαδεύεται στον αραβικό<br />
κόσμο. Στον τομέα της Οπτικής, Άραβες επιστήμονες και φιλόσοφοι χρησιμοποιούν<br />
εκτενώς τον σκοτεινό θάλαμο ως εργαλείο έρευνας της φύσης και της συμπεριφοράς<br />
62
του φωτός, καθιστώντας τον σχεδόν αποκλειστικό όργανο ελέγχου της γεωμετρικής<br />
εκδοχής της Οπτικής, όπως αυτή θεμελιώθηκε από τον Ευκλείδη τον 3 ο π.Χ. αιώνα.<br />
Τον 9 ο μ.Χ. αιώνα ο Al-Kindi * γράφει μεταξύ άλλων και ένα έργο, του οποίου η<br />
λατινική μετάφραση De aspectibus άσκησε μεγάλη επίδραση στην ανάπτυξη της<br />
Οπτικής στη Δύση κατά τη διάρκεια του μεσαίωνα. Στο τελευταίο κεφάλαιο του<br />
έργου εξετάζει σε συντομία το ζήτημα των φωτεινών προβολών από οπές, σε μια<br />
προσπάθεια να αποδείξει πειραματικά την ευθύγραμμη διάδοση του φωτός.<br />
Σύμφωνα με την ανάλυσή του, μια φωτεινή πηγή συγκεκριμένων διαστάσεων<br />
εκπέμπει φως προς την οπή με τέτοιο τρόπο, ώστε τα όρια του φωτισμού σε μια<br />
οθόνη που βρίσκεται από πίσω, να καθορίζονται από τις ευθείες γραμμές που<br />
ξεκινούν από τα έσχατα σημεία της πηγής και αγγίζουν τα όρια της οπής (Lindberg<br />
1976, p. 19-21) (Σχ. 4.3).<br />
(Σχ. 4.3)<br />
Μολονότι δεν αναφέρεται πουθενά στο σχήμα της φωτεινής προβολής, η ανάλυσή<br />
του αποκτά ιδιαίτερη σημασία καθόσον εμπεριέχει την ιδέα των γεωμετρικών<br />
ακτίνων, οι οποίες, ξεκινώντας από αυτοτελή σημεία της φωτεινής πηγής,<br />
διαδίδονται ευθύγραμμα και σχηματίζουν κώνους με βάση την οπή -μια ιδέα η οποία<br />
8 αιώνες αργότερα θα οδηγήσει τον Kepler στην οριστική λύση του προβλήματος. Ο<br />
Al-Kindi χωρίς να το επιδιώκει, προχώρησε ένα βήμα προς τη λύση του γρίφου,<br />
λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος της οπής (Straker 1971, p. 65).<br />
Λίγο μετά το έργο του Al-Kindi κυκλοφορεί στη Δύση ένα έργο άγνωστου<br />
συγγραφέα με τίτλο De Speculis, η πατρότητα του οποίου αποδόθηκε μεταγενέστερα<br />
στον Ευκλείδη. Επρόκειτο για μια, ισλαμικής προέλευσης, συλλογή αξιωμάτων από<br />
την Οπτική του Ευκλείδη (3 ος αι. π.Χ.), την Κατοπτρική του Ήρωνα (1 ος αι. μ.Χ.) και<br />
την Κατοπτρική του Θέωνος από την Αλεξάνδρεια (4 ος αι. μ.Χ) (Lindberg 1968, p.<br />
159, Lejeune 1948, p. 10-11). Ο συγγραφέας του De Speculis, φανερά επηρεασμένος<br />
από το έργο του Al-Kindi, αποδέχεται στο 9 ο αξίωμα του έργου του την αρχή της<br />
ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός και αποδεικνύει ότι η φωτεινή προβολή του ήλιου<br />
από εκτεταμένη οπή θα έχει, σε κάθε περίπτωση, μέγεθος μεγαλύτερο από αυτό της<br />
οπής (Lindberg 1968, p. 160) (Σχ. 4.4). Στο 10 ο αξίωμα μελετά το φαινόμενο της<br />
φωτεινής προβολής της έκλειψης του ήλιου από εκτεταμένη οπή και, υιοθετώντας τη<br />
θεωρία του διπλού κώνου όπως αυτή διατυπώθηκε στα Προβλήματα του Αριστοτέλη,<br />
* Γεννήθηκε πιθανόν στα τέλη του 8 ου αιώνα και πέθανε το 866 (Lindberg 1976, p. 18) ή το 873 (Μίχας<br />
2001α, σ. 14). Το έργο του De aspectibus μεταφράστηκε από τα αραβικά στα λατινικά από τον Gerard<br />
της Cremona τον 12 ο αιώνα (Lindberg 1968, p. 159).<br />
63
αποδεικνύει ότι το ποσοστό σκίασης από την έκλειψη είναι το ίδιο τόσο στον ηλιακό<br />
δίσκο όσο και στη φωτεινή προβολή του.<br />
(Σχ. 4.4)<br />
Το πιο ενδιαφέρον ωστόσο σημείο του έργου βρίσκεται στο 11 ο αξίωμα όπου<br />
πραγματεύεται ένα ζήτημα το οποίο, χωρίς να έχει άμεση σχέση με το φαινόμενο των<br />
φωτεινών προβολών, επηρέασε σημαντικά την Δυτική σκέψη κατά τον 13 ο αιώνα -<br />
και ιδιαίτερα τη θεωρία του Witelo– στο θέμα αυτό. Ο συγγραφέας στηριγμένος σε<br />
γεωμετρικά θεωρήματα επιχειρεί να δείξει γιατί οι ηλιακές ακτίνες που προέρχονται<br />
από ένα σημείο του ήλιου, φαίνονται παράλληλες σε παρατηρητές που απέχουν λίγο<br />
μεταξύ τους. Το σχήμα της ανάλυσής του έχει ως εξής (Lindberg 1968, p. 161):<br />
Έστω δυο ισομήκεις ακτίνες ΑΒ και ΑΓ που προέρχονται από το ίδιο σημείο Α του<br />
ηλιακού δίσκου και σχηματίζουν γωνία μεταξύ τους. Αν σχεδιάσουμε ευθύγραμμα<br />
τμήματα παράλληλα προς τη βάση ΒΓ και ισαπέχοντα μεταξύ τους ΔΕ, ΖΗ και ΘΙ<br />
και στη συνέχεια φέρουμε τα κάθετα τμήματα ΔΣ, ΖΡ και ΘΝ προς τη βάση,<br />
μπορούμε να αποδείξουμε στηριγμένοι στην ισότητα παράλληλων τμημάτων που<br />
τέμνονται από παράλληλες ευθείες, ότι ο λόγος των ακραίων τμημάτων ΖΛ, ΘΗ και<br />
ΒΝ προς το συνολικό μήκος των βάσεων ΖΗ, ΘΙ και ΒΓ, βαίνει συνεχώς μειούμενος:<br />
ΖΛ ΘΜ ΒΝ<br />
> > (Σχ. 4.5). Το γεγονός ότι με την αύξηση της απόστασης από<br />
ΖΗ ΘΙ ΒΓ<br />
την κορυφή, η διαρκής μείωση του λόγου τείνει να ελαχιστοποιήσει την τιμή του<br />
κλάσματος, οδηγεί το συγγραφέα στο συμπέρασμα ότι και οι διαστάσεις του ακραίου<br />
τμήματος ΒΝ σε μεγάλη απόσταση από τον ήλιο θα είναι αμελητέες, κάτι που βέβαια<br />
δεν ισχύει καθώς λόγω της ισότητας των τριγώνων ΔΖΛ, ΖΘΜ και ΘΒΝ το μήκος<br />
του τμήματος παραμένει σταθερό. Έτσι, ενώ ξεκινά από μια σωστή φυσική<br />
παρατήρηση, οδηγείται σε μια λανθασμένη μαθηματική γενίκευση,<br />
«αποδεικνύοντας» ότι οι ακτίνες οι οποίες ξεκινούν από ένα σημείο του ήλιου σε<br />
μεγάλη απόσταση ουσιαστικά παραλληλίζονται, μεταφέροντας επιπλέον και τον<br />
υπαινιγμό ότι όσο μεγαλύτερη είναι η μεταξύ τους γωνία τόσο γρηγορότερα τείνουν<br />
να παραλληλιστούν (Straker 1971, p. 70). Η «απόδειξη» του De Speculis οδηγεί για<br />
πρώτη φορά στην ιστορία σε μια σιωπηρή –και ασφαλώς μη συνειδητή– απόκλιση<br />
64
από την αρχή της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός, γεγονός που δημιούργησε<br />
περισσότερα προβλήματα από όσα ενδεχομένως έλυσε.<br />
Α<br />
Δ<br />
Ε<br />
Ζ<br />
Λ<br />
Η<br />
Θ<br />
Μ<br />
Ι<br />
B<br />
Ν Ρ Σ<br />
Γ<br />
(Σχ. 4.5)<br />
Η πρώτη συστηματική μελέτη του φαινομένου των φωτεινών προβολών από οπές<br />
γίνεται στα τέλη του 10 ου αιώνα από τον Al-Haytham * . Η εξέχουσα αυτή μορφή της<br />
ισλαμικής επιστήμης διατύπωσε τις αρχές που διέπουν το φαινόμενο, στηριγμένος σε<br />
ένα θεωρητικό πλαίσιο το οποίο έθεσε τα θεμέλια για την ανάπτυξη της σύγχρονης<br />
Οπτικής. Τα βασικά σημεία της οπτικής θεωρίας του μπορούν να συνοψισθούν στις<br />
ακόλουθες προτάσεις:<br />
• Το φως εκπέμπεται από τα αυτόφωτα και επανεκπέμπεται (δεν ανακλάται) από<br />
τα ετερόφωτα σώματα με τον ίδιο τρόπο. Επομένως οι ιδιότητες που εμφανίζει<br />
κατά τη διάδοσή του δεν εξαρτώνται από την πηγή προέλευσής του.<br />
• Οι ακτίνες του φωτός αποτελούν απλά γεωμετρικά κατασκευάσματα, χρήσιμα<br />
για την απόδειξη των ιδιοτήτων της διάδοσής του . χρησιμεύουν ως μαθηματικό<br />
εργαλείο, δεν έχουν όμως καμία φυσική υπόσταση.<br />
• Ο μηχανισμός της όρασης είναι μια διαδικασία πρόσληψης. Ο οπτικός κώνος<br />
των μαθηματικών θεωριών της όρασης (όπως αυτές του Ευκλείδη και του<br />
Πτολεμαίου), με βάση το φωτεινό αντικείμενο και κορυφή το κέντρο του ματιού<br />
εξακολουθεί να ισχύει, η εκπομπή όμως της ακτινοβολίας αλλάζει κατεύθυνση<br />
και γίνεται αποκλειστικά από το αντικείμενο προς το μάτι.<br />
• Η εκπομπή του φωτός από τα ορατά αντικείμενα αποτελεί μια μη συνεκτική<br />
διαδικασία. Αντίθετα από τις ολιστικές θεωρίες πρόσληψης των αρχαίων<br />
ατομικών φιλοσόφων (Λεύκιππος, Δημόκριτος, Επίκουρος, Λουκρήτιος), όπου<br />
το φωτεινό αντικείμενο εκπέμπει συνολικά ένα υλικό είδωλο, για τον Al-<br />
* Γεννήθηκε το 965 και πέθανε το 1039. Έγινε γνωστός στη Δύση με την εκλατινισμένη μορφή του<br />
ονόματός του ως Alhazen.<br />
65
Haytham κάθε σημείο του ορατού αντικειμένου ακτινοβολεί ανεξάρτητα και<br />
προς κάθε κατεύθυνση. Η νέα αυτή αντίληψη, θεμελιώδες χαρακτηριστικό της<br />
σύγχρονης οπτικής θεωρίας, είχε διαμορφωθεί προγενέστερα από τον Al-Kindi<br />
και υιοθετήθηκε (ή διατυπώθηκε ανεξάρτητα) από τον Αλ-Χαϊθάμ (Lindberg<br />
1997, σ. 438-442).<br />
Αν και η θεωρία της όρασης αποτέλεσε τον πυρήνα της οπτικής θεωρίας του Al-<br />
Haytham, τα ενδιαφέροντά του επεκτάθηκαν σε όλο σχεδόν το φάσμα των οπτικών<br />
φαινομένων. Ανέλυσε τη φύση της ακτινοβολίας, μελέτησε μαθηματικά το<br />
σχηματισμό ειδώλου από ανάκλαση και διάθλαση, ενσωμάτωσε στη θεωρία του τις<br />
ανατομικές και φυσιολογικές απόψεις της παράδοσης του Γαληνού και συζήτησε με<br />
σοβαρότητα την ψυχολογία της οπτικής αντίληψης. Συμπερασματικά, κατόρθωσε να<br />
συνδυάσει τα πλεονεκτήματα όλων των εναλλακτικών θεωριών και να συνενώσει τη<br />
μαθηματική και τη φυσική προσέγγιση της όρασης σε μια μόνο θεωρία (ό. π.). Μέσα<br />
από το έργο του Al-Haytham η Οπτική γίνεται πλέον η επιστήμη του φωτός.<br />
Με το φαινόμενο των φωτεινών προβολών από οπές ο Al-Haytham ασχολείται σε<br />
δύο έργα του. Στην Οπτική (Al-manazir) * εξετάζει την περίπτωση της σημειακής<br />
οπής περιγράφοντας το ακόλουθο πείραμα (το οποίο ουσιαστικά ισοδυναμεί με αυτό<br />
που αργότερα ονομάστηκε στη Δύση «πείραμα του σκοτεινού θαλάμου» -camera<br />
obscura): “Η απόδειξη ότι οι φωτεινές ακτίνες και τα χρώματα δεν αναμιγνύονται<br />
στον αέρα ή σε διάφανα σώματα, συνάγεται από το γεγονός ότι αν τοποθετήσουμε<br />
μια σειρά κεριών σε διαδοχικές διακριτές θέσεις και τοποθετήσουμε μπροστά τους<br />
ένα αδιαφανές εμπόδιο με μια οπή που οδηγεί σε ένα σκοτεινό χώρο και στον χώρο<br />
αυτό πίσω από την οπή υπάρχει ένας τοίχος, τα φωτεινά αποτυπώματα των κεριών<br />
εμφανίζονται στον τοίχο διακριτά και ακολουθούν τη σειρά των κεριών. Και κάθε<br />
ένα από αυτά (τα αποτυπώματα) εμφανίζεται ακριβώς απέναντι από κάθε κερί, κατά<br />
μήκος μιας ευθείας γραμμής που περνά από την οπή. Εάν καλύψουμε κάποιο κερί,<br />
μόνο το αντίστοιχο φωτεινό αποτύπωμά του θα σβήσει. Και εάν το αποκαλύψουμε<br />
ξανά, το φως επιστρέφει. Επομένως οι ακτίνες δεν αναμιγνύονται στον αέρα, αλλά<br />
κάθε μια από αυτές διαδίδεται σε ευθεία γραμμή” (Lindberg 1968, p. 154) (Σχ. 4.6).<br />
(Σχ. 4.6)<br />
* Μεταφράστηκε στα Λατινικά ως De Aspectibus ή Perspectiva, τέλη 12 ου ή αρχές 13 ου αιώνα από<br />
άγνωστο (Lindberg 1967, p. 333).<br />
66
Σύμφωνα με τον συγγραφέα, οι ακτίνες του φωτός που διαπερνούν τη σημειακή οπή<br />
παραμένουν διακριτές πίσω απ’ αυτήν και κάθε μία αποτυπώνει το στίγμα της στην<br />
οθόνη. Θεωρώντας λοιπόν το σύνολο των κεριών ως ένα ενιαίο φωτεινό αντικείμενο,<br />
τότε είναι φανερό ότι στην οθόνη –ανεξάρτητα από την απόστασή της από την οπήθα<br />
εμφανιστεί η μορφή του σώματος, ανάστροφη και ανάποδη. Στην περίπτωση της<br />
φωτεινής προβολής εκτεταμένης πηγής από σημειακή οπή, το πρόβλημα είχε λυθεί<br />
βασισμένο στη θεωρία της μη συνεκτικής εκπομπής και στην αρχή της ευθύγραμμης<br />
διάδοσης.<br />
Με την περίπτωση της φωτεινής προβολής από ευρεία οπή ο Al-Haytham ασχολείται<br />
στο μεταγενέστερο έργο του Εικόνες των εκλείψεων (On the shape of the eclipse). Το<br />
απόσπασμα που ακολουθεί είναι χαρακτηριστικό της ανάλυσής του: “Από κάθε<br />
σημείο Π ενός φωτεινού σώματος το φως εκπέμπεται σε ευθείες γραμμές που<br />
ξεκινούν από το σημείο αυτό. Όταν το φως προσπέσει σε οπή σχήματος L που<br />
σχηματίζεται σε ένα αδιαφανές σώμα, (τότε) σχηματίζει κώνο, η κορυφή του οποίου<br />
είναι το Π και η βάση του το L. Καθώς το φως διαδίδεται μέσω της οπής προς την<br />
επιφάνεια ενός τοίχου W, τότε εμφανίζεται στον τοίχο φωτεινό αποτύπωμα στο<br />
σχήμα της οπής L. Στην περίπτωση του ήλιου, από κάθε σημείο της επιφάνειάς του,<br />
ξεκινά ένας κώνος φωτός και καταλήγει στον τοίχο με το σχήμα της οπής. … Μια<br />
συνεχής σκιά περιβάλλει όλες αυτές τις κωνικές δέσμες . είναι η σκιά του αδιαφανούς<br />
σώματος που περιβάλλει την οπή” (Straker 1971, p. 83). Η περιγραφή θέτει το<br />
σωστό πλαίσιο για τη μελέτη του προβλήματος. Ωστόσο αυτή είναι και η μόνη<br />
αναφορά στο συνολικό ζήτημα του σκοτεινού θαλάμου. Προκειμένου να απαντήσει<br />
στα ζητήματα του πραγματικού μεγέθους και του σχήματος της προβολής, ο Al-<br />
Haytham καταφεύγει σε μια ειδική περίπτωση του προβλήματος, όπου τη φωτεινή<br />
πηγή αποτελεί ο ήλιος σε συνθήκες μερικής έκλειψης (δηλαδή όταν η πηγή έχει το<br />
σχήμα μηνίσκου) και η οπή έχει σχήμα κύκλου. Η φωτεινή προβολή θεωρεί ότι<br />
μπορεί να μελετηθεί τότε με δύο διαφορετικούς τρόπους: είτε ως σύνθεση των<br />
φωτεινών μηνίσκων που προκύπτουν θεωρώντας την εκτεταμένη οπή ως άθροισμα<br />
άπειρων σημειακών οπών σε συνδυασμό με τη θεωρία του διπλού κώνου, είτε ως<br />
σύνθεση των φωτεινών κύκλων που προκύπτουν από τη θεώρηση του ηλιακού<br />
μηνίσκου ως άθροισμα άπειρων φωτεινών σημείων: “Το φωτεινό αποτύπωμα στον<br />
τοίχο W, αποτελεί μια σύνθεση των ανεξάρτητα διαδιδόμενων μηνίσκων ή των<br />
αντίστοιχων κύκλων (των προβολών δηλ. της οπής από κάθε σημείο του ήλιου). Τα<br />
όρια του συνολικού φωτεινού αποτυπώματος καθορίζονται από τις παρυφές αυτών<br />
των κύκλων, ή από τα μέρη των τόξων που περιβάλλουν τους μηνίσκους” (ό. π., p.<br />
84) (Σχ. 4.7 & 4.8).<br />
(Σχ. 4.7)<br />
67
(Σχ. 4.8)<br />
Οι δύο απεικονίσεις θεωρούνται ισοδύναμες. Ωστόσο ο Al-Haytham στρέφει την<br />
προσοχή του στην πρώτη απεικόνιση, θεωρώντας την ως πλέον πρόσφορη. Η<br />
μέθοδος που χρησιμοποιεί για τον προσδιορισμό του σχήματος και του μεγέθους της<br />
συνολικής εικόνας της προβολής, στηρίζεται στον βαθμό διαχωρισμού των κέντρων<br />
καμπυλότητας των τόξων (εσωτερικών και εξωτερικών) των μηνίσκων των<br />
προβολών. Όσο μακρύτερα είναι η πηγή (ή ισοδύναμα όσο μικρότερη η οπή), τόσο<br />
μικρότερη η διασπορά, όσο πλησιέστερα, τόσο μεγαλύτερη. Εφαρμόζοντας τη<br />
μέθοδο για διαφορετικές αποστάσεις της οθόνης από την οπή και για διαφορετικά<br />
μεγέθη οπών, αποδεικνύει ότι σε μεγάλες αποστάσεις (ή ισοδύναμα από οπή μικρών<br />
διαστάσεων), η φωτεινή προβολή έχει σχήμα που πλησιάζει το ημισεληνοειδές<br />
σχήμα του ήλιου. Σε μικρή απόσταση (ή ισοδύναμα από οπή μεγάλων διαστάσεων),<br />
το φως γεμίζει ένα μεγάλο τμήμα της σκοτεινής περιοχής του μηνίσκου και πρακτικά<br />
φαίνεται κυκλικό (Μίχας 2001α, σ. 46-49).<br />
Επιχειρώντας να αποτιμήσουμε το μέγεθος της προσφοράς του Al-Haytham στην<br />
προσπάθεια επίλυσης του γρίφου του σκοτεινού θαλάμου, οφείλουμε να δεχτούμε ότι<br />
μια θεωρία που δίνει ένα ικανοποιητικό μοντέλο ερμηνείας σε ένα πρόβλημα, θα<br />
πρέπει να μπορεί να απαντήσει επαρκώς και στο γενικότερο δυνατό ερώτημα που<br />
θέτει το πρόβλημα, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις δυνατές παραμέτρους που<br />
υπεισέρχονται και εφαρμόζοντας για όλες τις περιπτώσεις ένα ενιαίο σύστημα<br />
αρχών, αξιωμάτων και παραδοχών. Ο Al-Haytham έδωσε μια απόλυτα ικανοποιητική<br />
ερμηνεία στην περίπτωση της φωτεινής προβολής που σχηματίζεται από εκτεταμένη<br />
φωτεινή πηγή και σημειακή οπή. Μολονότι είναι φανερό πως ήταν κάτοχος του<br />
θεωρητικού οπλοστασίου που θα του επέτρεπε μια συνολική λύση μέσω μιας ενιαίας<br />
αντιμετώπισης, δεν κατάφερε να επεκτείνει την ίδια ανάλυση και στην περίπτωση<br />
κατά την οποία η οπή έχει μη αμελητέες διαστάσεις. Αφενός έμεινε δέσμιος το<br />
μοντέλου του διπλού κώνου όπως αυτό περιγράφεται στο ψευδο-Αριστοτελικό<br />
σύγγραμμα και αφετέρου περιόρισε τη γενικότητα του προβλήματος σε μία μόνο<br />
ειδική περίπτωση, αν και η μέθοδός του δείχνει επεκτάσιμη και σε άλλες<br />
περιπτώσεις. Επί πλέον το On the shape of the eclipse κυκλοφόρησε στη Δύση με<br />
πολύ μεγάλη καθυστέρηση, στις αρχές του 20 ου αιώνα * . Ο σκοτεινός θάλαμος θα<br />
παρέμενε ένα «οπτικό παράδοξο» για έξι ακόμη αιώνες, μέχρι να βρει την οριστική<br />
του λύση μέσα από το έργο του Kepler.<br />
* Μεταφράστηκε για πρώτη φορά από τα Αραβικά στα Γερμανικά μόλις το 1914 από τον Eilhard<br />
Wiedemann (Lindberg 1968, p. 155 & Straker 1971, p. 555).<br />
68
4.3. Η Μεσαιωνική Οπτική<br />
Τρεις επιστήμονες στο δεύτερο μισό του 13 ου αιώνα ασχολούνται με το πρόβλημα<br />
των φωτεινών προβολών από εκτεταμένες οπές: Ο Roger Bacon, ο John Pecham και<br />
ο Witelo. Θεωρώντας πως όλες οι αρχαίες και αραβικές αυθεντίες συμφωνούσαν σε<br />
θεμελιώδες επίπεδο, προσπαθούν να συμβιβάσουν τις οπτικές θεωρίες συγγραφέων<br />
που παρουσιάζουν μεγάλες διαφορές, όπως ο Αριστοτέλης, ο Ευκλείδης, ο Al-<br />
Haytham και οι νεοπλατωνικοί, δημιουργώντας την «οπτική σύνθεση» του ύστερου<br />
μεσαίωνα, δηλαδή την μαθηματική παράδοση της Οπτικής που χαρακτηρίστηκε ως<br />
«Προοπτική» (Perspectiva).<br />
Πρωτοπόρος στην προσπάθεια διαμόρφωσης μιας ενοποιημένης φυσικής<br />
φιλοσοφίας, υπήρξε στις αρχές του ίδιου αιώνα ο Άγγλος λόγιος της Οξφόρδης<br />
Robert Grosseteste (περ.1168 - 1253). Ο Grosseteste, μολονότι δεν ασχολήθηκε<br />
ειδικά με το πρόβλημα των φωτεινών προβολών, διατύπωσε μία θεωρία σχετικά με<br />
τη φύση και τον τρόπο διάδοσης του φωτός –τη θεωρία του πολλαπλασιασμού των<br />
δυνάμεων (multiplication of species)-, η οποία επηρέασε σημαντικά τη μεσαιωνική<br />
φιλοσοφία και υιοθετήθηκε σε μεγάλο βαθμό από τους διαδόχους του (Crombie<br />
1989, σ. 112). Σύμφωνα με την νεοπλατωνικής προέλευσης αυτή θεωρία, το σύμπαν<br />
γίνεται αντιληπτό ως ένα τεράστιο δίκτυο δυνάμεων, μέσα στο οποίο κάθε<br />
αντικείμενο επιδρά στα γειτονικά του αντικείμενα μέσω της ακτινοβολίας μιας<br />
προσίδιας δύναμης (species) * , η οποία κατά κάποιο τρόπο μοιάζει με το αντικείμενο<br />
που την εκπέμπει: “…Μια φυσική δράση μεταφέρει (πολλαπλασιάζει) τη δύναμή της<br />
από τον πομπό στον δέκτη. Αυτή η δύναμη άλλες φορές καλείται προσίδια (species),<br />
άλλες φορές καλείται ομοίωμα, αλλά αντιπροσωπεύει πάντα το ίδιο πράγμα<br />
ανεξάρτητα από το πώς ονομάζεται” (Grant 1974, p. 385). Στην περίπτωση της<br />
φωτεινής ακτινοβολίας, το φως και το χρώμα δεν αποτελούν παρά συγκεκριμένες<br />
εκφάνσεις αυτής της καθολικής δύναμης. Η διαφορά των species από τα αρχαία<br />
«είδωλα» των ατομικών φιλοσόφων συνίσταται στο μη υλικό χαρακτήρα τους. Δεν<br />
πρόκειται δηλαδή για λεπτές υλικές μεμβράνες που εκτοξεύονται από την εξωτερική<br />
επιφάνεια των σωμάτων και ταξιδεύουν στο χώρο μεταφέροντας ολιστικά τη μορφή<br />
του φωτεινού σώματος, αλλά για δράσεις που μεταβιβάζονται από σημείο σε σημείο<br />
σε ένα δεδομένο μέσο. Η διάδοσή τους μοιάζει περισσότερο με τη διάδοση των<br />
κυμάτων παρά με την κίνηση μικρών βλημάτων, γεγονός που τις φέρνει πιο κοντά<br />
από εννοιολογική άποψη στις «μορφές του φωτός και των χρωμάτων» (forms of light<br />
and colors) του Al-Haytham (Lindberg 1967).<br />
O Roger Bacon (περ.1214 – περ.1292), διάδοχος του Grosseteste στην Οξφόρδη,<br />
ασχολείται με τις φωτεινές προβολές θεωρώντας το φαινόμενο απλά ένα χρήσιμο<br />
μεθοδολογικό εργαλείο για τη μελέτη και τον έλεγχο των γεωμετρικών τρόπων<br />
διάδοσης του φωτός, θέμα προς το οποίο στρέφει και το κύριο ερευνητικό του<br />
ενδιαφέρον. Στα δύο πρώτα έργα του, που γράφτηκαν τέλη δεκαετίας 1250 με αρχές<br />
δεκαετίας 1260, πραγματεύεται το ζήτημα με μεταφυσικό τρόπο, φανερά<br />
επηρεασμένος από τον Χριστιανικό Νεοπλατωνισμό που κυριαρχεί στη Δύση μετά<br />
τον Αυγουστίνο, δίνοντας ερμηνείες που δεν μπορούν να ενταχθούν σε ένα ενιαίο<br />
επεξηγηματικό πλαίσιο. Έτσι στο έργο του Opus majus αποδίδει στο φως μια<br />
ενδογενή φυσική τάση να διαδίδεται με σφαιρικό τρόπο, που έχει ως αποτέλεσμα την<br />
αποτύπωσή του σε κυκλικά σχήματα όταν συναντά εμπόδια. Μπορεί υπό την<br />
* Στην Δυτική παράδοση ο όρος «species» παραπέμπει ετυμολογικά στην «οπτική μορφή» ή στην<br />
«εικόνα» του αντικειμένου (Lindberg 1976, p. 250). Η ελληνική απόδοση «προσίδια δύναμη» οφείλεται<br />
στον Ηλία Μαρκολέφα, μεταφραστή του έργου του Lindberg Οι απαρχές της Δυτικής Επιστήμης,<br />
εκδόσεις ΕΜΠ, 1997.<br />
69
επίδραση κάποιων εξωτερικών παραγόντων να χάνει αυτή τη μορφή του, αλλά έχει<br />
από μόνο του την δυνατότητα να ξανακερδίζει το «καθαρό» του σχήμα: “…όταν το<br />
φως του ήλιου περνά από ένα μικρό άνοιγμα τριγωνικού ή πολυγωνικού σχήματος,<br />
χάνει τη σφαιρική μορφή του. Επειδή όμως οι πλευρές του ανοίγματος δεν απέχουν<br />
πολύ μεταξύ τους, είναι ικανό σε μικρή απόσταση να ξανακερδίζει τη μορφή του.<br />
Όταν περνά μέσα από μεγάλο άνοιγμα, δεν μπορεί τόσο εύκολα. Ωστόσο θα<br />
ξαναβρεί το σχήμα του σε μεγάλη απόσταση” (Bacon 1962, p. 136-137). Αυτός είναι<br />
και ο ένας από τους δύο λόγους για τους οποίους κοντά στην οπή η προβολή έχει το<br />
σχήμα της οπής, ενώ σε μεγαλύτερη απόσταση ξαναπαίρνει το σχήμα του ήλιου. Ο<br />
δεύτερος λόγος συναρτά το σχήμα της προβολής με την ένταση των φωτεινών<br />
ακτίνων και αναφέρεται στο έργο του De multiplicatione specierum. Σύμφωνα με<br />
αυτή την εκδοχή, το μεσημέρι που οι ηλιακές ακτίνες είναι ισχυρότερες δίνουν<br />
κυκλικό σχήμα, ενώ το πρωί ή το απόγευμα που είναι ασθενέστερες, δίνουν<br />
ευκολότερα τριγωνικά ή πολυγωνικά σχήματα (Lindberg 1968, p. 163). Είναι φανερό<br />
ότι για τον Bacon ο σχηματισμός κυκλικής προβολής από πολυγωνικές οπές δεν είναι<br />
αποτέλεσμα της ευθύγραμμης διάδοσης, αλλά συνάρτηση είτε της τάσης του φωτός<br />
για κυκλικότητα στη διάδοση, είτε της έντασής του. Η μόνη, σε μαθηματική βάση,<br />
μελέτη του προβλήματος που βρίσκουμε τόσο στο Opus majus όσο και στο De<br />
multiplicatione specierum στερείται εγκυρότητας καθώς αναφέρεται σε ένα καθαρά<br />
υποθετικό πείραμα. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του διπλού κώνου με κορυφή στην<br />
οπή από τα Αριστοτελικά Προβλήματα, τοποθετεί την οθόνη σε απόσταση από την<br />
οπή, ίση με την απόσταση ήλιου-οπής. Η φαινόμενη ισότητα των δύο κώνων, δίνει<br />
ισότητα και στις δύο βάσεις της, άρα η προβολή θα είναι κυκλική. Στην περίπτωση<br />
βέβαια αυτή, ο Bacon λύνει το πρόβλημα ουσιαστικά αγνοώντας το, καθώς σε<br />
τέτοιες τάξεις μεγέθους, αφενός η οπή καθίσταται σημειακή και αφετέρου δεν<br />
εξηγείται η αλλαγή του σχήματος κοντά στην οπή. Ωστόσο στο τρίτο έργο του De<br />
speculis comburentibus, που γράφτηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1270, δημιουργεί<br />
ένα συνεπές πλαίσιο εξήγησης, στηριγμένο σε καθαρά γεωμετρικές βάσεις. Εδώ ο<br />
Bacon διατυπώνει πέντε διαφορετικές υποθέσεις για τον τρόπο διάδοσης της ηλιακής<br />
ακτινοβολίας, περιορίζοντας τη γενικότητα του προβλήματος στην περίπτωση<br />
σφαιρικής πηγής (ήλιος) και τριγωνικής οπής (Lindberg 1970b):<br />
1. Το φως διαδίδεται με παράλληλες ακτίνες (Σχ. 4.9).<br />
(Σχ. 4.9)<br />
Σε αυτήν την περίπτωση το φως ξεκινά από ένα μέρος του ήλιου, ίδιου σχήματος και<br />
μεγέθους με την τριγωνική οπή και δημιουργεί τριγωνική προβολή σταθερού<br />
μεγέθους και σχήματος πίσω και πέρα από την οπή.<br />
70
2. Οι ακτίνες διασταυρώνονται στον ήλιο (Σχ. 4.10).<br />
(Σχ. 4.10)<br />
Η φωτεινή προβολή έχει σταθερό τριγωνικό σχήμα και βαθμιαία αυξανόμενο<br />
μέγεθος.<br />
3. Οι ακτίνες διασταυρώνονται σε ένα σημείο μεταξύ ήλιου και οπής (Σχ. 4.11).<br />
(Σχ. 4.11)<br />
Τα φωτεινά αποτελέσματα είναι ίδια με την προηγούμενη περίπτωση.<br />
4. Οι ακτίνες διασταυρώνονται στο κέντρο του τριγωνικού ανοίγματος (Σχ. 4.12).<br />
(Σχ. 4.12)<br />
Το φως διαδίδεται με τη μορφή κώνου πέρα από την οπή και η προβολή έχει σταθερό<br />
κυκλικό σχήμα και βαθμιαία αυξανόμενο μέγεθος.<br />
71
5. Οι ακτίνες διασταυρώνονται σε ένα σημείο πέρα από την οπή (Σχ. 4.13).<br />
(Σχ. 4.13)<br />
Το φως διαδίδεται με τη μορφή τριγωνικής πυραμίδας πίσω από την οπή και η<br />
προβολή έχει σταθερό τριγωνικό σχήμα και βαθμιαία ελαττούμενο μέγεθος.<br />
Καθώς οι τρεις πρώτοι τρόποι διάδοσης αντιτίθενται στα παρατηρησιακά δεδομένα<br />
του πειράματος, μόνο ο συνδυασμός των δύο τελευταίων τρόπων είναι ικανός, κατά<br />
τον Bacon, να εξηγήσει πειστικά το φαινόμενο. Έτσι, καταλήγει σε μία σύνθεση, η<br />
οποία μπορεί να παρουσιασθεί ως εξής: Αν θεωρήσουμε την τριγωνική πυραμίδα και<br />
τον κώνο μαζί, παρατηρούμε ότι τέμνονται στη θέση ΙΚ. Πριν από τη θέση αυτή, η<br />
προβολή είναι τριγωνική και βαθμιαία μειούμενου μεγέθους καθώς η πυραμίδα<br />
καλύπτει τον κώνο. Το αντίστροφο συμβαίνει από την τομή ΙΚ και πέρα. Η προβολή<br />
είναι πλέον κυκλική και αυξανόμενου μεγέθους (Σχ. 4.14).<br />
Γ<br />
A<br />
I<br />
B<br />
K<br />
Δ<br />
(Σχ. 4.14)<br />
Η ανάλυση αυτή λύνει φαινομενικά το πρόβλημα (έστω και με την παράδοξη<br />
παραδοχή της αρχικής στένωσης της δέσμης), ωστόσο έρχεται σε φανερή αντίφαση<br />
με την ήδη αποδεκτή αρχή της μη συνεκτικής εκπομπής, σύμφωνα με την οποία κάθε<br />
σημείο του ηλιακού δίσκου εκπέμπει φωτεινές ακτίνες προς όλες τις κατευθύνσεις<br />
και επομένως κάθε σημείο της οπής δέχεται ακτίνες από κάθε σημείο του ήλιου. Στην<br />
προσπάθειά του να συμβιβάσει την απαραίτητη συνεισφορά και των τριών πρώτων<br />
τρόπων διάδοσης στην τελική διαμόρφωση του σχήματος, υιοθετεί το επιχείρημα των<br />
Προβλημάτων: Σε κανένα σημείο των περιφερειακών ακτίνων που εκτείνονται πέρα<br />
από τα όρια του συνδυασμού των δύο υπεύθυνων κώνων (π.χ. ΑΓ και ΒΔ), δεν<br />
72
καταλήγουν κορυφές φωτεινών κώνων που έχουν ως βάση τον ήλιο, λόγω της<br />
αποκοπής τους από το αδιαφανές σώμα που περιβάλλει την τριγωνική οπή. Επομένως<br />
αυτές οι ακτίνες δεν ενισχύονται από τον ήλιο ως απομονωμένες, εξασθενούν και<br />
αδυνατούν να συνεισφέρουν στην οπτική αντίληψη. Στην πραγματικότητα λοιπόν για<br />
τον Bacon, το σχήμα της φωτεινής προβολής σε οποιαδήποτε απόσταση από την οπή<br />
είναι τριγωνικό. Εμείς όμως το αντιλαμβανόμαστε ως κυκλικό, λόγω της αδυναμίας<br />
των περιφερειακών ακτίνων να ερεθίσουν την οπτικά ευαίσθητη περιοχή των ματιών.<br />
Ο Bacon μολονότι υιοθέτησε στο οπτικό του έργο σχεδόν συνολικά τις αρχές που<br />
διατύπωσε ο Al-Haytham, στην περίπτωση των φωτεινών προβολών έμεινε δέσμιος<br />
της Αριστοτελικής παράδοσης. Ακόμη και όταν διατυπώνει ρητά την πεποίθησή του<br />
για την διάδοση της φωτεινής ακτινοβολίας με μη συνεκτικό τρόπο, πάντα βρίσκει<br />
λόγους να επιστρέψει στο πυραμιδικό μοντέλο, απορρίπτοντας ως μη ορατές όλες<br />
εκείνες τις ακτίνες που αποτελούν μέρος πυραμίδων των οποίων ο άξονας δεν είναι<br />
κάθετος στο φωτιζόμενο σώμα (οθόνη). Μέσα από την ανάλυσή του είναι φανερή η<br />
απόδοση μιας προνομιακής συμπεριφοράς του φωτός σε μια ορισμένη διεύθυνση<br />
διάδοσης . αυτήν που είναι παράλληλη στον νοητό άξονα που συνδέει την πηγή με το<br />
αντικείμενο.<br />
Ο John Pecham (περ.1235 - 1292), μαθητής του R. Bacon, ασχολήθηκε με το<br />
πρόβλημα των φωτεινών προβολών σε τρία έργα του, ακολουθώντας εν πολλοίς την<br />
ίδια πορεία σκέψης με το δάσκαλό του. Από την μεταφυσική εκδοχή της ενεργού<br />
κυκλικότητας ως βασικής ιδιότητας του φωτός, στην αυστηρή μαθηματική ανάλυση.<br />
Στο πρώτο έργο του Tractatus de perspectiva εκφράζει την άποψη ότι όλα τα σώματα<br />
έχουν μια φυσική τάση προς το κυκλικό σχήμα (για παράδειγμα οι σταγόνες του<br />
νερού) διότι “…τα επί μέρους τμήματα ενός όλου προστατεύονται και<br />
υποστηρίζονται καλύτερα, ενοποιούμενα μεταξύ τους. …όσο για το φως, καθώς<br />
είναι περισσότερο ενεργό, απαιτεί ένα κυκλικό σχήμα για τον εαυτό του. Όσο<br />
μεγαλύτερες είναι οι διαστάσεις της πολυγωνικής οπής, τόσο περισσότερο απέχουν<br />
από τον κύκλο και επομένως τόσο μεγαλύτερη και η απαιτούμενη απόσταση για να<br />
ξανακερδίσει το φυσικό του σχήμα” (Lindberg 1968, p. 168). Στο δεύτερο και πλέον<br />
διαδεδομένο έργο του Perspectiva communis αφιερώνει ένα μεγάλο μέρος στην<br />
απόρριψη, μέσα από βάσιμα επιχειρήματα, δύο προγενέστερων εξηγητικών<br />
σχημάτων. Το πρώτο είναι το Αριστοτελικό μοντέλο, που αποδίδει την κυκλικότητα<br />
της προβολής στο κυκλικό σχήμα του ήλιου ανεξάρτητα από το σχήμα της οπής<br />
(θεωρία του διπλού κώνου και αναγωγή του φαινομένου στην περίπτωση της<br />
σημειακής οπής) και το δεύτερο είναι το μοντέλο των αόρατων περιφερειακών<br />
ακτίνων των Bacon - Αριστοτέλη. Παρά την φανερή αποδοχή του μη συνεκτικού<br />
τρόπου εκπομπής και του πυραμιδικού μοντέλου (Straker 1971, p. 125), δεν<br />
κατορθώνει να ξεπεράσει την κυρίαρχη αντίληψη της ενεργού κυκλικής<br />
δραστηριότητας του φωτός, την οποία έρχεται να ενισχύσει με καλύτερα<br />
διατυπωμένους όρους: “…είναι αδύνατον να αποδώσουμε το φαινόμενο<br />
αποκλειστικά και μόνο στο είδος της εκπομπής (ευθύγραμμη διάδοση). Το σφαιρικό<br />
σχήμα συνδέεται με τη φύση του φωτός και είναι σε αρμονία με όλα τα σώματα του<br />
κόσμου. Το φως τείνει φυσιολογικά προς το κυκλικό σχήμα, το οποίο βαθμιαία<br />
αποκτά, καθώς διαδίδεται σε μεγάλη απόσταση” (Lindberg 1968, p. 169). Ο Pecham<br />
υποβαθμίζει την αρχή της ευθύγραμμης διάδοσης προς όφελος ενός ισχυρότερου<br />
νόμου, αυτού της ενεργού κυκλικότητας. Στην αναθεωρημένη ωστόσο έκδοση του<br />
ίδιου έργου που γράφτηκε λίγο αργότερα, στρέφεται προς μια μαθηματική ανάλυση<br />
του προβλήματος, υποστηρίζοντας πως η μοναδική αποδεκτή λύση θα πρέπει να<br />
διέπεται αποκλειστικά από την αρχή της ευθύγραμμης διάδοσης. Έτσι, υιοθετώντας<br />
το μοντέλο εκπομπής του διπλού κώνου, τονίζει ότι σχηματίζονται άπειροι τέτοιοι<br />
73
κώνοι με κοινή βάση τον ήλιο και κορυφές όλα τα σημεία του χώρου πριν, επί, και<br />
μετά την οπή. Το τελικό σχήμα της προβολής όμως καθορίζεται από εκείνο το διπλό<br />
κώνο που σχηματίζει την μεγαλύτερη κατακορυφήν γωνία, καλύπτοντας ουσιαστικά<br />
όλους τους άλλους και του οποίου οι έσχατες ακτίνες αγγίζουν τα όρια της οπής (ό.<br />
π., p. 170-172). Εφόσον οι ακτίνες αυτές διαδίδονται ευθύγραμμα επ’ άπειρον, δεν<br />
μπορεί παρά τριγωνικού σχήματος οπή να δίνει τριγωνική προβολή σε οποιαδήποτε<br />
απόσταση, ερμηνεία που ουσιαστικά ταυτίζεται με το 3 ο εξηγητικό σχήμα του Bacon<br />
(Σχ. 4.10). Το σχήμα βέβαια αυτό δεν είναι ικανό να εξηγήσει την κυκλική μορφή της<br />
προβολής σε μεγάλες αποστάσεις. Η εξήγηση θα δοθεί στο τρίτο έργο του Tractatus<br />
de sphera, στο οποίο υποστηρίζει ότι η φωτεινή ακτινοβολία που είναι υπεύθυνη για<br />
το σχηματισμό της προβολής προκύπτει από τη σύνθεση δύο ανεξάρτητων<br />
συνιστωσών ακτινοβολιών. Η πρώτη (πρωτογενής) εκπέμπεται απευθείας από τον<br />
ήλιο σε κωνική μορφή και, όπως ορίζει η γεωμετρία, δίνει στην προβολή το σχήμα<br />
της οπής. Η δεύτερη (δευτερογενής ή δευτερεύουσα), παράγεται από την πρώτη και<br />
διαχέεται έξω από τον κορμό της πρωτογενούς. Η επίδρασή της είναι υπεύθυνη για το<br />
κυκλικό σχήμα της προβολής: “…καλώ πρωτογενές φως, το φως που εκπέμπεται<br />
απευθείας από τον ήλιο (ή την πηγή) και δευτερογενές φως, το φως που βρίσκεται<br />
έξω από τις προσπίπτουσες ακτίνες (όπως το φως που μπαίνει σε ένα σπίτι από τη<br />
νότια πλευρά του, ενώ ο ήλιος βρίσκεται στη βόρεια πλευρά)” (ό. π., p. 174). Όταν<br />
λοιπόν το ηλιακό φως προσπίπτει σε οπή πολυγωνικού σχήματος, η πρωτογενής και η<br />
δευτερογενής ακτινοβολία αλληλεπιδρούν. Σε μικρή απόσταση, υπερισχύει η πρώτη<br />
και η προβολή παίρνει το σχήμα της οπής. Σε μεγαλύτερη απόσταση, υπερισχύει η<br />
δεύτερη και το σχήμα μετατρέπεται σε κύκλο.<br />
Με το ίδιο εξηγητικό σχήμα προσπαθεί να ερμηνεύσει και το ημισεληνοειδές σχήμα<br />
της προβολής στην περίπτωση της μερικής έκλειψης. Η δευτερογενής ακτινοβολία σε<br />
αυτή την περίπτωση είναι ασθενής λόγω της απόκρυψης μέρους του ήλιου από τη<br />
σελήνη και έτσι κυριαρχεί η πρωτογενής. Πώς όμως εξηγείται στην περίπτωση αυτή<br />
το γεγονός ότι η πρωτογενής ακτινοβολία αποτυπώνει το σχήμα της πηγής και όχι το<br />
σχήμα της οπής; Για να βγει από το αδιέξοδο του συλλογισμού του παλινωδεί,<br />
επιστρατεύοντας εκ νέου το επιχείρημα των αόρατων περιφερειακών ακτίνων το<br />
οποίο είχε προγενέστερα επιμελώς απορρίψει. Έχοντας προφανώς και ο ίδιος<br />
επίγνωση των αντιφάσεων της θεωρίας του, δεν διστάζει να δηλώσει κλείνοντας τη<br />
μελέτη του θέματος: “…και δεν πρόκειται να ζηλέψω κανέναν που θα<br />
διαπραγματευτεί το θέμα καλύτερα από μένα. Τουναντίον, θα τον θεωρήσω ως<br />
δάσκαλο” (ό. π., p. 175).<br />
Την ίδια εποχή που κυκλοφορούν στην Αγγλία τα έργα των Bacon και Pecham, ένας<br />
Πολωνός φιλόσοφος και μαθηματικός, ο Witelo (περ.1230 – μετά το 1281), γράφει<br />
το ογκωδέστερο έργο (10 τόμοι) της Οπτικής του μεσαίωνα, με τίτλο Optica (ή<br />
Perspectiva) * . Στο δεύτερο τόμο του έργου που είναι αφιερωμένος στις αρχές που<br />
διέπουν «τη φύση, τη θεωρία και τη διάδοση των φωτεινών ακτίνων, των χρωμάτων<br />
και των μορφών», αναφέρεται διεξοδικά και στο πρόβλημα των φωτεινών προβολών<br />
από οπές (Straker 1971, p. 143-173). Ο Witelo συμμερίζεται απόλυτα το<br />
εννοιoλογικό πλαίσιο της μεσαιωνικής Οπτικής, όπως αυτό θεμελιώθηκε από τους<br />
Grosseteste, Bacon και Pecham. Θεωρεί απαράβατη την αρχή της ευθύγραμμης<br />
διάδοσης του φωτός, ορίζει ως φωτεινή ακτίνα την γεωμετρική γραμμή που<br />
καθορίζει τη διεύθυνση διάδοσης, ξεχωρίζει το φως σε πρωτογενές και δευτερογενές<br />
(διάχυτο), αναγνωρίζει δύο τρόπους διάδοσης, το πυραμιδικό ή μοντέλο του διπλού<br />
* Το έργο γράφτηκε στην Ιταλία γύρω στο 1270 όταν ο Witelo εργαζόταν στο Πανεπιστήμιο της Padova.<br />
Τυπώθηκε, μαζί με 7 τόμους του έργου Perspectiva του Al-Haytham, στην έκδοση του F. Risner Opticae<br />
Thesaurus στη Βασιλεία το 1572 (Straker 1971, p. 145).<br />
74
κώνου (πυραμίδα εκπομπής) και το μοντέλο της ράβδου ή του μονού κώνου<br />
(πυραμίδα φωτισμού), αποδέχεται τη θεωρία της μη συνεκτικής εκπομπής και<br />
δέχεται ότι η κάθετα προσπίπτουσα σε επιφάνεια ακτίνα, είναι ισχυρότερη από τις<br />
πλάγιες (ό. π., θεωρήματα 4,6,9,10 και 20). Ωστόσο στη μελέτη του προβλήματος<br />
των φωτεινών προβολών, το πλαίσιο αυτό δεν δείχνει ικανό να του προσφέρει μια<br />
ικανοποιητική λύση και προσφεύγει, όπως άλλωστε και οι Bacon και Pecham, σε<br />
αυθαίρετες υποθέσεις και μεταφυσικού χαρακτήρα ερμηνείες. Έτσι, ορμώμενος από<br />
το γεγονός ότι ελαφρά αποκλίνουσες ευθείες φαίνονται σε μεγάλη απόσταση<br />
παράλληλες, αποδίδει στις φωτεινές ακτίνες μια ενδογενή φυσική τάση για<br />
παραλληλισμό με την κεντρική ακτίνα (την ακτίνα δηλαδή που προσπίπτει κάθετα<br />
στη φωτιζόμενη επιφάνεια). Με άλλα λόγια, ανάγει τη φαινομενολογία σε φυσικό<br />
νόμο χωρίς να διακρίνει τη δομικού χαρακτήρα αντίφαση με το αξίωμα της<br />
ευθύγραμμης διάδοσης: “Ακτίνες προερχόμενες από ένα σημείο της φωτεινής πηγής,<br />
σε μεγάλη απόσταση καθίστανται παράλληλες με την ακτίνα που προσπίπτει κάθετα<br />
στο επίπεδο της οπής” (ό. π., p. 166, θεώρημα 35). Σύμφωνα όμως με την ανάλυση<br />
αυτή η φωτεινή προβολή θα έπρεπε να έχει κάθε φορά το σχήμα της οπής και<br />
μάλιστα να διατηρεί σταθερό το μέγεθός της με την απόσταση. Στην προσπάθειά του<br />
να αποδείξει ότι η προβολή θα έχει κυκλικό σχήμα σε μεγάλη απόσταση ανεξάρτητα<br />
από το σχήμα της οπής, επινοεί δύο επί πλέον θεωρητικά τεχνάσματα:<br />
α) σε ό,τι αφορά την ακτινοβολία που διαδίδεται με τη μορφή της «πυραμίδας<br />
φωτισμού» (μονός κώνος), θεωρεί ότι όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία που<br />
σχηματίζουν οι αποκλίνουσες με την κεντρική ακτίνα (δηλαδή την κάθετη στο<br />
επίπεδο της οπής), τόσο συντομότερα παραλληλίζονται προς αυτήν: “…δια τούτο, σε<br />
αποστάσεις μεγαλύτερες (από την κεντρική ακτίνα), οι ακτίνες πλησιάζουν<br />
γρηγορότερα προς την παραλληλία” (ό. π., θ. 35) (Σχ. 4.15).<br />
(Σχ. 4.15)<br />
β) σε ό,τι αφορά την ακτινοβολία που διαδίδεται με τη μορφή της «πυραμίδας<br />
εκπομπής» (διπλός κώνος), υποστηρίζει ότι η διασταύρωση των ακτίνων στην<br />
περιφέρεια της πολυγωνικής οπής, δημιουργεί μια φυσική συμπίεση των κώνων,<br />
ανάλογη με αυτή των ανεξάρτητων ακτίνων, η οποία συμβάλλει με τη σειρά της στη<br />
διαμόρφωση του κυκλικού σχήματος της προβολής: “Είναι φανερό ότι ακτίνες από<br />
όλα τα σημεία του φωτεινού σώματος, διασταυρώνονται μεταξύ τους σε όλα τα<br />
σημεία (του χώρου). Και έτσι ακτίνες που προέρχονται από τα υψηλότερα σημεία<br />
του σώματος διασταυρώνονται με ακτίνες που προέρχονται από τα χαμηλότερα<br />
σημεία του σώματος κατά μήκος όλων των σημείων των γραμμών που ορίζουν τις<br />
οπές. Έτσι φως αυτής της μορφής (διπλού κώνου), όταν διέρχεται από την οπή<br />
75
καθίσταται κυκλικό, το οποίο δεν θα συνέβαινε στον ίδιο βαθμό εάν οι ακτίνες<br />
προέρχονταν από ένα μόνο σημείο της φωτεινής πηγής (ό. π., θ. 39) …και έτσι η<br />
προβολή πλησιάζει την κυκλικότητα, εξαιτίας της συμπίεσης των ακτίνων ή της<br />
διασταύρωσής τους στα σημεία των γραμμών που περιβάλλουν τις οπές” (ό. π., θ.<br />
40) (Σχ. 4.16).<br />
(Σχ. 4.16)<br />
Με άλλα λόγια, η γεωμετρική ισοδυναμία των δύο τρόπων διάδοσης (απλών και<br />
διπλών κώνων), επιβάλλει και στους διπλούς κώνους να συμπιέζονται (αυτοί<br />
αποκλειστικά στην περιφέρεια της οπής), καθώς οι κεντρικές ακτίνες των κώνων<br />
αυτών μπορούν να θεωρηθούν ως ανεξάρτητες αποκλίνουσες ακτίνες.<br />
Ο Witelo προσπάθησε να λύσει το γρίφο αποδίδοντας ενεργητικές ιδιότητες τόσο στο<br />
φως όσο και στην οπή. Είναι φανερή στη θεωρία του η ισχυρή επίδραση της<br />
«απόδειξης» του ψευδο-Ευκλείδιου De speculis, η οποία τον εμπόδισε να διακρίνει<br />
την θεμελιώδη αντίφαση που ενυπάρχει στην ταυτόχρονη αποδοχή της αρχής της<br />
ευθύγραμμης διάδοσης και στο μοντέλο του βαθμιαίου παραλληλισμού των ακτίνων<br />
που επαγγέλλεται.<br />
Το μεσαιωνικό εννοιολογικό πλαίσιο για τους τρόπους διάδοσης του φωτός (και<br />
συνακόλουθα τα εξηγητικά μοντέλα του φαινομένου των φωτεινών προβολών από<br />
οπές) καθορίστηκε σε μεγάλο βαθμό από την επίδραση του φιλοσοφικού ρεύματος<br />
του νεοπλατωνικού Χριστιανισμού * , το οποίο απέδιδε τις ενεργητικές ιδιότητες του<br />
φωτός στη θεϊκή φύση του. Το φως, σύμφωνα με αυτή την αντίληψη, ως πρωταρχικό<br />
στοιχείο του σύμπαντος, έχει μια «φυσική ροπή» προς το τελειότερο γεωμετρικό<br />
σχήμα, τον κύκλο (ή τη σφαίρα σε τρισδιάστατο επίπεδο) (Crombie 1992, σ. 93). Η<br />
ισχυρή αυτή ιδιότητα του φωτός, ισχυρότερη από την αρχή της ευθύγραμμης<br />
διάδοσης, έκανε τους «οπτικούς» επιστήμονες του μεσαίωνα να παραβλέψουν το<br />
προφανές: ότι η κυκλική μορφή της προβολής δεν αποτελεί παρά ένα αντίγραφο της<br />
μορφής του ήλιου. Έτσι γενικεύοντας αυθαίρετα τα συμπεράσματά τους, θεώρησαν<br />
ότι μια φωτεινή πηγή οποιουδήποτε σχήματος δημιουργεί πίσω από μια οπή (επίσης<br />
οποιουδήποτε σχήματος) πάντοτε κυκλική προβολή. Τρεισήμισι αιώνες αργότερα, ο<br />
Kepler βασισμένος στις ίδιες θεμελιώδεις αρχές της οπτικής επιστήμης και<br />
απελευθερωμένος από τα δεσμά της μεταφυσικής εξάρτησης θα δώσει την τελική<br />
λύση.<br />
* Εδραιώθηκε μέσα από τα έργα του Πλωτίνου (205-270) και του Αυγουστίνου (354-430).<br />
76
4.4. Το πρόβλημα των φωτεινών προβολών στον ύστερο Μεσαίωνα<br />
Κατά τη διάρκεια του 13 ου αιώνα, το παράδοξο του σχήματος των φωτεινών<br />
προβολών αναδείχτηκε σε θεμελιώδες πρόβλημα της οπτικής επιστήμης. Βέβαια από<br />
την εποχή του Ευκλείδη η αρχή της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός είχε καταστεί<br />
το θεμέλιο της Γεωμετρικής Οπτικής. Μολονότι φυσικές, φυσιολογικές και<br />
ψυχολογικές συνιστώσες είχαν υπεισέλθει στη μελέτη των οπτικών φαινομένων,<br />
εντούτοις τα γεωμετρικά στοιχεία κυριαρχούσαν σε κάθε ανάλυση. Καθώς όμως η<br />
παρατήρηση έδειχνε μια αξιοσημείωτη απόκλιση από τις θεωρητικές προβλέψεις, ένα<br />
βασικό ερώτημα απασχολούσε τους επιστήμονες: Εάν το φως περνώντας μέσα από<br />
πολυγωνικές οπές δημιουργεί κυκλικά φωτεινά αποτυπώματα, μπορεί να<br />
εξακολουθεί να ισχύει το αξίωμα της ευθύγραμμης διάδοσης; Ή πιο σωστά, μπορεί<br />
το φαινόμενο να εξηγηθεί αποκλειστικά και μόνο στη βάση του αξιώματος της<br />
ευθύγραμμης διάδοσης; Τέσσερις συγγραφείς του 14 ου αιώνα έδειξαν ενδιαφέρον για<br />
την απάντηση στο πλαίσιο μάλλον μιας συνολικής διευθέτησης ενός αριθμού<br />
οπτικών προβλημάτων, παρά στην προσπάθεια συγγραφής μιας ολοκληρωμένης<br />
οπτικής πραγματείας (Lindberg 1970a):<br />
Στις αρχές του 14 ου αιώνα ο Egidius από το Baisiu * σε ένα χειρόγραφό του **<br />
αναφέρεται στο πρόβλημα, κριτικάροντας με λογικά επιχειρήματα όσες απόψεις<br />
είχαν καταγραφεί κατά τον 13 ο αιώνα και συνηγορούσαν στην αμφισβήτηση της<br />
ευθύγραμμης διάδοσης, αποδίδοντας το παράδοξο είτε στη φυσική τάση της<br />
ακτινοβολίας προς την «τελειότητα» του κυκλικού σχήματος (Bacon, Pecham), είτε<br />
στην ένταση των φωτεινών ακτίνων (Bacon). Ο ίδιος δεν δίνει απάντηση στο<br />
πρόβλημα, ωστόσο υποστηρίζει ότι οποιαδήποτε λύση του προβλήματος θα πρέπει να<br />
έχει ως βάση την θεμελιώδη αρχή της Γεωμετρικής Οπτικής.<br />
Στον Γαλλοεβραίο αστρονόμο Levi ben Gerson (1288 – 1344), ο οποίος αναφέρεται<br />
συνοπτικά στο θέμα των φωτεινών προβολών στο 3 ο κεφάλαιο του έργου του<br />
Tractatus instrumenti astronomie *** , βρίσκουμε τα πρώτα σπέρματα μιας συνεπούς<br />
επεξεργασίας του ζητήματος. Χρησιμοποιώντας έναν αυστηρό μαθηματικό<br />
φορμαλισμό, ο Gerson αποδεικνύει γεωμετρικά ότι η φωτεινή προβολή του ήλιου<br />
από τετράγωνη οπή, θα έχει σχήμα τετραγώνου με καμπυλωμένες γωνίες.<br />
Ακολουθώντας τη σκέψη του, μπορούμε να τη μεταφέρουμε ως ακολούθως: Ο ήλιος<br />
βρίσκεται σε τόσο μεγάλη απόσταση από την οπή, ώστε με πολύ καλή προσέγγιση<br />
μπορούμε να θεωρήσουμε ότι οι άξονες όλων των διπλών κώνων που έχουν ως βάση<br />
τον ήλιο και κορυφή κάθε σημείο της οπής, είναι πρακτικά παράλληλοι. Δεδομένης<br />
της επικάλυψης των άπειρων κυκλικών προβολών και θεωρώντας επιλεκτικά τους<br />
τέσσερις κώνους που έχουν ως κορυφές τις τέσσερις γωνίες του τετραγωνικού<br />
ανοίγματος, καταλήγουμε σε ένα συνολικό τετραγωνικό σχήμα με καμπυλωμένες τις<br />
γωνίες του (Σχ. 4.17).<br />
* Σημερινό Baisieux στα γαλλο-βελγικά σύνορα.<br />
** Το χειρόγραφο με τον μακρόσυρτο τίτλο Απόρριψη μιας διαδεδομένης άποψης, σχετικά με τον λόγο για<br />
τον οποίο μια φωτεινή δέσμη που περνά από τετράγωνο άνοιγμα παράγει κυκλική φιγούρα στον τοίχο,<br />
βρίσκεται στη βιβλιοθήκη της Κρακοβίας. Ιστορικά στοιχεία δείχνουν ότι γράφτηκε μεταξύ 1325 και<br />
1350. Βιογραφικά στοιχεία για τον συγγραφέα δεν είναι γνωστά.<br />
*** Το έργο γράφτηκε στη Χεβρώνα το 1328 και αποτελούσε μέρος της γενικότερης αστρονομικής<br />
πραγματείας Liber Bellorum Dei. Μεταφράστηκε χωριστά στα Λατινικά το 1342.<br />
77
(Σχ. 4.17)<br />
Η ανάλυση του Gerson δεν δείχνει να παρουσιάζει καμία αντίφαση. Στηρίζεται<br />
αποκλειστικά σε γεωμετρικές αρχές, αποφεύγει κάθε μεταφυσική αναφορά και<br />
περιέχει το πρωτοποριακό στοιχείο της θεώρησης της εκτεταμένης οπής, ως<br />
άθροισμα άπειρων σημειακών οπών. Ωστόσο απέχει από τη διαμόρφωση μιας<br />
ολοκληρωμένης θεωρίας που θα απαντούσε συνολικά στο πρόβλημα. Αφενός<br />
εξειδικεύει τα σχήματα πηγής και οπής (πηγή κυκλική, οπή πολυγωνική) και<br />
αφετέρου περιορίζει το λόγο των αποστάσεων σε μια ειδική περίπτωση (η πηγή σε<br />
πρακτικά άπειρη απόσταση). Η εφαρμογή του μοντέλου του σε όλους τους δυνατούς<br />
συνδυασμούς αποστάσεων πηγής–οπής–οθόνης, θα του έδινε μια σωστή μαθηματικά<br />
λύση στην περίπτωση που η οθόνη απομακρυνόταν πολύ από την οπή, καθώς η<br />
αύξηση του μεγέθους και η επικάλυψη των προβολών θα έδινε ένα συνολικό κυκλικό<br />
σχήμα. Ωστόσο ο Gerson δεν ενδιαφέρθηκε ιδιαίτερα για την ερμηνεία του σχήματος<br />
της προβολής, αλλά μόνο για το μέγεθός της, ως μέρος των αστρονομικών μελετών<br />
του για τον υπολογισμό της διαμέτρου του ήλιου.<br />
Δύο ακόμη έργα με τον ίδιο τίτλο, Questiones super perspectivam, γράφονται κατά<br />
το δεύτερο μισό του 14 ου αιώνα με αναφορές στο ίδιο ζήτημα. Το πρώτο μεταξύ 1363<br />
και 1373 από τον Henry του Langenstein * (1325 – 1397), στο οποίο ο συγγραφέας,<br />
μολονότι απορρίπτει τις μεταφυσικές αιτιάσεις των «οπτικών» συγγραφέων του 13 ου<br />
αιώνα, καταλήγει σε συμπεράσματα που ταυτίζονται με τα δικά τους. Σύμφωνα με τη<br />
θεωρία του, η φωτεινή προβολή σε μεγάλη απόσταση από την οπή θα είναι κυκλική,<br />
ανεξάρτητα από το σχήμα τόσο της πηγής όσο και της οπής. Τα συμπεράσματά του<br />
είναι αποτέλεσμα ασαφών γεωμετρικών αναλύσεων που έχουν μάλλον περιγραφικό<br />
παρά εξηγητικό χαρακτήρα.<br />
* Μικρό χωριό στη σημερινή περιοχή Hesse της Γερμανίας.<br />
78
Το δεύτερο γράφεται το 1390 στην Πάρμα από τον Ιταλό Biagio Pelacani ή Blasius<br />
of Parma. Και αυτός με τη σειρά του απορρίπτει κάθε μεταφυσική εξήγηση,<br />
τονίζοντας ότι στην περίπτωση αυτή η προβολή θα είχε κυκλικό σχήμα σε κάθε<br />
απόσταση πίσω από την οπή. Αφού επαναλαμβάνει τη θέση ότι οι κάθετα<br />
προσπίπτουσες σε επιφάνεια ακτίνες, είναι ισχυρότερες των άλλων λόγω της<br />
μικρότερης διαδρομής που έχουν διανύσει, καταλήγει σε συμπεράσματα ταυτόσημα<br />
με αυτά του Bacon, αποδίδοντας την αλλαγή του σχήματος στο συνδυασμό δύο<br />
φωτεινών κώνων, ενός που υπερισχύει αμέσως μετά την οπή και δίνει πολυγωνικό<br />
σχήμα και ενός που κυριαρχεί σε μεγαλύτερη απόσταση και δίνει κυκλικό σχήμα<br />
στην προβολή.<br />
Είναι σαφές ότι προς το τέλος του μεσαίωνα οι επιστήμονες (με εξαίρεση ίσως τον<br />
Levi ben Gerson) δεν βρέθηκαν πιο κοντά στη διαμόρφωση μιας έγκυρης και<br />
αξιόπιστης θεωρίας για το φαινόμενο των φωτεινών προβολών, καθώς στην<br />
πλειοψηφία τους οι απόψεις τους αποτελούσαν επαναλήψεις των αντιλήψεων του<br />
προηγούμενου αιώνα. Η θετική προσφορά των τεσσάρων συγγραφέων στους οποίους<br />
αναφερθήκαμε, συνίσταται στην κριτική που άσκησαν στις μεταφυσικές επιδράσεις<br />
των προγενεστέρων τους και στην προσήλωσή τους στις αρχές της Γεωμετρικής<br />
Οπτικής. Ωστόσο, όσο η αναζήτηση λύσης του προβλήματος είχε ως αφετηρία την<br />
πεποίθηση ότι το σχήμα της προβολής γίνεται κυκλικό ανεξάρτητα από τα σχήματα<br />
πηγής και οπής, η πρόοδος ήταν αδύνατη.<br />
4.5. Το πρόβλημα των φωτεινών προβολών κατά την Αναγέννηση<br />
Στο έργο τεσσάρων επιστημόνων της περιόδου της Αναγέννησης βρίσκουμε<br />
αναφορές στο πρόβλημα των φωτεινών προβολών. Ο Leonardo da Vinci (1452 –<br />
1519) ασχολείται με το ζήτημα ως μέρος της γενικότερης ενασχόλησής του με το<br />
θέμα του μηχανισμού της όρασης. Θεωρείται ο πρώτος που εξέτασε την πιθανότητα<br />
μιας αναλογίας μεταξύ της λειτουργίας του ματιού και του σκοτεινού θαλάμου<br />
(Ronchi 1956, p. 54). Ο da Vinci αποδέχεται τη άποψη του Al-Haytham για τη<br />
διακριτότητα των φωτεινών ακτίνων στη διάδοσή τους μετά την οπή, σημειώνει ότι ο<br />
σκοτεινός θάλαμος δημιουργεί πάντα αντεστραμμένο είδωλο και υποστηρίζει ότι σε<br />
ίση απόσταση πίσω από την οπή η προβολή έχει το ίδιο μέγεθος με την πηγή<br />
(Lindberg 1976, p. 157-158) (Σχ. 4.18).<br />
(Σχ. 4. 18)<br />
79
Ωστόσο η μελέτη του δεν ξεπερνά τα όρια της ειδικής περίπτωσης της σημειακής<br />
οπής. Επί πλέον η θεωρία του για τον τρόπο διάδοσης του φωτός και το μηχανισμό<br />
της όρασης, δείχνει την προτίμησή του στο εξηγητικό μοντέλο της συνεκτικής<br />
εκπομπής εικόνων (species) από τα ορατά αντικείμενα, με τη μορφή κώνων που<br />
έχουν ως βάση το αντικείμενο και κορυφές κάθε σημείο του περιβάλλοντος χώρου<br />
(Straker 1971, p. 440-442).<br />
Ο Ιταλός μαθηματικός Gerolamo Gardano (1501 – 1576) προσπαθεί να συγκροτήσει<br />
μια θεωρία για την περίπτωση των εκτεταμένων οπών χωρίς όμως επιτυχία, καθώς<br />
στην πραγματικότητα παρουσιάζει ένα συνδυασμό των μεταφυσικών αιτιάσεων του<br />
13 ου αιώνα. Στο κεφάλαιο με τίτλο De luce et de lumine του έργου του De Subtilitate<br />
Libri που εκδόθηκε το 1550, αποδίδει το τελικό σχήμα της προβολής σε δύο<br />
παράγοντες, ίδιους με αυτούς που συναντάμε και στα εξηγητικά μοντέλα των Bacon<br />
και Witelo: “Η τελική εικόνα της προβολής είναι κυκλική, επειδή οι εσωτερικές<br />
ακτίνες παραλληλίζονται προς την κεντρική και επειδή οι εξωτερικές ακτίνες που<br />
αγγίζουν τα όρια της οπής βαθμιαία εξασθενούν” (ό. π., p. 283).<br />
Ο ελληνικής καταγωγής μαθηματικός Francesco Maurolico * (1494 – 1575) μελετά το<br />
πρόβλημα στο έργο του Photismi de lumine et umbra, το οποίο γράφεται μεταξύ<br />
1550 και 1567 και δίνει ουσιαστικά την πρώτη συνεπή γεωμετρική θεωρία στη Δύση.<br />
Στο θεώρημα 22 του έργου του αποδεικνύει ότι η μορφή της φωτεινής προβολής σε<br />
μεγάλη απόσταση από την οπή, εξαρτάται μόνο από το σχήμα της φωτεινής πηγής.<br />
Τα αποδεικτικά βήματα που ακολουθεί έχουν ως εξής (Lindberg 1976, p. 179): Έστω<br />
μία εκτεταμένη φωτεινή πηγή ΑΒ και μία εκτεταμένη οπή ΓΔ και έστω ΑΑ 1 , ΑΑ 2 ,<br />
ΒΒ 1 και ΒΒ 2 οι φωτεινές ακτίνες που ξεκινούν από τα άκρα της φωτεινής πηγής,<br />
αγγίζουν τα όρια Γ και Δ της οπής και αφήνουν το αποτύπωμά τους σε οθόνη ΧΨ<br />
τοποθετημένη πίσω από την οπή (Σχ. 4.19). Σύμφωνα με το μοντέλο εκπομπής του<br />
διπλού κώνου και θεωρώντας τα σημεία Γ και Δ ως σημειακές οπές, τα διαστήματα<br />
Α 1 Β 1 και Α 2 Β 2 αντιπροσωπεύουν τις αντεστραμμένες προβολές της φωτεινής πηγής<br />
στην οθόνη ενώ τα διαστήματα Α 1 Α 2 και Β 1 Β 2 το βαθμό διαχωρισμού των δύο αυτών<br />
προβολών. Επειδή οι γωνίες Β 1 ΓΑ 1 και Β 2 ΔΑ 2 είναι μεγαλύτερες από τις Β 1 ΒΒ 2 και<br />
Α 1 ΑΑ 2 αντίστοιχα, οι βάσεις Β 1 Α 1 και Β 2 Α 2 μεγαλώνουν ταχύτερα από ότι οι βάσεις<br />
Β 1 Β 2 και Α 1 Α 2 καθώς η οθόνη απομακρύνεται από το επίπεδο της οπής (θέση Χ΄Ψ΄).<br />
1<br />
Έτσι, όσο ο λόγος A 1<br />
αυξάνεται με την έκταση των ακτίνων, τα διαστήματα Β B 1 Β 2<br />
B<br />
B 1 2<br />
και Α 1 Α 2 τείνουν να γίνουν αμελητέα μπροστά στα Α 1 Β 1 και Α 2 Β 2 και οι δύο<br />
προβολές τείνουν να συμπέσουν, δίνοντας την εντύπωση μιας και μόνης προβολής<br />
που είναι αντεστραμμένη και έχει το σχήμα της πηγής ** . Η αποδεικτική ακολουθία<br />
του Μαυρόλυκου αποκτά ιδιαίτερη σημασία καθώς α) στηρίζεται αποκλειστικά στην<br />
αρχή της ευθύγραμμης διάδοσης και τη γεωμετρική ανάλυση, αποφεύγοντας κάθε<br />
είδους μεταφυσική προσέγγιση β) συμβιβάζει τη θεωρία του διπλού κώνου με τη<br />
θεωρία της μη συνεκτικής εκπομπής γ) δίνει τη δυνατότητα για μια συνολική<br />
αντιμετώπιση του φαινομένου, με τη θεώρηση της εκτεταμένης οπής ως άθροισμα<br />
άπειρων σημειακών οπών. Ωστόσο, μολονότι η θεωρητική σύλληψη είναι επαρκής, η<br />
* Φραγκίσκος Μαυρόλυκος. Με καταγωγή από την Κων/πολη, γεννήθηκε στη Μεσσήνα της Σικελίας,<br />
σπούδασε μαθηματικά και δίδαξε στο τοπικό Λύκειο. Είχε την ατυχία τα έργα του να μείνουν για<br />
μεγάλο χρονικό διάστημα στο σκοτάδι. Τυπώθηκαν, μετά το θάνατό του, το 1611 στη Νάπολι και το<br />
1613 στη Λυών (Ronchi 1956, p. 91).<br />
** 1<br />
Η ανισότητα<br />
A 1 ′ 1 1<br />
< αποδεικνύεται γεωμετρικά από τους λόγους ομοιότητας στα τρίγωνα<br />
B B<br />
B<br />
B 1 2<br />
A B<br />
B 1 ′ 2<br />
′<br />
′<br />
Α 1 Β 1 Γ∼Α 1΄Β 1΄Γ και Β 1 Β 2 Β∼Β 1΄Β 2΄Β.<br />
80
μελέτη του φαινομένου γίνεται σε δύο διαστάσεις και του στερεί τη δυνατότητα<br />
ερμηνείας του σχήματος της προβολής σε μικρές αποστάσεις από την οπή.<br />
Α<br />
Β<br />
Γ<br />
Δ<br />
Χ<br />
Β 1 Β 2 Α 1 Α 2<br />
Ψ<br />
Β 1΄ Β 2΄ Α 1΄ Α 2΄<br />
(Σχ. 4.19)<br />
Τέλος, το 1589 κυκλοφορεί το έργο Magia Naturalis του Ιταλού Giovan Battista<br />
della Porta * (1535 – 1615), το οποίο βρίσκει μεγάλη απήχηση σε ολόκληρη την<br />
Ευρώπη. Στηριγμένο σε εμπειρίες και πειράματα καλλιτεχνών και ζωγράφων της<br />
αναγέννησης, το βιβλίο περιέχει εντυπωσιακά οπτικά πειράματα με εύχρηστα<br />
καθημερινά υλικά και διατάξεις, χωρίς ωστόσο να υπεισέρχεται στην ουσία της<br />
εξήγησης των οπτικών φαινομένων. Η τοποθέτηση, για παράδειγμα, ενός<br />
αμφίκυρτου φακού μπροστά από την οπή του σκοτεινού θαλάμου (μια διάταξη που<br />
δημιουργεί ευκρινές είδωλο), μετατρέπει την επιστημονική συσκευή στο<br />
δημοφιλέστερο οπτικό παιχνίδι της εποχής του. Η εξαιρετικά μεγάλη δημοσιότητα<br />
του βιβλίου αυτού, χωρίς να προσφέρει ουσιαστικά στη θεωρητική μελέτη του<br />
προβλήματος, κεντρίζει ωστόσο το ενδιαφέρον των επιστημόνων για το φαινόμενο<br />
και αναζωπυρώνει την επιστημονική έρευνα (Ronchi 1956, p. 57-73, Straker 1971, p.<br />
278-282).<br />
Η επιστημονική έρευνα των οπτικών φαινομένων κατά την περίοδο της Αναγέννησης<br />
(15 ος και16 ος αιώνας), απέτυχε να οδηγήσει σε κάποια πρόοδο το πρόβλημα του<br />
* Στον Della Porta αποδόθηκε προσωρινά το λειτουργικό ανάλογο ματιού-σκοτεινού θαλάμου, καθώς το<br />
χειρόγραφο του Da Vinci με το επίμαχο ζήτημα κυκλοφόρησε αρκετούς αιώνες αργότερα (Ronchi 1956,<br />
p. 60).<br />
81
σχήματος των φωτεινών προβολών από εκτεταμένες πηγές. Το έργα των Da Vinci,<br />
Gardano και Della Porta, παρά τις εκτεταμένες αναφορές τους στο πείραμα του<br />
σκοτεινού θαλάμου, ελάχιστα συνεισέφεραν στη διατύπωση μιας ολοκληρωμένης<br />
θεωρίας. Επί πλέον, το έργο του Maurolico έγινε γνωστό 50 περίπου χρόνια μετά τον<br />
θάνατό του. Στην αρχή της επιστημονικής επανάστασης του 17 ου αιώνα, ο Kepler<br />
ουσιαστικά ξεκινούσε από εκεί που σταμάτησαν οι Bacon, Pecham και Witelo.<br />
4.6. Τα ιστορικά μοντέλα ερμηνείας μέχρι τον 17 ο αιώνα<br />
Η συγκέντρωση και ομαδοποίηση των διατυπωθέντων μέχρι τον 17 ο αιώνα<br />
εξηγητικών σχημάτων (και των αντίστοιχων θεωρητικών μορφωμάτων προέλευσής<br />
τους) σχετικά με το πρόβλημα των φωτεινών προβολών από οπές, αναδεικνύει τα<br />
ακόλουθα εναλλακτικά μοντέλα ερμηνείας:<br />
• Το φως εκδηλώνει ενεργητικές ιδιότητες στην πορεία διάδοσής του μέσω<br />
αδιαφανών σωμάτων που φέρουν οπές. Η μεταφυσικής προέλευσης απόδοση της<br />
κυκλικότητας της προβολής ως συνέπεια μιας ενδογενούς φυσικής τάσης του<br />
φωτός προς το σφαιρικό σχήμα, κυριαρχεί στην επιστημονική σκέψη του 13 ου<br />
αιώνα (Grosseteste, Bacon, Pecham) και επηρεάζει σε ένα βαθμό και τους<br />
επιστήμονες του επόμενου αιώνα.<br />
• Τα φυσικά εμπόδια τα οποία παρεμβαίνουν στη διάδοση της φωτεινής<br />
ακτινοβολίας εκδηλώνουν ενεργητικές ιδιότητες στη διαμόρφωση των σχημάτων<br />
των φωτεινών προβολών (επομένως και των σκιών) πίσω από αυτά. Την ιδιότητα<br />
αυτή των σωμάτων αναγνωρίζει ο Witelo ως απαραίτητη συνιστώσα στην τελική<br />
διαμόρφωση του κυκλικού σχήματος της ηλιακής προβολής από τετράγωνη οπή.<br />
• Η αρχή της ευθύγραμμης διάδοσης αποτελεί αναγκαία αλλά όχι και ικανή συνθήκη<br />
για την ερμηνεία φαινομένων που άπτονται της Γεωμετρικής Οπτικής. Η αδυναμία<br />
εξήγησης του προβλήματος των φωτεινών προβολών οδηγεί τους ερευνητές του<br />
μεσαίωνα στην επινόηση παράλληλων αξιωμάτων, όπως η φυσική κυκλικότητα<br />
και ο γεωμετρικός παραλληλισμός των ακτίνων σε μεγάλη απόσταση, στα οποία<br />
αποδίδουν την ίδια ή και μεγαλύτερη ισχύ από αυτή της αρχής της ευθύγραμμης<br />
διάδοσης.<br />
• Η εκπομπή της φωτεινής ακτινοβολίας από τα ορατά αντικείμενα συντελείται με<br />
τρόπο συνεκτικό. Η διαδικασία αυτή, κατά την οποία το ορατό αντικείμενο<br />
ακτινοβολεί ως συνεκτική ολότητα, είναι αποτέλεσμα της επίδρασης τόσο της<br />
αρχαίας θεωρίας των «ειδώλων» των ατομικών φιλοσόφων όσο και της θεωρίας<br />
του «πολλαπλασιασμού των δυνάμεων» του Grosseteste. Συνέπεια της<br />
αντίληψης αυτής αποτελεί η γεωμετρική μέθοδος ανάλυσης των αποτελεσμάτων<br />
του φωτός με τη θεώρηση του φωτεινού κώνου, ο οποίος έχει ως βάση το<br />
φωτεινό αντικείμενο και κορυφή το υποκείμενο του φωτισμού σώμα. Μια<br />
μέθοδο, την οποία, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, υιοθετούν όλοι σχεδόν οι<br />
επιστήμονες που ασχολήθηκαν με το πρόβλημα των προβολών.<br />
• Η εκπομπή της φωτεινής ακτινοβολίας από τα ορατά αντικείμενα συντελείται<br />
ταυτόχρονα με περισσότερους από έναν τρόπους. Στις θεωρίες των Bacon και<br />
Blasius η βαθμιαία αλλαγή του σχήματος της φωτεινής προβολής πίσω από την<br />
οπή προκύπτει ως αποτέλεσμα διαβάθμισης της ισχύος των διαφορετικών<br />
τρόπων εκπομπής σε συνάρτηση με την απόσταση από τη φωτεινή πηγή. Για τον<br />
Witelo είναι αποτέλεσμα του συνδυασμού μονών και διπλών κώνων εκπομπής,<br />
ενώ για τον Pecham προκύπτει από τη συμβολή της πρωτογενούς (από την πηγή)<br />
και της δευτερογενούς (διάχυτης) ακτινοβολίας.<br />
• Η παρουσία ενός οπτικού υποκειμένου (αντικειμένου, συσκευής, ματιού) στο χώρο<br />
διάδοσης της φωτεινής ακτινοβολίας, υπαγορεύει μια προνομιακή διάδοση του<br />
φωτός σε μια ορισμένη κατεύθυνση . αυτή που συνδέει νοητά τη φωτεινή πηγή με το<br />
82
υποκείμενο. Η αντίληψη αυτή εκδηλώνεται ιστορικά α) με το εύρημα των<br />
αόρατων περιφερειακών ακτίνων (Αριστοτέλης, Bacon), β) με την τάση<br />
παραλληλισμού των αποκλινουσών ακτίνων (Witelo), γ) με τη θεώρηση της<br />
κάθετα προσπίπτουσας σε μια επιφάνεια φωτεινής ακτίνας ως ισχυρότερης των<br />
πλάγιων (Al-Haytham, Witelo, Blasius).<br />
4.7. Η λύση του γρίφου: Ο Johannes Kepler και το αποφασιστικό πείραμα<br />
Ένα απρόσμενο αποτέλεσμα των αστρονομικών παρατηρήσεων του Δανού Tycho<br />
Brahe, αποτέλεσε την αφορμή για να στρέψει ο J. Kepler (1571 – 1630) το<br />
ερευνητικό του ενδιαφέρον στο χώρο της Οπτικής: η φαινόμενη διάμετρος της<br />
σελήνης κατά τη μερική ηλιακή έκλειψη της 25ης Φεβρουαρίου του 1598, σε<br />
παρατήρηση μέσω συσκευής σκοτεινού θαλάμου, ήταν κατά 20% μικρότερη από την<br />
αντίστοιχα υπολογιζόμενη κατά την πανσέληνο και ενώ η σελήνη βρισκόταν και στις<br />
δύο περιπτώσεις, στην ίδια απόσταση από τη γη (Straker 1971, p. 8). Το φαινόμενο,<br />
αφού επιβεβαιώθηκε στις παρατηρήσεις των αμέσως επόμενων χρόνων, απέκτησε τη<br />
φήμη ενός είδους κοσμογραφικού μυστηρίου μεταξύ των μελών της επιστημονικής<br />
κοινότητας, θέτοντας σε αμφισβήτηση τους υπολογισμούς των μεγεθών, των τροχιών<br />
και των αποστάσεων των ουράνιων σωμάτων. Ο Kepler, προικισμένος με μια<br />
εξαιρετική επιστημονική οξυδέρκεια, διέβλεψε ότι το σφάλμα δεν είχε αστρονομικό<br />
χαρακτήρα, αλλά ήταν αποτέλεσμα της μεθόδου παρατήρησης. Το πρόβλημα<br />
αφορούσε τα χαρακτηριστικά της φωτεινής προβολής της έκλειψης μέσω της οπής<br />
του σκοτεινού θαλάμου και ουσιαστικά ταυτιζόταν με το αριστοτελικό παράδοξο.<br />
Πιο συγκεκριμένα είχε να κάνει με την αμοιβαία σχέση δύο μεταβλητών, την οποία<br />
κανείς από τους προηγούμενους μελετητές του φαινομένου δεν είχε λάβει υπόψη<br />
του: το μέγεθος της οπής και την απόστασή της από την οθόνη. Επηρεασμένος από<br />
τις μεθόδους των καλλιτεχνών της αναγέννησης και ιδιαίτερα από την ανάπτυξη της<br />
προοπτικής στη ζωγραφική, πραγματοποιεί μια μηχανιστική αναπαράσταση του<br />
φαινομένου σε τρεις διαστάσεις και δίνει την «οριστική» λύση του οπτικού<br />
παράδοξου, λύση που αποτελεί ταυτόχρονα και τον ιστορικό, μεθοδολογικό και<br />
εννοιολογικό πυρήνα της θεωρίας του για το φως και την όραση (Kepler 1604/2000,<br />
p. 56) * : “…καθώς ήταν αδύνατο να καταλάβω το σκοτεινό νόημα των λέξεων από<br />
ένα επίπεδο διάγραμμα, προσέφυγα σε μια αυτοψία στο χώρο. Στη θέση του<br />
φωτεινού σώματος, τοποθέτησα ένα βιβλίο σε ένα ψηλό σημείο του χώρου. Μεταξύ<br />
αυτού και του δαπέδου, τοποθέτησα ένα τραπέζι με μια πολυγωνική οπή στην<br />
επιφάνειά του. Στη συνέχεια, με ένα νήμα που περνούσε μέσα από την οπή,<br />
συνέδεσα τη μία γωνία του βιβλίου με το δάπεδο, με τέτοιο τρόπο ώστε το νήμα<br />
μετακινούμενο να διατρέχει τα όρια της οπής και με μια κιμωλία αποτύπωσα το ίχνος<br />
στο δάπεδο. Με αυτόν τον τρόπο, το σχήμα που διαγράφτηκε στο δάπεδο ήταν ίδιο<br />
με αυτό της οπής. Το ίδιο επανέλαβα και με άλλα νήματα από τη δεύτερη, τρίτη και<br />
τέταρτη γωνία του βιβλίου, καθώς και από ένα πλήθος άλλων σημείων της<br />
περιφέρειας του βιβλίου. Με αυτόν τον τρόπο ένα πλήθος αποτυπωμάτων της οπής<br />
κατανεμήθηκε κατά μήκος του μεγάλου τετραγωνικού σχήματος του βιβλίου στο<br />
δάπεδο. Ήταν προφανές, ότι το συνολικό σχήμα βρισκόταν σε συμφωνία με την<br />
απόδειξη του προβλήματος, ότι το στρογγυλό σχήμα της προβολής δεν οφειλόταν<br />
στις φωτεινές ακτίνες αλλά στον ήλιο, όχι επειδή ο κύκλος αποτελεί το τελειότερο<br />
σχήμα στον κόσμο, αλλά επειδή αποτυπώνει το σχήμα του φωτεινού αντικειμένου”.<br />
* Όπως υποδηλώνει και ο τίτλος, Ad Vitellionem Paralipomena, το έργο του αυτό, παράλληλα με τη<br />
θεμελίωση των απόψεών του, αποτελεί και μια κριτική θεώρηση των αντιλήψεων του Witelo, όπως<br />
αυτές καταγράφονται στο έργο του Perspectiva.<br />
83
Ο Kepler δηλαδή, υιοθετώντας την αρχή της μη συνεκτικής εκπομπής του Al-<br />
Haytham, θεωρεί το φωτεινό αντικείμενο ως άθροισμα άπειρων φωτεινών σημείων,<br />
κάθε ένα εκ των οποίων δίνει σε αμφιμονοσήμαντη αντιστοιχία μία φωτεινή<br />
προβολή, η οποία, λόγω της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός, θα έχει το σχήμα της<br />
οπής (ό. π., p. 58-59). Αν υποθέσουμε, σε μια προσπάθεια δυναμικής απεικόνισης,<br />
ότι ένα φωτεινό σημείο διατρέχει την περιφέρεια του φωτεινού αντικειμένου, τότε οι<br />
αντίστοιχες φωτεινές προβολές της οπής επικαλύπτονται μερικά και κατανέμονται<br />
στην περιφέρεια ενός αντίστοιχου με το φωτεινό αντικείμενο σχήματος, στο επίπεδο<br />
της οθόνης προβολής (Σχ. 4.20).<br />
(Σχ. 4.20) *<br />
Το μοντέλο του Kepler διαμορφώνει ένα πλήρες εξηγητικό σχήμα, καθώς ερμηνεύει<br />
επαρκώς το φαινόμενο λαμβάνοντας υπόψη όλες τις μεταβλητές που μπορούν να<br />
* Για λόγους σχεδιαστικής απλότητας το φωτεινό αντικείμενο σχεδιάστηκε τριγωνικό και η οπή κυκλική,<br />
χωρίς αυτό να περιορίζει τη γενικότητα της μελέτης.<br />
84
υπεισέλθουν στη μελέτη του. Έρχεται σε πλήρη συμφωνία με τα παρατηρησιακά<br />
δεδομένα για κάθε σχήμα και μέγεθος τόσο της πηγής όσο και της οπής και για όλες<br />
τις δυνατές αποστάσεις πηγής-οπής-οθόνης προβολής: Όσο ελαττώνεται η απόσταση<br />
οπής-οθόνης, ο βαθμός επικάλυψης των προβολών είναι μεγαλύτερος από τον βαθμό<br />
ελάττωσης του μεγέθους τους, με αποτέλεσμα το συνολικό σχήμα να ταυτίζεται<br />
σχεδόν με το σχήμα της οπής (Σχ. 4.21). Αντίστοιχα σε σταθερή απόσταση, αύξηση<br />
του μεγέθους της οπής οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους των προβολών, επομένως και<br />
της αλληλοεπικάλυψής τους, με το ίδιο συνολικά αποτέλεσμα.<br />
(Σχ. 4.21)<br />
Αντίθετα, όσο αυξάνεται η απόσταση οπής-οθόνης, ο βαθμός διασποράς των<br />
προβολών είναι μεγαλύτερος του βαθμού αύξησης του μεγέθους τους (επομένως και<br />
85
του βαθμού επικάλυψης), με αποτέλεσμα το συνολικό σχήμα να ταυτίζεται με το<br />
σχήμα της πηγής (Σχ. 4.22). Αντίστοιχα σε σταθερή απόσταση, μείωση του μεγέθους<br />
της οπής, οδηγεί σε μείωση του μεγέθους των προβολών (επομένως και της<br />
επικάλυψής τους), με το ίδιο συνολικά αποτέλεσμα (ό.π.).<br />
(Σχ. 4.22)<br />
86
Επιχειρώντας να συνοψίσουμε τα βασικά σημεία της οπτικής σύνθεσης του Kepler,<br />
καταλήγουμε σε τρεις θεμελιώδεις προτάσεις (ό. π., Prop.1-3, p. 20):<br />
1. Η ευθύγραμμη διάδοση του φωτός σε κάθε ομογενές μέσο είναι ικανή και<br />
αναγκαία συνθήκη για την ερμηνεία όλων των φαινομένων που άπτονται της<br />
Γεωμετρικής Οπτικής * .<br />
2. Κάθε σημείο του φωτεινού σώματος εκπέμπει αυτόνομα, ανεξάρτητα και<br />
ευθύγραμμα προς όλες τις κατευθύνσεις. Η συνεισφορά όλων των φωτεινών<br />
ακτίνων στα οπτικά φαινόμενα είναι ισοδύναμη. Η διασταύρωση των φωτεινών<br />
δεσμών στο χώρο, δεν συμβάλλει στην εξασθένησή τους και δεν επηρεάζει την<br />
ανεξάρτητη διάδοσή τους (μη συνεκτική εκπομπή).<br />
3. Η μαθηματική ανάλυση προβλημάτων που άπτονται της Γεωμετρικής Οπτικής<br />
επιτυγχάνεται με τη θεώρηση φωτεινών κωνικών (ή πυραμιδικών) δεσμών<br />
εκπομπής, που έχουν ως κορυφή κάθε σημείο της φωτεινής πηγής και βάση το<br />
υποκείμενο του φωτισμού σώμα (Σχ. 4.23).<br />
(Σχ. 4.23)<br />
Ο Kepler εφάρμοσε με επιτυχία το μοντέλο ανάλυσής του σε μια σειρά περιπτώσεων<br />
και προβλημάτων που απασχολούσαν την επιστημονική κοινότητα (Δέδες 2004),<br />
διαμορφώνοντας ένα συνεπές εννοιολογικό πλαίσιο ερμηνείας, δίνοντας νέα ώθηση<br />
και κατευθύνσεις στην οπτική επιστήμη και συμβάλλοντας αποφασιστικά στην<br />
επικράτηση του νέου ρεύματος των Φυσικών Επιστημών του 17 ου αιώνα, αυτού της<br />
μηχανοκρατικής φιλοσοφίας της φύσης.<br />
4.8. Επιστημολογικές και διδακτικές προεκτάσεις<br />
Οι αρχές και οι κανόνες που θέσπισε ο Kepler με αφορμή το ζήτημα των φωτεινών<br />
προβολών και η επιτυχημένη εφαρμογή τους σε ένα πλήθος ζητημάτων που<br />
αφορούσαν τις γεωμετρικές πλευρές της Οπτικής, έθεσαν τις βάσεις της νέας οπτικής<br />
επιστήμης του 17 ου αιώνα, θεμελιώνοντας ταυτόχρονα το αποδεκτό μέχρι σήμερα<br />
επιστημονικό πρότυπο για τα ίδια ζητήματα, τόσο ως προς το εννοιολογικό τους<br />
πλαίσιο όσο και ως μέθοδος ανάλυσης. Ο ολιστικός τρόπος εκπομπής της<br />
ακτινοβολίας εγκαταλείπεται οριστικά και ως νέα «μονάδα» εκπομπής καθιερώνεται<br />
το φωτεινό μαθηματικό σημείο που ακτινοβολεί ευθύγραμμα προς όλες τις<br />
κατευθύνσεις. Το μοντέλο διάδοσης του φωτός με απεικόνιση πυραμίδας η οποία<br />
έχει ως βάση τη συνολική επιφάνεια της φωτεινής πηγής, χάνει τη μεθοδολογική του<br />
χρηστικότητα και αντικαθίσταται από την αντίστροφη πυραμίδα με κορυφή το<br />
σημείο εκπομπής και βάση το υποκείμενο του φωτισμού σώμα. Η ισοδύναμη<br />
* Τα φαινόμενα αυθεντικής απόκλισης από την ευθύγραμμη διάδοση λόγω περίθλασης, διαπιστώνονται<br />
κατά τύχη από τον Ιταλό F. Grimaldi λίγα χρόνια αργότερα.<br />
87
συνεισφορά όλης της «ποσότητας» του φωτός στην προσέγγιση και μελέτη των<br />
οπτικών φαινομένων αντικαθιστά θεωρήσεις προνομιακής ισχύος και διάδοσης σε<br />
επιλεκτικές κατευθύνσεις. Ωστόσο, η φιλοσοφική και επιστημολογική θεώρηση του<br />
έργου του, έχει αποτελέσει σημείο τριβής και διαφωνιών μεταξύ των σύγχρονων<br />
ιστορικών της επιστήμης, σε σχέση με το ρόλο και τη σημασία του στην εξέλιξη της<br />
επιστημονικής σκέψης. Σύμφωνα με μια μερίδα ιστορικών (Straker 1971, Crombie<br />
1992), η λύση του προβλήματος των φωτεινών προβολών, η οποία επιτεύχθηκε με<br />
την πλήρη μαθηματικοποίηση της συμπεριφοράς του φωτός, σηματοδότησε μια<br />
ουσιαστική μεταβολή στον τρόπο προσέγγισης των οπτικών φαινομένων ενώ το<br />
συνολικό θεωρητικό του κατασκεύασμα υπήρξε επαναστατικό, καθώς άλλαξε ριζικά<br />
τον τρόπο μελέτης των φυσικών φαινομένων, αποτελώντας την αφετηρία μιας νέας,<br />
μηχανοκρατικής αντίληψης για τη φύση (η οποία εδραιώθηκε από τους διαδόχους<br />
του με κύριο εκπρόσωπο τον Descartes * ). Αντίθετα, για άλλους μελετητές, η<br />
σύνθεση του Kepler δεν προέκυψε από την αποκήρυξη κάποιων θεμελιακών αρχών<br />
της Οπτικής. Η θεωρία του δεν περιείχε ούτε νέες γεωμετρικές σχέσεις, ούτε<br />
αξιώματα της Οπτικής που δεν είχαν ήδη διατυπωθεί από προγενέστερους<br />
επιστήμονες. Επρόκειτο απλώς για μια αυστηρότερη εφαρμογή των παραδοσιακών<br />
αξιωμάτων του κλάδου και με την έννοια αυτή το έργο του δεν συνιστά εγκαθίδρυση<br />
ενός νέου εννοιολογικού πλαισίου (Butterfield 1983, Gillispie 1986, Lindberg 1987).<br />
Είναι γεγονός ότι η ιστορική ματιά σε μια θεωρία οδηγεί σε διαφορετική προσέγγιση<br />
κάθε φορά που αλλάζει η οπτική γωνία, η φιλοσοφική τοποθέτηση ή η ιδεολογική<br />
σκοπιά του μελετητή. Σχεδόν πάντα “… η Ιστορία εμφανίζεται σαν μια απάντηση<br />
στην ερώτηση που θέτει ο ιστορικός στα γραπτά μνημεία και πιο γενικά στο<br />
παρελθόν. … (ο ιστορικός) δεν μπορεί να βρει παρά αυτό που γυρεύει” (Marrou<br />
1979, σ. 18). Έτσι, εκείνο που θα ενδιέφερε κάποιον που θα ήθελε να<br />
χρησιμοποιήσει διδακτικά την Ι.Ε. χωρίς να εμπλακεί στις επιστημολογικές<br />
διαφωνίες, θα ήταν “…ένας «κοινός τόπος» των πλέον έγκυρων εικόνων του<br />
επιστημονικού γίγνεσθαι που προσφέρονται. Ένας τέτοιος «κοινός τόπος» θα έδινε<br />
τη δυνατότητα στο χρήστη της Ι.Ε. να παρουσιάσει, ή να «διαβάσει» τα ιστορικά<br />
γεγονότα, εμφανίζοντας εκείνες τις πλευρές τους, που από όλες τις οπτικές γωνίες<br />
δείχνουν ίδιες και έτσι να ελαχιστοποιήσει τις πιθανότητες να «ψευσθεί»” (Τσελφές<br />
1989, σ. 68). Στο ζήτημα αυτό αποτελεί πεποίθηση πολλών ερευνητών ότι ο<br />
ασφαλέστερος τρόπος για τη διδακτική αξιοποίηση της Ι.Ε. είναι η προσφυγή στο<br />
αυθεντικό ιστορικό υλικό, το οποίο θα πρέπει να αξιοποιηθεί ανεξάρτητα από<br />
επιστημολογικού χαρακτήρα διαμάχες (Δέδες 1997).<br />
Η μελέτη της ιστορικής εξέλιξης των απόψεων για το «παράδοξο» των φωτεινών<br />
προβολών, από τα Προβλήματα του Αριστοτέλη μέχρι τα Παραλειπόμενα του Kepler,<br />
ανέδειξε όχι μόνο ένα πλήθος εναλλακτικών ερμηνευτικών προσεγγίσεων αλλά και<br />
μια σειρά θεωρητικών σχηματοποιήσεων οι οποίες ξεπερνούν τις διαστάσεις του<br />
συγκεκριμένου προβλήματος και αγγίζουν θεμελιώδεις αρχές και αξιώματα της<br />
Οπτικής. Παράλληλα, έρευνες από το χώρο της διδακτικής αξιοποίησης της Ι.Ε.<br />
δείχνουν ότι σε περιπτώσεις όπου στην ιστορία της επιστήμης εκδηλώνονται<br />
δυσκολίες ερμηνείας φαινομένων και επίλυσης γρίφων, όπου εμφανίζονται<br />
αντιμαχόμενες «σχολές» και απόψεις, όπου υπάρχει ανταγωνιστικότητα και<br />
αντιπαλότητα επιχειρημάτων, με άλλα λόγια σε περιπτώσεις που συνιστούν<br />
* Η νέα αυτή αντίληψη για τον κόσμο έλαβε το όνομά της από την απαίτηση που πρόβαλε: να υπάρχει<br />
μηχανική εξήγηση για κάθε φυσικό φαινόμενο. Δύο ήταν οι θεμελιακές αρχές οι οποίες αποτέλεσαν τη<br />
βάση του κοσμολογικού συστήματός του Descartes (1596-1650): Η πεποίθηση ότι η ύπαρξη του κενού<br />
είναι αδύνατη και η βεβαιότητα ότι ένα σώμα μπορεί να επηρεάζει ένα άλλο, μόνο όταν τα δύο σώματα<br />
βρίσκονται σε επαφή.<br />
88
«ανωμαλίες» για τη φυσιολογική επιστήμη (Kuhn 1981), εκεί είναι περισσότερο<br />
πιθανή η εκδήλωση εναλλακτικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών (Steinberg<br />
et al. 1990, Benseghir & Closset 1996, Seroglou et al. 1998). Ως συνέπεια των<br />
παραπάνω συλλογισμών, πιστεύουμε ότι τα δεδομένα που προέκυψαν από την<br />
ιστορική έρευνα στο ζήτημα του σχηματισμού φωτεινών προβολών, μπορούν να<br />
αξιοποιηθούν, σε ένα πρώτο επίπεδο, ως μεθοδολογικό εργαλείο έρευνας για την<br />
ανίχνευση και τον εντοπισμό εναλλακτικών παραστάσεων των μαθητών για<br />
φαινόμενα που έχουν σχέση με τη διαδικασία εκπομπής, τον τρόπο διάδοσης και το<br />
μηχανισμό διαμόρφωσης των αποτελεσμάτων του φωτός. Σε ένα δεύτερο επίπεδο,<br />
θεωρούμε ότι η εφαρμογή πειραματικών δραστηριοτήτων που θα έχουν ως αφετηρία<br />
το αποφασιστικό πείραμα του Kepler καθώς και η εφαρμογή του πλαισίου των<br />
αρχών και κανόνων που διέπουν τη θεωρία του, μπορούν να αποτελέσουν τη βάση<br />
μιας διδακτικής στρατηγικής με στόχο την αναδιοργάνωση των νοητικών σχημάτων<br />
των μαθητών και την ανασυγκρότησή τους προς την κατεύθυνση της προσέγγισης<br />
του επιστημονικού προτύπου.<br />
89
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5<br />
ΒΙΩΜΑΤΙΚΕΣ ΝΟΗΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΦΩΣ –<br />
ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ<br />
90
Στις προσπάθειες ανίχνευσης των παραστάσεων των παιδιών για διάφορες φυσικές<br />
έννοιες, ένα αξιόλογο μέρος καταλαμβάνουν οι έρευνες για την έννοια του φωτός και<br />
των φαινομένων που αυτό προκαλεί, καθώς διαδίδεται στο χώρο. Οι περισσότερες<br />
από τις έρευνες αυτές έχουν αποκλειστικά διερευνητικό χαρακτήρα (ιδιαίτερα οι<br />
χρονολογικά προγενέστερες –ακολουθώντας φυσιολογικά τους γενικότερους<br />
προσανατολισμούς της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών), περιοριζόμενες έτσι σε<br />
ένα διαπιστωτικό πλαίσιο, το οποίο δεν επιτρέπει την εξαγωγή κάποιων<br />
συμπερασμάτων σχετικά με τις προϋποθέσεις υπέρβασης των αυθόρμητα<br />
συγκροτημένων νοητικών σχημάτων των μαθητών. Το ερευνητικό ενδιαφέρον<br />
επικεντρώνεται συνήθως σε επιλεγμένα θέματα-στόχους, δημοφιλέστερα των οποίων<br />
είναι η φύση του φωτός, η αναγνώρισή του ως οντότητας στο χώρο, η<br />
αλληλεπίδρασή του με τα αντικείμενα, η διαδικασία της όρασης (η οποίο εξετάζεται<br />
κυρίως από τη σκοπιά της φύσης των εξωτερικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ πηγής,<br />
αντικειμένων και ματιού και όχι ως μηχανισμός σχηματισμού ειδώλων στον<br />
αμφιβληστροειδή) και η προέλευση των χρωμάτων, ενώ ένα μικρό μόνο μέρος των<br />
εργασιών προσανατολίζεται στο αντικείμενο της δικής μας έρευνας, στη διερεύνηση<br />
δηλαδή της διαδικασίας εκπομπής του φωτός από εκτεταμένες πηγές και την<br />
ερμηνεία των σχετικών φωτεινών αποτελεσμάτων. Εξετάζουμε στη συνέχεια τα<br />
αποτελέσματα μιας σειράς, σχετικών με το φως, ερευνών της τελευταίας 25ετίας,<br />
ακολουθώντας την προηγούμενη θεματολογική ταξινόμηση και -σε κάθε περίπτωσητη<br />
χρονολογική σειρά δημοσίευσής τους.<br />
5.1. Η φύση του φωτός<br />
Οι Watts & Gilbert (1985), διερευνώντας τις ιδέες μαθητών της πρωτοβάθμιας<br />
εκπαίδευσης στην Αγγλία σχετικά με τη φύση του φωτός, διαπιστώνουν ότι τα παιδιά<br />
δεν αντιμετωπίζουν με ενιαίο τρόπο τη φωτεινή ακτινοβολία και διακρίνουν στις<br />
παραστάσεις τους εφτά διαφορετικά είδη φωτός (φυσικό, σύνθετο, διπλό, τεχνητό,<br />
τροποποιημένο, εμφανές, αναδυόμενο), ανάλογα με την ένταση, τα αποτελέσματα<br />
που προκαλεί, τη χρηστικότητά του, αλλά και τη φύση και το μέγεθος της πηγής από<br />
την οποία εκπέμπεται.<br />
Οι Reiner & Finegold (1987), προτείνοντας διάφορες πειραματικές καταστάσεις σε<br />
μαθητές της δευτεροβάθμιας τεχνικής εκπαίδευσης του Ισραήλ, καταγράφουν μια<br />
σωματιδιακή παράσταση για το φως. Τα σωματίδια του φωτός ασκούν ικανή δύναμη<br />
ώστε να περιστρέψουν τα φτερά μιας έλικας μέσα σε σωλήνα Crookes και να<br />
ασκήσουν δύναμη τριβής στα μόρια του καφέ ώστε να τον ζεστάνουν. Η υλική αυτή<br />
αντίληψη για το φως διαμορφώνει ένα ερμηνευτικό περίγραμμα, στα πλαίσια του<br />
οποίου εξηγούνται διάφορα οπτικά φαινόμενα, όπως η εξασθένηση του φωτός σε<br />
κάποια απόσταση από την πηγή, η δυσκολία που παρουσιάζεται στο να διασχίσει το<br />
φως ένα φράγμα (π.χ. ένα ποτήρι με κάποιο υγρό), το χρώμα του φωτός κ.ά.<br />
Με το ίδιο αντικείμενο ασχολούνται και οι Lefevre & Escaut (1986 & 1987),<br />
κατατάσσοντας τις πληροφορίες που συνέλεξαν από έρευνα που πραγματοποίησαν με<br />
πρωτοετείς φοιτητές στη Γαλλία, σε τρεις κατηγορίες παραστάσεων. Οι φοιτητές<br />
χρησιμοποιούν εναλλακτικά και ανάλογα με το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν, το<br />
σωματιδιακό μοντέλο, το κυματικό μοντέλο ή το μοντέλο των φωτεινών ακτίνων. Το<br />
πρώτο μοντέλο χρησιμοποιείται για την εξήγηση συγκεκριμένων φαινομένων, όπως η<br />
μεταφορά ενέργειας ή το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Με το κυματικό μοντέλο<br />
προσεγγίζουν πιο αφηρημένα φαινόμενα, όπως η διάδοση του φωτός στο κενό, η<br />
αλλαγή ταχύτητας διάδοσης στα διάφορα υλικά μέσα ή οι αλληλεπιδράσεις με την<br />
ύλη. Συχνά όμως τα μοντέλα αυτά τίθενται υπό αμφισβήτηση και υπερκαλύπτονται<br />
91
από την παράσταση των φωτεινών ακτίνων η οποία τους είναι περισσότερο οικεία,<br />
τόσο στο επίπεδο της αντίληψης, όσο και στο επίπεδο της διδασκαλίας.<br />
Η L. Maurines (1999) επιχειρεί να διερευνήσει τις γνωστικές δυσκολίες που<br />
αντιμετωπίζουν μαθητές Λυκείου και φοιτητές στη Γαλλία όταν χρησιμοποιούν τις<br />
έννοιες της ακτίνας και της ισοφασικής επιφάνειας ή εφαρμόζουν την αρχή Huygens<br />
– Fresnel, προκειμένου να περιγράψουν ή/και να παραστήσουν γραφικά φαινόμενα<br />
διάδοσης κυμάτων (φωτός – ήχου) σε τρεις διαστάσεις. Η έρευνα επικεντρώνεται σε<br />
τρεις κατηγορίες φαινομένων (διάδοση σε ομογενές μέσο, ανάκλαση, διάθλαση) και<br />
αναδεικνύει τρεις τύπους συλλογισμών: α) συλλογισμούς γεωμετρικής και<br />
μηχανιστικής αναπαράστασης των φαινομένων β) συλλογισμούς εξαίρεσης<br />
μεταβλητών μέσω μιας αποκλειστικά μακροσκοπικής αντιμετώπισης των<br />
φαινομένων γ) συλλογισμούς απόδοσης υλικών χαρακτηριστικών στις εμπλεκόμενες<br />
έννοιες.<br />
5.2. Το φως ως οντότητα στο χώρο<br />
Οι Tiberghien et al. (1980), διερευνώντας τις παραστάσεις παιδιών ηλικίας 10 –12<br />
ετών στη Γαλλία σε σχέση με την αναγνώριση της παρουσίας του φωτός στο χώρο,<br />
διακρίνουν τρεις κατηγορίες προσεγγίσεων. α) Στην πρώτη κατηγορία εντάσσονται<br />
παιδιά τα οποία αντιμετωπίζουν την έννοια στο επίπεδο της καθημερινής γλώσσας ή<br />
επιχειρούν αναγωγή του φωτός σε αντιληπτές, σχετικές με αυτό, κατηγορίες<br />
αντικειμένων, όπως λάμπες φωτισμού, έντονα φωτισμένες περιοχές κ.λ.π. β) Στη<br />
δεύτερη κατηγορία κατατάσσονται παιδιά τα οποία ενώ κατά τη διάρκεια κάποιων<br />
πειραματικών καταστάσεων χειρίζονται την έννοια με τον τρόπο που αυτή<br />
αναγνωρίζεται από τη Φυσική, σε άλλες περιπτώσεις χρησιμοποιούν παραστάσεις<br />
που υπάγονται στην προηγούμενη κατηγορία. γ) Η τρίτη κατηγορία περιλαμβάνει<br />
παιδιά τα οποία αναγνωρίζουν στο φως αυτόνομες ιδιότητες, αποσυνδέοντάς το έτσι<br />
από τις φωτεινές πηγές και τα φωτιζόμενα αντικείμενα.<br />
Με τον εντοπισμό του φωτός στο χώρο ασχολούνται και οι Stead & Osborn (1980),<br />
οι οποίοι πραγματοποιούν μια έρευνα στη Νέα Ζηλανδία με μαθητές 9–16 ετών,<br />
αξιοποιώντας φωτεινές πηγές και κάτοπτρα. Η έρευνα αυτή δείχνει ότι σε όλο το<br />
φάσμα των ηλικιών, ελάχιστοι μαθητές αντιλαμβάνονται το φως ως οντότητα που<br />
διαδίδεται σε μεγάλη απόσταση από την πηγή, ενώ η πλειοψηφία των παιδιών<br />
πιστεύει ότι το φως διαδίδεται λίγο μακρύτερα τη νύχτα, σε σχέση με την ημέρα.<br />
Επίσης δεν παρατηρείται αξιοσημείωτη διαφορά στις παραστάσεις των μεγαλύτερων<br />
μαθητών οι οποίοι είχαν διδαχθεί συστηματικά Οπτική (κάποιοι μάλιστα σε δύο<br />
επίπεδα) και άλλων μικρότερων οι οποίοι δεν είχαν διδαχθεί καθόλου.<br />
Επιχειρώντας να καταγράψουν τις παραστάσεις μαθητών 10 ετών στις ΗΠΑ για το<br />
ίδιο ζήτημα, οι Anderson & Smith (1982) διαπιστώνουν ότι τα περισσότερα παιδιά<br />
δεν αναγνωρίζουν το φως ως διαδιδόμενη οντότητα, ακόμα και αν πιστεύουν αόριστα<br />
ότι υπάρχει φως στο χώρο που τα περιβάλλει. Αρκετά παιδιά δεν αναγνωρίζουν<br />
καθόλου την ύπαρξη του φωτός στο χώρο, ενώ κάποια άλλα χρησιμοποιούν μία<br />
παράσταση την οποία οι ερευνητές αποκαλούν «φαινόμενο βρύσης», σύμφωνα με<br />
την οποία το φως μετακινείται από την πηγή προς το κέντρο ενός δωματίου χωρίς<br />
δυνατότητα να εξαπλωθεί προς τα άκρα.<br />
Με τα πορίσματα αυτά συμφωνούν και τα δεδομένα των Anderson & Kärrqvist<br />
(1983) στην έρευνά τους με Σουηδούς μαθητές 12 – 15 ετών, πριν και μετά τη<br />
διδασκαλία της Οπτικής. Οι ερευνητές διαπιστώνουν ότι «ιδέα-κλειδί» για την<br />
92
επιτυχή κατανόηση των φαινομένων που προκαλεί το φως, είναι η αναγνώριση του<br />
φωτός μεταξύ πηγής και αποδέκτη. Από τη διερεύνησή τους καταλήγουν στο<br />
συμπέρασμα ότι η αναγνώριση αυτή είναι αυστηρά συνδεδεμένη με το είδος του<br />
αντιμετωπιζόμενου προβλήματος και ότι ακόμα και μετά τη διδασκαλία, ένας πολύ<br />
μικρός αριθμός παιδιών χρησιμοποιεί επαρκώς την έννοια της διάδοσης του φωτός<br />
στο χώρο σε κάθε φαινόμενο που συναντά. Με βάση αυτήν ακριβώς τη διαπίστωση,<br />
ερμηνεύουν την επιτυχία ή αποτυχία των παιδιών στην εξήγηση φαινομένων όπως η<br />
διάθλαση, η δημιουργία των χρωμάτων, ο σχηματισμός φωτεινών προβολών από<br />
φακούς και ο μηχανισμός της όρασης. Επίσης καταλήγουν σε προτάσεις για τη<br />
διδασκαλία της Γεωμετρικής Οπτικής.<br />
Με παρόμοιο προβληματισμό η E. Guesne (1984), σε έρευνά της με Γάλλους<br />
μαθητές 13 - 14 ετών, διαπιστώνει δύο κυρίαρχες τάσεις σε ό, τι αφορά την παρουσία<br />
του φωτός στο χώρο: α) την ταύτιση του φωτός με τη φωτεινή πηγή ή τα<br />
αποτελέσματά του β) την αναγνώρισή του ως αυτόνομης οντότητας στον μεταξύ<br />
πηγής και αποτελέσματος χώρο. Οι προεκτάσεις των δύο προσεγγίσεων αποκτούν<br />
ιδιαίτερη σημασία, καθώς τα παιδιά της πρώτης κατηγορίας παρουσιάζουν φανερή<br />
υστέρηση σε σχέση με αυτά της δεύτερης στην κατανόηση των αλληλεπιδράσεων<br />
φωτός και αντικειμένων, με αποτέλεσμα φαινόμενα όπως ο σχηματισμός σκιών ή η<br />
ανάκλαση του φωτός να μένουν ανερμήνευτα.<br />
Στην επιβεβαίωση των πορισμάτων των παραπάνω εργασιών καταλήγει και η έρευνα<br />
που πραγματοποιεί και ο Κ. Ραβάνης (1994) με μαθητές ηλικίας 10 ετών. Ο<br />
ερευνητής, υιοθετώντας τον εννοιολογικό θεωρητικό ιστό του Piaget για την<br />
προσέγγιση της γνωστικής εξέλιξης, υποστηρίζει ότι η αδυναμία συγκρότησης<br />
συλλογισμών μεταβατικού τύπου που χαρακτηρίζει την περίοδο της διαισθητικής<br />
σκέψης, οδηγεί τα παιδιά σε επικεντρώσεις, οι οποίες συναρτώνται από τη χωρική<br />
διευθέτηση των παρατηρησιακών δεδομένων. Έτσι, στην περίπτωση του φωτός ο<br />
αντιληπτικός έλεγχος εστιάζεται είτε στη φωτεινή πηγή, είτε στις ορατώς<br />
φωτιζόμενες επιφάνειες, είτε στην απ’ ευθείας σύνδεσή τους με συλλογισμό άμεσης<br />
μετάβασης, αγνοώντας το πεδίο διάδοσης του φωτός. Στη βάση αυτής της<br />
προσέγγισης, τονίζει ότι η αναγνώριση του φωτός στο χώρο αποτελεί αντικείμενο<br />
οικοδόμησης και όχι αυθύπαρκτη γνώση (δεδομένου ότι η διάδοση της φωτεινής<br />
ακτινοβολίας δεν εμπίπτει συνήθως στα αντιληπτικά δεδομένα), επισημαίνοντας την<br />
ανάγκη επιμονής του αναλυτικού προγράμματος αλλά και την ευαισθητοποίηση των<br />
διδασκόντων στο ζήτημα αυτό.<br />
5.3. Οπτικά φαινόμενα και αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη<br />
Οι Palacios et al. (1989) καταγράφουν τις απόψεις φοιτητών παιδαγωγικών τμημάτων<br />
στην Ισπανία για μια σειρά οπτικών φαινομένων, πριν και μετά την ολοκλήρωση της<br />
διδασκαλίας της Οπτικής. Από τα αποτελέσματα της έρευνας οι συγγραφείς<br />
διαπιστώνουν ότι σημαντικά ποσοστά των υποκειμένων εξακολουθούν να διατηρούν<br />
τις εναλλακτικές τους ιδέες, καθώς θεωρούν ότι: α) η ταχύτητα του φωτός εξαρτάται<br />
από την ταχύτητα της πηγής από την οποία εκπέμπεται β) τα φαινόμενα της<br />
ανάκλασης και της διάθλασης εξελίσσονται σε κάθε περίπτωση ανεξάρτητα γ) οι<br />
επίπεδοι καθρέφτες είναι τέλειοι ανακλαστήρες και δημιουργούν πραγματικά είδωλα<br />
δ) οι φακοί αυξάνουν την ενέργεια του φωτός, αποτελούν δηλαδή γεννήτριες<br />
φωτεινής ενέργειας και θερμότητας ε) τα οπτικά πρίσματα έχουν αποκλειστικά<br />
τριγωνικό σχήμα και αναλύουν το φως οποιουδήποτε καθαρού φασματικού<br />
χρώματος.<br />
93
Σε μια ευρείας κλίμακας έρευνα που πραγματοποιούν στην Ινδία με μαθητές 14-15<br />
ετών, οι Ramadas & Driver (1989) διαπιστώνουν ότι τα παιδιά αντιλαμβάνονται το<br />
σχηματισμό των ειδώλων από επίπεδα κάτοπτρα, ως μια ιδιότητα των στιλπνών<br />
επιφανειών να δεσμεύουν την υλική εικόνα των αντικειμένων. Οι ερευνητές<br />
επισημαίνουν την ισχυρή αντίσταση που προβάλλουν οι αυθόρμητες παραστάσεις,<br />
καθώς η ειδικά σχεδιασμένη παρέμβαση που πραγματοποιούν για το μετασχηματισμό<br />
τους δεν είχε ιδιαίτερα ενθαρρυντικά αποτελέσματα.<br />
Η M. Fleer (1996) επιχειρεί σε έρευνά της την ανίχνευση των παραστάσεων παιδιών<br />
προσχολικής ηλικίας (4 ετών) στην Αυστραλία αναφορικά με τη σχέση των εννοιών<br />
φως-σκοτάδι, ενώ ταυτόχρονα παρακολουθεί την εξέλιξη των παραστάσεων αυτών<br />
χρησιμοποιώντας εννοιολογικούς χάρτες, κατά τη διάρκεια μιας αλληλεπιδραστικού<br />
χαρακτήρα διδακτικής παρέμβασης διάρκειας δύο εβδομάδων. Τα αποτελέσματα της<br />
έρευνας δείχνουν ότι πριν από τη διδασκαλία τα παιδιά αντιλαμβάνονται το σκοτάδι<br />
ως μια αυτόνομη «κατάσταση», ανάλογη με την «κατάσταση» φως η οποία<br />
δημιουργείται από συγκεκριμένες τεχνητές φωτεινές πηγές, χωρίς να καταγράφεται<br />
καμία σύνδεση μεταξύ των δύο αυτών «καταστάσεων». Μετά την παρέμβαση<br />
παρατηρούνται αξιόλογες πρόοδοι σε ό,τι αφορά την κατανόηση της έννοιας της<br />
διάδοσης του φωτός, καθώς και την αναγνώριση πολυπληθέστερων πηγών φωτός, όχι<br />
όμως και στην προσέγγιση της έννοιας του σκότους ως απουσίας φωτός. Η<br />
συγγραφέας, θεωρώντας την κατανόηση της αλληλεξάρτησης φωτός και σκότους ως<br />
θεμελιώδη για τη μελλοντική οικοδόμηση των εννοιών της Οπτικής, προτείνει έναν<br />
ιδιαίτερο προσανατολισμό των ερευνητικών προσπαθειών προς αυτή την<br />
κατεύθυνση.<br />
Τη διερεύνηση της διασύνδεσης μιας σειράς οπτικών φαινομένων της<br />
καθημερινότητας με την παρουσία και τις ιδιότητες του φωτός επιχειρούν οι Langley<br />
et al. (1997), ανιχνεύοντας τις αυθόρμητες παραστάσεις μαθητών 15 ετών στο Ισραήλ<br />
πριν από τη σχολική διδασκαλία της Οπτικής. Τα αποτελέσματα της έρευνας<br />
δείχνουν ότι η πλειοψηφία των παιδιών έχει ήδη αναπτύξει για τα φαινόμενα αυτά<br />
ένα σταθερό περιγραφικό και επεξηγηματικό πρότυπο, το οποίο όμως βρίσκεται σε<br />
μεγάλη απόσταση από την αντίστοιχο επιστημονικό μοντέλο. Επιχειρώντας μια<br />
κωδικοποίηση των ευρημάτων, μπορούμε να διακρίνουμε τα ακόλουθα<br />
χαρακτηριστικά της σκέψης των υποκειμένων της έρευνας: α) η διάδοση του φωτός<br />
είναι περιορισμένη και εντοπίζεται συνήθως σε μια μικρή περιοχή γύρω από τις<br />
φωτεινές πηγές β) η κατευθυντικότητα της διάδοσης δεν παίζει ιδιαίτερο ρόλο στη<br />
διαμόρφωση των φωτεινών αποτελεσμάτων, γι αυτό και σπάνια απεικονίζεται στις<br />
έντυπες αναπαραστάσεις των διατάξεων γ) η δημιουργία των σκιών στις<br />
περισσότερες περιπτώσεις γίνεται αντιληπτή ως αποτέλεσμα της προβολής μιας<br />
αυτόνομης οντότητας και όχι ως αποτέλεσμα της παρεμπόδισης της ευθύγραμμης<br />
διάδοσης του φωτός δ) ο σχηματισμός ειδώλων από επίπεδα κάτοπτρα νοείται συχνά<br />
ως δέσμευση της εικόνας του αντικειμένου από το κάτοπτρο, ενώ η αλλαγή της<br />
πορείας της φωτεινή δέσμης ερμηνεύεται ως μια εγγενής ιδιότητα των<br />
επαργυρωμένων επιφανειών και όχι ως αποτέλεσμα της διαδικασίας της ανάκλασης<br />
ε) η λειτουργία της φωτογραφικής μηχανής ερμηνεύεται μάλλον ως μια διαδικασία<br />
εκπομπής παρά ως αποτέλεσμα προσβολής του φιλμ από τη φωτεινή ακτινοβολία στ)<br />
η παρουσία παρατηρητή στις προτεινόμενες καταστάσεις οδηγεί σε ερμηνευτικές<br />
συγχύσεις, καθώς η απουσία ενός επαρκούς εξηγητικού μοντέλου του μηχανισμού<br />
της όρασης απομακρύνει τους συλλογισμούς των μαθητών από αιτιολογήσεις με<br />
όρους διάδοσης του φωτός.<br />
94
5.4. Ο μηχανισμός της όρασης<br />
Η E. Guesne (1978) σε έρευνά της με Γάλλους μαθητές 14 ετών, διαπιστώνει ότι ενώ<br />
όλα τα παιδιά αναγνωρίζουν το φως ως απαραίτητο παράγοντα για την όραση, οι<br />
παραστάσεις τους προσεγγίζουν καλύτερα το μοντέλο της Φυσικής μόνο στο 1/4 των<br />
εξεταζόμενων περιπτώσεων και εφόσον το αντικείμενο που εκπέμπει είναι φωτεινή<br />
πηγή και μάλιστα ισχυρή. Ως προς τα πρότυπα που επικρατούν, η πλειοψηφία των<br />
υποκειμένων (50%) υιοθετεί το αποκαλούμενο «λουτρό φωτός», μια διάχυτη δηλαδή<br />
και στατική φωτεινότητα που καλύπτει το χώρο και επιτρέπει την όραση. Στις<br />
υπόλοιπες περιπτώσεις τα παιδιά επικαλούνται το φωτισμό του αντικειμένου από την<br />
πηγή, αποδίδοντας συχνά και στο μάτι έναν ενεργητικό ρόλο, ενώ εξαιρετικά<br />
ολιγάριθμες είναι οι περιπτώσεις στις οποίες εξηγείται ως μηχανισμός της όρασης, ο<br />
φωτισμός του αντικειμένου από την πηγή και η επανεκπομπή του φωτός από το<br />
αντικείμενο προς το μάτι.<br />
Οι Eaton et al. (1984) ασχολούνται με το μηχανισμό της όρασης, επιχειρώντας να<br />
αξιολογήσουν τα αποτελέσματα του προγράμματος Elementary Science Project ως<br />
προς τη διδασκαλία του φωτός σε μαθητές 10 –11 ετών στις ΗΠΑ. Διαπιστώνουν ότι<br />
μετά τη διδασκαλία έξι μαθητών, μόνο ένας μετέβαλε την αρχική αυθόρμητη άποψή<br />
του προς την επιστημονική, για το ρόλο του φωτός στην όραση. Τα παιδιά δεν<br />
μπορούσαν να αποδώσουν την όραση στην επανεκπομπή του φωτός από τα<br />
αντικείμενα, αλλά την ερμήνευαν ως αποτέλεσμα του γενικού φωτισμού των<br />
αντικειμένων από τον ήλιο. Η έρευνα αυτή επιβεβαίωσε ποιοτικά τα αποτελέσματα<br />
των Anderson & Smith (1983) που πραγματοποιήθηκε με μεγαλύτερο δείγμα.<br />
Οι Boyes & Stanisstreet (1991), σε μια συγκριτική μελέτη των αντιλήψεων μαθητών<br />
11-16 ετών στην Αγγλία για τα φαινόμενα της όρασης και της ακοής, διαπιστώνουν<br />
μια γενική μετατόπιση των παραστάσεων προς περισσότερο «αποδεκτά» πρότυπα με<br />
την αύξηση της ηλικίας. Ωστόσο, ακόμα και στις μεγαλύτερες ηλικίες τα ποσοστά<br />
των ασύμβατων με το επιστημονικό μοντέλο παραστάσεων παραμένουν υψηλά. Έτσι,<br />
ενώ το 1/4 περίπου των παιδιών της μικρότερης ηλικιακής ομάδας αντιλαμβάνεται<br />
την όραση ως αποτέλεσμα ταυτόχρονου φωτισμού ματιού και αντικειμένου από την<br />
πηγή χωρίς να σημειώνεται καμία αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο πρώτων, στις<br />
μεγαλύτερες ηλικίες η αλληλεπίδραση αυτή καταγράφεται από το 1/3 των μαθητών<br />
ως αποτέλεσμα της ανάκλασης του φωτός της πηγής στο μάτι (ενεργός όραση).<br />
Η N. Selley (1996), παρακολουθώντας την εξέλιξη των παραστάσεων των ίδιων<br />
παιδιών σε ένα χρονικό διάστημα δύο ετών (από ηλικία 9 έως 11 ετών) στην Αγγλία,<br />
εντοπίζει εννέα διαφορετικά νοητικά σχήματα ερμηνείας του μηχανισμού της όρασης<br />
για τα αυτόφωτα αλλά και τα ετερόφωτα αντικείμενα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα<br />
της έρευνας, στη μικρότερη ηλικία τα παιδιά αδυνατούν να προσδιορίσουν με<br />
σαφήνεια κάποιο ρόλο για το φως, αποδίδοντας την αίσθηση της όρασης σε<br />
διάφορους τύπους αφηρημένων δράσεων. Με την αύξηση της ηλικίας οι δράσεις<br />
αυτές συγκεκριμενοποιούνται και αποκτούν κατευθυντικότητα, χωρίς όμως να<br />
προσεγγίζουν το αποδεκτό επιστημονικό μοντέλο. Αντίθετα, παρατηρείται μια<br />
αύξηση των παραστατικών προτύπων στα οποία το μάτι παίζει έναν ενεργητικό ρόλο,<br />
γεγονός που αποδίδεται από τη συγγραφέα σε παράγοντες ψυχολογικούς (το απλό<br />
μοντέλο της εκπομπής έχει ισχυρότερη επεξηγηματική ισχύ από το πολυπλοκότερο<br />
της πρόσληψης μέσω δευτερογενούς εκπομπής), διαισθητικούς (η ιδέα της εκπομπής<br />
του φωτός από τα ετερόφωτα σώματα δείχνει να αντιτίθεται στην αισθητηριακή<br />
εμπειρία), αλλά και γλωσσολογικούς (η ενεργητική διάθεση των ρημάτων που<br />
αφορούν την όραση αποδίδει έναν ενεργητικό ρόλο και στο μάτι).<br />
95
Από την πλευρά του ο Κ. Ραβάνης (2000) επιχειρεί να μελετήσει τις βιωματικές<br />
νοητικές παραστάσεις μαθητών της Α΄ Γυμνασίου για την όραση, δίνοντας<br />
προτεραιότητα όχι στην περιγραφή των προβλημάτων της σκέψης αλλά στην<br />
ανάδειξη των μαθησιακών εμποδίων και τον προσδιορισμό των αποφασιστικών<br />
δυσκολιών που παρουσιάζονται κατά τη διδασκαλία των σχετικών θεμάτων.<br />
Σύμφωνα με τα πορίσματα της εργασίας του, το βασικό γνωστικό εμπόδιο για την<br />
κατανόηση του μηχανισμού της όρασης (αλλά και γενικότερα των φαινομένων της<br />
αλληλεπίδρασης του φωτός με τα αντικείμενα) είναι η αναγνώριση από την πλευρά<br />
των μαθητών του φαινομένου της επανεκπομπής του φωτός από τα ετερόφωτα<br />
αντικείμενα. Έτσι, σύμφωνα με τον συγγραφέα, η διδακτικές ενέργειες των<br />
διδασκόντων θα πρέπει να είναι ιδιαίτερα προσανατολισμένες προς την κατεύθυνση<br />
της υπέρβασης του συγκεκριμένου εμποδίου, καθώς η οικειοποίηση του φαινομένου<br />
της επανεκπομπής είναι δυνατόν να επιτρέψει τόσο τη λειτουργική χρήση του φωτός<br />
ως αυτόνομης οντότητας, όσο και την απόδοση ρόλου αποδέκτη στα μάτια.<br />
Ανάλογα είναι και τα συμπεράσματα στα οποία καταλήγουν οι Hosson & Kaminski<br />
(2002) σε έρευνά τους στη Γαλλία με μαθητές Γυμνασίου. Σύμφωνα με τις απόψεις<br />
των υποκειμένων, ο σχηματισμός φωτεινών εικόνων διαμεσολαβείται από το φως στη<br />
βάση μιας διαδικασίας σύμφωνα με την οποία οι φωτεινές ακτίνες μεταφέρουν την<br />
εικόνα του αντικειμένου, σημείο προς σημείο, στην οθόνη προβολής. Κατ’ αναλογία<br />
με το πρότυπο αυτό, η όραση ερμηνεύεται από τα παιδιά ως αποτέλεσμα μιας<br />
δραστηριότητας του ματιού η οποία προϋποθέτει τη συνεισφορά του φωτός ως<br />
«οχήματος μεταφοράς» της οπτικής πληροφορίας.<br />
5.5. Η προέλευση των χρωμάτων<br />
Οι Anderson & Smith (1982), στα πλαίσια της ίδιας έρευνας που παρουσιάσαμε<br />
προηγουμένως, διαπιστώνουν ότι τα περισσότερα παιδιά αντιλαμβάνονται το λευκό<br />
φως ως απουσία χρώματος και όχι ως συνδυασμό άλλων χρωμάτων. Επίσης η μεγάλη<br />
πλειοψηφία των μαθητών θεωρεί ότι το χρώμα είναι δεσμευμένο στα σώματα και ότι<br />
το φως απλώς μας βοηθά να το διακρίνουμε. Θεωρούν, δηλαδή, ότι με τα μάτια μας<br />
βλέπουμε το χρώμα ενός αντικειμένου και όχι το χρώμα του ανακλώμενου φωτός.<br />
Ακόμη και μετά τη σχολική διδασκαλία της αντίστοιχης ενότητας, μόνο το 1/4 των<br />
μαθητών διαπιστώνεται ότι έχει συγκροτήσει παραστάσεις συμβατές με το<br />
επιστημονικό πρότυπο.<br />
Η F. Chauvet (1994 & 1996), αφού καταγράφει μέσω ερωτηματολογίων και<br />
συνεντεύξεων τις αντιλήψεις πρωτοετών σπουδαστών της σχολής Καλών Τεχνών στη<br />
Γαλλία για τη φύση και την προέλευση των χρωμάτων, σχεδιάζει και πραγματοποιεί,<br />
στο πλαίσιο μιας εποικοδομητικής προσέγγισης, μια σειρά πειραματικών<br />
δραστηριοτήτων με στόχο την κατανόηση α) της εξάρτησης του χρώματος των<br />
ετερόφωτων σωμάτων από το χρώμα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας (απορρόφηση<br />
- επανεκπομπή) β) των αποτελεσμάτων της σύνθεσης φωτεινών ακτινοβολιών<br />
διαφορετικού χρώματος (προσθετική - αφαιρετική ανάμειξη) γ) τη διαφοροποίηση<br />
της χρωματικής σύνθεσης φωτεινών ακτινοβολιών και χρωστικών ουσιών. Τα θετικά<br />
μαθησιακά αποτελέσματα της παρέμβασης, οδηγούν την ερευνήτρια σε προτάσεις<br />
εφαρμογής ανάλογων δραστηριοτήτων στο επίπεδο της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.<br />
Στην ίδια προοπτική ο R. Batts (1999) καταγράφει σημαντικές προόδους μαθητών 11<br />
ετών στην Αγγλία, μετά την πραγματοποίηση μιας αλληλεπιδραστικού χαρακτήρα<br />
διδασκαλίας, η οποία βασίζεται στη συμμετοχή των παιδιών σε ένα παιχνίδι<br />
96
απόδοσης «χρωματικών» ρόλων. Ως διδακτικό στόχο της παρέμβασης ο ερευνητής<br />
θέτει την κατανόηση του φαινόμενου χρώματος των σωμάτων όταν φωτίζονται από<br />
λευκό φως και των αποτελεσμάτων της αφαιρετικής ανάμειξης μονοχρωματικών<br />
ακτινοβολιών.<br />
5.6. Η εκπομπή και διάδοση του φωτός από εκτεταμένες φωτεινές πηγές<br />
Η συντριπτική πλειοψηφία των ερευνών που αφορούν τις παραστάσεις μαθητών<br />
σχετικά με την ερμηνεία των αποτελεσμάτων του φωτός, πραγματοποιείται στη βάση<br />
της θεώρησης των πηγών εκπομπής του φωτός ως σημειακών. Η παρουσία όμως στα<br />
κεφάλαια της Οπτικής θεμάτων τα οποία δεν είναι δυνατόν να τύχουν επαρκούς<br />
ερμηνείας παρά μόνο στο πλαίσιο της θεώρησης των φωτεινών πηγών ως εχόντων<br />
υπολογίσιμες διαστάσεις (δημιουργία φωτεινών προβολών και σκιών, είδωλα από<br />
φακούς και κάτοπτρα, σκοτεινός θάλαμος, μηχανισμός της όρασης), έχει συμβάλλει<br />
στην ανάπτυξη και ενός –περιορισμένου- αριθμού ερευνητικών πρωτοβουλιών στη<br />
βάση της συγκεκριμένης θεώρησης.<br />
Οι Fawaz και Viennot (1986) καταγράφουν σε έρευνά τους νοητικές παραστάσεις για<br />
την εκπομπή του φωτός από εκτεταμένες πηγές, απευθυνόμενοι σε μαθητές 16 ετών<br />
του Λιβάνου οι οποίοι έχουν ολοκληρώσει τον κύκλο διδασκαλίας της Γεωμετρικής<br />
Οπτικής στην Α΄ Λυκείου. Η αντιμετώπιση σχεδιαστικών προβλημάτων εντοπισμού<br />
της θέσης και πρόβλεψης του σχήματος πραγματικού ειδώλου από συγκλίνοντες<br />
φακούς σε γραπτά ερωτηματολόγια, αποκαλύπτει παραστάσεις επιλεκτικής διάδοσης<br />
του φωτός σε προνομιακή κατεύθυνση, ολιστικής αντιστοίχισης αντικειμένου –<br />
ειδώλου και αποσπασματικής θεώρησης επιλεγμένων ακτίνων εκπομπής. Οι μαθητές,<br />
μολονότι έχουν διδαχθεί το μηχανισμό της μη συνεκτικής εκπομπής, δείχνουν να<br />
αντιμετωπίζουν ιδιαίτερη δυσκολία στη σύνθεση της συνολικής εικόνας του ειδώλου<br />
από τα ανεξάρτητα σημειακά είδωλα, το πέρασμα δηλαδή από την ασυνέχεια στη<br />
συνέχεια. Στην περίπτωση των φωτεινών προβολών σε σκοτεινό θάλαμο,<br />
αναδεικνύεται σαφέστατα η έλλειψη ενός ενιαίου εξηγητικού μηχανισμού για τη<br />
διαμόρφωση του σχήματος της προβολής στις διάφορες σχεδιαστικά προτεινόμενες<br />
καταστάσεις. Η ποικιλομορφία των εξηγητικών σχημάτων που χρησιμοποιούν οι<br />
μαθητές, προκύπτει ως συνάρτηση των διαστάσεων των δύο βασικών στοιχείων της<br />
διάταξης: της πηγής και της οπής. Ικανοποιητικές απαντήσεις προκύπτουν μόνο στην<br />
περίπτωση της σημειακής πηγής. Αντίθετα, επικρατεί αμφιβολία και σύγχυση όταν η<br />
πηγή ή/και η οπή γίνονται εκτεταμένες. Έτσι εμφανίζονται παραστάσεις ολιστικής<br />
μεταφοράς, αντιστοίχισης μέσω προνομιακών ακτίνων, ενεργών ιδιοτήτων της οπής<br />
και αναλογιών με τους φακούς ως προς την εστίαση της εικόνας.<br />
Οι Rice & Feher (1987), σε έρευνά τους στις Η.Π.Α. με μαθητές ηλικίας 9–13 ετών<br />
οι οποίοι δεν είχαν διδαχθεί (ή είχαν διδαχθεί ελάχιστα) στοιχεία Γεωμετρικής<br />
Οπτικής, αναλύουν τις προβλέψεις και τις εξηγήσεις των παιδιών για τις εικόνες που<br />
σχηματίζονται σε οθόνη από φως που προέρχεται από εκτεταμένες πηγές, όταν αυτό<br />
διέρχεται από οπές διαφόρων σχημάτων. Κατά το στάδιο της πρόγνωσης, οι μαθητές<br />
προβλέπουν ως σχήμα της προβολής, είτε το σχήμα της οπής (σε ποσοστό 50%), είτε<br />
το σχήμα της πηγής (25%), είτε διάφορα σχήματα που προκύπτουν μορφολογικά από<br />
το συνδυασμό πηγής και οπής (25%). Κατά το στάδιο της αιτιολόγησης της<br />
πρόβλεψης (πριν από την πραγματοποίηση του πειράματος) ή της εξήγησης του<br />
φαινομένου (μετά την πραγματοποίηση), κυριαρχούν ερμηνευτικά πρότυπα στα<br />
οποία το φως αναγνωρίζεται ως οντότητα η οποία μεταφέρει πληροφορίες για το<br />
σχήμα της πηγής από την οποία εκπέμπεται, πληροφορίες τις οποίες και μορφοποιεί<br />
κατά την πρόσπτωσή του στην οθόνη. Η συνολική εικόνα που μπορεί να προκύψει<br />
97
από τα σχέδια, τις προβλέψεις και τις εξηγήσεις των παιδιών, είναι μια παράσταση<br />
στην οποία το φως εκπέμπεται ως ολότητα και διαδίδεται σε προνομιακές<br />
διευθύνσεις τις οποίες επιβάλλουν οι διευθετήσεις των αντικειμένων του<br />
προβλήματος.<br />
Σε ανάλογα συμπεράσματα καταλήγει και δεύτερη έρευνα των ίδιων συγγραφέων με<br />
μαθητές ηλικίας 8 –14 ετών (Feher & Rice 1988), όπου στη θέση του διαφράγματος<br />
με οπή, τοποθετούνται αδιαφανή αντικείμενα-εμπόδια διαφόρων διαστάσεων και<br />
ζητείται πρόβλεψη και ερμηνεία του σχήματος της δημιουργούμενης σκιάς στην<br />
οθόνη. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, μόνο το 1/4 των μαθητών<br />
αποδίδει το σχηματισμό της σκιάς στην παρεμβολή του εμποδίου στην πορεία του<br />
φωτός, ενώ πολύ συχνά στα σχέδια των παιδιών οι σκιές και οι φωτεινές προβολές<br />
δεν συνδέονται με τις φωτεινές πηγές, δηλαδή ο προτεινόμενος μηχανισμός δεν<br />
συμπεριλαμβάνει την πηγή. Ακόμα και όταν στα σχέδια που κάνουν τα παιδιά<br />
εμφανίζεται ένα σύνολο διαγωνίων γραμμών που ξεκινούν από την πηγή, δεν υπάρχει<br />
η αντίληψη της ισοτιμίας των κατευθύνσεων αλλά διάδοση σε προνομιακές<br />
διευθύνσεις, επιλεγόμενες με βάση τη θέση των στοιχείων της εκάστοτε διάταξης.<br />
Εδώ βέβαια οι ερμηνείες είναι συνθετότερες, καθώς υπεισέρχονται και βιωματικές<br />
αντιλήψεις οι οποίες αποδίδουν στη σκιά υλική υπόσταση και άμεση εξάρτηση από<br />
το εμπόδιο, αποδυναμώνοντας το ρόλο του φωτός στη δημιουργία της.<br />
Παρόμοια είναι και τα αποτελέσματα έρευνας που πραγματοποιείται από τους<br />
Goldberg & McDermott (1987), σχετικά με τον τρόπο σχηματισμού πραγματικού<br />
ειδώλου από συγκλίνοντες φακούς, σε φοιτητές κολεγίου λίγο πριν και αφού είχαν<br />
ολοκληρώσει τον κύκλο διδασκαλίας της Γεωμετρικής Οπτικής. Η μεταφορά από<br />
υπολογιστικού τύπου προβλήματα (στα οποία η επίδοσή τους ήταν εξαιρετικά<br />
υψηλή) στις αντίστοιχες πραγματικές πειραματικές καταστάσεις, αναδεικνύει πέρα<br />
από δυσκολίες δεξιοτήτων και μια σειρά εναλλακτικών παραστάσεων για τον τρόπο<br />
εκπομπής και διάδοσης του φωτός. Η χρησιμοποιούμενη διάταξη περιλαμβάνει<br />
εκτεταμένη φωτεινή πηγή, συγκλίνοντα φακό και οθόνη στην οποία εμφανίζεται το<br />
αντεστραμμένο είδωλο της πηγής. Μετά την απενεργοποίηση της πηγής<br />
τροποποιούνται διαδοχικά κάποια από τα στοιχεία της διάταξης, ενώ ταυτόχρονα<br />
ζητούνται προβλέψεις για τα φωτεινά αποτελέσματα στην οθόνη. Έτσι, στην<br />
περίπτωση της απομάκρυνσης του φακού από τη διάταξη, οι ερευνητές διαπιστώνουν<br />
ότι το 50% περίπου του δείγματος αναμένει και πάλι εμφάνιση της (ορθής) εικόνας<br />
της πηγής στην οθόνη, ένα αποτέλεσμα που υποδεικνύει αντιλήψεις μιας ισχυρής<br />
επιλεκτικότητας της εκπομπής του φωτός στην κατεύθυνση της οπτικής συσκευής.<br />
Όταν στη συνέχεια ο φακός επανατοποθετείται στη θέση του αφού έχει καλυφθεί<br />
κατά το ήμισυ από αδιαφανές πέτασμα, η συντριπτική πλειοψηφία των φοιτητών<br />
προβλέπει αντίστοιχη εξαφάνιση του μισού ειδώλου. Η αιτιολόγηση των<br />
προβλέψεων αποκαλύπτει δύο κατηγορίες ερμηνευτικών σχημάτων:<br />
1. Ολιστική μεταφορά και απεικόνιση: Για μια μερίδα υποκειμένων η εκπομπή του<br />
φωτός από την πηγή και η διάδοσή του στο χώρο πραγματοποιείται αποκλειστικά με<br />
παράλληλες ακτίνες στην ειδική κατεύθυνση πηγής – φακού. Οι ακτίνες αυτές<br />
μεταφέρουν συνεκτικά τη μορφή της πηγής στο χώρο και την αποτυπώνουν στην<br />
οθόνη. Ο ρόλος του φακού εντοπίζεται μόνο στην αντιστροφή της εικόνας. Με σκοπό<br />
την εγκυρότερη πιστοποίηση αυτής της αντίληψης, η διάταξη δέχεται μια επί πλέον<br />
τροποποίηση. Το αδιαφανές πέτασμα αντικαθίσταται από άλλο, το οποίο καλύπτει<br />
όλο το φακό και φέρει στο κέντρο του οπή ίδιων διαστάσεων με τη φωτεινή πηγή.<br />
Στην περίπτωση αυτή κανείς από τους ερωτηθέντες δεν προβλέπει μείωση της<br />
φωτεινότητας του ειδώλου. Η παρουσία του πετάσματος για αυτούς τους φοιτητές<br />
98
δεν επηρεάζει σε τίποτα το είδωλο, καθώς όλη η εικόνα του «χωράει» από το άνοιγμα<br />
της οπής.<br />
2. Επιλεκτική αντιστοίχιση πηγής – ειδώλου: Μια δεύτερη κατηγορία φοιτητών<br />
χρησιμοποιεί ως μηχανισμό σύνδεσης της πηγής με το είδωλό της την παρουσία μόνο<br />
κάποιων «ειδικών» ακτίνων. Πρόκειται για τις ακτίνες που χρησιμοποιούν στο<br />
σχεδιαστικό εντοπισμό των ειδώλων, όταν επιλύουν προβλήματα υπολογιστικού<br />
τύπου. Οι φοιτητές αυτοί δείχνουν να υιοθετούν εν μέρει την αρχή της μη συνεκτικής<br />
εκπομπής καθώς, σύμφωνα με τις αναπαραστάσεις τους, κάθε σημείο της φωτεινής<br />
πηγής εκπέμπει μεν αυτόνομα και ανεξάρτητα, όχι όμως ισότροπα και ισοδύναμα<br />
προς όλες τις κατευθύνσεις.<br />
Στον τελευταίο αυτό τύπο των παραστάσεων επικεντρώνεται σχεδόν αποκλειστικά η<br />
έρευνα των Galili et al. (1993), οι οποίοι απευθύνονται σε φοιτητές υποψήφιους<br />
δασκάλους, αμέσως μετά τη διδασκαλία μαθημάτων Γεωμετρικής Οπτικής στα οποία<br />
περιλαμβάνεται και ο μηχανισμός σχηματισμού ειδώλων από συγκεντρωτικούς<br />
φακούς. Για τους ερευνητές, οι παραστάσεις αυτές αποτελούν ένα ενδιάμεσο<br />
(υβριδικό) σχήμα, ανάμεσα στην ολιστικού τύπου απεικόνιση (που αποτελεί την<br />
πλειοψηφία των βιωματικών αντιλήψεων μαθητών οι οποίοι δεν έχουν διδαχθεί<br />
στοιχεία Γεωμετρικής Οπτικής) και στην τυπική επιστημονική γνώση (η προσέγγιση<br />
της οποίας αποτελεί το ζητούμενο μετά τη διδασκαλία). Η ισχυρή αντίσταση που<br />
προβάλλει η βιωματική εμπειρία οδηγεί, σύμφωνα με την ανάλυσή τους, σε<br />
τεσσάρων ειδών σχήματα (Σχ. 5.1):<br />
1. Αυτούσια διατήρηση των βιωματικών παραστάσεων.<br />
2. Διπλά ερμηνευτικά σχήματα. Υιοθέτηση δηλαδή του επιστημονικού προτύπου<br />
ανάλυσης στην αλγοριθμικού τύπου επίλυση προβλημάτων στις σχολικές εξετάσεις<br />
και διατήρηση των βιωματικών παραστάσεων σε εξωσχολικές καταστάσεις που<br />
περιέχουν οπτικά φαινόμενα.<br />
3. Μερικώς αναθεωρημένες βιωματικές αντιλήψεις, στις οποίες χρησιμοποιούν<br />
κάποια στοιχεία της τυπικής γνώσης, για να υποστηρίξουν τις βιωματικές τους<br />
παραστάσεις.<br />
4. Νέα συνδυαστικά σχήματα, με την ανάμειξη στοιχείων που προέρχονται τόσο από<br />
τις αυθόρμητες παραστάσεις όσο και από το περιεχόμενο της τυπικής γνώσης,<br />
σχήματα συχνά αντιφατικά και αυτοαναιρούμενα.<br />
Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των υβριδικών ερμηνευτικών σχημάτων αποτελεί η<br />
αντίληψη ότι κάθε «ειδική» φωτεινή ακτίνα κατέχει από μόνη της όλη την οπτική<br />
πληροφορία που περιέχει ένα σημείο της πηγής και επομένως μπορεί να τη μεταφέρει<br />
μέσω του φακού στο είδωλο, για τον προσδιορισμό του αντίστοιχου σημείου. Με<br />
αυτόν τον τρόπο, η αμφιμονοσήμαντη αντιστοίχιση ενός σημείου του φωτεινού<br />
σώματος με ένα σημείο του ειδώλου, μπορεί να επιτευχθεί μέσω μιας και μόνης<br />
ακτίνας. Επί πλέον η επιλεκτικότητα στη διάδοση των «ειδικών» ακτίνων αποδίδεται<br />
είτε σε γεωμετρικούς παράγοντες (παραλληλισμός με τον οριζόντιο άξονα, σχετική<br />
θέση πηγής-φακού-οθόνης κ.λ.π.), είτε σε λόγους που υπαγορεύονται από την<br />
εφαρμογή κανόνων της Γεωμετρικής Οπτικής (ακτίνες που διέρχονται από το κέντρο<br />
του φακού δεν υφίστανται διάθλαση, ακτίνες παράλληλες στον άξονα του φακού<br />
διέρχονται από την εστία, κ.λ.π.). Τέλος, στα ευρήματα της ίδιας έρευνας<br />
εντοπίζονται και παραστάσεις, στις οποίες αποδίδονται ενεργητικές ιδιότητες στο<br />
φως (π.χ. το φως όταν βρεθεί μέσα στο φακό αντιστρέφει την εικόνα του<br />
αντικειμένου που μεταφέρει, κ.ά.).<br />
99
Ορθό πρότυπο<br />
Εναλλακτικά παραστατικά σχήματα<br />
(Σχ. 5.1)<br />
Για τον I. Galili (1996), η δημιουργία των υβριδικών ερμηνευτικών σχημάτων<br />
σχετικά με τον σχηματισμό φωτεινών προβολών και ειδώλων, προκύπτει ως<br />
αποτέλεσμα μιας πρωτογενούς μετεξέλιξης θεμελιωδών εννοιών της οπτικής (όπως ο<br />
μηχανισμός εκπομπής της φωτεινής ακτινοβολίας και η φυσική σημασία των<br />
φωτεινών ακτίνων), σε αντίστοιχες υβριδικού τύπου παραστάσεις. Η επίδραση της<br />
διδασκαλίας, σύμφωνα με τον συγγραφέα, δεν οδηγεί πολλές φορές από τη<br />
βιωματική αντίληψη του στατικού και χωρικά εντοπισμένου γύρω από την πηγή<br />
φωτός (Σχ. 5.2α) στην τυπική επιστημονική άποψη των αποκλινουσών από κάθε<br />
σημείο της πηγής φωτεινών δεσμών (Σχ. 5.2δ), αλλά σε ενδιάμεσες εναλλακτικές<br />
ακτινικού τύπου παραστάσεις (Σχ. 5.2β & 5.2γ).<br />
(β)<br />
(α)<br />
(δ)<br />
(γ)<br />
(Σχ. 5.2)<br />
100
Οι παραστάσεις αυτές χωρίς να αντιτίθενται συνολικά στο επιστημονικό πρότυπο,<br />
παραμένουν ωστόσο ουσιαστικά ανεπαρκείς. Η έννοια της φωτεινής ακτίνας αποκτά<br />
φυσική υπόσταση ως ο φορέας της οπτικής πληροφορίας κάθε σημείου της πηγής και<br />
συνακόλουθα η εικόνα κάθε ορατού σώματος μεταφέρεται, μέσω των ακτίνων, ως<br />
ένα σύνολο φωτεινών σημείων.<br />
Τέλος, στα ίδια συμπεράσματα καταλήγει και ο Π. Μίχας (2001β), σε έρευνά του με<br />
φοιτητές παιδαγωγικών τμημάτων, οι οποίοι εκτίθενται σε πειραματικές καταστάσεις<br />
σχηματισμού φωτεινών προβολών από οπές. Ενώ σε πειράματα με χρήση σημειακών<br />
πηγών οι προβλέψεις και οι ερμηνείες κρίνονται ως ικανοποιητικές, δεν συμβαίνει το<br />
ίδιο στην περίπτωση που οι φωτεινές πηγές αποκτούν συγκρίσιμες διαστάσεις. Από<br />
τις απαντήσεις των φοιτητών μετά τη διδασκαλία αλλά και την πραγματοποίηση των<br />
αντίστοιχων εργαστηριακών ασκήσεων, προκύπτουν παραστάσεις που υποδεικνύουν<br />
αφενός μεν σταθερή προσήλωση στο ακτινικό μοντέλο εκπομπής, στην προνομιακή<br />
κατεύθυνση διάδοσης (κάθετα στο επίπεδο της οθόνης) και στο μοντέλο της<br />
συνεκτικής εκπομπής και αφετέρου αδυναμία σύνθεσης της συνολικής εικόνας του<br />
ειδώλου από τις σημειακές προβολές.<br />
Τα ευρήματα που προκύπτουν από τη μελέτη της σχετικής ελληνικής και διεθνούς<br />
βιβλιογραφίας, υποδεικνύουν σαφείς αναλογίες μεταξύ των ιστορικών μοντέλων και<br />
των βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών, στα θέματα που σχετίζονται<br />
με το μηχανισμό εκπομπής και διάδοσης του φωτός. Οι παραστάσεις αυτές<br />
αναζητήθηκαν σε έρευνες στις οποίες χρησιμοποιήθηκαν πειραματικές καταστάσεις<br />
για το σχηματισμό φωτεινών προβολών από οπές, σκιών από αδιαφανή σώματαεμπόδια<br />
και ειδώλων από συγκλίνοντες φακούς, με σκοπό να είναι συγκρίσιμα τα<br />
αποτελέσματά τους με τα ευρήματα της ιστορικής έρευνας σε ό,τι αφορά τις<br />
εκτεταμένες διαστάσεις της ακτινοβολούσας φωτεινής πηγής. Μέσα στα πλαίσια<br />
αυτά οργανώνεται και η δική μας ερευνητική προσπάθεια, το μεθοδολογικό μέρος<br />
της οποίας αναπτύσσεται στο δεύτερο μέρος της παρούσας εργασίας.<br />
101
ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ<br />
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΚΗ<br />
102
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6<br />
ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΚΑΙ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ<br />
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ<br />
103
6.1. Οι γενικές ερευνητικές υποθέσεις<br />
Από τη θεωρητική προβληματική που αναπτύξαμε, τις γενικές υποθέσεις που<br />
διατυπώσαμε, την ιστορική έρευνα που διενεργήσαμε, το αντικείμενο έρευνας που<br />
σκιαγραφήσαμε και τα αποτελέσματα των σχετικών ερευνών που παραθέσαμε,<br />
απορρέουν δύο ερευνητικές υποθέσεις, τις οποίες και θα ελέγξουμε κατά τη διάρκεια<br />
της πειραματικής διαδικασίας:<br />
Υπόθεση 1 η : Η αντιμετώπιση, από την πλευρά των υποκειμένων της έρευνας,<br />
πειραματικών καταστάσεων διαμορφωμένων κατ’ αναλογία με το<br />
«οπτικό παράδοξο» του Αριστοτέλη, είναι δυνατόν να οδηγήσει στην<br />
αποκάλυψη παραστατικών προτύπων ή στη διαμόρφωση<br />
ερμηνευτικών σχημάτων, τα οποία εμφανίζουν αξιοσημείωτες<br />
ομοιότητες με ιστορικά μοντέλα ερμηνείας.<br />
Υπόθεση 2 η : Υποκείμενα τα οποία συμμετέχουν στις συγκρουσιακές διαδικασίες<br />
αποσταθεροποίησης, καθώς και στη διαδικασία παρουσίασης του<br />
ορθού προτύπου η οποία πραγματοποιείται με βάση το ιστορικό<br />
πείραμα του Kepler, θα παρουσιάζουν σημαντικές μεταβολές σε σχέση<br />
με τα αρχικώς διατυπωθέντα παραστατικά σχήματα και θα<br />
προσεγγίζουν σε ικανοποιητικό βαθμό το πρότυπο της Γεωμετρικής<br />
Οπτικής.<br />
Παρουσιάζουμε ακολούθως τις μεθοδολογικές και τεχνικές συνιστώσες του<br />
ερευνητικού μας σχεδίου, καθώς και την εξέλιξη της πειραματικής διαδικασίας.<br />
6.2. Η μέθοδος<br />
Τα αποτελέσματα των ερευνών που παρουσιάσαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο,<br />
δημιουργούν τις σταθερές εκείνες οι οποίες επιτρέπουν τη διατύπωση κάποιων<br />
πρώτων συμπερασμάτων σχετικά με τις παραστάσεις των μαθητών για τον τρόπο<br />
εκπομπής και διάδοσης του φωτός από εκτεταμένες πηγές. Όμως οι ερευνητικές<br />
αυτές προσπάθειες έχουν αναπτυχθεί με δείγματα ατόμων ενός μεγάλου εύρους<br />
ηλικιών, από 8 έως 20 ετών, γεγονός το οποίο, σε συνδυασμό με τον μικρό αριθμό<br />
των σχετικών δημοσιεύσεων, αποδυναμώνει τη δυνατότητα στοιχειοθέτησης<br />
επαρκών απαντήσεων στο σύνολο των προβλημάτων που μας απασχολούν, και στις<br />
συγκεκριμένες ηλικιακές βαθμίδες στις οποίες εμείς στοχεύουμε. Εξάλλου είναι<br />
σαφείς και διακριτές οι διαφοροποιήσεις τους, σε σχέση με τη δική μας έρευνα, τόσο<br />
στο επίπεδο των θεωρητικών αφετηριών όσο και σ’ αυτό των ερευνητικών στόχων,<br />
καθώς στο σύνολό τους αποτελούν προσπάθειες διερευνητικού χαρακτήρα. Επί πλέον<br />
η πλειοψηφία των ερευνών αυτών έχει πραγματοποιηθεί στα τέλη της δεκαετίας του<br />
1980 και σε χώρες με διαφορετικά εκπαιδευτικά συστήματα, αλλά και διαφορετικές<br />
κοινωνικές, φυσικές και πολιτισμικές συνθήκες από τις ελληνικές.<br />
Η παρουσίαση του αντικειμένου της έρευνας, της θεωρητικής προβληματικής και<br />
των υποθέσεών μας, προδιαγράφουν σε ένα βαθμό και την ερευνητική μας<br />
μεθοδολογία. Από τη διερευνητική φάση μέχρι και τον μετά-έλεγχο αναζητούμε τις<br />
παραστάσεις των παιδιών για τον τρόπο εκπομπής του φωτός από εκτεταμένες<br />
φωτεινές πηγές και επιδιώκουμε την αναδιοργάνωση των συλλογισμών, συνδέοντας<br />
τα χαρακτηριστικά τους με παραμέτρους οι οποίες σχετίζονται με την αύξηση της<br />
ηλικίας και την επίδραση της σχολικής διδασκαλίας. Πιο συγκεκριμένα επιχειρούμε<br />
να απαντήσουμε στα ακόλουθα ερευνητικά ερωτήματα:<br />
104
1. Αναγνωρίζεται από τους μαθητές η εκπομπή του φωτός από εκτεταμένες<br />
φωτεινές πηγές ως μία μη συνεκτική διαδικασία, κατά την οποία κάθε σημείο της<br />
πηγής εκπέμπει ανεξάρτητα και ισότροπα προς όλες τις κατευθύνσεις;<br />
2. Η σχολική διδακτική παρέμβαση, στα πλαίσια που καθορίζει το αναλυτικό<br />
πρόγραμμα και η ανάλυση των σχετικών θεμάτων από τα σχολικά εγχειρίδια,<br />
είναι επαρκής για την εγκατάλειψη των αυθόρμητα συγκροτημένων<br />
παραστάσεων και την υιοθέτηση του προτύπου της Γεωμετρικής Οπτικής;<br />
3. Η ενδεχόμενη θετική επίδραση της σχολικής διδασκαλίας είναι ισχυρή σε μια<br />
βαθιά χρονική προοπτική;<br />
4. Είναι δυνατόν να εντοπισθούν συγκεκριμένα γνωστικά εμπόδια, τα οποία<br />
ενισχύουν την αντίσταση των βιωματικών νοητικών παραστάσεων στην<br />
προσπάθεια για την προσέγγιση της επιστημονικής γνώσης;<br />
5. Ποια είναι η εξάρτηση της παραστατικής συγκρότησης, αλλά και της ευκολίας<br />
αναμόρφωσης των παραστάσεων, από τη νοητική εξέλιξη που επέρχεται με την<br />
ηλικιακή ωρίμανση;<br />
Της τελικής ερευνητικής μας προσπάθειας, προηγήθηκε δοκιμαστική φάση την<br />
άνοιξη του 2003 με δείγμα 25 μαθητών ΣΤ΄ Δημοτικού, Β΄ Γυμνασίου και Α΄<br />
Λυκείου 6 σχολείων * . Η επεξεργασία των απομαγνητοφωνημένων συνεντεύξεων και<br />
η ανάλυση των αντίστοιχων πρωτοκόλλων, αφενός μας έδωσαν τη δυνατότητα να<br />
αποκτήσουμε μια εικόνα των σχημάτων με τα οποία τα παιδιά ερμηνεύουν τα<br />
φαινόμενα στα οποία εκτέθηκαν, αφετέρου μας βοήθησαν στη διαμόρφωση της<br />
πειραματικής διαδικασίας μέσω της οποίας επιχειρήσαμε να επιτύχουμε το<br />
μετασχηματισμό των ήδη συγκροτημένων παραστάσεων. Με αυτόν τον τρόπο<br />
διαμορφώσαμε τόσο τα ερωτήματα της τελικής συνέντευξης όσο και την οριστική<br />
μορφή των έργων.<br />
Η κύρια πειραματική διαδικασία ήταν χωρισμένη σε δύο ανεξάρτητες θεματικές<br />
ενότητες εκ των οποίων η πρώτη αφορούσε το μηχανισμό εκπομπής του φωτός από<br />
σημειακή πηγή και η δεύτερη το μηχανισμό εκπομπής από εκτεταμένη φωτεινή πηγή.<br />
Η παρεμβολή της πρώτης θεματικής ενότητας θεωρήθηκε απαραίτητη καθώς η<br />
νοητική προσπέλαση στο μη συνεκτικό μοντέλο εκπομπής του Kepler προϋποθέτει<br />
κατά πρώτο λόγο την αναγνώριση της ισότροπης προς όλες τις κατευθύνσεις<br />
εκπομπής του φωτός από σημειακή πηγή -κάτι που, όπως πιστοποιούν τα πορίσματα<br />
σχετικών ερευνών (Tiberghien 1984a, Guesne 1984, Ravanis & Papamichaël 1995,<br />
Langley et al. 1997) και επιβεβαίωσαν τα αποτελέσματα της δοκιμαστικής<br />
εφαρμογής, δεν θεωρείται αυτονόητη κατάκτηση για τους μαθητές- και κατά δεύτερο<br />
λόγο τη δυνατότητα ερμηνείας των φωτεινών αποτελεσμάτων με τη νοητή<br />
αποσύνθεση της εκτεταμένης πηγής σε μια σειρά σημειακών.<br />
Ως τεχνική έρευνας χρησιμοποιήσαμε τις ατομικές ημικατευθυνόμενες συνεντεύξεις.<br />
Αν στο χώρο των κοινωνικών επιστημών ως συνέντευξη ορίζεται γενικά “μια<br />
κατάσταση λεκτικής βασικά αλληλεπίδρασης ανάμεσα σε δύο πρόσωπα που<br />
βρίσκονται σε άμεση επαφή έχοντας προηγουμένως θέσει έναν αντικειμενικό σκοπό”<br />
(Παπακωνσταντίνου 1982, σ. 99), η ημικατευθυνόμενη εκδοχή της προσδιορίζεται<br />
από τρία ιδιαίτερα χαρακτηριστικά:<br />
“- Ο ερευνητής καθορίζει εξαρχής το αντικείμενο της μελέτης του καθώς και τις<br />
κυριότερες παραμέτρους του.<br />
* 66 ο Δημοτικό σχολείο Αθήνας, 1 ο Γυμνάσιο Ασπροπύργου, 3 ο Γυμνάσιο Μεγάρων, Γυμνάσιο<br />
Μαγούλας, Λύκειο Μάνδρας και Λύκειο Ζεφυρίου.<br />
105
- Τα διάφορα θέματα τα οποία έχουν επιλεγεί συζητούνται οπωσδήποτε χωρίς τη<br />
δέσμευση της προκαθορισμένης σειράς ανάπτυξής τους, τόσο στην έκταση όσο<br />
και στον τρόπο επεξεργασίας τους.<br />
- Κάθε θέμα αναπτύσσεται πλήρως και σε βάθος και ο ερευνητής επιτρέπει την<br />
ενασχόληση με άλλο θέμα μόνο όταν το υποκείμενο ολοκληρώσει και εξαντλήσει<br />
την παροχή πληροφοριών που διαθέτει, ή όταν το θέμα δεν παρουσιάζει πλέον<br />
ενδιαφέρον, ή τέλος, όταν αυτό προκαλεί ποικίλες αναστολές στο υποκείμενο”<br />
(ό.π., σ. 102).<br />
Τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά εκτιμήσαμε ότι προσφέρονται για την<br />
αποτελεσματικότερη επίτευξη των ερευνητικών μας στόχων, καθώς επιτρέπουν μια<br />
ευελιξία χειρισμών από την πλευρά του πειραματιστή, διατηρώντας ταυτόχρονα την<br />
απαραίτητη προσήλωση στο ερευνητικό αντικείμενο. Μπορεί η επιλογή των<br />
ατομικών συνεντεύξεων να λειτουργεί περιοριστικά σε ότι αφορά το μέγεθος του<br />
δείγματος, επιτρέπει ωστόσο, μέσα από την καταγραφή των επιχειρημάτων με βάση<br />
τα οποία τα παιδιά υποστηρίζουν τις απαντήσεις τους, τη βαθύτερη ανάλυση των<br />
συλλογισμών και την αποτελεσματικότερη διερεύνηση των νοητικών μορφωμάτων<br />
τους: “Μια οργανωμένη πειραματική διαδικασία σε συνδυασμό με την άντληση<br />
πληροφοριών μέσα από μια συζήτηση κλινικού χαρακτήρα με το υποκείμενο, παρέχει<br />
τη δυνατότητα ποσοτικοποιήσεων ακριβείας, αποφεύγοντας τις άκαμπτες γλωσσικές<br />
διατυπώσεις των ερωτηματολογίων” (Ραβάνης 1991, σ. 84). Ξεκινώντας λοιπόν από<br />
ακριβή ερωτήματα και καθοδηγητικές ιδέες, επιχειρούμε μια συνομιλία επί<br />
συγκεκριμένων πειραματικών καταστάσεων τις οποίες εμείς επιλέγουμε,<br />
διατηρώντας “όλα τα πλεονεκτήματα μιας συνέντευξης προσαρμοσμένης σε κάθε<br />
παιδί, προορισμένης να του επιτρέψει το μέγιστο δυνατό της συνειδητοποίησης και<br />
της διατύπωσης των στάσεων οι οποίες απορρέουν από τη νόησή του” (Piaget 1978,<br />
p. 7). Με αυτόν τον τρόπο οι εξηγήσεις των υποκειμένων αποκτούν μεγάλη σημασία<br />
καθώς εκτός των άλλων “…επιτρέπουν να εντοπίσουμε φαινομενικά σωστές<br />
απαντήσεις, των οποίων όμως οι αιτιολογήσεις είναι τυχαίες ή βασίζονται σε ένα<br />
εσφαλμένο πρότυπο” (Crahay & Delhaxhe 1989, p. 258).<br />
Για να επιτύχουμε λοιπόν την ακριβή ανίχνευση των παραστάσεων σχετικά με το<br />
μηχανισμό εκπομπής του φωτός τόσο από σημειακές όσο και από εκτεταμένες<br />
φωτεινές πηγές, σε παιδιά 12 – 16 ετών τα οποία έχουν δεχτεί συστηματική διδακτική<br />
παρέμβαση στο αντικείμενο αυτό από τη σχολική διδασκαλία, χρησιμοποιήσαμε μια<br />
ειδικά σχεδιασμένη συνέντευξη, η οποία περιελάμβανε ανοικτές ερωτήσεις,<br />
προσαρμοσμένες στο εμπειρικό περιεχόμενο συγκεκριμένων πειραματικών<br />
καταστάσεων (υποκεφάλαια 6.5.1.α. & 6.5.1.β.).<br />
Όσα υποκείμενα εμφάνισαν εναλλακτικά παραστατικά σχήματα συμμετείχαν<br />
ακολούθως στη διαδικασία της διδακτικής παρέμβασης, η οποία ήταν διαφορετική<br />
για κάθε θεματική ενότητα. Στην ενότητα της σημειακής πηγής, με την παρουσίαση<br />
των φωτεινών αποτελεσμάτων και τη διαμεσολάβηση του πειραματιστή,<br />
επιχειρήσαμε την ανάπτυξη συγκρουσιακών διδακτικών διαδικασιών οι οποίες<br />
αποσκοπούσαν στην αποσταθεροποίηση και ταυτόχρονα την ανασυγκρότηση των<br />
νοητικών παραστάσεων των παιδιών, με στόχο την ερμηνεία των φαινομένων στο<br />
πλαίσιο που ορίζουν οι αρχές της Γεωμετρικής Οπτικής (υποκεφ. 6.5.2.β). Η<br />
συγκεκριμένη μεθοδολογική επιλογή βασίστηκε αφενός στο γεγονός ότι τα φωτεινά<br />
αποτελέσματα στην περίπτωση της σημειακής πηγής επιτρέπουν από μόνα τους τη<br />
διασαφήνιση του ορθού προτύπου και αφετέρου στα θετικά αποτελέσματα τα οποία<br />
προέκυψαν από το στάδιο της δοκιμαστικής εφαρμογής αλλά και τα πορίσματα<br />
ανάλογης μελέτης (Ravanis & Papamichaël 1995). Στην ενότητα της εκτεταμένης<br />
πηγής η διδακτική παρέμβαση πραγματοποιήθηκε σε δύο φάσεις. Προηγήθηκε η<br />
106
φάση της εμπλοκής, κατά τη διάρκεια της οποίας η εμφάνιση των φωτεινών<br />
αποτελεσμάτων είχε ως στόχο τόσο την διαμόρφωση συγκρουσιακών καταστάσεων<br />
αποσταθεροποίησης (μέσω της αντίθεσης προβλέψεων και παρατηρησιακών<br />
δεδομένων), όσο και την διακρίβωση της δυνατότητας ανάκλησης του ορθού<br />
προτύπου από τη σχολική διδασκαλία (υποκεφ. 6.5.2.α). Ακολούθησε, για όσα<br />
υποκείμενα δεν κατέστη δυνατόν να αναγνωρίσουν τα χαρακτηριστικά του<br />
επιστημονικού προτύπου, η φάση της πειραματικής παρέμβασης (υποκεφ. 6.5.2.β).<br />
Στη φάση αυτή επιχειρήσαμε την παρουσίαση του ορθού προτύπου -μέσω της<br />
εργαστηριακής προσομοίωσης του ιστορικού πειράματος του Kepler-, σε ένα<br />
αλληλεπιδραστικό μαθησιακό περιβάλλον που διαμορφώθηκε με τη συνεργατική<br />
εκτέλεση του πειράματος και την κατάλληλη καθοδήγηση του πειραματιστή. Ο<br />
διαχωρισμός της παρέμβασης σε δύο φάσεις μας δίνει τη δυνατότητα να μελετήσουμε<br />
τη νοητική εξέλιξη που μπορεί να αποφέρει η μετατροπή μιας ενδοπροσωπικής<br />
γνωστικής διαδικασίας σε διαπροσωπική. Καθώς το άτομο βρίσκεται πολλές φορές<br />
στην ανάγκη να δράσει μόνο του πάνω στα αντικείμενα που το περιβάλλουν, ο<br />
συγκεκριμένος διαμελισμός της διαδικασίας μας επιτρέπει ακριβώς να<br />
διερευνήσουμε τις διαφορές που παρουσιάζονται στις γνωστικές επιδόσεις των<br />
υποκειμένων όταν δρουν μεμονωμένα πάνω σε ένα ορισμένο πειραματικό υλικό και<br />
των αντίστοιχων επιδόσεων όταν επενεργούν στο ίδιο υλικό από κοινού με τον<br />
διδάσκοντα.<br />
Δεκαπέντε περίπου ημέρες μετά τη διδακτική παρέμβαση πραγματοποιήθηκε και για<br />
τις δύο θεματικές ενότητες ο μετά-έλεγχος, τα αποτελέσματα του οποίου έγιναν<br />
αντικείμενο σύγκρισης με αυτά του προ-ελέγχου (υποκεφ. 6.5.3). Ο μετά-έλεγχος<br />
διενεργήθηκε με την ίδια ακριβώς συνέντευξη και με τα ίδια έργα τα οποία είχαν<br />
χρησιμοποιηθεί στον προ-έλεγχο, ώστε τα αποτελέσματα να είναι αμέσως<br />
συγκρίσιμα.<br />
Θα πρέπει να επισημάνουμε ότι καθ’ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας προσπαθήσαμε<br />
να εργαστούμε με μια τεχνική η οποία να περιορίζει στο ελάχιστο τον κίνδυνο της<br />
μίμησης. Έτσι, κατά τη διάρκεια της συνέντευξης με την οποία ανιχνεύσαμε τις<br />
παραστάσεις, δεν δώσαμε στα παιδιά καμία πληροφορία άμεση ή έμμεση. Επίσης η<br />
διδακτική παρέμβαση έγινε με έργα στα οποία είχε επέλθει αλλαγή ενός βασικού<br />
εμπειρικού δεδομένου (το σχήμα της πηγής είχε μετατραπεί από σταυροειδές σε<br />
τετραγωνικό), με αποτέλεσμα στον μετά-έλεγχο τα παιδιά να υποχρεώνονται να<br />
εφαρμόσουν τις νέες παραστάσεις σε καταστάσεις διαφορετικές από αυτές στις<br />
οποίες διαμορφώθηκαν.<br />
6.3. Το δείγμα<br />
Τον πληθυσμό της έρευνάς μας αποτέλεσαν οι μαθητές οι οποίοι κατά το σχολικό<br />
έτος 2003-2004 παρακολούθησαν την ΣΤ΄ Δημοτικού, τη Β΄ Γυμνασίου και την Α΄<br />
Λυκείου. Τα ηλικιακά κριτήρια επιλογής αποφασίστηκαν με βάση την ένταξη<br />
κεφαλαίων της Οπτικής, από το αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών, στην Ε΄ και ΣΤ΄<br />
Δημοτικού καθώς και στη Β΄ Γυμνασίου. Η διδασκαλία θεμάτων Γεωμετρικής<br />
Οπτικής στις τάξεις αυτές δημιουργεί τις προϋποθέσεις:<br />
α) για την απόκτηση από τους μαθητές βασικών γνώσεων σε ότι αφορά τη<br />
συμπεριφορά του φωτός, ως προαπαιτούμενων για τη συμμετοχή τους στην έρευνα,<br />
β) για την ανίχνευση βιωματικών νοητικών παραστάσεων ή εναλλακτικών<br />
παραστατικών σχημάτων τα οποία έχουν διαμορφωθεί από την αλληλεπίδραση<br />
βιωματικών αντιλήψεων και διδασκαλίας στους τομείς της ερευνητικής παρέμβασης,<br />
107
γ) για τον έλεγχο της διατήρησης των εναλλακτικών αυτών παραστάσεων κατά τα<br />
δύο επόμενα έτη μετά την τελευταία σχολική παρέμβαση.<br />
Η επιλογή των υποκειμένων της έρευνας έγινε με τη μέθοδο της συμπτωματικής<br />
δειγματοληψίας. Όταν ο καθορισμός των ορίων του πληθυσμού και η απαρίθμηση<br />
των μελών του δεν είναι πρακτικά εφικτή, “αντί να οριστεί πρώτα ο πληθυσμός και<br />
από αυτόν να ληφθεί τυχαία το δείγμα, ορίζεται πρώτα μια φυσική ομάδα<br />
υποκειμένων, η οποία χρησιμοποιείται ως δείγμα” (Παρασκευόπουλος 1984, σ. 117).<br />
Ο τυχαίος αυτός ορισμός του δείγματος σε επιλεγόμενες πειραματικές συνθήκες μας<br />
επιτρέπει, θεωρώντας το συμπτωματικό αυτό δείγμα σαν ένα μικρό πληθυσμό, να<br />
συνάγουμε τα σχετικά συμπεράσματά μας και στη συνέχεια να τα γενικεύσουμε σε<br />
πληθυσμούς οι οποίοι έχουν χαρακτηριστικά όμοια με το δείγμα (Κομίλη 1989, σ.<br />
92).<br />
Στην έρευνά μας συμμετείχαν 96 μαθητές από 10 σχολεία του νομού Αττικής *<br />
ισοκατανεμημένοι ως προς το ηλικιακό επίπεδο (32 μαθητές από κάθε εκπαιδευτική<br />
βαθμίδα). Η δειγματοληψία ήταν ανεξάρτητη της σχολικής επίδοσης, του<br />
μορφωτικού επιπέδου των γονέων, της κοινωνικής προέλευσης και της περιοχής<br />
κατοικίας, καθώς οι υποθέσεις μας δεν έγιναν στη βάση τέτοιου τύπου<br />
διαφοροποιήσεων. Ωστόσο για λόγους αντιπροσωπευτικότητας επιδιώχθηκε η<br />
μεγαλύτερη δυνατή διασπορά των σχολείων προέλευσης. Η επιλογή των παιδιών<br />
γινόταν από τον δάσκαλο ή τον καθηγητή της τάξης, στους οποίους εξηγούσαμε<br />
ακριβώς την πειραματική διαδικασία και τους στόχους της έρευνας. Οι μαθητές<br />
επιλέγονταν από διαφορετικά τμήματα της ίδιας τάξης, με σκοπό να<br />
εξουδετερώσουμε, κατά το δυνατόν, ενδεχόμενη ειδική επίδραση της διδασκαλίας<br />
από κάποιον διδάσκοντα, είτε με θετικές είτε με αρνητικές επιπτώσεις. Ως προς το<br />
φύλο το δείγμα ήταν διχοτομημένο. Αν και εδώ οι υποθέσεις μας δεν έγιναν με βάση<br />
τη διαφορά του φύλου, η επιλογή ισαρίθμων υποκειμένων από τα δύο φύλα καθιστά<br />
το δείγμα αντιπροσωπευτικό ως προς τη μεταβλητή αυτή.<br />
6.4. Η συλλογή των δεδομένων<br />
Η συλλογή των δεδομένων μας πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια του σχολικού<br />
έτους 2003-2004. Τα υποκείμενα της έρευνας τα οποία κατά τη χρονιά αυτή<br />
παρακολούθησαν την ΣΤ΄ Δημοτικού και τη Β΄ Γυμνασίου, συμμετείχαν στην<br />
πειραματική διαδικασία αμέσως μετά τη διδασκαλία των σχετικών ενοτήτων της<br />
Οπτικής στο σχολείο τους. Οι συνεντεύξεις πραγματοποιήθηκαν με κάθε μαθητή/τρια<br />
χωριστά, σε κάποιον ειδικά διαμορφωμένο χώρο του σχολείου, έξω από την τάξη<br />
του, καθώς για την ευκρίνεια των φωτεινών αποτελεσμάτων των συγκεκριμένων<br />
πειραματικών καταστάσεων απαιτούνται συνθήκες ισχυρής συσκότισης. Οι<br />
προβλέψεις, οι περιγραφές και οι ερμηνείες αφενός διατυπώνονταν προφορικά και<br />
καταγράφονταν σε μαγνητόφωνο (με τη συγκατάθεση των μαθητών), αφετέρου<br />
αποτυπώνονταν γραπτώς σε έντυπες αναπαραστάσεις των πειραματικών διατάξεων.<br />
Παράλληλα, συμπληρώθηκε ειδικό πρωτόκολλο παρατήρησης μη λεκτικών<br />
συμπεριφορών για κάθε παιδί, όπου αυτό κρίθηκε αναγκαίο (σε περιπτώσεις δηλαδή<br />
δραστηριοτήτων τις οποίες δεν μπορούσε να καταγράψει το μαγνητόφωνο –<br />
χειρονομίες, μετακινήσεις στο χώρο για παροχή εξηγήσεων κ.λ.π.). Η ανάλυση των<br />
συνεντεύξεων έγινε τόσο από το απομαγνητοφωνημένο κείμενο όσο και από τη<br />
μελέτη των έντυπων αναπαραστάσεων και των πρωτοκόλλων.<br />
* Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο 66 ο Δημοτικό σχολείο Αθήνας, στα Γυμνάσια Μαγούλας, 2 ο και 4 ο<br />
Ελευσίνας, 2 ο και 3 ο Μεγάρων και στα Ενιαία Λύκεια Μάνδρας, Μαγούλας, Ζεφυρίου και 1 ο Ελευσίνας.<br />
108
Για κάθε παιδί συλλέξαμε δεδομένα σε τρία στάδια με διαφορετική και διακριτή το<br />
καθένα στοχοθέτηση. Στο πρώτο στάδιο πραγματοποιήθηκε η συνέντευξη του προελέγχου<br />
των νοητικών παραστάσεων των παιδιών (υποκεφ. 6.5.1) και στο δεύτερο η<br />
διδακτική παρέμβαση (υποκεφ. 6.5.2). Τα δύο αυτά στάδια πραγματοποιήθηκαν σε<br />
ενιαίο χρόνο περίπου μιας διδακτικής ώρας. Στο τρίτο στάδιο έγινε η συνέντευξη του<br />
μετά-ελέγχου των νοητικών παραστάσεων (υποκεφ. 6.5.3), 15 περίπου μέρες μετά<br />
τον προ-έλεγχο και τη διδακτική παρέμβαση. Κάθε στάδιο περιελάμβανε την<br />
διαδοχική παρουσίαση μιας σειράς προεπιλεγμένων έργων, η διαμόρφωση των<br />
οποίων στηρίχθηκε στο εμπειρικό περιεχόμενο του «οπτικού παράδοξου» του<br />
Αριστοτέλη. Έτσι, τα βασικά στοιχεία κάθε έργου αποτελούσαν μία φωτεινή πηγή,<br />
ένα αδιαφανές διάφραγμα με οπή και μία οθόνη προβολής (Εικ. 1 & 2). Για να<br />
επιτύχουμε μια πλουσιότερη και περισσότερο πλουραλιστική συλλογή δεδομένων<br />
αποφασίσαμε την εναλλακτική ανά μαθητή παρουσίαση της ίδιας σειράς έργων με τη<br />
χρήση εμποδίου στη θέση της οπής του διαφράγματος (Εικ. 3 & 4). Κατ’ αυτόν τον<br />
τρόπο το δείγμα διχοτομήθηκε ακριβώς (και ως προς το φύλο) σε σχέση με τη<br />
μεταβλητή αυτή. Η έκθεση του μισού πληθυσμού του δείγματος στο εναλλακτικό<br />
περιβάλλον του εμποδίου δεν επιφέρει καμία απόκλιση από την κεντρική ερευνητική<br />
μας στόχευση, καθώς οι δύο τύποι διατάξεων έχουν τις ίδιες γνωστικές προϋποθέσεις,<br />
ενώ, στο επίπεδο των φωτεινών αποτελεσμάτων, η μόνη διαφορά τους έγκειται στην<br />
αντικατάσταση των φωτεινών περιοχών της οθόνης από σκιερές και το αντίστροφο.<br />
Επιπρόσθετα, μας επιτρέπει μια διεξοδικότερη ανίχνευση των χαρακτηριστικών των<br />
παραστάσεων των υποκειμένων για το σχηματισμό των σκιών, δίνοντας ταυτόχρονα<br />
τη δυνατότητα σύγκρισης της αποτελεσματικότητας κάθε τύπου διάταξης, σε σχέση<br />
με τους στόχους που θέσαμε. Η διαφοροποίηση των έργων σε κάθε στάδιο της<br />
πειραματικής διαδικασίας συνίστατο στην τροποποίηση των επί μέρους στοιχείων<br />
τους (μέγεθος και σχήμα οπής/εμποδίου, σχετική θέση και απόσταση πηγής –<br />
διαφράγματος/εμποδίου – οθόνης, κ.λ.π.). Οι ερωτήσεις και το πλαίσιο του διαλόγου<br />
που ακολουθούσε ήταν επικεντρωμένο κάθε φορά στα αντιληπτικά δεδομένα του<br />
έργου.<br />
Η πειραματική διαδικασία ενοποιήθηκε χρονικά για τις δύο θεματικές ενότητες<br />
(σημειακής και εκτεταμένης πηγής), φροντίζοντας να διατηρηθεί ακέραια η<br />
αυτονομία των επί μέρους σταδίων τους (καθώς και η χρονική προτεραιότητα της<br />
ενότητας της σημειακής πηγής), έτσι ώστε να μπορούν να μελετηθούν ανεξάρτητα<br />
τόσο από άποψη ελέγχου των ερευνητικών υποθέσεων όσο και από άποψη<br />
αποτελεσμάτων. Οι λόγοι οι οποίοι υπαγόρευσαν τη συγκεκριμένη επιλογή ήταν<br />
αφενός πρακτικής φύσης (περιορισμός της χρονικής διάρκειας), αφετέρου είχαν να<br />
κάνουν με την απαραίτητη συνάρθρωση του περιεχομένου των δύο ενοτήτων στο<br />
στάδιο της διδακτικής παρέμβασης.<br />
109
(Εικόνα 1)<br />
(Εικόνα 2)<br />
110
(Εικόνα 3)<br />
(Εικόνα 4)<br />
111
Παραθέτουμε στη συνέχεια τα διαγράμματα εξέλιξης της πειραματικής διαδικασίας<br />
για κάθε θεματική ενότητα χωριστά και την τελική ενοποιημένη μορφή τους.<br />
Α. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΤΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗ<br />
ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΣΗΜΕΙΑΚΗΣ ΠΗΓΗΣ<br />
Στάδια<br />
πειραματικής<br />
διαδικασίας<br />
Διδακτικό<br />
περιεχόμενο<br />
1. Προ-έλεγχος 2. Διδακτική παρέμβαση 3. Μετά-έλεγχος<br />
Ανίχνευση<br />
παραστατικών<br />
προτύπων<br />
Συγκρουσιακές διαδικασίες<br />
αποσταθεροποίησης<br />
(αντίθεση προβλέψεωνπαρατηρησιακών<br />
δεδομένων) -<br />
διαμεσολάβηση ερευνητή<br />
Έλεγχος<br />
μεταβολών<br />
Β. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΤΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗ<br />
ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΕΚΤΕΤΑΜΕΝΗΣ ΠΗΓΗΣ<br />
Στάδια<br />
πειραματικής<br />
διαδικασίας<br />
Σχήμα<br />
φωτεινής<br />
πηγής<br />
Διδακτικό<br />
περιεχόμενο<br />
1. Προ-έλεγχος Α΄ φάση:<br />
Εμπλοκή<br />
2. Διδακτική παρέμβαση<br />
Β΄ φάση:<br />
Πειραματική<br />
παρέμβαση<br />
3. Μετάέλεγχος<br />
Σταυροειδής Τετραγωνική Τετραγωνική Σταυροειδής<br />
Ανίχνευση<br />
παραστατικών<br />
προτύπων<br />
Συγκρουσιακές<br />
διαδικασίες<br />
αποσταθεροποίησης<br />
(αντίθεση<br />
προβλέψεωνπαρατηρησιακών<br />
δεδομένων) -<br />
ανίχνευση<br />
μεταβολών<br />
Παρουσίαση<br />
ορθού προτύπου<br />
(πείραμα Kepler) -<br />
διαμεσολάβηση<br />
ερευνητή<br />
Έλεγχος<br />
μεταβολών<br />
Γ. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΤΗΣ ΕΝΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗΣ<br />
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ<br />
Χρονική<br />
διάρκεια<br />
Στάδια<br />
πειραματικής<br />
διαδικασίας<br />
Θεματική<br />
ενότητα<br />
Σημειακή<br />
πηγή<br />
Εκτεταμένη<br />
πηγή<br />
Ενιαίος χρόνος (1 διδακτική ώρα)<br />
Εμπλοκή<br />
Εκτεταμένη<br />
πηγή<br />
Διδακτική<br />
παρέμβαση<br />
Σημειακή<br />
πηγή<br />
Πειραματική<br />
παρέμβαση<br />
Εκτεταμένη<br />
πηγή<br />
Χρονική απόσταση 15<br />
περίπου ημερών<br />
Ενιαίος χρόνος<br />
Προέλεγχος<br />
Προέλεγχος<br />
Μετάέλεγχος<br />
Σημειακή<br />
πηγή<br />
Μετάέλεγχος<br />
Εκτεταμένη<br />
πηγή<br />
112
Παρουσιάζουμε ακολούθως τα στάδια της πειραματικής διαδικασίας για κάθε<br />
θεματική ενότητα με τη μορφή των έργων, τα πλαίσια του διαλόγου και τους στόχους<br />
των ερωτήσεων.<br />
6.5. Η πειραματική διαδικασία<br />
6.5.1. Πρώτο στάδιο (προ-έλεγχος): Ανίχνευση των παραστάσεων<br />
Το στάδιο αυτό αποτελεί τη διερευνητική φάση της διαδικασίας, κατά τη διάρκεια<br />
του οποίου επιχειρούμε να ανιχνεύσουμε τις παραστάσεις των υποκειμένων για τον<br />
τρόπο εκπομπής του φωτός από μια φωτεινή πηγή και τη διάδοσή του στον<br />
περιβάλλοντα χώρο. Στο διαδικαστικό επίπεδο δομείται από τη διαδοχική<br />
παρουσίαση μιας σειράς έργων, όπου με την παρουσία φωτεινών πηγών αλλά χωρίς<br />
την ενεργοποίησή τους, ζητούνται προβλέψεις, περιγραφές και ερμηνείες των<br />
αποτελεσμάτων του φωτός, το οποίο εκπέμπεται από την πηγή και προσπίπτει σε<br />
οθόνη μετά την μορφοποίησή του από διάφραγμα με οπή (αντίστοιχα εμπόδιο).<br />
Κεντρικός στόχος του σταδίου αυτού είναι ο έλεγχος της αναγνώρισης από τους<br />
μαθητές της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός και της ισότιμης και ισότροπης προς<br />
όλες τις κατευθύνσεις εκπομπής.<br />
6.5.1.α. Θεματική ενότητα σημειακής πηγής<br />
Αποτελείται από μια σειρά τεσσάρων έργων τα οποία παρουσιάζονται διαδοχικά,<br />
έχοντας ως κοινά στοιχεία την παρουσία της σημειακής πηγής και την σταθερότητα<br />
των αποστάσεων, και με τροποποιημένα τα υπόλοιπα στοιχεία τους.<br />
Έργο Α11<br />
Φωτεινή πηγή διαστάσεων 1cm X 1cm τοποθετείται μέσω μεταλλικής ράβδου<br />
στήριξης στο ένα άκρο οπτικής τράπεζας μήκους 1m και σε ύψος 30cm από το<br />
οριζόντιο επίπεδο. Σε απόσταση 80cm από την πηγή τοποθετούμε λευκή επίπεδη<br />
αδιαφανή και μη λεία * οθόνη διαστάσεων 45cm Χ 55cm, κάθετα στην οπτική<br />
τράπεζα. Μεταξύ της πηγής και της οθόνης και σε απόσταση 50cm από την πηγή<br />
τοποθετούμε επίπεδο και αδιαφανές διάφραγμα χρώματος ανοιχτού γκρι ** , ίδιων<br />
διαστάσεων και παράλληλα με την οθόνη, στο οποίο υπάρχει κυκλική οπή διαμέτρου<br />
1cm *** , στο ίδιο κατακόρυφο επίπεδο με την οπτική τράπεζα και στο ίδιο ακριβώς<br />
ύψος με την πηγή (Σχ. 6.1). Αφού παρουσιάσουμε και εξηγήσουμε τη διάταξη<br />
ξεκινάμε τη διαδικασία διαλόγου με τον ακόλουθο ιστό ερωτήσεων:<br />
- Μπορείς να προβλέψεις τι πρόκειται να δεις στην οθόνη εάν ανάψουμε το λαμπάκι;<br />
- Μπορείς να εντοπίσεις και να υποδείξεις κατά προσέγγιση τη θέση της φωτεινής<br />
περιοχής στην οθόνη;<br />
- Τι σχήμα και τι μέγεθος θα έχει η φωτεινή περιοχή;<br />
- Πού νομίζεις ότι οφείλεται το σχήμα της φωτεινής περιοχής;<br />
- Το διάφραγμα θα φωτιστεί, και αν ναι με ποιο τρόπο;<br />
* Για την αποφυγή φαινομένων ανάκλασης τα οποία ενδεχομένως να προκαλέσουν σύγχυση ερμηνειών<br />
με αποτελέσματα που προέρχονται από φαινόμενα τα οποία δεν εντάσσονται στα πλαίσια των<br />
ερευνητικών μας στόχων.<br />
** Η επιλογή του συγκεκριμένου χρώματος έγινε με στόχο την αποφυγή της ταύτισης του λευκού<br />
χρώματος του διαφράγματος με τη διαφάνειά του, μια σύγχυση ιδιαίτερα διαδεδομένη, τουλάχιστον στα<br />
παιδιά της μικρότερης ηλικιακής ομάδας, όπως διαπιστώθηκε από τη διαδικασία της δοκιμαστικής<br />
εφαρμογής.<br />
*** Οι διαστάσεις της πηγής και της οπής είναι περίπου δύο τάξεις μεγέθους μικρότερες από τις<br />
αποστάσεις πηγής – οθόνης, έτσι ώστε να μπορούμε να τις θεωρήσουμε, με καλή προσέγγιση, ως<br />
σημειακές.<br />
113
- Με ποιο τρόπο νομίζεις ότι εκπέμπεται το φως από την πηγή έτσι ώστε να μας δώσει<br />
το φωτεινό αποτέλεσμα που προέβλεψες;<br />
- Μπορείς να σχεδιάσεις τι ακριβώς συμβαίνει στο σχέδιο αυτό; (δίνεται η έντυπη<br />
αναπαράσταση του έργου Α11).<br />
Α11<br />
(Σχ. 6.1)<br />
Έργο Α12<br />
Μεταφέρουμε τη βάση στήριξης της φωτεινής πηγής 10 cm προς τα κάτω κατά μήκος<br />
της κατακόρυφης ράβδου (Σχ. 6.2) και ρωτάμε:<br />
Α12<br />
(Σχ. 6.2)<br />
- Εάν ανάψουμε τώρα το λαμπάκι, θα φωτιστεί η οθόνη;<br />
Στην περίπτωση καταφατικής απάντησης συνεχίζουμε το διάλογο με τα βήματα των<br />
ερωτήσεων της προηγούμενης διάταξης. Αν η απάντηση είναι αρνητική ρωτάμε<br />
απευθείας:<br />
- Πώς νομίζεις ότι εκπέμπεται το φως από την πηγή έτσι ώστε να μη φτάσει όπως<br />
προέβλεψες στην οθόνη;<br />
- Μπορείς να το σχεδιάσεις αυτό εδώ, στο σχέδιο; (δίνεται η έντυπη αναπαράσταση<br />
της πειραματικής διάταξης Α12).<br />
Από τη βιβλιογραφία είναι γνωστό ότι ένας σημαντικός αριθμός παιδιών αυτών των<br />
ηλικιών επικαλούνται την ευθύγραμμη διάδοση, συνδέοντάς την μόνο με την<br />
οριζόντια διεύθυνση (Guesne 1984, Ravanis & Papamichaël 1995). Με τη διαδικασία<br />
των έργων Α1 και Α2 ελέγχουμε την αναγνώριση από το υποκείμενο της<br />
114
ευθύγραμμης προς όλες τις διευθύνσεις διάδοσης του φωτός, με τον εντοπισμό της<br />
φωτεινής κηλίδας στο σημείο της οθόνης που αποτελεί τη νοητή προέκταση της<br />
ευθείας πηγής-οπής.<br />
Έργο Α13<br />
Επαναφέρουμε τη φωτεινή πηγή στην αρχική της θέση και ταυτόχρονα<br />
αντικαθιστούμε το διάφραγμα με άλλο ίδιων διαστάσεων, που φέρει κυκλική οπή<br />
διαμέτρου 15cm, το κέντρο της οποίας βρίσκεται στην νοητή οριζόντια ευθεία που<br />
διέρχεται από την πηγή (Σχ. 6.3).<br />
Α13<br />
(Σχ. 6.3)<br />
Θέτουμε τα ίδια ερωτήματα με αυτά της διάταξης Α11, με στόχο τον έλεγχο της<br />
αναγνώρισης από το υποκείμενο της εκπομπής του φωτός με τη μορφή κωνικής<br />
δέσμης, η οποία θα έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία κυκλικού φωτεινού δίσκου<br />
στην οθόνη, ελαφρώς μεγαλύτερων διαστάσεων και στο ίδιο ύψος με την οπή.<br />
Έργο Α14<br />
Αποσύρουμε το διάφραγμα και τοποθετούμε δύο επιπλέον ίδιες οθόνες πίσω και πλάι<br />
από την πηγή σε ίσες αποστάσεις με την αρχική οθόνη, έτσι ώστε η πηγή να<br />
βρίσκεται στο κέντρο του διαμορφωμένου σχήματος (Σχ. 6.4).<br />
Α14<br />
(Σχ. 6.4)<br />
115
Αφού παρουσιάσουμε το έργο ρωτάμε:<br />
- Αν ανάψουμε το λαμπάκι, τι προβλέπεις ότι θα δούμε στις τρεις οθόνες που<br />
περιβάλλουν την πηγή;<br />
- Με ποιο τρόπο νομίζεις ότι εκπέμπεται το φως από την πηγή έτσι ώστε να μας δώσει<br />
το φωτεινό αποτέλεσμα που προέβλεψες;<br />
- Μπορείς να σχεδιάσεις τι ακριβώς συμβαίνει στο σχέδιο αυτό; (δίνεται η έντυπη<br />
αναπαράσταση του έργου Α14).<br />
Με το έργο αυτό ελέγχουμε την αναγνώριση της ισοτιμίας όλων των κατευθύνσεων<br />
στην εκπομπή και διάδοση καθώς είναι διαπιστωμένες βιβλιογραφικά παραστάσεις<br />
διάδοσης σε προνομιακές κατευθύνσεις, επιλεγμένες με βάση τη χωρική διευθέτηση<br />
των στοιχείων της διάταξης (Rice & Feher 1987, Goldberg & McDermott 1987,<br />
Feher & Rice 1988).<br />
Εναλλακτικά έργα με τη χρήση εμποδίου<br />
Τα έργα Α΄11, Α΄12 και Α΄13 (Σχ. 6.5) είναι πανομοιότυπα με τα έργα Α11, Α12 και<br />
Α13, με τη διαφορά ότι στη θέση της οπής του διαφράγματος τοποθετούμε κυκλικά<br />
εμπόδια διαμέτρου 1cm και 15cm αντίστοιχα, τα οποία στηρίζονται στην οπτική<br />
τράπεζα με λεπτό ευθύγραμμο σύρμα διαμέτρου 0,8mm. Το έργο Α14 παραμένει ως<br />
έχει. Το ίδιο ισχύει για τη διαδοχή παρουσίασης και τη στοχοθέτηση. Το πλαίσιο του<br />
διαλόγου τροποποιείται στο βαθμό που απαιτεί η προσαρμογή του στο διαφορετικό<br />
εμπειρικό περιεχόμενο των έργων. Π.χ.<br />
- Μπορείς να προβλέψεις τι πρόκειται να δεις στην οθόνη εάν ανάψουμε το λαμπάκι;<br />
Στην περίπτωση που το υποκείμενο προβλέψει το σχηματισμό σκιάς, συνεχίζουμε ως<br />
εξής:<br />
- Μπορείς να εντοπίσεις και να υποδείξεις κατά προσέγγιση τη θέση της σκιάς στην<br />
οθόνη;<br />
- Τι σχήμα και τι μέγεθος θα έχει η σκιά;<br />
- Πού νομίζεις ότι οφείλεται το σχήμα της σκιάς;<br />
- Η υπόλοιπη οθόνη θα φωτιστεί, και με ποιο τρόπο;<br />
- Το εμπόδιο (στο έργο Α΄13) θα φωτιστεί, και αν ναι με ποιο τρόπο;<br />
- Με ποιο τρόπο νομίζεις ότι εκπέμπεται το φως από την πηγή έτσι ώστε να μας δώσει<br />
το φωτεινό αποτέλεσμα που προέβλεψες;<br />
- Μπορείς να σχεδιάσεις τι ακριβώς συμβαίνει στο σχέδιο αυτό; (δίνεται η έντυπη<br />
αναπαράσταση της πειραματικής διάταξης).<br />
Στην περίπτωση κατά την οποία το υποκείμενο δεν προβλέψει το σχηματισμό σκιάς ο<br />
διάλογος συνεχίζεται στη βάση των τριών τελευταίων ερωτήσεων.<br />
116
Α΄11<br />
Α΄12<br />
Α΄13<br />
Α΄14<br />
(Σχ. 6.5)<br />
117
6.5.1.β. Θεματική ενότητα εκτεταμένης πηγής<br />
Αποτελείται από μια σειρά οκτώ έργων τα οποία παρουσιάζονται διαδοχικά και<br />
έχουν ως κοινό στοιχείο την παρουσία εκτεταμένης φωτεινής πηγής, ενώ<br />
τροποποιούνται ανά έργο, το μέγεθος και το σχήμα πηγής και οπής, καθώς και οι<br />
σχετικές αποστάσεις μεταξύ πηγής διαφράγματος και οθόνης. *<br />
Έργο Α21<br />
Φωτεινή πηγή φθορισμού νέον (3ΚV, 22mΑ, 30W, 25KHz) σχήματος σταυρού<br />
διαστάσεων 10cm X 10cm και διατομής σωλήνα 1cm, τοποθετείται μέσω<br />
κατάλληλου συστήματος στήριξης στο ένα άκρο της οπτικής τράπεζας, με τέτοιο<br />
τρόπο ώστε το κέντρο του σταυρού να βρίσκεται σε ύψος 30cm από το οριζόντιο<br />
επίπεδο. Τα υπόλοιπα στοιχεία μορφοποιούνται όπως ακριβώς και στο έργο Α11 (Σχ.<br />
6.6).<br />
Α21<br />
(Σχ. 6.6)<br />
Αφού παρουσιάσουμε και εξηγήσουμε τη διάταξη ξεκινάμε τη διαδικασία του<br />
διαλόγου διατηρώντας τον ιστό των ερωτήσεων του έργου Α11. Στόχος μας ο<br />
έλεγχος της αναγνώρισης, από την πλευρά του υποκειμένου, των χαρακτηριστικών<br />
της μη συνεκτικής εκπομπής, η οποία αποδίδεται με τον ομοιόμορφο φωτισμό του<br />
διαφράγματος και τη σχηματοποίηση στην οθόνη φωτεινής σταυροειδούς προβολής.<br />
Στην περίπτωση παραστάσεων καθηλωμένων σε διαισθητικά πρότυπα, αναμένουμε<br />
απαντήσεις οι οποίες προβλέπουν είτε το σχηματισμό κυκλικής φωτεινής κηλίδας<br />
στην οθόνη, εφόσον αντλούνται από συλλογισμούς επικεντρωμένους στην οπή, είτε<br />
την αποτύπωση του σχήματος της πηγής στο διάφραγμα, όταν προέρχονται από<br />
νοητικά σχήματα ολιστικής μεταφοράς και απεικόνισης (Goldberg & McDermott<br />
1987, Rice & Feher 1987).<br />
Έργο Α22<br />
Καλύπτουμε το επάνω μέρος του σταυρού έτσι ώστε η φωτεινή πηγή να πάρει το<br />
σχήμα ορθού «Τ» (Σχ. 6.7) και επανερχόμαστε στο διάλογο.<br />
* Μια σειρά παρόμοιων πειραματικών διατάξεων προτείνουν και οι McDermott & Shaffer στο<br />
Μαθήματα Εισαγωγικής Φυσικής (2001), με στόχο τη διερεύνηση του επιπέδου κατανόησης των εννοιών<br />
της Γεωμετρικής Οπτικής από φοιτητές του Πανεπιστημίου της Washington (McDermott 1996).<br />
118
Α22<br />
(Σχ. 6.7)<br />
Στην περίπτωση κατά την οποία το υποκείμενο είχε προβλέψει στο προηγούμενο<br />
έργο τα σωστά φωτεινά αποτελέσματα –τον ομοιόμορφο δηλαδή φωτισμό του<br />
διαφράγματος και την εμφάνιση σταυροειδούς φωτεινής προβολής στην οθόνη-, η<br />
διατάραξη της συμμετρίας του σχήματος της πηγής μας επιτρέπει τώρα να ελέγξουμε<br />
εάν η ορθή πρόβλεψη ήταν αποτέλεσμα αναγνώρισης των χαρακτηριστικών του<br />
ορθού προτύπου ή απόρροια εναλλακτικού παραστατικού σχήματος. Με άλλα λόγια,<br />
μια δεύτερη σωστή πρόβλεψη (εμφάνιση φωτεινής προβολής σχήματος<br />
αντεστραμμένου «Τ»), συνοδευόμενη από την κατάλληλη αιτιολόγηση (μη<br />
συνεκτική εκπομπή και διασταύρωση των φωτεινών δεσμών στην οπή), λειτουργεί<br />
ως κριτήριο υιοθέτησης και επαρκούς εφαρμογής των αρχών της Γεωμετρικής<br />
Οπτικής από το υποκείμενο. Σε διαφορετική περίπτωση, ανιχνεύονται και<br />
συστηματοποιούνται, ως ένα βαθμό, τα χαρακτηριστικά του συγκροτημένου<br />
βιωματικού σχήματος.<br />
Έργο Α23<br />
Επαναφέρουμε τη φωτεινή πηγή στο αρχικό της σχήμα ενώ ταυτόχρονα<br />
αντικαθιστούμε το διάφραγμα με άλλο, το οποίο φέρει τετραγωνική οπή ίδιων<br />
διαστάσεων με την κυκλική (Σχ. 6.8) και ρωτάμε:<br />
- Θα αλλάξει η μορφή της φωτεινής περιοχής τώρα στην οθόνη; Τι πιστεύεις ότι είναι<br />
αυτό που καθορίζει την αλλαγή (ή μη) του σχήματός της;<br />
Α23<br />
(Σχ. 6.8)<br />
119
Με τις ερωτήσεις αυτές, ελέγχουμε τα χαρακτηριστικά της παράστασης ως προς το<br />
ζήτημα της αποκλειστικής ή μη εξάρτησης του σχήματος της προβολής από τα<br />
μορφολογικά χαρακτηριστικά της οπής. Απαντήσεις οι οποίες βασίζονται στο ορθό<br />
πρότυπο θα αποδίδουν το αναμενόμενο και πάλι σταυροειδές σχήμα της προβολής<br />
στην ταυτόχρονη εξάρτησή του τόσο από το σχήμα της πηγής όσο και από αυτό της<br />
οπής. Αντίθετα, απαντήσεις που στηρίζονται σε διαισθητικά πρότυπα θα συσχετίζουν<br />
τη μορφή της φωτεινής προβολής αποκλειστικά με το σχήμα της οπής.<br />
Έργο Α24<br />
Επαναφέρουμε το διάφραγμα με την κυκλική οπή και μετακινούμε την οθόνη επάνω<br />
στον μεταλλικό αγωγό της οπτικής τράπεζας, ούτως ώστε να πλησιάσει το διάφραγμα<br />
σε απόσταση 5cm (Σχ. 6.9).<br />
Α24<br />
(Σχ. 6.9)<br />
Αφού υπενθυμίσουμε την πρόβλεψη στο έργο Α22, επανερχόμαστε στο διάλογο<br />
ρωτώντας:<br />
- Νομίζεις ότι θα αλλάξει κάτι τώρα στο φωτισμό της οθόνης;<br />
Αν η απάντηση είναι καταφατική συνεχίζουμε:<br />
- Ποιο πιστεύεις ότι θα είναι τώρα το σχήμα και το μέγεθος της προβολής και για ποιο<br />
λόγο;<br />
Όταν η παράσταση έχει τα χαρακτηριστικά του ορθού προτύπου, τότε αναμενόμενη<br />
είναι μια απάντηση η οποία υποστηρίζει το σχηματισμό σημειακής κυκλικής<br />
φωτεινής προβολής στο ίδιο ύψος με την οπή και θεμελιώνεται σε συλλογισμούς που<br />
αποδίδουν την προβλεπόμενη αλλαγή στο γεγονός ότι οι διασταυρούμενες στην οπή<br />
φωτεινές δέσμες, προερχόμενες από κάθε σημείο της πηγής, δεν έχουν το<br />
απαιτούμενο εύρος, ώστε να είναι σε θέση να μορφοποιήσουν εκ νέου το<br />
σταυροειδές σχήμα. Σε αντίθετη περίπτωση αναμένουμε απαντήσεις οι οποίες μπορεί<br />
μεν να υποστηρίζουν το ίδιο φωτεινό αποτέλεσμα, οι αιτιολογήσεις τους όμως<br />
απορρέουν από διαισθητικές παραστάσεις που έχουν διαμορφωθεί στη βάση της<br />
καθημερινής εμπειρίας, όπου η φωτεινή προβολή έχει συνήθως το σχήμα του<br />
εκάστοτε ανοίγματος.<br />
Έργο Α25<br />
Χωρίς να μετακινήσουμε την οθόνη, αντικαθιστούμε το διάφραγμα με άλλο, το οποίο<br />
φέρει εκτεταμένη κυκλική οπή διαστάσεων ελαφρώς μεγαλύτερων αυτών της πηγής<br />
και στο ίδιο ύψος με αυτήν (Σχ. 6.10).<br />
120
Α25<br />
(Σχ. 6.10)<br />
Διατηρώντας, σε σχέση με το προηγούμενο έργο, σταθερές τις σχετικές αποστάσεις<br />
μεταξύ πηγής, διαφράγματος και οθόνης επιχειρούμε να ανιχνεύσουμε και πάλι τα<br />
χαρακτηριστικά του ορθού προτύπου, δηλαδή την εμφάνιση φωτεινού κυκλικού<br />
δίσκου στην οθόνη, ίδιων διαστάσεων και στο ίδιο ύψος με την οπή. Στην περίπτωση<br />
εναλλακτικών παραστάσεων, εξετάζουμε κατά πόσον το μέγεθος της οπής επηρεάζει<br />
τον τρόπο εκπομπής του φωτός από την πηγή, καθώς η απόδοση ενεργών ιδιοτήτων<br />
σε στοιχεία των διατάξεων αποτελεί μια παραστατική συνιστώσα η οποία<br />
εμφανίζεται συχνά στα ερμηνευτικά σχήματα των μαθητών (Fawaz & Viennot 1986,<br />
Rice & Feher 1987, Feher & Rice 1988). Με τον τρόπο αυτό ελέγχουμε τη<br />
σταθερότητα των χαρακτηριστικών του παραστατικού προτύπου που χρησιμοποιεί το<br />
υποκείμενο ως προς τον μηχανισμό εκπομπής της ακτινοβολίας. Η σταθερή εξάλλου<br />
επανάληψη της ερώτησης σχετικά με τον τρόπο φωτισμού της επιφάνειας του<br />
διαφράγματος εξυπηρετεί, και στο συγκεκριμένο έργο, αυτήν ακριβώς τη στόχευση.<br />
Έργο Α26<br />
Απομακρύνουμε βαθμιαία την οθόνη, κατ’ αρχήν όσο επιτρέπει το μήκος της ράγας<br />
της οπτικής τράπεζας και στη συνέχεια ζητάμε από τα υποκείμενα να φανταστούν τη<br />
περαιτέρω απομάκρυνσή της σε πολύ μεγαλύτερη απόσταση, ζητώντας επανάληψη<br />
της πρόβλεψης (Σχ. 6.11).<br />
Α26<br />
(Σχ. 6.11)<br />
121
Με τον τρόπο αυτό επιχειρούμε να ελέγξουμε τη σταθερότητα των χαρακτηριστικών<br />
τής παράστασης σε σχέση με δύο μεταβλητές (μέγεθος οπής και σχετική απόσταση).<br />
Παραστάσεις οι οποίες αντλούν τα χαρακτηριστικά τους από τη συγκρότηση του<br />
ορθού προτύπου, αναμένουμε να δώσουν απαντήσεις οι οποίες θα προβλέπουν στην<br />
οθόνη τη βαθμιαία εμφάνιση του σταυροειδούς σχήματος της πηγής, ως αποτέλεσμα<br />
της ανεξάρτητης εκπομπής κάθε σημείου της πηγής και της σύνθεσης των επί μέρους<br />
φωτεινών αποτελεσμάτων. Ουσιαστικά, επαναλαμβάνουμε με αντίθετη χρονική<br />
σειρά το πείραμα της σημειακής οπής, έχοντας μεταβάλλει ταυτόχρονα την τάξη<br />
μεγέθους δύο στοιχείων της διάταξης (μέγεθος οπής και απόσταση), έτσι ώστε το<br />
τελικό μεν αποτέλεσμα να είναι μορφολογικά το ίδιο, οι αναμενόμενες διαστάσεις<br />
του όμως να έχουν μεγεθυνθεί ανάλογα. Στην περίπτωση παραστάσεων ολιστικής<br />
μεταφοράς ή επικεντρωμένων στην οπή, περιμένουμε απαντήσεις οι οποίες θα<br />
διατηρούν αναλλοίωτο το σχήμα της προβολής, ανεξάρτητα από τη θέση της οθόνης.<br />
Έργο Α27<br />
Χωρίς να μετακινήσουμε την οθόνη, και προτρέποντας πάλι τα παιδιά να φανταστούν<br />
τη θέση της σε μεγαλύτερη απόσταση, αντικαθιστούμε το διάφραγμα με άλλο που<br />
φέρει τετραγωνική οπή ίδιων διαστάσεων με την εκτεταμένη κυκλική του<br />
προηγούμενου έργου (Σχ. 6.12).<br />
Α27<br />
(Σχ. 6.12)<br />
Επανερχόμαστε στο διάλογο, ζητώντας από τα υποκείμενα να προβλέψουν και να<br />
αιτιολογήσουν ενδεχόμενες αλλαγές στο σχήμα της φωτεινής προβολής. Υποκείμενα<br />
τα οποία απάντησαν σωστά και αιτιολόγησαν επαρκώς τις προβλέψεις τους στο<br />
προηγούμενο έργο, αναμένουμε να προβλέψουν και πάλι τη δημιουργία<br />
σταυροειδούς, μεγάλου μεγέθους φωτεινής προβολής, ο σχηματισμός της οποίας έχει<br />
προέλθει από τη σύνθεση πολλών μικρότερων τετραγωνικών προβολών, ως<br />
αποτέλεσμα του μη συνεκτικού τρόπου εκπομπής της πηγής. Αντίθετα, υποκείμενα οι<br />
παραστάσεις των οποίων είτε είναι προσηλωμένες στο σχήμα της ολιστικής<br />
μεταφοράς είτε είναι επικεντρωμένες στην οπή, αναμένουμε να προβλέψουν απλώς<br />
μετατροπή της μορφής της προβολής από κυκλική σε τετραγωνική.<br />
Έργο Α28<br />
Αποσύρουμε το διάφραγμα και τοποθετούμε δύο επιπλέον ίδιες οθόνες πίσω και πλάι<br />
από την πηγή σε ίσες αποστάσεις με την αρχική οθόνη, έτσι ώστε η πηγή να<br />
βρίσκεται στο κέντρο του διαμορφωμένου σχήματος (Σχ.6.13).<br />
122
Α28<br />
(Σχ. 6.13)<br />
Στη συνέχεια ζητάμε από τα υποκείμενα να προβλέψουν τον τρόπο φωτισμού κάθε<br />
μιας εκ των τριών οθονών. Με το έργο αυτό επιχειρούμε να ανιχνεύσουμε τις<br />
συγκροτημένες παραστάσεις ανεξάρτητα από τη μορφοποίηση της φωτεινής δέσμης<br />
από το διάφραγμα, η οποία ενδεχομένως να έχει διαμορφώσει ιδιαίτερες σημασίες<br />
στους συλλογισμούς των παιδιών. Επί πλέον, η αποκατάσταση της χωρικής<br />
συμμετρίας μας δίνει τη δυνατότητα να ελέγξουμε το βαθμό επίδρασης των<br />
χωροταξικών διευθετήσεων των προηγούμενων έργων στη συγκρότηση των<br />
παραστατικών σχημάτων.<br />
Εναλλακτικά έργα με τη χρήση εμποδίου<br />
Τα έργα Α΄21 - Α΄27 αποτελούν «αντίγραφα» των έργων Α21 – Α27 με την<br />
αντικατάσταση του διαφράγματος από εμπόδιο, το οποίο έχει κάθε φορά το μέγεθος<br />
και το σχήμα της αντίστοιχης οπής. Το έργο Α΄28 παραμένει ως έχει (Σχ. 6.14). Τα<br />
αναμενόμενα στην οθόνη αποτελέσματα, σύμφωνα με το μοντέλο της Γεωμετρικής<br />
Οπτικής, θα συνάγονται σε κάθε περίπτωση, με τη μετατροπή των φωτισμένων<br />
περιοχών σε σκιασμένες. Η διαδοχή παρουσίασης και η στοχοθέτηση είναι οι ίδιες,<br />
ενώ το πλαίσιο του διαλόγου τροποποιείται ανάλογα και προσαρμόζεται στα νέα<br />
εμπειρικά δεδομένα.<br />
123
Α΄21<br />
Α΄22<br />
Α΄23<br />
Α΄24<br />
124
Α΄25<br />
Α΄26<br />
Α΄27<br />
Α΄28<br />
(Σχ. 6.14)<br />
125
6.5.2. Δεύτερο στάδιο: Διδακτική παρέμβαση<br />
Η διδακτική παρέμβαση πραγματοποιείται με τη χρήση έργων τα οποία έχουν τις<br />
ίδιες γνωστικές προϋποθέσεις αλλά διαφορετικό εμπειρικό περιεχόμενο ως προς αυτά<br />
του προ-ελέγχου και του μετά-ελέγχου. Έτσι, τροποποιείται το σχήμα της<br />
εκτεταμένης φωτεινής πηγής και στη θέση του σταυροειδούς λαμπτήρα τοποθετείται<br />
άλλος, ίδιων διαστάσεων λαμπτήρας, τετραγωνικού σχήματος. Η αλλαγή του<br />
σχήματος της πηγής έχει ιδιαίτερη σημασία από μεθοδολογική άποψη, γιατί μας<br />
επιτρέπει τον ασφαλέστερο έλεγχο της αφομοίωσης των χαρακτηριστικών του ορθού<br />
προτύπου, καθώς στον μετά-έλεγχο τα παιδιά καλούνται να εφαρμόσουν τις<br />
οικοδομηθείσες παραστάσεις σε καταστάσεις διαφορετικές από αυτές κάτω από τις<br />
οποίες συγκροτήθηκαν. Επί πλέον, μας δίνει τη δυνατότητα άμεσης σύγκρισης των<br />
αποτελεσμάτων μεταξύ του αρχικού και του τελικού σταδίου της διαδικασίας.<br />
6.5.2.α. Πρώτη φάση: Εμπλοκή των υποκειμένων στις συγκρουσιακές<br />
διδακτικές διαδικασίες<br />
Κατά τη διάρκεια της πρώτης φάσης της διδακτικής παρέμβασης επιχειρούμε αφενός<br />
μεν να εξακριβώσουμε τη δυνατότητα αναγνώρισης του ορθού προτύπου από τη<br />
σχολική διδασκαλία * , αφετέρου δε να προωθήσουμε διαδικασίες νοητικών<br />
αποσυντονισμών, μέσα στις συγκρουσιακές συνθήκες που διαμορφώνονται από την<br />
αντίθεση μεταξύ προβλέψεων και αισθητηριακών παρατηρήσεων. Η πειραματική<br />
διαδικασία συνίσταται στην παρουσίαση τριών έργων, αντίγραφων αυτών του<br />
προελέγχου, τα οποία έχουν επιλεγεί με τέτοιο τρόπο, ώστε να οδηγούν σε<br />
αποσταθεροποίηση τις αυθόρμητα συγκροτημένες νοητικές παραστάσεις. Η διαδοχή<br />
των έργων δηλαδή είναι τέτοια, ώστε τα φωτεινά αποτελέσματα κάθε έργου που<br />
έπεται να επιτρέπουν στο υποκείμενο να αναγνωρίσει την ανεπάρκεια του<br />
προηγούμενου ερμηνευτικού του σχήματος. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας<br />
ζητούνται κατά σειρά:<br />
- προβλέψεις αποτελεσμάτων,<br />
- αιτιολογήσεις των προβλέψεων,<br />
- ενεργοποίηση της πηγής με στόχο την επιβεβαίωση ή διάψευση των προβλέψεων,<br />
- νέες αιτιολογήσεις και σύγκριση με τις αρχικές προβλέψεις και αιτιολογήσεις.<br />
Το πλαίσιο διαλόγου παραμένει το ίδιο. Σε κάθε διάταξη δίνονται δύο έντυπες<br />
αναπαραστάσεις . μία στο στάδιο της πρόβλεψης και μία στο στάδιο της εμφάνισης<br />
των φωτεινών αποτελεσμάτων.<br />
Έργο Β1<br />
Φωτεινή πηγή φθορισμού νέον (3ΚV, 22mΑ, 30W, 25KHz) σχήματος τετραγώνου<br />
διαστάσεων 10cm X 10cm και διατομής σωλήνα 1cm, αντικαθιστά την σταυροειδή<br />
πηγή. Ως διάφραγμα χρησιμοποιούμε αυτό με τη σημειακή οπή (διάμετρος 1cm). Οι<br />
αποστάσεις μεταξύ πηγής – διαφράγματος και διαφράγματος – οθόνης είναι 80cm και<br />
5cm αντίστοιχα (Σχ. 6.15). Με τη φωτεινή πηγή απενεργοποιημένη ζητάμε από το<br />
υποκείμενο προβλέψεις των φωτεινών αποτελεσμάτων τόσο στην οθόνη όσο και<br />
στην επιφάνεια του διαφράγματος, καθώς και την αιτιολόγησή τους με την<br />
αναπαράσταση της πορείας του φωτός στην αντίστοιχο πρωτόκολλο. Η σύγκριση των<br />
απαντήσεων με αυτές που έδωσε το υποκείμενο στο αντίστοιχο έργο Α24 του προελέγχου,<br />
μας επιτρέπει να ελέγξουμε τη σταθερότητα των χαρακτηριστικών του<br />
παραστατικού σχήματος, ή την εξάρτησή τους από το εκάστοτε σχήμα της πηγής.<br />
* σύμφωνα με το ισχύον αναλυτικό πρόγραμμα ο μηχανισμός σχηματισμού σκιών διδάσκεται στην Ε΄<br />
Δημοτικού, η θεωρία του σκοτεινού θαλάμου στην ΣΤ΄ Δημοτικού, ενώ στη Β΄ Γυμνασίου τα ίδια<br />
γνωστικά αντικείμενα επαναλαμβάνονται.<br />
126
Β1<br />
(Σχ. 6.15)<br />
Στη συνέχεια ενεργοποιούμε τη φωτεινή πηγή οπότε στην οθόνη εμφανίζεται<br />
φωτεινή κηλίδα ίδιων διαστάσεων και στο ίδιο ύψος με την οπή, ενώ το διάφραγμα<br />
φωτίζεται ομοιόμορφα. Υπενθυμίζοντας τη διατυπωθείσα πρόβλεψη του ίδιου του<br />
παιδιού, ζητάμε εξηγήσεις και, στην περίπτωση διάψευσης, νέες αιτιολογήσεις. Η<br />
τρώση της ερμηνευτικής αξίας του διαισθητικού προτύπου της ολιστικής μεταφοράς<br />
είναι ισχυρή και τα υποκείμενα της παραστατικής αυτής κατηγορίας, αδυνατώντας να<br />
παράσχουν εξηγήσεις βασισμένες στο πρότυπο αυτό, υιοθετούν τώρα ένα νέο<br />
ερμηνευτικό σχήμα, συμβατό με τα παρατηρησιακά δεδομένα, το οποίο και<br />
καταγράφουμε.<br />
Έργο Β2<br />
Απενεργοποιούμε τη φωτεινή πηγή και απομακρύνουμε την οθόνη σε απόσταση<br />
30cm από το διάφραγμα (Σχ. 6.16).<br />
Β2<br />
(Σχ. 6.16)<br />
Οι απαντήσεις των υποκειμένων των οποίων οι προβλέψεις επαληθεύτηκαν στο<br />
προηγούμενο έργο παραμένουν σύμφωνες με το συγκροτημένο πρότυπο και<br />
συνάδουν με αυτές που διατυπώθηκαν στο αντίστοιχο έργο Α21 του προ-ελέγχου.<br />
Υποκείμενα των οποίων οι προβλέψεις διαψεύστηκαν διατυπώνουν τώρα προβλέψεις<br />
συμβατές με το νέο διαμορφωμένο ερμηνευτικό πρότυπο.<br />
127
Ενεργοποιούμε ακολούθως τη φωτεινή πηγή. Ο ομοιόμορφος φωτισμός του<br />
διαφράγματος είναι τώρα προβλέψιμος και επαληθεύεται για το σύνολο των<br />
υποκειμένων, η εμφάνιση όμως τετραγωνικής φωτεινής προβολής στην οθόνη<br />
έρχεται σε αντίθεση με τα παραστατικά σχήματα που επικεντρώνονται στην οπή,<br />
δημιουργώντας αμφιβολίες, ερωτηματικά και αμφισβητήσεις. Αποφεύγοντας να<br />
προτείνουμε οποιαδήποτε εναλλακτική ερμηνεία, ζητάμε από το υποκείμενο<br />
πειστικές αιτιολογήσεις, αναμένοντας αναδιοργάνωση των συλλογισμών του ή/και<br />
αναγνώριση του ορθού προτύπου βασισμένοι στην ενδεχόμενη θετική επίδραση και<br />
εμβέλεια της σχολικής διδασκαλίας.<br />
Έργο Β3<br />
Απενεργοποιώντας και πάλι τη φωτεινή πηγή και χωρίς να μεταβάλουμε τις σχετικές<br />
αποστάσεις μεταξύ πηγής, διαφράγματος και οθόνης, τοποθετούμε ένα μικρό<br />
αδιαφανές αντικείμενο μπροστά από την κάτω πλευρά της τετραγωνικής πηγής με<br />
τέτοιο τρόπο ώστε να τροποποιηθεί το σχήμα της και να πάρει τη μορφή ορθού «Π»<br />
(Σχ. 6.17).<br />
Β3<br />
(Σχ. 6.17)<br />
Εφόσον το υποκείμενο έχει διατυπώσει κάποιο ερμηνευτικό σχήμα (ορθό ή μη) κατά<br />
την παρουσίαση του προηγούμενου έργου, αναμένουμε πρόβλεψη σύμφωνη με το<br />
πρότυπο αυτό.<br />
Ενεργοποιούμε εκ νέου την πηγή, οπότε εμφανίζεται στην οθόνη φωτεινή προβολή<br />
σχήματος αντεστραμμένου «Π». Κατ’ αυτόν τον τρόπο κορυφώνεται η κλιμάκωση<br />
των συγκρουσιακών συνθηκών, καθώς η ερμηνεία του αποτελέσματος<br />
αντιστρατεύεται πλέον οποιοδήποτε ερμηνευτικό σχήμα έχει ενδεχομένως<br />
διατυπωθεί προηγουμένως, πλην αυτού της μη συνεκτικής εκπομπής. Με την<br />
καταγραφή των νέων ερμηνευτικών σχημάτων ολοκληρώνεται στο σημείο αυτό η<br />
διαδικασία της πρώτης φάσης της διδακτικής παρέμβασης.<br />
Εναλλακτικά έργα με τη χρήση εμποδίου<br />
Παρουσιάζονται τρία πανομοιότυπα με τα Β1, Β2 και Β3 έργα, με τη διαφορά ότι στη<br />
θέση του διαφράγματος τοποθετείται τώρα σημειακό εμπόδιο, στην ίδια θέση με την<br />
οπή (Σχ. 6.18). Τα εμφανιζόμενα στην οθόνη σκιερά σχήματα είναι ίδια με τα<br />
αντίστοιχα φωτεινά του προηγούμενου τύπου διατάξεων. Η σειρά παρουσίασης και η<br />
στοχοθέτηση παραμένουν ίδιες, ενώ το πλαίσιο διαλόγου τροποποιείται ανάλογα.<br />
128
Β΄1<br />
Β΄2<br />
Β΄3<br />
(Σχ. 6.18)<br />
129
6.5.2.β. Δεύτερη φάση: Πειραματική παρέμβαση<br />
Κατά τη διάρκεια της φάσης αυτής αποσκοπούμε στο μετασχηματισμό των<br />
εναλλακτικών παραστάσεων των υποκειμένων, τα οποία δεν κατέστη δυνατόν να<br />
διατυπώσουν συλλογισμούς με βάση το πρότυπο της Γεωμετρικής Οπτικής κατά τη<br />
συγκρουσιακή διαδικασία. Η νοητική συγκρότηση του ορθού προτύπου επιχειρείται<br />
εδώ με τη διδακτική αξιοποίηση του ιστορικού πειράματος του Kepler και τη<br />
σταδιακή καθοδήγηση των παιδιών, σε ένα περιβάλλον συνεργατικής εκτέλεσης του<br />
πειράματος. Για το σκοπό αυτό κατασκευάσαμε ειδική οπτική συσκευή, η οποία<br />
παρέχει τη δυνατότητα «αποσύνθεσης» της εκτεταμένης φωτεινής πηγής σε<br />
συγκεκριμένο αριθμό σημειακών πηγών. Κάθε μία από τις σημειακές πηγές έχει τη<br />
δυνατότητα να ενεργοποιείται ανεξάρτητα, δημιουργώντας ως φωτεινό αποτύπωμα<br />
στην οθόνη το σχήμα της οπής του διαφράγματος (αντίστοιχα, σκιά με το σχήμα του<br />
εμποδίου στο περιβάλλον των εναλλακτικών έργων). Το συνολικό σχήμα της<br />
φωτεινής προβολής (αντίστοιχα, σκιάς) προκύπτει κάθε φορά ως σύνθεση των επί<br />
μέρους φωτεινών (αντίστοιχα, σκιερών) αποτελεσμάτων κάθε σημειακής πηγής.<br />
Η συσκευή αποτελείται από οκτώ λαμπτήρες αλογόνου διαστάσεων 1cm X 1cm<br />
(12V, 20W), οι οποίες έχουν κατανεμηθεί σε ίσες μεταξύ τους αποστάσεις κατά<br />
μήκος των πλευρών ενός νοητού τετραγώνου διαστάσεων 10cm X 10cm, ίδιου<br />
δηλαδή με τη φθορίζουσα τετραγωνική πηγή που χρησιμοποιήσαμε στη φάση της<br />
εμπλοκής. Κάθε λαμπτήρας στηρίζεται, μέσω ειδικού ντουί υποδοχής, κατακόρυφα<br />
σε ειδική μεταλλική βάση στήριξης, έτσι ώστε να μην παρεμποδίζεται η εκπεμπόμενη<br />
φωτεινή ακτινοβολία στη διάδοσή της προς όλες τις κατευθύνσεις. Όλες οι βάσεις<br />
στήριξης, μαζί με τα καλώδια τροφοδοσίας, καταλήγουν σε κατακόρυφη μεταλλική<br />
ράβδο, η οποία μέσω συστήματος συνδέσμων στερεώνεται στο άκρο της οπτικής<br />
τράπεζας, στην ίδια ακριβώς θέση με τη φθορίζουσα πηγή την οποία αντικαθιστά. Τα<br />
καλώδια τροφοδοσίας οδηγούνται στη συνέχεια σε ειδική αυτοσχέδια κονσόλα<br />
ελέγχου λειτουργίας, όπου διαχωρίζονται κατάλληλα και καταλήγουν σε οκτώ on-off<br />
διακόπτες, οι οποίοι έχουν κατανεμηθεί στην εξωτερική επιφάνεια της κονσόλας<br />
κατά μήκος των πλευρών ενός τετραγώνου και σε χωροθέτηση αντίστοιχη με τους<br />
λαμπτήρες (Εικ. 5).<br />
(Εικόνα 5)<br />
130
Η ακριβής χωροταξική αντιστοιχία διακοπτών και λαμπτήρων μας δίνει τη<br />
δυνατότητα ενεργοποίησης ή/και απενεργοποίησης του εκάστοτε επιλεγόμενου<br />
λαμπτήρα, ανεξάρτητα από τη λειτουργία των υπολοίπων. Στη συσκευή έχουν<br />
τηρηθεί όλοι οι κανόνες ασφάλειας των ηλεκτρικών συσκευών (μετασχηματιστής<br />
220 12V, ασφάλειες προστασίας, κατάλληλα επιλεγμένες διατομές καλωδίων,<br />
κ.λ.π.).<br />
Στη φάση αυτή η διαδικασία έχει ενοποιηθεί για τις δύο θεματικές ενότητες (της<br />
σημειακής και της εκτεταμένης πηγής), λόγω της διαδικαστικής συνάφειας και της<br />
εννοιολογικής συνάρθρωσης του περιεχομένου τους. Παρουσιάζουμε στη συνέχεια<br />
τα έργα και τη διαδικασία της πειραματικής παρέμβασης.<br />
Έργο Γ1<br />
Στη θέση της φθορίζουσας τετραγωνικής πηγής τοποθετούμε την ίδιου σχήματος και<br />
μεγέθους αυτοσχέδια πηγή, η οποία έχει τη δυνατότητα αποσύνθεσης. Σε απόσταση<br />
50cm και επί της οπτικής τράπεζας τοποθετούμε διάφραγμα που φέρει οπή<br />
μεταβλητής διαμέτρου 1 5cm. Η οθόνη τοποθετείται πίσω από το διάφραγμα και<br />
σε απόσταση 80cm από την πηγή. Λόγω του σχήματος της πηγής, καμία από τις<br />
σημειακές πηγές δεν βρίσκεται στην ίδια οριζόντια ευθεία με την οπή (Σχ. 6.19).<br />
Γ1<br />
(Σχ. 6.19)<br />
Επιλέγουμε έναν από τους λαμπτήρες και τη μικρότερη δυνατή διάσταση της οπής<br />
και αφού υπενθυμίσουμε στο υποκείμενο την πρόβλεψή του στο αντίστοιχο έργο Α12<br />
από το στάδιο του προ-ελέγχου * , ενεργοποιούμε τον λαμπτήρα σημειώνοντας τη<br />
φωτεινή προβολή στην οθόνη. Διαπιστώνουμε το κυκλικό σχήμα της, επισημαίνοντας<br />
το αντίστοιχο σχήμα της οπής, και την ευθύγραμμη πορεία διάδοσης του φωτός,<br />
χρησιμοποιώντας λεπτή ευθύγραμμη μεταλλική ράβδο μήκους 80cm, με την οποία<br />
ενώνουμε πηγή και προβολή μέσω της οπής. Απενεργοποιούμε την πηγή και<br />
αυξάνουμε τη διάμετρο της οπής. Με τη χρήση της ράβδου, η οποία φέρει στο ένα<br />
άκρο της γραφίδα, σημειώνουμε την κυκλική βάση του κώνου που σχηματίζεται όταν<br />
η ράβδος –με σταθερό το ένα άκρο της στην πηγή- διαγράφει την περιφέρεια της<br />
οπής. Με την εκ νέου ενεργοποίηση της πηγής πιστοποιούμε την ταύτιση της<br />
προβολής με τον κύκλο που έχουμε διαγράψει. Αυξομειώνοντας τη διάμετρο της<br />
οπής ζητάμε κάθε φορά πρόβλεψη και στη συνέχεια προβαίνουμε σε άμεση<br />
επιβεβαίωση. Στη συνέχεια ζητάμε από το μαθητή να προσπαθήσει να φανταστεί,<br />
* Η λεκτική αυτή παρέμβαση πραγματοποιείται μόνο στα υποκείμενα τα οποία διατύπωσαν εναλλακτικά<br />
παραστατικά σχήματα στη θεματική ενότητα της σημειακής πηγής.<br />
131
κάνοντας υπέρβαση των πραγματικών συνθηκών του πειράματος, το αποτέλεσμα<br />
στην υποθετική περίπτωση μιας οπής απείρων διαστάσεων. Επαναφέρουμε την οπή<br />
στο αρχικό της μέγεθος (σημειακή) και ζητάμε πρόβλεψη αποτελεσμάτων (θέση,<br />
μέγεθος και σχήμα προβολής) από τη διαδοχική και αυτοτελή ενεργοποίηση των<br />
υπολοίπων λαμπτήρων προβαίνοντας κάθε φορά σε άμεση επιβεβαίωση/διάψευση<br />
των προβλέψεων. Ενεργοποιούμε στη συνέχεια διαδοχικά και μόνιμα τις σημειακές<br />
πηγές, διαμορφώνοντας σταδιακά το τετραγωνικό σχήμα της φωτεινής προβολής ως<br />
το άθροισμα των οκτώ σημειακών φωτεινών κηλίδων (Εικ. 6).<br />
(Εικόνα 6)<br />
Τέλος απενεργοποιούμε διαδοχικά και αυτοτελώς την κεντρική κάτω και κεντρική<br />
πλάγια σημειακή πηγή, μορφοποιώντας την εκτεταμένη πηγή σε σχήμα ορθού και<br />
πλάγιου «Π» αντίστοιχα. Η τροποποίηση αυτή επιτρέπει στα παιδιά να ερμηνεύσουν<br />
την αντιστροφή του σχήματος τόσο σε κατακόρυφο όσο και σε οριζόντιο επίπεδο η<br />
οποία εμπίπτει στα παρατηρησιακά δεδομένα μόνο στην περίπτωση φωτεινής πηγής<br />
ασύμμετρου σχήματος (Εικ. 7).<br />
(Εικόνα 7)<br />
132
Έργο Γ2<br />
Διατηρούμε το μέγεθος της οπής στη μικρότερη διάσταση και πλησιάζουμε την<br />
οθόνη σε απόσταση 5cm από το διάφραγμα (Σχ. 6.20).<br />
Γ2<br />
(Σχ. 6.20)<br />
Ακολουθώντας την ίδια διαδικασία παρέμβασης (πρόβλεψη – άμεση επιβεβαίωση –<br />
διάλογος – καθοδήγηση – ερμηνεία), ενεργοποιούμε διαδοχικά τις σημειακές πηγές.<br />
Η σχεδόν απόλυτη επικάλυψη των διαδοχικά εμφανιζόμενων φωτεινών κυκλικών<br />
κηλίδων, δίνει ως συνολικό αποτέλεσμα φωτεινή προβολή κυκλικού σχήματος και<br />
ίδιων περίπου διαστάσεων με την οπή.<br />
Απομακρύνουμε στη συνέχεια την οθόνη από το διάφραγμα μετακινώντας την αργά<br />
και σταθερά, πάνω στον οδηγό της οπτικής τράπεζας και μέχρι την αρχική της θέση.<br />
Διαπιστώνουμε σε ένα κλίμα συνεργατικού διαλόγου την αύξηση της διασποράς των<br />
φωτεινών κυκλικών κηλίδων και του μεγέθους τους και επισημαίνουμε την<br />
αμφιμονοσήμαντη σχέση μεταξύ κάθε σημείου της πηγής και του φωτεινού<br />
αποτελέσματος που προκαλεί.<br />
Έργο Γ3<br />
Τοποθετούμε το διάφραγμα με την εκτεταμένη οπή (δ=15cm) και τοποθετούμε την<br />
οθόνη σε απόσταση 5cm από το διάφραγμα (Σχ. 6.21).<br />
Γ3<br />
(Σχ. 6.21)<br />
133
Ακολουθώντας την ίδια διαδικασία παρέμβασης ενεργοποιούμε διαδοχικά τις<br />
σημειακές πηγές και παρατηρούμε τη σταδιακή διαμόρφωση του σχήματος της<br />
προβολής (κύκλος διαστάσεων ίδιων με την οπή).<br />
Απομακρύνουμε στη συνέχεια την οθόνη αργά και σταθερά όπως στο προηγούμενο<br />
έργο και παρακολουθούμε την εξέλιξη του φαινομένου μέχρι τη μορφοποίηση του<br />
τελικού σχήματος. Το μεγάλο μέγεθος της προβολής κάθε σημειακής πηγής οδηγεί σε<br />
σχετικά μεγάλη επικάλυψη, με αποτέλεσμα το τελικό σχήμα (σε απόσταση 80cm) να<br />
έχει και πάλι τη μορφή κύκλου με εντονότερα όμως φωτισμένο το κεντρικό τμήμα<br />
του.<br />
Στο σημείο αυτό ζητάμε από το μαθητή να προσπαθήσει να προβλέψει, κάνοντας και<br />
πάλι υπέρβαση των πραγματικών συνθηκών του πειράματος, το φωτεινό αποτέλεσμα<br />
στην υποθετική περίπτωση απομάκρυνσης της οθόνης σε σχετικά μεγάλη απόσταση,<br />
επεμβαίνοντας διορθωτικά όπου κρίνουμε απαραίτητο, με επισημάνσεις σχετικές με<br />
την αύξηση του μεγέθους των οκτώ φωτεινών κυκλικών δίσκων και τη σταδιακή<br />
χωροθέτησή τους.<br />
Με τη διαδοχική παρουσίαση των έργων αυτής της φάσης και τις επί μέρους<br />
τροποποιήσεις τους, επιδιώκουμε τη νοητική συγκρότηση του μηχανισμού<br />
σχηματοποίησης των φωτεινών προβολών εκτεταμένης φωτεινής πηγής μέσω<br />
διαφράγματος με οπή, στηριζόμενοι στην αρχή της μη συνεκτικής εκπομπής του<br />
Kepler και εφαρμόζοντας απαρέγκλιτα τις αρχές της Γεωμετρικής Οπτικής που<br />
διέπουν το φαινόμενο: κάθε στοιχειώδες τμήμα της φωτεινής πηγής δημιουργεί<br />
πάντοτε φωτεινή προβολή με το σχήμα της οπής (αντίστοιχα σκιά με το σχήμα του<br />
εμποδίου) ανεξάρτητα από οποιονδήποτε άλλον παράγοντα, ως αποτέλεσμα της<br />
ευθύγραμμης και ισότροπης προς όλες τις κατευθύνσεις εκπομπής και διάδοσης του<br />
φωτός. Οι παράγοντες που μορφοποιούν το εκάστοτε συνολικό σχήμα είναι το<br />
μέγεθος της οπής (αντίστοιχα εμποδίου) και οι σχετικές αποστάσεις πηγής – οπής –<br />
οθόνης.<br />
Εναλλακτικά έργα με τη χρήση εμποδίου<br />
Πρόκειται για έργα πανομοιότυπα με αυτά της διάταξης του διαφράγματος, με τη<br />
διαφορά ότι στη θέση των φωτεινών προβολών σχηματίζονται τώρα οι σκιές των<br />
αντίστοιχων εμποδίων (Σχ.6.22). Η διαδοχή των έργων, το πλαίσιο διαλόγου και η<br />
στοχοθέτηση παραμένουν τα ίδια.<br />
134
Γ΄1<br />
Γ΄2<br />
Γ΄3<br />
(Σχ. 6.22)<br />
135
Τέλος, το στάδιο της διδακτικής παρέμβασης ολοκληρώνεται με την παρουσίαση<br />
τεσσάρων σχεδίων στα οποία εικονίζονται φωτεινές πηγές διαφόρων μεγεθών και<br />
σχημάτων, απεξαρτημένων από την παρουσία άλλων συσκευών ή διατάξεων. Ζητάμε<br />
από το υποκείμενο να υποδείξει γραφικά πάνω στο σχέδιο τον τρόπο με τον οποίο<br />
θεωρεί ότι εκπέμπεται το φως από την πηγή. Στην περίπτωση λανθασμένων<br />
απαντήσεων, παρεμβαίνουμε, επισημαίνοντας την ανεπάρκεια ερμηνείας των<br />
φωτεινών αποτελεσμάτων συγκεκριμένων διατάξεων στις οποίες έχει ήδη εμπλακεί<br />
το υποκείμενο, στη βάση του συγκεκριμένου εξηγητικού σχήματος που υιοθετεί.<br />
Στόχος της παρουσίασης αυτής είναι η διερεύνηση των διαμορφωμένων από την<br />
πειραματική παρέμβαση νοητικών παραστάσεων σε ότι αφορά το μηχανισμό<br />
εκπομπής και η διευκόλυνση απεμπλοκής από ενδεχόμενα ανεπαρκή εξηγητικά<br />
σχήματα.<br />
Σχέδιο 1<br />
Απεικονίζει λαμπτήρα πολύ μικρού μεγέθους ο οποίος παραπέμπει προσεγγιστικά σε<br />
σημειακή πηγή (Σχ. 6.23). Ζητάμε από το υποκείμενο να παραστήσει γραφικά τον<br />
τρόπο με τον οποίο θεωρεί ότι εκπέμπεται το φως από την πηγή.<br />
(Σχ. 6.23)<br />
Σχέδιο 2<br />
Απεικονίζει μια εκτεταμένη φωτεινή πηγή τετραγωνικού σχήματος και τρεις<br />
εναλλακτικούς τρόπους εκπομπής της φωτεινής ακτινοβολίας (Σχ. 6.24). Ζητάμε από<br />
το υποκείμενο να επιλέξει το σχήμα με τη σωστή απεικόνιση.<br />
(Σχ. 6.24)<br />
136
Σχέδιο 3<br />
Απεικονίζει λαμπτήρα σε φυσικό μέγεθος στον οποίο η εκπεμπόμενη ακτινοβολία<br />
εμφανίζει ακτινικά χαρακτηριστικά (Σχ. 6.25).<br />
(Σχ. 6.26)<br />
Ρωτάμε το υποκείμενο κατά πόσον ο τρόπος αυτός εκπομπής είναι επαρκής. Σε<br />
περίπτωση αρνητικής απάντησης του ζητάμε να συμπληρώσει το σχήμα.<br />
Σχέδιο 4<br />
Απεικονίζει δύο εκτεταμένες φωτεινές πηγές με σχήματα διαφορετικά από αυτά τα<br />
οποία μέχρι στιγμής έχουν παρουσιαστεί (Σχ. 6.27).<br />
(Σχ. 6.27)<br />
Ζητάμε από το υποκείμενο να σχεδιάσει τον τρόπο εκπομπής του φωτός.<br />
137
6.5.3. Τρίτο στάδιο (μετά-έλεγχος): Έλεγχος μεταβολών<br />
Στο στάδιο αυτό επιχειρούμε να καταγράψουμε τις μεταβολές των νοητικών<br />
παραστάσεων των υποκειμένων και το βαθμό προσέγγισης του ορθού προτύπου. Η<br />
διαδικασία εξελίσσεται με την αναπαραγωγή των έργων του προ-ελέγχου και για τις<br />
δύο θεματικές ενότητες, με την επαναφορά δηλαδή της σταυροειδούς πηγής στη θέση<br />
της τετραγωνικής. Η διερεύνηση των τελικά διαμορφωμένων παραστάσεων<br />
πραγματοποιείται μέσω νέων ατομικών συνεντεύξεων, η δομή των οποίων παραμένει<br />
ίδια με αυτή του προ-ελέγχου. Ζητούνται προβλέψεις, περιγραφές, ερμηνείες και<br />
αιτιολογήσεις, τόσο σε λεκτικό όσο και σε διαγραμματικό επίπεδο χωρίς, όπως είναι<br />
φυσικό, τη δυνατότητα επαλήθευσης ή διάψευσης. Ιδιαίτερα αναλυτικός είναι ο<br />
διάλογος κατά τη διάρκεια των αιτιολογήσεων, καθώς ενυπάρχει ο κίνδυνος οι<br />
σωστές απαντήσεις να έχουν προκύψει ως αποτέλεσμα μηχανιστικής αναπαραγωγής<br />
και μεταφοράς των διαπιστωμένων φωτεινών αποτελεσμάτων του προηγούμενου<br />
σταδίου στα νέα εμπειρικά δεδομένα. Η επιλογή και παρουσίαση στον μετά-έλεγχο<br />
έργων, τα αποτελέσματα των οποίων δεν έχουν ανιχνευθεί αισθητηριακά κατά τη<br />
διάρκεια της παρέμβασης (έργα δηλαδή με οπές ή εμπόδια τετραγωνικού σχήματος),<br />
έχουν ως στόχο την ελαχιστοποίηση και αυτού του κινδύνου.<br />
138
ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ<br />
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ<br />
139
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7<br />
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ<br />
140
Εισαγωγικά<br />
Για την επεξεργασία των δεδομένων της έρευνας δημιουργήσαμε ένα συνολικό<br />
πίνακα καταγραφής των απαντήσεων των υποκειμένων με βάση την εξέλιξη της<br />
πειραματικής διαδικασίας. Στην επάνω οριζόντια γραμμή του πίνακα<br />
καταχωρίστηκαν όλα τα έργα που χρησιμοποιήθηκαν, με την ίδια σειρά<br />
παρουσίασης, ενώ στον κατακόρυφο άξονα κατανεμήθηκαν αριθμητικά τα<br />
υποκείμενα της έρευνας, ταξινομημένα κατά ηλικιακό επίπεδο. Ο συνολικός πίνακας,<br />
ο οποίος κατασκευάστηκε σε υπολογιστικό περιβάλλον Excel, περιελάμβανε 96<br />
οριζόντιες γραμμές (όσες και τα υποκείμενα της έρευνας) και 60 συνολικά στήλες<br />
(54 για το σύνολο των έργων που αφορούν οπές και εμπόδια και 6 επιπλέον στήλες<br />
για τη θεματική ενότητα της εμπλοκής, καθόσον εδώ το ίδιο έργο χρησιμοποιήθηκε<br />
δύο φορές –μία για την πρόβλεψη και μία για την επιβεβαίωση ή διάψευση). Σε κάθε<br />
ένα από τα 96x60=5760 κελιά του πίνακα αποτυπώθηκε σχηματικά η διάταξη των<br />
στοιχείων κάθε έργου και οι αντίστοιχη απάντηση του υποκειμένου, η οποία<br />
μεταφέρθηκε με κωδικοποιημένο τρόπο από την ταυτόχρονη μελέτη του<br />
πρωτοκόλλου και του απομαγνητοφωνημένου κειμένου. Ο πίνακας αυτός παρείχε<br />
αφενός μεν τη δυνατότητα σύγκρισης και ομαδοποίησης των παραστατικών<br />
σχημάτων όλων των υποκειμένων για το ίδιο έργο, αφετέρου δε τη δυνατότητα<br />
παρακολούθησης της εξέλιξης των συλλογισμών κάθε υποκειμένου κατά τη<br />
διαδοχική παρουσίαση των έργων. Η ευχερής διάκριση κάθε νοητικού σχήματος ανά<br />
κατηγορία επιτεύχθηκε με τον ιδιαίτερο χρωματισμό κάθε κελιού. Θα πρέπει να<br />
επισημάνουμε ότι η επεξεργασία των δεδομένων τόσο στο επίπεδο της καταγραφής<br />
παραστάσεων όσο και στο επίπεδο των μεταβολών, πραγματοποιήθηκε στη βάση των<br />
ερμηνευτικών σχημάτων τα οποία χρησιμοποιούσαν τα παιδιά και όχι σωστών<br />
προβλέψεων. Καθώς το ίδιο φωτεινό αποτέλεσμα είναι σε πολλές περιπτώσεις<br />
προβλέψιμο από διαφορετικά ερμηνευτικά μοντέλα, μια επεξεργασία και ερμηνεία<br />
των δεδομένων σε επίπεδο ορθών προβλέψεων θα οδηγούσε αναπόφευκτα σε<br />
εσφαλμένα συμπεράσματα.<br />
Η παρουσίαση των αποτελεσμάτων γίνεται χωριστά για κάθε μία από τις δύο<br />
θεματικές ενότητες (σημειακής -υποκεφάλαιο 7.1.- και εκτεταμένης πηγής -<br />
υποκεφάλαιο 7.2.). Και στις δύο ενότητες προηγείται η παρουσίαση των<br />
ανιχνευομένων παραστατικών σχημάτων των υποκειμένων όπως προκύπτουν από το<br />
πρώτο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας (προ-έλεγχος, υποκεφ. 7.1.1 & 7.2.1<br />
αντίστοιχα). Η συγκρότηση των κατηγοριών στις οποίες κατατάσσουμε τα δεδομένα,<br />
γίνεται με βάση το διατυπωμένο περιεχόμενο των παραστάσεων που προκύπτει τόσο<br />
από τις λεκτικές απαντήσεις όσο και από την ανάλυση των διαγραμμάτων στις<br />
έντυπες αναπαραστάσεις. Στην παρουσίαση αναφέρουμε χαρακτηριστικά<br />
αποσπάσματα από τα κείμενα των συνεντεύξεων, αποκαλυπτικά των παραστατικών<br />
προτύπων τα οποία χρησιμοποιούν τα υποκείμενα, καθώς και τα αντίστοιχα<br />
διαγράμματα που υποστηρίζουν τα πρότυπα αυτά. Ακολουθούν πίνακες στους<br />
οποίους αποτυπώνονται οι συχνότητες των απαντήσεων.<br />
Στη συνέχεια η παρουσίαση διαφοροποιείται για κάθε θεματική ενότητα,<br />
ακολουθώντας την ιδιαίτερη εξέλιξη της πειραματικής διαδικασίας. Στην ενότητα της<br />
σημειακής πηγής παρουσιάζονται πίνακες μεταβολών των απαντήσεων των<br />
υποκειμένων μεταξύ προ-ελέγχου και μετά-ελέγχου (υποκεφ. 7.1.2), καθώς η<br />
διδακτική παρέμβαση ολοκληρώθηκε με την εμφάνιση των φωτεινών<br />
αποτελεσμάτων και τη συγκρουσιακή διδακτική διαδικασία. Στην ενότητα της<br />
εκτεταμένης πηγής παρουσιάζονται κατ’ αρχήν πίνακες με τα αποτελέσματα από τη<br />
φάση της εμπλοκής (υποκεφ. 7.2.2.α.). Εδώ καταγράφεται η εξέλιξη των<br />
141
συλλογισμών των υποκειμένων στις συγκρουσιακές συνθήκες που διαμορφώνονται<br />
από τη διαδοχική παρουσίαση των έργων. Τα αποτελέσματα του σταδίου αυτού<br />
υποβάλλονται σε ποιοτική ανάλυση στο αμέσως επόμενο κεφάλαιο. Ακολουθούν<br />
πίνακες μεταβολών των απαντήσεων των υποκειμένων κατά τη φάση της<br />
πειραματικής παρέμβασης (υποκεφ. 7.2.2.β.). Τέλος, παρουσιάζονται πίνακες των<br />
συνολικών μεταβολών των απαντήσεων μεταξύ προ-ελέγχου και μετά-ελέγχου<br />
(υποκεφ. 7.2.3.). Στους πίνακες των μεταβολών έχουν καταχωριστεί μόνο όσα<br />
υποκείμενα εμφάνισαν εναλλακτικά παραστατικά σχήματα κατά τον προ-έλεγχο, για<br />
τον ασφαλέστερο έλεγχο της αποτελεσματικότητας της μεθόδου παρέμβασης. Σε<br />
όλες τις περιπτώσεις η παρουσίαση των αποτελεσμάτων γίνεται κατά ηλικιακή<br />
κατηγορία. Οι πίνακες συχνοτήτων καθώς και εκείνοι των συνολικών μεταβολών<br />
συνοδεύονται από τα αντίστοιχα ραβδογράμματα.<br />
Ένα δεύτερο επίπεδο παρουσίασης αποτελεσμάτων –που αφορά μόνο τη θεματική<br />
ενότητα της εκτεταμένης πηγής- γίνεται σε πίνακες συχνοτήτων στους οποίους<br />
εμφανίζεται η ενδεχόμενη πρόοδος, σχετική πρόοδος, στασιμότητα ή οπισθοδρόμηση<br />
των απαντήσεων των υποκειμένων (υποκεφ. 7.2.4.). Εφ’ όσον η προσέγγισή μας<br />
γίνεται από την οπτική γωνία της Διδακτικής της Φυσικής, η διδακτική μας<br />
παρέμβαση απέβλεπε στη γνωστική πρόοδο των παιδιών που έλαβαν μέρος στη<br />
διαδικασία, με βάση την παρεμβατική δραστηριότητα και την αλληλεπίδραση<br />
πειραματιστή και υποκειμένων. Αποκτούν, επομένως, ιδιαίτερη σημασία οι<br />
μεταβολές των απαντήσεων στο επίπεδο των επιδόσεων. Με βάση αυτούς τους<br />
πίνακες γίνεται και ο έλεγχος της δεύτερης ερευνητικής μας υπόθεσης.<br />
Παρουσιάζουμε ακολούθως τα αποτελέσματά μας.<br />
7..1. Πρώτη θεματική ενότητα: Η εκπομπή του φωτός από σημειακή πηγή<br />
7.1.1. Βιωματικές νοητικές παραστάσεις των μαθητών<br />
Με την παρουσίαση των έργων Α11, Α12, Α13 και Α14 (εναλλακτικά Α΄11, Α΄12,<br />
Α΄13 και Α΄14) στο πρώτο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας επιχειρούμε τη<br />
διερεύνηση των παραστάσεων των υποκειμένων για τον τρόπο εκπομπής και<br />
διάδοσης του φωτός από σημειακή πηγή. Η ανάλυση των απαντήσεων οδήγησε στη<br />
διάκριση πέντε παραστατικών σχημάτων. Η καταχώρηση κάθε υποκειμένου σε μια<br />
παραστατική κατηγορία έγινε με την παραδοχή της υιοθέτησης του συγκεκριμένου<br />
προτύπου τουλάχιστον στα τρία από τα τέσσερα έργα του σταδίου αυτού (ν≥3),<br />
αφού θεωρήσαμε ότι η σταθερή χρήση ενός ερμηνευτικού σχήματος στην<br />
πλειονότητα των σχετικών έργων σηματοδοτεί και την παγίωσή του στη σκέψη του<br />
παιδιού.<br />
142
Α. Ακτινικό σχήμα (ορθό πρότυπο).<br />
Το φως εκπέμπεται με ακτινικό τρόπο από τη σημειακή πηγή και διαδίδεται στο χώρο<br />
ευθύγραμμα και ισότροπα προς όλες τις κατευθύνσεις (Σχ. 7.1).<br />
(Σχ. 7.1)<br />
Οι μαθητές προβλέπουν σωστά και αιτιολογούν επαρκώς τα αποτελέσματα. Έτσι, στα<br />
έργα Α11, Α12 και Α13 προβλέπουν ομοιόμορφο φωτισμό του διαφράγματος και<br />
δημιουργία φωτεινής κηλίδας (κυκλικού δίσκου στο Α13) στην οθόνη στη διεύθυνση<br />
της νοητής ευθείας που ενώνει πηγή και οπή, ενώ η υπόλοιπη οθόνη παραμένει<br />
σκιασμένη. Στο Α14 προβλέπουν ομοιόμορφο φωτισμό και στις τρεις οθόνες (Σχ<br />
7.2).<br />
A11<br />
A12<br />
A13<br />
A14<br />
(Σχ. 7.2)<br />
143
Αντίστοιχα, στο εναλλακτικό περιβάλλον με τη χρήση εμποδίου στη θέση του<br />
διαφράγματος, προβλέπουν στα έργα Α΄11 και Α΄12 τη δημιουργία σκοτεινής<br />
κηλίδας στην οθόνη στη διεύθυνση της νοητής ευθείας που ενώνει πηγή και εμπόδιο<br />
με την υπόλοιπη οθόνη να φωτίζεται ομοιόμορφα. Στο έργο Α΄13 προβλέπουν το<br />
σχηματισμό σκοτεινού κυκλικού δίσκου στην οθόνη και την εμπρόσθια επιφάνεια<br />
του εμποδίου να φωτίζεται ομοιόμορφα (Σχ. 7.3).<br />
A΄11<br />
A΄12<br />
A΄13<br />
A΄14<br />
(Σχ.7.3)<br />
Β. Περιορισμένο ακτινικό σχήμα<br />
Το φως εκπέμπεται ακτινικά και ευθύγραμμα όχι όμως και ισότροπα γύρω από την<br />
πηγή (Σχ. 7.4).<br />
(Σχ. 7.4)<br />
144
Ο περιορισμός της εκπομπής οφείλεται σε εγγενή ιδιότητα της πηγής, η οποία<br />
ακτινοβολεί ισχυρά μόνο στην οριζόντια διάσταση ενώ η φωτοβολία εξασθενεί<br />
σταδιακά με την απομάκρυνση από το οριζόντιο επίπεδο. Τα υποκείμενα που<br />
υιοθετούν αυτό το σχήμα, προβλέπουν τα ίδια φωτεινά αποτελέσματα με την<br />
προηγούμενη κατηγορία στην οθόνη για τα έργα Α11, Α12 και Α13, στο διάφραγμα<br />
όμως (όπως και στις οθόνες του έργου Α14) προβλέπουν μερικό φωτισμό που<br />
κατανέμεται σε μια στενή περιοχή στο ύψος της πηγής (Σχ. 7.5). Στη διερευνητική<br />
μας ερώτηση σχετικά με τα αίτια που διαμορφώνουν τη μορφή της φωτεινής<br />
προβολής στο έργο Α14, τα υποκείμενα διευκρινίζουν ότι η σκοτεινές περιοχές της<br />
οθόνης δεν οφείλονται στην εξασθένηση της ακτινοβολίας με την αύξηση της<br />
απόστασης στη διαγώνια διάσταση, αλλά είναι αποτέλεσμα του χαρακτηριστικού<br />
τρόπου εκπομπής. Π.χ. ‘Εδώ στη μέση (δείχνει το μέσον του διαφράγματος) θα<br />
φαίνεται φως … εδώ δεν θα φαίνεται και πολύ (δείχνει το επάνω και κάτω μέρος της<br />
οθόνης) … δεν έχει δύναμη η πηγή να φωτίσει πολύ εδώ…’ (Υ. 54). ‘Εδώ στη μέση<br />
(δείχνει το μέσον του διαφράγματος) θα φωτιστεί πολύ … πάνω και κάτω πιο λίγο …<br />
δεν πάνε πολλές ακτίνες πάνω και κάτω (Υ. 65). Στο εναλλακτικό περιβάλλον με τη<br />
χρήση εμποδίου δεν ανιχνεύτηκαν τέτοιου τύπου παραστατικά σχήματα.<br />
A11<br />
A12<br />
A13<br />
A14<br />
(Σχ. 7.5)<br />
Γ. Ολιστικό σχήμα<br />
Η πηγή εκπέμπει μονοδιάστατα σε επιλεγμένη οριζόντια διεύθυνση (Σχ. 7.6).<br />
(Σχ. 7.6)<br />
145
Τα υποκείμενα τα οποία υιοθετούν αυτό το παραστατικό σχήμα προβλέπουν το<br />
σχηματισμό φωτεινής κηλίδας στην οθόνη, μόνο στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η<br />
οπή του διαφράγματος βρίσκεται στην ίδια οριζόντια ευθεία με την πηγή (έργα Α11<br />
και Α13), ή στην περίπτωση απουσίας διαφράγματος (Α14). Π.χ. ‘… θα δω (στην<br />
οθόνη του έργου Α11) ένα μικρό στρογγυλό κύκλο … γιατί μπορεί και περνάει η<br />
ακτίνα. Το ίδιο θα δω και εδώ (στην οθόνη του έργου Α13) … γιατί και πάλι περνάει<br />
η ακτίνα’ (Υ. 87). Σε κάθε μία από τις περιπτώσεις αυτές η φωτεινή περιοχή της<br />
οθόνης έχει το σχήμα και το μέγεθος του μικρού (σημειακού) λαμπτήρα, ενώ το<br />
διάφραγμα παραμένει σκοτεινό -μια παράσταση που υποδηλώνει τη μεταφορά της<br />
μορφής της πηγής σε επιλεγμένη διεύθυνση. Π.χ. ‘… θα δούμε τη λάμπα στην οθόνη<br />
(του έργου Α13), γιατί χωράει να περάσει από τη μεγάλη τρύπα’ (Υ. 44). Για τις<br />
παράπλευρες οθόνες του έργου Α14 προβλέπουν είτε απουσία φωτός είτε αμυδρό<br />
φωτισμό, οφειλόμενο στην αντανάκλαση και διάχυση του φωτός από το φωτεινό<br />
αποτύπωμα του λαμπτήρα στην εμπρόσθια οθόνη. Π.χ. ‘… οι ακτινοβολίες<br />
απωθούνται από το φως και τις φωτίζουν λίγο (τις οθόνες)’ (Υ. 10). Για το ίδιο έργο<br />
(Α14) διατυπώνονται και εναλλακτικές εκδοχές του ίδιου παραστατικού σχήματος με<br />
πρόβλεψη εκπομπής σε δύο (αντιδιαμετρικές) ή τέσσερις (ορθογώνιες και<br />
αντιδιαμετρικές) διευθύνσεις –παραστατικά σχήματα τα οποία υποδεικνύουν<br />
εξάρτηση της εκπομπής από τη χωρική διευθέτηση των στοιχείων της διάταξης<br />
(Σχ.7.7). Π.χ. ‘… βέβαια, θα φωτιστούν οι οθόνες, εδώ, εδώ και εδώ (δείχνει από ένα<br />
σημείο σε κάθε οθόνη, ακριβώς απέναντι και στο ίδιο ύψος με την πηγή) (Υ. 34). Στο<br />
έργο Α12 προβλέπουν το σχηματισμό της φωτεινής κηλίδας στο διάφραγμα και στο<br />
ίδιο ύψος με την πηγή, ενώ η υπόλοιπη περιοχή του διαφράγματος παραμένει<br />
σκοτεινή. Π.χ. ‘… όχι δεν θα φωτιστεί η οθόνη … δεν περνάει το φως γιατί η τρύπα<br />
είναι πιο ψηλά … εδώ θα δούμε λίγο φως (δείχνει στο διάφραγμα το σημείο απέναντι<br />
από την πηγή) … όχι, το υπόλοιπο χαρτόνι δεν θα έχει φως’ (Υ. 64).<br />
A11<br />
A12<br />
A13<br />
A14<br />
(Σχ. 7.7)<br />
146
Ανάλογες είναι και οι προβλέψεις στα εναλλακτικά έργα με χρήση εμποδίων. Έτσι το<br />
υποκείμενο Υ.35 προβλέπει στα έργα Α΄12 και Α΄14 το σχηματισμό φωτεινής<br />
κηλίδας στην οθόνη στην ίδια οριζόντια ευθεία με την πηγή και με την υπόλοιπη<br />
περιοχή της οθόνης σκιασμένη, ενώ στα έργα Α΄11 και Α΄13 προβλέπει όλη την<br />
οθόνη σκοτεινή, καθόσον ‘… το φως θα σταματήσει στο εμπόδιο που βρίσκεται<br />
απέναντι …η εικόνα της λάμπας θα φανεί πάνω στο εμπόδιο’ (Σχ.7.8).<br />
A΄11<br />
A΄12<br />
A΄13<br />
A΄14<br />
(Σχ.7.8)<br />
147
Δ. Σχήμα ενεργού φωτός<br />
Η πηγή εκπέμπει επιλεκτικά και το φως διαδίδεται μόνο στο χώρο που ορίζεται κάθε<br />
φορά από τον κώνο (ή την πυραμίδα) ο οποίος έχει κορυφή την πηγή και βάση<br />
κάποιο στοιχείο των διατάξεων. Το παραστατικό αυτό σχήμα αποδίδει ενεργητικές<br />
ιδιότητες στο φως, το οποίο δείχνει να «αναγνωρίζει» το συγκεκριμένο στοιχείο στο<br />
χώρο και να κατευθύνεται αποκλειστικά προς αυτό. Για τα υποκείμενα Υ.43 και Υ.67<br />
το φως που εκπέμπει η πηγή κατευθύνεται αποκλειστικά προς την οπή (έργο Α11),<br />
παρακολουθώντας είτε τη μεγέθυνσή της (έργο Α13) είτε τη σχετική μετατόπισή της<br />
σε σχέση με την πηγή (έργο Α12). Και στα τρία έργα υποδεικνύουν σωστά την<br />
αποτύπωση της φωτεινής κηλίδας ή του φωτεινού δίσκου στην οθόνη, προβλέπουν<br />
όμως σκοτεινή όλη την επιφάνεια του διαφράγματος (Σχ. 7.9). Π.χ. ‘… όχι, το πρώτο<br />
χαρτόνι δεν θα φωτιστεί καθόλου … γιατί όλο το φως θα περάσει από την τρύπα’ (Υ.<br />
43).<br />
A11<br />
A12<br />
A13<br />
A14<br />
(Σχ. 7.9)<br />
148
Στο εναλλακτικό περιβάλλον του εμποδίου, τα υποκείμενα Υ.38, Υ.39 και Υ.63<br />
αποδίδουν στο εμπόδιο το ρόλο του υποδοχέα του φωτός, προβλέποντας φωτισμένη<br />
μόνο την εμπρόσθια επιφάνειά του και σκοτεινή την οθόνη (7.10). Αντίθετα, για τα<br />
υποκείμενα Υ.30, Υ.58 και Υ.60 το ρόλο του δέκτη αναλαμβάνει η οθόνη, με<br />
αποτέλεσμα τα προβλεπόμενα φωτεινά αποτελέσματα να ταυτίζονται με αυτά του<br />
ορθού προτύπου. Η διαφοροποίηση επέρχεται στο έργο Α΄14, όπου, όπως<br />
προβλέπουν όλα τα υποκείμενα αυτής της κατηγορίας, η οθόνη η οποία βρίσκεται<br />
μπροστά από την πηγή υποδέχεται όλο το φως, ενώ οι άλλες δύο οθόνες παραμένουν<br />
σκοτεινές (7.11).<br />
Ανεξάρτητα από την επιλογή του στοιχείου-υποδοχέα του φωτός, όλα τα παραπάνω<br />
υποκείμενα εντάχθηκαν στην ίδια παραστατική κατηγορία, καθώς οι απαντήσεις τους<br />
απορρέουν από ίδιου τύπου συλλογισμό.<br />
A΄11<br />
A΄11<br />
A΄12<br />
A΄12<br />
A΄13<br />
A΄13<br />
Α14<br />
Α΄14<br />
(Σχ. 7.10) (Σχ. 7.11)<br />
Ε. Μεικτό σχήμα<br />
Στην κατηγορία αυτή κατατάσσουμε τα υποκείμενα τα οποία επιλέγουν διαφορετικό<br />
ερμηνευτικό πρότυπο ανά έργο (ή ανά δύο έργα), υιοθετώντας κάθε φορά κάποιο από<br />
τα παραστατικά σχήματα που αναφέρουμε πιο πάνω. Χαρακτηριστικό της σκέψης<br />
αυτών των υποκειμένων αποτελεί η παραστατική αστάθεια και η εξάρτηση του<br />
επιλεγόμενου προτύπου από τα εκάστοτε δεδομένα της πειραματικής διάταξης.<br />
149
Παρουσιάζουμε στη συνέχεια πίνακα καθώς και ραβδόγραμμα με τις συχνότητες των<br />
απαντήσεων των υποκειμένων.<br />
ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Συχνότητες παραστατικών σχημάτων για την εκπομπή του φωτός από<br />
σημειακή πηγή (Ν=96).<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού<br />
(Ν=32)<br />
Β΄ Γυμνασίου<br />
(Ν=32)<br />
Α΄ Λυκείου<br />
(Ν=32)<br />
Υποκείμ. f f % Υποκείμ. f f % Υποκείμ. f f %<br />
Ακτινικό<br />
(ορθό πρότυπο)<br />
33,36,37,<br />
40,41,42,<br />
49,50,51,<br />
52,56,59,<br />
61,62<br />
14 43,8 66,68-85,<br />
88-92,94,<br />
95,96<br />
26 81,3 1-7,11-27,<br />
29,31,32<br />
27 84,4<br />
Περιορισμένο<br />
ακτινικό<br />
54,55,57, 3 9,4 65 1 3,1 0 0<br />
Ολιστικό 34,35,44,<br />
64<br />
4 12,5 86,87 2 6,2 8,10 2 6,2<br />
Ενεργό φως 38,39,43,<br />
58,60,63<br />
6 18,7 67 1 3,1 30 1 3,1<br />
Μεικτό 45,46,47,<br />
48,53<br />
Άλλες<br />
απαντήσεις<br />
5 15,6 0 0 9,28 2 6,2<br />
0 0 74,93 2 6,2 0 0<br />
150
ΡΑΒΔΟΓΡΑΜΜΑ 1. Συχνότητες παραστατικών σχημάτων για την εκπομπή του<br />
φωτός από σημειακή πηγή<br />
30<br />
Ακτινικό Περ. ακτινικό Ολιστικό Ενεργό φως Μεικτό Άλλο<br />
26<br />
27<br />
25<br />
20<br />
15<br />
14<br />
10<br />
5<br />
0<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2 2<br />
2 2<br />
1 1 1<br />
0<br />
0<br />
0<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού Β΄ Γυμνασίου Α΄ Λυκείου<br />
0<br />
151
7.1.2. Ο μετασχηματισμός των παραστάσεων<br />
Στους πίνακες που ακολουθούν καταγράφονται οι μεταβολές των απαντήσεων των<br />
υποκειμένων κατά ηλικιακή κατηγορία μεταξύ προ-ελέγχου και μετά-ελέγχου, καθώς<br />
και το αντίστοιχο ραβδόγραμμα. Στους πίνακες δεν έχουν καταχωριστεί τα<br />
υποκείμενα τα οποία στον προ-έλεγχο έδειξαν ότι έχουν οικοδομήσει επαρκώς το<br />
αποδεκτό επιστημονικό πρότυπο, καθόσον αυτά εξαιρέθηκαν από την περαιτέρω<br />
πειραματική διαδικασία.<br />
ΠΙΝΑΚΑΣ 2. Μεταβολές των απαντήσεων μαθητών ΣΤ΄ Δημοτικού μεταξύ προελέγχου<br />
και μετά-ελέγχου για την εκπομπή του φωτός από σημειακή πηγή (Ν=18).<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Ακτινικό<br />
(ορθό πρότυπο)<br />
Προ-έλεγχος<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκείμενα f f % Υποκείμενα f f %<br />
0 0 34,35,38,39,43, 14 77,8<br />
44,46,47,48,54,<br />
58,60,63,64<br />
Περιορισμένο<br />
ακτινικό<br />
54,55,57 3 16,7 0 0<br />
Ολιστικό 34,35,44,64 4 22,2 0 0<br />
Ενεργό φως 38,39,43,<br />
58,60,63<br />
6 33,3 53,55 2 11,1<br />
Μεικτό 45,46,47,48,<br />
53<br />
5 27,8 45,57 2 11,1<br />
152
ΠΙΝΑΚΑΣ 3. Μεταβολές των απαντήσεων μαθητών Β΄ Γυμνασίου μεταξύ προελέγχου<br />
και μετά-ελέγχου για την εκπομπή του φωτός από σημειακή πηγή (Ν=6).<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Ακτινικό<br />
(ορθό πρότυπο)<br />
Περιορισμένο<br />
ακτινικό<br />
Προ-έλεγχος<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκείμενα f f % Υποκείμενα f f %<br />
0 0 65,67,86,87,93 5 83,3<br />
65 1 16,7 0 0<br />
Ολιστικό 86,87 2 33,3 0 0<br />
Ενεργό φως 67 1 16,7 0 0<br />
Άλλες απαντήσεις 74,93 2 33,3 74 1 16,6<br />
ΠΙΝΑΚΑΣ 4. Μεταβολές των απαντήσεων μαθητών Α΄ Λυκείου μεταξύ προελέγχου<br />
και μετά-ελέγχου για την εκπομπή του φωτός από σημειακή πηγή (Ν=5).<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Ακτινικό<br />
(ορθό πρότυπο)<br />
Προ-έλεγχος<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκείμενα f f % Υποκείμενα f f %<br />
0 0 8,9,10,28,30 5 100<br />
Ολιστικό 8,10 2 40 0 0<br />
Ενεργό φως 30 1 20 0 0<br />
Μεικτό 9,28 2 40 0 0<br />
153
16<br />
ΡΑΒΔΟΓΡΑΜΜΑ 2. Μεταβολές των απαντήσεων των υποκειμένων μεταξύ προελέγχου<br />
και μετά-ελέγχου για την εκπομπή του φωτός από σημειακή πηγή<br />
Ακτινικό Περιορισμένο ακτινικό Ολιστικό Ενεργό φως Μεικτό Άλλο<br />
14<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
6<br />
5<br />
5<br />
5<br />
4<br />
3<br />
4<br />
2<br />
2 2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
0<br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0<br />
Προ-έλεγχος Μετά-έλεγχος Προ-έλεγχος Μετά-έλεγχος Προ-έλεγχος Μετά-έλεγχος<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού Β΄ Γυμνασίου Α΄ Λυκείου<br />
154
7.2. Δεύτερη θεματική ενότητα: Η εκπομπή του φωτός από εκτεταμένη πηγή<br />
7.2.1. Προ-έλεγχος: Βιωματικές νοητικές παραστάσεις των μαθητών<br />
Με την παρουσίαση 8 έργων (Α21-Α28/εναλλακτικά Α΄21-Α΄28) στο πρώτο στάδιο<br />
της πειραματικής διαδικασίας επιχειρούμε τη διερεύνηση των παραστάσεων των<br />
μαθητών για τον τρόπο εκπομπής και διάδοσης του φωτός από εκτεταμένη πηγή. Για<br />
το σκοπό αυτό χρησιμοποιούμε φωτεινή πηγή φθορισμού σταυροειδούς σχήματος,<br />
διάφραγμα με οπή (εναλλακτικά εμπόδιο) και οθόνη προβολής. Η διαφοροποίηση<br />
των έργων συνίσταται στην εκάστοτε τροποποίηση κάποιων στοιχείων της αρχικής<br />
διάταξης (συμμετρικά χαρακτηριστικά της πηγής, σχήμα και μέγεθος οπής/εμποδίου,<br />
απόσταση διαφράγματος/εμποδίου-οθόνης) με στόχους οι οποίοι έχουν διεξοδικά<br />
αναλυθεί ανά έργο στη συζήτηση επί της μεθοδολογίας.<br />
Η ανάλυση των απαντήσεων των υποκειμένων κατά τον προ-έλεγχο οδήγησε στη<br />
διάκριση πέντε παραστατικών σχημάτων. Η καταχώρηση κάθε υποκειμένου σε μια<br />
παραστατική κατηγορία έγινε με την παραδοχή της υιοθέτησης του συγκεκριμένου<br />
ερμηνευτικού προτύπου τουλάχιστον στα έξι από τα οκτώ έργα της ενότητας αυτής<br />
(ν≥6), με κριτήριο ανάλογο αυτού που διατυπώσαμε στην περίπτωση της σημειακής<br />
πηγής.<br />
Α. Μη συνεκτικό σχήμα (ορθό πρότυπο)<br />
Το φως εκπέμπεται με τρόπο μη συνεκτικό και διαδίδεται στο χώρο ευθύγραμμα και<br />
ισότροπα προς όλες τις κατευθύνσεις από κάθε σημείο της εκτεταμένης πηγής (Σχ.<br />
7.12).<br />
(Σχ. 7.12)<br />
155
Οι μαθητές προβλέπουν σωστά και αιτιολογούν επαρκώς τα αποτελέσματα. Έτσι, για<br />
τα έργα με χρήση διαφράγματος, προβλέπουν στην οθόνη το σχηματισμό φωτεινής<br />
προβολής σταυροειδούς σχήματος στα έργα Α21 και Α23, αντεστραμμένου «Τ» στο<br />
έργο Α22, φωτεινής κυκλικής κηλίδας στο έργο Α24, κυκλικού δίσκου στο Α25 και<br />
φωτεινής σταυροειδούς προβολής μεγάλου μεγέθους στα έργα Α26 και Α27.<br />
Ταυτόχρονα προβλέπουν ομοιόμορφο φωτισμό του διαφράγματος σε όλες τις<br />
περιπτώσεις, όπως επίσης και για τις τρεις οθόνες του έργου Α28 (Σχ.7.13).<br />
Α21<br />
A25<br />
A22<br />
A26<br />
A23<br />
A27<br />
A24<br />
A28<br />
(Σχ. 7.13)<br />
156
Ανάλογα, στο εναλλακτικό περιβάλλον με τη χρήση εμποδίου, προβλέπουν στην<br />
οθόνη την εμφάνιση σκιάς σχήματος σταυρού στα έργα Α΄21 και Α΄23,<br />
αντεστραμμένου «Τ» στο έργο Α΄22, σκοτεινής κηλίδας στο έργο Α΄24, σκιερού<br />
κυκλικού δίσκου στο Α΄25 και σταυροειδούς σκιάς μεγάλου μεγέθους στα έργα Α΄26<br />
και Α΄27. Ταυτόχρονα προβλέπουν ομοιόμορφο φωτισμό της εμπρόσθιας επιφάνειας<br />
του εμποδίου στα έργα Α΄25, Α΄26 και Α΄27, όπως επίσης και για τις τρεις οθόνες<br />
του έργου Α28 (Σχ. 7.14). Για τον ασφαλέστερο έλεγχο της εγκυρότητας των<br />
απαντήσεων ζητάμε από τα παιδιά την παροχή συμπληρωματικών διευκρινήσεων<br />
στις περιπτώσεις όπου διαφορετικά εμπειρικά δεδομένα (σημειακές οπές κυκλικού<br />
και τετραγωνικού σχήματος/αντίστοιχα εμπόδια), οδηγούν στο ίδιο αντιληπτικό<br />
αποτέλεσμα (έργα Α21-Α23 και Α26-Α27/αντίστοιχα Α΄21-Α΄23 και Α΄26-Α΄27 για<br />
τα εμπόδια).<br />
Α΄21<br />
Α΄25<br />
Α΄22<br />
Α΄26<br />
Α΄23<br />
Α΄27<br />
Α΄24<br />
A΄28<br />
(Σχ. 7.14)<br />
Β. Ολιστικό σχήμα<br />
Η εκπομπή της φωτεινής ακτινοβολίας γίνεται αντιληπτή ως μια διαδικασία<br />
ολιστικής μεταφοράς του σχήματος της πηγής σε επιλεκτική κατεύθυνση. Για τα<br />
υποκείμενα που χρησιμοποιούν αυτό το παραστατικό πρότυπο η σταυροειδής πηγή<br />
εκπέμπει μόνο κάθετα στο επίπεδο που ορίζουν οι δύο άξονές της, οι δε φωτεινές<br />
ακτίνες διαδίδονται στο χώρο σε διευθύνσεις παράλληλες μεταξύ τους (Σχ. 7.15).<br />
(Σχ. 7.15)<br />
157
Έτσι για τα έργα όπου το διάφραγμα φέρει σημειακή οπή, προβλέπουν το<br />
σχηματισμό φωτεινής κηλίδας στην οθόνη -κυκλικής στα έργα Α21, Α22 και Α24,<br />
και τετραγωνικής Α23. Το διάφραγμα, σύμφωνα με το σχήμα αυτό, αποκόπτει την<br />
οριζόντια και συνεκτική διάδοση του φωτός προς την οθόνη, επιτρέποντας τη<br />
διέλευση μόνο του τμήματος εκείνου που εκπέμπεται από το κέντρο του σταυρού και<br />
βρίσκεται απέναντι από την οπή. Το φωτεινό σχήμα του σταυρού θα αποτυπώνεται,<br />
και στα 4 έργα, στο διάφραγμα του οποίου η υπόλοιπη επιφάνεια θα παραμένει<br />
σκοτεινή. Π.χ. ‘Στο πρώτο χαρτόνι θα δούμε το σταυρό … γιατί η πηγή είναι σταυρός<br />
… δεν νομίζω ότι θα φωτιστεί το υπόλοιπο μέρος, γιατί από κάθε σημείο το σταυρού<br />
φεύγει το φως έτσι (δείχνει οριζόντια) και έτσι θα δούμε το σταυρό … στην πίσω<br />
οθόνη θα δούμε ένα μικρό κύκλο, όπως η τρύπα … γιατί η ακτίνα αυτή (δείχνει το<br />
κέντρο της σταυροειδούς πηγής) περνάει από την τρύπα και μπορεί να φωτίσει την<br />
οθόνη’ (Υ. 8). Για τα έργα Α25, Α26 και Α27, όπου το διάφραγμα φέρει οπή<br />
διαστάσεων ελαφρώς μεγαλύτερων της πηγής, προβλέπουν το σχηματισμό<br />
σταυροειδούς προβολής στην οθόνη, ενώ η επιφάνεια του διαφράγματος παραμένει<br />
σε όλες τις περιπτώσεις σκοτεινή. Π.χ. ‘Τώρα θα δούμε το σταυρό στην οθόνη …<br />
γιατί όλες οι ακτίνες μπορούν και περνάνε από την τρύπα … όχι, το πρώτο χαρτόνι<br />
δεν θα φωτιστεί, γιατί οι ακτίνες πάνε έτσι (δείχνει οριζόντια) και δεν χτυπάνε στο<br />
χαρτόνι … φωτίζουν την οθόνη’ (Υ. 74). Στο έργο Α28 ένα μέρος των υποκειμένων<br />
αυτής της κατηγορίας προβλέπει σταυροειδή προβολή μόνο στην οθόνη που είναι<br />
τοποθετημένη μπροστά από την πηγή -υποδηλώνοντας έναν απόλυτα προνομιακό<br />
τρόπο εκπομπής-, ενώ τα υπόλοιπα υποκείμενα προβλέπουν αντίστοιχες προβολές<br />
και στις άλλες δύο οθόνες. Όλα τα υποκείμενα αυτά εντάχτηκαν στην ίδια<br />
παραστατική κατηγορία, καθόσον οι προβλέψεις τους παράγονται από ίδιου τύπου<br />
συλλογισμό (Σχ. 7.16).<br />
Α21<br />
Α25<br />
Α22<br />
Α26<br />
Α23<br />
Α27<br />
Α24<br />
Α28<br />
(Σχ.7.16)<br />
158
Αντίστοιχα στο εναλλακτικό περιβάλλον, το εμπόδιο αποκόπτει την ολιστική<br />
μεταφορά του σχήματος της πηγής στην οθόνη, δημιουργώντας κατά περίπτωση το<br />
ανάλογο φωτεινό αποτέλεσμα. Έτσι τα υποκείμενα προβλέπουν στην οθόνη τη<br />
δημιουργία φωτεινής προβολής σχήματος σταυρού στο μέσον του οποίου<br />
σχηματίζεται σκοτεινή κυκλική κηλίδα στα έργα Α΄21 και Α΄24, και τετραγωνική<br />
σκοτεινή κηλίδα στο έργο Α΄23, ενώ στο έργο Α΄22 η διαφοροποίηση συνίσταται στη<br />
μορφή της φωτεινής προβολής, η οποία έχει το σχήμα ορθού «Τ». Στα έργα Α΄25,<br />
Α΄26 και Α΄27 η οθόνη παραμένει εξ’ ολοκλήρου σκοτεινή καθόσον το μέγεθος του<br />
εμποδίου δεν επιτρέπει τη διέλευση της συνεκτικής δέσμης, με αποτέλεσμα το<br />
φωτεινό σχήμα της πηγής να προβάλλεται και στις τρεις περιπτώσεις στην εμπρόσθια<br />
επιφάνεια του εμποδίου (Σχ. 7.17).<br />
Α΄21<br />
Α΄25<br />
Α΄22<br />
Α΄26<br />
Α΄23<br />
Α΄27<br />
Α΄24<br />
Α΄28<br />
(Σχ. 7.17)<br />
Γ. Ακτινικό σχήμα<br />
Σύμφωνα με αυτό το παραστατικό πρότυπο κάθε εκτεταμένη φωτεινή πηγή,<br />
ανεξάρτητα από το σχήμα της, ακτινοβολεί προς το περιβάλλον ως μία νοητή<br />
σφαιρική επιφάνεια, από κάθε σημείο της οποίας εκπέμπεται μία φωτεινή ακτίνα<br />
κάθετα στην επιφάνειά της. Πρόκειται ουσιαστικά για μια μηχανιστική μεταφορά του<br />
μοντέλου ακτινικής εκπομπής της σημειακής πηγής, με την αυθαίρετη και νοητή<br />
μεγέθυνσή της σε συγκρίσιμες με την εκτεταμένη πηγή διαστάσεις (Σχ. 7.18).<br />
159
(Σχ. 7.18)<br />
Τα υποκείμενα που έχουν οικοδομήσει το συγκεκριμένο παραστατικό πρότυπο,<br />
προβλέπουν στην οθόνη το σχηματισμό φωτεινής κυκλικής κηλίδας στα έργα Α21,<br />
Α22 και Α24, τετραγωνικής κηλίδας στο έργο Α23, κυκλικού δίσκου στα έργα Α25<br />
και Α26, και τετραγωνικής προβολής μεγάλων διαστάσεων στο έργο Α27.<br />
Ταυτόχρονα, προβλέπουν ομοιόμορφο φωτισμό του διαφράγματος σε όλες τις<br />
περιπτώσεις, όπως επίσης και για τις 3 οθόνες του έργου Α28. Π.χ. ‘Το φως φεύγει<br />
προς όλες τις μεριές, παντού, και τα φωτίζει όλα … από εδώ (δείχνει την οπή στο<br />
διάφραγμα του έργου Α21) θα περάσει μια ακτίνα και θα δούμε ένα μικρό κύκλο<br />
στην οθόνη … ίδιο με την τρύπα … στο ίδιο σημείο’ (Υ. 24). (Σχ. 7.19).<br />
A21<br />
A25<br />
A22<br />
A26<br />
A23<br />
A27<br />
A24<br />
A28<br />
(Σχ. 7.19)<br />
160
Στο εναλλακτικό περιβάλλον του εμποδίου, τα υποκείμενα προβλέπουν ανάλογα<br />
στην οθόνη το σχηματισμό σκοτεινής κυκλικής κηλίδας στα έργα Α΄21, Α΄22 και<br />
Α΄24, τετραγωνικής σκοτεινής κηλίδας στο Α΄23, σκοτεινού κυκλικού δίσκου στα<br />
έργα Α΄25, Α΄26 και τετραγωνικής σκιάς μεγάλων διαστάσεων στο έργο Α΄27. Π.χ.<br />
‘Το φως φεύγει έτσι (σχεδιάζει γραμμές που φεύγουν ακτινικά από την πηγή) … και<br />
θα δούμε τη σκιά του εμποδίου στην οθόνη … λίγο πιο μεγάλη … γιατί η ακτίνα<br />
αυτή (δείχνει την οριζόντια ακτίνα που εκπέμπεται από το κέντρο της σταυροειδούς<br />
πηγής στο έργο Α΄21) δεν περνάει από το εμπόδιο … και έτσι θα δούμε τη σκιά του’<br />
(Υ. 78). Παράλληλα προβλέπουν ομοιόμορφο φωτισμό της εμπρόσθιας επιφάνειας<br />
του εμποδίου στα έργα Α΄25, Α΄26 και Α΄27 (Σχ.7.20).<br />
A΄21<br />
Α΄25<br />
A΄22<br />
A΄26<br />
A΄23<br />
A΄27<br />
Α΄24<br />
A΄28<br />
(Σχ. 7.20)<br />
Δ. Συνδυαστικό σχήμα<br />
Τα υποκείμενα που υιοθετούν αυτό το παραστατικό πρότυπο προβλέπουν το<br />
σχηματισμό σύνθετων φωτεινών σχημάτων, η δημιουργία των οποίων έχει προκύψει<br />
ως αποτέλεσμα ταυτόχρονης εκπομπής και με τους δύο προαναφερθέντες τρόπους.<br />
Επί πλέον σε όλες τις περιπτώσεις επισημαίνουν και μια διαβάθμιση της ισχύος<br />
εκπομπής, με επικρατέστερη αυτή της ολιστικής εκπομπής (Σχ. 7.21).<br />
(Σχ. 7.21)<br />
161
Έτσι, για τα έργα με διάφραγμα που φέρει σημειακή οπή, προβλέπουν στην οθόνη το<br />
σχηματισμό φωτεινής κυκλικής κηλίδας στα έργα Α21, Α22 και Α24, και<br />
τετραγωνικής φωτεινής κηλίδας στο Α23. Ταυτόχρονα, προβλέπουν και στα 4 αυτά<br />
έργα το σχηματισμό έντονης σταυροειδούς φωτεινής προβολής στο διάφραγμα, του<br />
οποίου η υπόλοιπη επιφάνεια θα είναι ομοιόμορφα και ελαφρώς αμυδρότερα<br />
φωτισμένη. Στην περίπτωση αυτή ο γενικός φωτισμός του διαφράγματος, όπως<br />
τονίζεται ύστερα από διευκρινιστική μας ερώτηση, δεν οφείλεται σε αντανάκλαση<br />
του φωτός από τη σταυροειδή προβολή, αλλά είναι αποτέλεσμα μιας<br />
συμπληρωματικής εκπομπής από την πηγή με ακτινικά χαρακτηριστικά. Π.χ. ‘… εδώ<br />
θα δω το σταυρό (δείχνει το διάφραγμα στο έργο Α21) … στην οθόνη θα είναι ένας<br />
κύκλος, μικρός … το χαρτόνι αυτό (δείχνει ξανά το διάφραγμα) θα είναι φωτισμένο,<br />
όλο … γιατί η πηγή φωτίζει παντού … αλλά θα δούμε και το σταυρό … πιο δυνατό’<br />
(Υ. 36). Για τα έργα Α25, Α26 και Α27, προβλέπουν το σχηματισμό στην οθόνη<br />
φωτεινού σταυρού, ο οποίος περιβάλλεται από φωτεινό κυκλικό δίσκο (αντίστοιχα<br />
τετράγωνο στο Α27), αμυδρότερα φωτισμένο και ελαφρώς μεγαλύτερων διαστάσεων,<br />
ενώ για την επιφάνεια του διαφράγματος προβλέπουν ομοιόμορφο φωτισμό. Τέλος<br />
στο έργο Α28 προβλέπουν το σχηματισμό έντονων φωτεινών προβολών σχήματος<br />
σταυρού για τις απέναντι τοποθετημένες οθόνες και φωτεινής κατακόρυφης λωρίδας<br />
για την παράπλευρη οθόνη, με παράλληλο ομοιόμορφο και αμυδρότερο φωτισμό<br />
στην υπόλοιπη περιοχή κάθε οθόνης (Σχ. 7.22).<br />
A21<br />
A25<br />
A22<br />
A26<br />
A23<br />
A27<br />
A24<br />
A28<br />
(Σχ. 7.22)<br />
162
Ανάλογα, στο εναλλακτικό περιβάλλον με τη χρήση εμποδίου, προβλέπουν τα ίδια<br />
αποτελέσματα με αυτά του ολιστικού σχήματος εκπομπής με την παράλληλη<br />
διευκρίνιση ότι κάθε φορά η υπόλοιπη περιοχή τόσο της οθόνης όσο και του<br />
εκτεταμένου εμποδίου θα φωτίζεται ελαφρώς αμυδρότερα, ως αποτέλεσμα μιας<br />
δευτερογενούς εκπομπής με ακτινικά χαρακτηριστικά. Π.χ. ‘… στην οθόνη θα δούμε<br />
το σχήμα του σταυρού (στο έργο Α28) …η οθόνη θα είναι όλη φωτισμένη … πιο λίγο<br />
… τη φωτίζει η πηγή … αλλά ο σταυρός θα είναι πιο έντονος, θα ξεχωρίζει’ (Υ. 94)<br />
(Σχ. 7.23).<br />
A΄21<br />
A΄25<br />
A΄22<br />
A΄26<br />
A΄23<br />
A΄27<br />
A΄24<br />
A28<br />
(Σχ. 7.23)<br />
Ε. Μεικτό σχήμα<br />
Στην κατηγορία αυτή κατατάσσουμε τα υποκείμενα τα οποία επιλέγουν τουλάχιστον<br />
δύο διαφορετικά ερμηνευτικά πρότυπα κατά την παρουσίαση των έργων,<br />
υιοθετώντας κάθε φορά κάποιο από τα παραστατικά σχήματα που αναφέρονται πιο<br />
πάνω.<br />
163
Παρουσιάζουμε ακολούθως πίνακα συχνοτήτων των απαντήσεων των υποκειμένων<br />
κατά ηλικιακό επίπεδο.<br />
ΠΙΝΑΚΑΣ 5. Συχνότητες παραστατικών σχημάτων για την εκπομπή του φωτός από<br />
εκτεταμένη πηγή (Ν=96).<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού<br />
(Ν=32)<br />
Β΄ Γυμνασίου<br />
(Ν=32)<br />
Α΄ Λυκείου<br />
(Ν=32)<br />
Υποκείμ. f f % Υποκείμ. f f % Υποκείμ. f f %<br />
Μη συνεκτικό 0 0 0 0 4,11 2 6,3<br />
Ολιστικό 34,35,38,<br />
39,43,44,<br />
45,47,50<br />
9 28,1 67,68,69,<br />
74,85,86,<br />
87,95<br />
8 25 1,8,10,12<br />
18,20,27,<br />
30<br />
8 25<br />
Ακτινικό 33,37,51,<br />
54,56,59,<br />
61,62,64<br />
9 28,1 70,71,72,<br />
73,76,78,<br />
83,88,89,<br />
96<br />
10 31,3 3,6,7,14,<br />
15,16,17,<br />
21,22,24,<br />
26,29,31,<br />
32<br />
14 43,7<br />
Συνδυαστικό 36,40,41,<br />
42,46,49,<br />
52,55,57,<br />
60,63<br />
11 34,4 65,66,75,<br />
79,80,81,<br />
82,84,90,<br />
91,92,94<br />
12 37,5 2,5,9,13,<br />
19,23,25,<br />
28<br />
8 25<br />
Μεικτό 48,53,58 3 9,4 77 1 3,1 0 0<br />
Άλλες<br />
απαντήσεις<br />
0 0 93 1 3,1 0 0<br />
164
ΡΑΒΔΟΓΡΑΜΜΑ 3. Συχνότητες παραστατικών σχημάτων για την εκπομπή του<br />
φωτός από εκτεταμένη πηγή<br />
Μη συνεκτικό Ολιστικό Ακτινικό Συνδυαστικό Μεικτό Άλλες απαντήσεις<br />
16<br />
14<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
9<br />
9<br />
11<br />
10<br />
12<br />
8 8<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
3<br />
2<br />
1 1<br />
0 0 0<br />
0<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού Β΄ Γυμνασίου Α΄ Λυκείου<br />
0<br />
165
7.2.2. Διδακτική παρέμβαση<br />
7.2.2.α. Πρώτη φάση: Μεταβολές των απαντήσεων των μαθητών<br />
Στο δεύτερο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας και στη φάση της εμπλοκής<br />
επιχειρούμε να διαμορφώσουμε συγκρουσιακές συνθήκες αποσταθεροποίησης των<br />
παραστατικών σχημάτων των υποκειμένων, με σκοπό να εξακριβώσουμε τη<br />
δυνατότητα διατύπωσης συλλογισμών με βάση το ορθό πρότυπο, μέσω της αντίθεσης<br />
προβλέψεων και αισθητηριακών παρατηρήσεων. Για κάθε ένα από τα τρία έργα που<br />
παρουσιάζουμε στην ενότητα αυτή (Β1-Β3 /εναλλακτικά Β΄1-Β΄3), ζητάμε κατ’<br />
αρχήν από τα υποκείμενα μια νέα πρόβλεψη και αμέσως μετά, ενεργοποιώντας τη<br />
φωτεινή πηγή, διερευνούμε το ερμηνευτικό σχήμα μέσα από το οποίο προσεγγίζουν<br />
το ανιχνευόμενο αποτέλεσμα αναζητώντας τις ενδεχόμενες μεταβολές. Τα έργα που<br />
παρουσιάζονται έχουν προέλθει από αναδιάταξη των στοιχείων των έργων του προελέγχου.<br />
Έχουν δηλαδή τις ίδιες γνωστικές προϋποθέσεις αλλά διαφορετικό<br />
εμπειρικό περιεχόμενο, καθώς η σταυροειδής πηγή έχει τώρα αντικατασταθεί από μια<br />
ίδιου τύπου και μεγέθους τετραγωνική πηγή.<br />
Η εξέλιξη της διαδικασίας στη φάση της εμπλοκής επέφερε αξιοσημείωτες μεταβολές<br />
στα παραστατικά πρότυπα των υποκειμένων. Πιο συγκεκριμένα, η εμφάνιση του<br />
σχήματος της φωτεινής προβολής στο έργο Β1 (εναλλακτικά Β΄1) λειτούργησε<br />
απορριπτικά για τις παραστάσεις της ολιστικής και της συνδυαστικής εκπομπής με<br />
αποτέλεσμα τα υποκείμενα με τα συγκεκριμένα παραστατικά πρότυπα να οδηγηθούν<br />
συνολικά στην υιοθέτηση του ακτινικού σχήματος εκπομπής, ενός σχήματος άμεσα<br />
αναγνωρίσιμου από τα παιδιά. Στις περιπτώσεις όμως των έργων Β2 και Β3<br />
(εναλλακτικά Β΄2 και Β΄3), όπου τα αντιληπτικά δεδομένα υπερέβαιναν την<br />
ερμηνευτική ικανότητα και αυτού του σχήματος, μόνο έξι υποκείμενα (τα Υ.1, Υ.18,<br />
Υ.36, Υ.67, Υ.71 και Υ.81) αναγνώρισαν τα χαρακτηριστικά του προτύπου της<br />
Γεωμετρικής Οπτικής και ερμήνευσαν επαρκώς τα αποτελέσματα (ποσοστό 6,4% επί<br />
του συνόλου). Τα υπόλοιπα είτε δήλωσαν αδυναμία ερμηνείας, είτε εμφάνισαν<br />
παράλληλα και νέες, δευτερεύουσες παραστάσεις, σε μια προσπάθεια ενίσχυσης του<br />
κύριου ερμηνευτικού μηχανισμού. Τις απαντήσεις των υποκειμένων, στις οποίες<br />
εντοπίσαμε τέτοιου είδους «συνεργατικές» νοητικές παραστάσεις, κατατάξαμε σε<br />
τρεις κατηγορίες με κριτήριο το αίτιο χωρικής διαμόρφωσης της εκπεμπόμενης<br />
φωτεινής ακτινοβολίας:<br />
166
α) Απαντήσεις οι οποίες αποδίδουν ενεργητικές ιδιότητες στο φως κατά την<br />
αλληλεπίδρασή του με τα σώματα (Σχ.7.24). Π.χ. ‘… η ακτίνα αυτή που περνάει<br />
ανοίγει έτσι (σχεδιάζει μια διεύρυνση της οριζόντιας ακτίνας αμέσως μετά τη<br />
διέλευσή της από την οπή στο έργο Β2) και φτιάχνει το σχήμα της λάμπας … η<br />
ακτίνα έχει το σχήμα της πηγής μέσα της και το ξανασχηματίζει σε μεγάλη<br />
απόσταση’ (Υ. 17). ‘Όταν το φως περνάει από την τρύπα γυρίζει ανάποδα … και<br />
επειδή είναι μεγάλη η απόσταση (διαφράγματος – οθόνης στο έργο Β3) το βλέπουμε<br />
και εμείς ανάποδα (Υ. 43).<br />
(Σχ. 7.24)<br />
β) Απαντήσεις οι οποίες αποδίδουν ενεργητικές ιδιότητες σε στοιχεία των διατάξεων<br />
(Σχ.7.25). Π.χ. ‘Επειδή είναι μεγάλη η απόσταση (διαφράγματος – οθόνης στο έργο<br />
Β2), περνάει το φως από την τρύπα σαν τετράγωνο … το τετράγωνο πηγαίνει προς<br />
την τρύπα, μικραίνει, μικραίνει, μικραίνει, περνάει από την τρύπα και μετά<br />
ξαναμεγαλώνει και βγαίνει ξανά σαν τετράγωνο’ (Υ.54). ‘Οι ακτίνες όπως πάνε<br />
ενώνονται μαζί και μπαίνουν από την τρύπα (στο έργο Β2) και όταν βγαίνουν από<br />
την τρύπα εμφανίζεται ξανά το τετράγωνο … όταν το φως μπαίνει στην τρύπα,<br />
βγαίνει ανάποδα (στο έργο Β3) … τραβάει η τρύπα το φως και το βγάζει ανάποδα’<br />
(Υ. 34). ‘…επειδή είναι μικρή η τρύπα (στο έργο Β2), μαζεύονται οι ακτίνες και μετά<br />
ανοίγουν πάλι και βγαίνει ξανά το σχήμα της πηγής’ (Υ. 55).<br />
(Σχ. 7.25)<br />
167
γ) Απαντήσεις στις οποίες η σκιά γίνεται αντιληπτή ως ιδιότητα του σώματος (εν<br />
προκειμένω της πηγής) και όχι ως αποτέλεσμα παρεμβολής αδιαφανούς εμποδίου<br />
στην πορεία δέσμης φωτός. (Σχ. 7.26) Π.χ. ‘Επειδή το εμπόδιο είναι μικρό (στο έργο<br />
Β΄2) και είναι στο κέντρο του τετραγώνου, δεν εμποδίζει τη σκιά της λάμπας να<br />
φτάσει στο χαρτόνι … και έτσι βλέπουμε τη σκιά της πηγής στην οθόνη (Υ. 82). ‘…<br />
είναι η σκιά της λάμπας, όχι του εμποδίου … το εμπόδιο είναι πολύ μικρό (στο έργο<br />
Β΄2) και χάνεται η σκιά του, η λάμπα όμως είναι μεγάλη, γι’ αυτό βλέπουμε τη σκιά<br />
της’ (Υ.60).<br />
(Σχ. 7.26)<br />
Οι απαντήσεις των δύο πρώτων κατηγοριών εντοπίστηκαν αποκλειστικά στα έργα με<br />
χρήση διαφράγματος ενώ της τρίτης κατηγορίας στο εναλλακτικό περιβάλλον του<br />
εμποδίου.<br />
Παρουσιάζουμε ακολούθως πίνακες μεταβολών των απαντήσεων των υποκειμένων<br />
κατά ηλικιακή ομάδα στην εξέλιξη της φάσης της εμπλοκής. Στους πίνακες αυτούς<br />
δεν έχουν καταχωριστεί τα υποκείμενα τα οποία κατά τον προ-έλεγχο διαπιστώθηκε<br />
ότι έχουν οικοδομήσει επαρκώς το αποδεκτό επιστημονικό πρότυπο, καθόσον αυτά<br />
εξαιρέθηκαν από την περαιτέρω διαδικασία. Τα «συνεργατικά» σχήματα ερμηνείας<br />
έχουν ταξινομηθεί ως υποκατηγορίες του ακτινικού σχήματος, σύμφωνα με όσα<br />
εκτέθηκαν παραπάνω. Η διάρθρωση των πινάκων έχει γίνει κατά έργο και μορφή<br />
διάταξης, καθώς τα σχήματα αυτά διαμορφώθηκαν σε μονοσήμαντη αντιστοιχία με<br />
τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε τύπου διάταξης. Τέλος, τα υποκείμενα τα οποία<br />
κατά τον προ-έλεγχο εμφάνισαν μεικτά παραστατικά σχήματα, έχουν καταχωριστεί<br />
εδώ σύμφωνα με την ερμηνεία που έδωσαν στα φωτεινά αποτελέσματα του πρώτου<br />
έργου της φάσης της εμπλοκής.<br />
168
ΠΙΝΑΚΑΣ 6. Μεταβολές των απαντήσεων των μαθητών ΣΤ΄ Δημοτικού κατά τη διάρκεια της φάσης της εμπλοκής<br />
Πειραματική διάταξη οπής (Ν=16)<br />
Έργο Β1 Έργο Β2 Έργο Β3<br />
Παραστατικό πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία<br />
σχήμα Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f<br />
Μη συνεκτικό 0 0 0 0 0 36 1<br />
Ολιστικό 34,35,43,<br />
44,45,47,<br />
53<br />
Ακτινικό 33,37,54,<br />
56,64<br />
Συνδυαστικό 36,46,55,<br />
57<br />
7 0 0 0 0 0<br />
5 33,34,35,<br />
36,37,43,<br />
44,45,46,<br />
47,53,54,<br />
55,56,57,<br />
64<br />
16 33,34,35,<br />
36,37,43,<br />
44,45,46,<br />
47,53,54,<br />
55,56,57,<br />
64<br />
16 Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
Ενεργό φως<br />
Ενεργή οπή<br />
33,35,36,<br />
37,44,45,<br />
46,47,53,<br />
64<br />
43,54<br />
34,55,56,<br />
57<br />
169<br />
10<br />
2<br />
4<br />
Ορθό Π χωρίς εξήγηση<br />
Ορθό Π-εν. φως<br />
Ορθό Π-εν. οπή<br />
33,35,36,<br />
37,44,45,<br />
46,47,53,<br />
64<br />
43,54<br />
34,55,56,<br />
57<br />
10<br />
2<br />
4<br />
Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
Ενεργό φως<br />
Ενεργή οπή<br />
33,35,37,<br />
44,45,46,<br />
47,53,54,<br />
55,56,57,<br />
64<br />
4 0 0 0 0 0<br />
Πειραματική διάταξη εμποδίου (Ν=16)<br />
Έργο Β΄1 Έργο Β΄2 Έργο Β΄3<br />
Παραστατικό πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία<br />
σχήμα Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ f<br />
Μη συνεκτικό 0 0 0 0 0 0<br />
Ολιστικό 38,39,50 3 0 0 0 0 0<br />
Ακτινικό 48,51,58,<br />
59,61,62<br />
Συνδυαστικό 40,41,42,<br />
49,52,60,<br />
63<br />
6 38,39,40,<br />
41,42,48,<br />
49,50,51,<br />
52,58,59,<br />
60,61,62,<br />
63<br />
16 38,39,40,<br />
41,42,48,<br />
49,50,51,<br />
52,58,59,<br />
60,61,62,<br />
63<br />
16 Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
Σκιά πηγής<br />
41,42,52<br />
58,59,61<br />
32,39,40,<br />
48,49,50,<br />
51,60,62,<br />
63<br />
6<br />
10<br />
Ορθό Π χωρίς εξήγηση<br />
Ορθό Π-σκιά πηγής<br />
41,42,52,<br />
58,59,61<br />
32,39,40,<br />
48,49,50,<br />
51,60,62,<br />
63<br />
6<br />
10<br />
Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
43<br />
34<br />
32,39,40,<br />
41,42,48,<br />
49,50,51,<br />
52,58,59,<br />
60,61,62,<br />
63<br />
7 0 0 0 0 0<br />
13<br />
1<br />
1<br />
16
ΠΙΝΑΚΑΣ 7. Μεταβολές των απαντήσεων των μαθητών Β΄ Γυμνασίου κατά τη διάρκεια της φάσης της εμπλοκής<br />
Πειραματική διάταξη οπής (Ν=16)<br />
Έργο Β1 Έργο Β2 Έργο Β3<br />
Παραστατικό πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία<br />
σχήμα Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f<br />
Μη συνεκτικό 0 0 0 71 1 71 1 67,71,81 3<br />
Ολιστικό 67,77,85,<br />
86,87<br />
Ακτινικό 70,71,76,<br />
96<br />
Συνδυαστικό 65,66,75,<br />
80,81,90,<br />
91<br />
5 0 0 0 0 0<br />
4 65,66,67,<br />
70,71,75,<br />
76,77,80,<br />
81,85,86,<br />
87,90,91,<br />
96<br />
16 65,66,67,<br />
70,71,75,<br />
76,77,80,<br />
81,85,86,<br />
87,90,91,<br />
96<br />
16 Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
Ενεργό φως<br />
Ενεργή οπή<br />
65,67,70,<br />
75,77,80,<br />
81,86,96<br />
90<br />
66,76,85,<br />
87,91<br />
170<br />
9<br />
1<br />
5<br />
Ορθό Π χωρίς εξήγηση<br />
Ορθό Π-εν. φως<br />
Ορθό Π-εν. οπή<br />
65,67,70,<br />
75,77,80,<br />
81,86,96<br />
90<br />
66,76,85,<br />
87,91<br />
9<br />
1<br />
5<br />
Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
65,66,70,<br />
75,76,77,<br />
80,85,86,<br />
87,90,91,<br />
96<br />
7 0 0 0 0 0<br />
Πειραματική διάταξη εμποδίου (Ν=16)<br />
Έργο Β΄1 Έργο Β΄2 Έργο Β΄3<br />
Παραστατικό πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία<br />
σχήμα Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ f<br />
Μη συνεκτικό 0 0 0 0 0 0<br />
Ολιστικό 69,74,95 3 0 0 0 0 0<br />
Ακτινικό 68,72,73,<br />
78,83,88,<br />
89<br />
7 68,69,72,<br />
73,74,78,<br />
79,82,83,<br />
84,88,89,<br />
92,93,94,<br />
95<br />
16 68,69,72,<br />
73,74,78,<br />
79,82,83,<br />
84,88,89,<br />
92,93,94,<br />
95<br />
16 Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
Σκιά πηγής<br />
68,69,73,<br />
78,79,83<br />
72,74,82,<br />
84,88,89,<br />
92,93,94,<br />
95<br />
6<br />
10<br />
Ορθό Π χωρίς εξήγηση<br />
Ορθό Π-σκιά πηγής<br />
68,69,73,<br />
78,79,83<br />
72,74,82,<br />
84,88,89,<br />
92,93,94,<br />
95<br />
6<br />
10<br />
Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
68,69,72,<br />
73,74,78,<br />
79,82,83,<br />
84,88,89,<br />
92,93,94,<br />
95<br />
Συνδυαστικό 79,82,84, 5<br />
92,94<br />
Άλλο 93 1 0 0 0 0 0<br />
13<br />
16
ΠΙΝΑΚΑΣ 8. Μεταβολές των απαντήσεων των μαθητών Α΄ Λυκείου κατά τη διάρκεια της φάσης της εμπλοκής<br />
Πειραματική διάταξη οπής (Ν=16)<br />
Έργο Β1 Έργο Β2 Έργο Β3<br />
Παραστατικό πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία<br />
σχήμα Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f<br />
Μη συνεκτικό 0 0 0 1 1 1 1 1 1<br />
Ολιστικό 1,8,10,27 4 0 0 0 0 0<br />
Ακτινικό 3,14,15,<br />
16,17,22,<br />
24,32<br />
8 1,2,3,8,<br />
9,10,14,<br />
15,16,17,<br />
22,23,24,<br />
27,28,32<br />
16 1,2,3,8,<br />
9,10,14,<br />
15,16,17,<br />
22,23,24,<br />
27,28,32<br />
16 Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
2,3,8,9,<br />
10,14,15,<br />
16,23,24,<br />
27,28,32<br />
Ενεργό φως 17 1 Ορθό Π-εν. φως 17 1<br />
Ενεργή οπή 22 1 Ορθό Π-εν. οπή 22 1 Ενεργή οπή 22 1<br />
Συνδυαστικό 2,9,23,28 4 0 0 0 0 0<br />
171<br />
13<br />
Πειραματική διάταξη εμποδίου (Ν=14)<br />
Ορθό Π χωρίς εξήγηση<br />
2,3,8,9,<br />
10,14,15,<br />
16,23,24,<br />
27,28,32<br />
13<br />
Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
2,3,8,9,<br />
10,14,15,<br />
16,17,23,<br />
24,27,28,<br />
32<br />
Έργο Β΄1 Έργο Β΄2 Έργο Β΄3<br />
Παραστατικό πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία πρόβλεψη ερμηνεία<br />
σχήμα Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ. f Υποκ f<br />
Μη συνεκτικό 0 0 0 18 1 18 1 18 1<br />
Ολιστικό 12,18,20,<br />
30<br />
Ακτινικό 6,7,21,<br />
26,29,31<br />
Συνδυαστικό 5,13,19,<br />
25<br />
4 0 0 0 0 0<br />
6 5,6,7,12,<br />
13,18,19,<br />
20,21,25,<br />
26,29,30,<br />
31<br />
14 5,6,7,12,<br />
13,18,19,<br />
20,21,25,<br />
26,29,30,<br />
31<br />
14 Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
5,6,7,12,<br />
13,19,20,<br />
21,25,26,<br />
29,30<br />
12<br />
Ορθό Π χωρίς εξήγηση<br />
5,6,7,12,<br />
13,19,20,<br />
21,25,26,<br />
29,30<br />
Σκιά πηγής 31 1 Ορθό Π-σκιά πηγής 31 1<br />
4 0 0 0 0 0<br />
12<br />
Αδυναμία<br />
ερμηνείας<br />
5,6,7,12,<br />
13,19,20,<br />
21,25,26,<br />
29,30,31<br />
14<br />
13
7.2.2. β. Δεύτερη φάση: Μεταβολές των απαντήσεων των μαθητών<br />
Στη φάση της πειραματικής παρέμβασης επιχειρούμε το μετασχηματισμό των<br />
παραστάσεων των υποκειμένων και την προσέγγιση του μηχανισμού της μη<br />
συνεκτικής εκπομπής, με την παρουσίαση του ορθού προτύπου. Τα εμπειρικά<br />
δεδομένα των έργων που χρησιμοποιούμε παραμένουν τα ίδια με την προηγούμενη<br />
φάση της διαδικασίας, με τη διαφορά ότι η τετραγωνική φωτεινή πηγή έχει τώρα τη<br />
δυνατότητα αποσύνθεσης σε οκτώ σημειακές πηγές, ούτως ώστε να μας επιτρέπει την<br />
προσέγγιση, με τον πιστότερο δυνατό τρόπο, του ιστορικού πειράματος του Kepler.<br />
Η σειρά των ενεργειών τις οποίες ακολουθούμε έχει παρουσιαστεί διεξοδικά στο<br />
κεφάλαιο της μεθοδολογικής προβληματικής. Στη φάση αυτή εμπλέκονται όσα<br />
υποκείμενα δεν κατέστη δυνατόν να αναγνωρίσουν τα χαρακτηριστικά του<br />
επιστημονικού προτύπου κατά τη φάση της εμπλοκής. Στους πίνακες που<br />
παρουσιάζουμε δεν έχουν καταχωριστεί, όπως έχουμε ήδη επισημάνει, τα υποκείμενα<br />
τα οποία διαπιστώθηκε ότι έχουν οικοδομήσει το επιστημονικό πρότυπο από το<br />
στάδιο του προ-ελέγχου. Επί πλέον από τη διαδικασία του μετά-ελέγχου έχουν<br />
εξαιρεθεί, και επομένως απουσιάζουν από τους πίνακες, τα υποκείμενα τα οποία στον<br />
μετά-έλεγχο της θεματικής ενότητας της σημειακής πηγής (ο οποίος προηγήθηκε<br />
χρονικά) διαπιστώθηκε ότι διατηρούν εναλλακτικά σχήματα ερμηνείας. Το<br />
επιστημονικό μοντέλο της μη συνεκτικής εκπομπής θεμελιώνεται στη θεωρητική<br />
σύλληψη της σύνθεσης των επί μέρους φωτεινών αποτελεσμάτων ενός μεγάλου<br />
αριθμού (για την ακρίβεια, άπειρου πλήθους) σημειακών πηγών, κάθε μία εκ των<br />
οποίων ακτινοβολεί ακτινικά, ισότροπα και ευθύγραμμα. Συνακόλουθα, η νοητική<br />
συγκρότηση του ορθού προτύπου για τη σημειακή πηγή αποτελεί σε κάθε περίπτωση<br />
γνωστικό προαπαιτούμενο για την επαρκή ερμηνεία των φωτεινών αποτελεσμάτων<br />
κάθε εκτεταμένης πηγής. Υπό αυτή την προϋπόθεση, η συμμετοχή των<br />
συγκεκριμένων υποκειμένων στη διαδικασία του μετά-ελέγχου δεν θα είχε κανένα<br />
νόημα.<br />
172
Στους πίνακες που ακολουθούν παρουσιάζονται οι μεταβολές των απαντήσεων πριν<br />
και μετά την πειραματική παρέμβαση κατά ηλικιακή κατηγορία.<br />
ΠΙΝΑΚΑΣ 9. Μεταβολές των απαντήσεων μαθητών ΣΤ΄ Δημοτικού κατά τη φάση<br />
της πειραματικής παρέμβασης (Ν=27)<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Πριν την πειραματική<br />
παρέμβαση<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκ. f f % Υποκ. f f %<br />
Μη συνεκτικό 0 0 33,35,40,<br />
43,44,46,<br />
47,49,52,<br />
54,56,58,<br />
60,64<br />
14 51,9<br />
Ολιστικό 0 0 0 0<br />
Ακτινικό 33-35,37-44,<br />
46-52,54,56,<br />
58-64<br />
27 100 34,38,39,<br />
42,48,50,<br />
51,61,62,<br />
63<br />
10 37<br />
Συνδυαστικό 0 0 0 0<br />
Μεικτό 0 0 37,41,59 3 11,1<br />
* Από τον πίνακα έχουν εξαιρεθεί τα υποκείμενα Υ.45, Υ53, Υ.55 και Υ.57 λόγω<br />
αδυναμίας συγκρότησης του ορθού προτύπου της σημειακής πηγής και το Υ.36<br />
λόγω αναγνώρισης του ορθού προτύπου κατά τη φάση της εμπλοκής.<br />
173
ΠΙΝΑΚΑΣ 10. Μεταβολές των απαντήσεων μαθητών Β΄ Γυμνασίου κατά τη φάση<br />
της πειραματικής παρέμβασης (Ν=28)<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Πριν την πειραματική<br />
παρέμβαση<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκ. f f % Υποκ. f f %<br />
Μη συνεκτικό 0 0 65,68,70,<br />
72,73,75,<br />
76,79,80,<br />
84-95<br />
21 75<br />
Ολιστικό 0 0 0 0<br />
Ακτινικό 64-66,68-70,<br />
72,73,75-80,<br />
82-96<br />
28 100 77,78,83,96 4 14,2<br />
Συνδυαστικό 0 0 82 1 3,6<br />
Μεικτό 0 0 66 1 3,6<br />
Άλλες<br />
απαντήσεις<br />
0 0 69 1 3,6<br />
* Από τον πίνακα έχει εξαιρεθεί το υποκείμενο Υ.74 λόγω αδυναμίας συγκρότησης<br />
του ορθού προτύπου της σημειακής πηγής, καθώς και τα Υ.67, Υ.71 και Υ.81 λόγω<br />
αναγνώρισης του ορθού προτύπου κατά τη φάση της εμπλοκής.<br />
174
ΠΙΝΑΚΑΣ 11. Μεταβολές των απαντήσεων μαθητών Α΄ Λυκείου κατά τη φάση της<br />
πειραματικής παρέμβασης (Ν=28)<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Πριν την πειραματική<br />
παρέμβαση<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκ. f f % Υποκ. f f %<br />
Μη συνεκτικό 0 0 2,3,6,9,12,<br />
15-17,19,<br />
21-28,31,32<br />
19 67,8<br />
Ολιστικό 0 0 0 0<br />
Ακτινικό 2,3,5-10,<br />
12-17,19-32<br />
28 100 7,8,10,20 4 14,3<br />
Συνδυαστικό 0 0 13,30 2 7,1<br />
Μεικτό 0 0 5,14,29 3 10,7<br />
* Από τον πίνακα έχουν εξαιρεθεί τα υποκείμενα Υ.4 και Υ.11 λόγω χρήσης του<br />
ορθού προτύπου κατά τον προ-έλεγχο και τα Υ.1 και Υ.18 λόγω αναγνώρισης του<br />
ορθού προτύπου κατά τη φάση της εμπλοκής.<br />
175
7.2.3. Μετά-έλεγχος: Οι συνολικές μεταβολές των απαντήσεων των μαθητών<br />
Στο τρίτο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας, με την παρουσίαση των ίδιων έργων<br />
του προ-ελέγχου, επιχειρούμε τη διερεύνηση των μεταβολών των νοητικών<br />
παραστάσεων των υποκειμένων που προέκυψαν από τη συνολική διαδικασία της<br />
διδακτικής παρέμβασης (εμπλοκή και πειραματική παρέμβαση), καθώς και του<br />
βαθμού προσέγγισης του επιστημονικού προτύπου.<br />
Παρουσιάζουμε στη συνέχεια πίνακες μεταβολών των απαντήσεων των υποκειμένων<br />
κατά ηλικιακό επίπεδο μεταξύ προ-ελέγχου και μετά-ελέγχου. Από τους πίνακες<br />
αυτούς έχουν εξαιρεθεί όσα υποκείμενα κατά τον προ-έλεγχο διαπιστώθηκε ότι έχουν<br />
οικοδομήσει επαρκώς το αποδεκτό επιστημονικό πρότυπο, καθώς αυτά δεν<br />
συμμετείχαν στην πειραματική διαδικασία. Επίσης δεν συμμετείχαν στον μετάέλεγχο,<br />
και συνεπώς απουσιάζουν από τους πίνακες, τα υποκείμενα τα οποία δεν<br />
κατέστη δυνατόν να αναγνωρίσουν το πρότυπο της Γεωμετρικής Οπτικής για την<br />
εκπομπή από σημειακή πηγή, για λόγους που έχουν προηγουμένως αναλυθεί.<br />
Αντιθέτως, συμμετείχαν στον μετά-έλεγχο, και καταχωρούνται επομένως στους<br />
πίνακες, όσα υποκείμενα ανακάλεσαν το ορθό πρότυπο κατά τη φάση της εμπλοκής,<br />
καθόσον οι μεταβολές των παραστατικών προτύπων τους οφείλονται στην επίδραση<br />
της διδακτικής παρέμβασης.<br />
Οι πίνακες των συνολικών μεταβολών συνοδεύονται και από το αντίστοιχο<br />
ραβδόγραμμα.<br />
176
ΠΙΝΑΚΑΣ 12. Συνολικές μεταβολές των απαντήσεων μαθητών ΣΤ΄ Δημοτικού για<br />
την εκπομπή του φωτός από εκτεταμένη πηγή (Ν=28)<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Προ-έλεγχος<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκ. f f % Υποκ. f f %<br />
Μη συνεκτικό 0 0 33,35,40,<br />
43,44,46,<br />
47,49,52,<br />
54,56,58,<br />
60,64<br />
14 50<br />
Ολιστικό 34,35,38,<br />
39,43,44,<br />
47,50<br />
Ακτινικό 33,37,51,<br />
54,56,59,<br />
61,62,64<br />
Συνδυαστικό 36,40,41,<br />
42,46,49,<br />
52,60,63<br />
8 28,6 0 0<br />
9 32,1 34,38,39,<br />
42,48,50,<br />
51,61,62,<br />
63<br />
10 35,7<br />
9 32,1 36 1 3,6<br />
Μεικτό 48,58 2 7,2 37,41,59 3 10,7<br />
* Από τον πίνακα έχουν εξαιρεθεί τα υποκείμενα Υ.45, Υ.53, Υ.55, και Υ.57 λόγω<br />
αδυναμίας συγκρότησης του ορθού προτύπου της σημειακής πηγής.<br />
177
ΠΙΝΑΚΑΣ 13. Συνολικές μεταβολές των απαντήσεων μαθητών Β΄ Γυμνασίου για<br />
την εκπομπή του φωτός από εκτεταμένη πηγή (Ν=31)<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Προ-έλεγχος<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκ. f f % Υποκ. f f %<br />
Μη συνεκτικό 0 0 65,67,68,<br />
70-73,75,<br />
76,79,80,<br />
81,84-95<br />
24 77,4<br />
Ολιστικό 67,68,69,<br />
85,86,87,<br />
95<br />
Ακτινικό 70,71,72,<br />
73,76,78,<br />
83,88,89,<br />
96<br />
Συνδυαστικό 65,66,75,<br />
79,80,81,<br />
82,84,90,<br />
91,92,94<br />
7 22,6 0 0<br />
10 32,3 77,78,83,96 4 12,9<br />
12 38,7 82 1 3,2<br />
Μεικτό 77 1 3,2 66 1 3,2<br />
Άλλες απαντήσεις 93 1 3,2 69 1 3,2<br />
* Από τον πίνακα έχει εξαιρεθεί το υποκείμενο Υ.74 λόγω αδυναμίας συγκρότησης<br />
του ορθού προτύπου της σημειακής πηγής.<br />
178
ΠΙΝΑΚΑΣ 14. Συνολικές μεταβολές των απαντήσεων μαθητών Α΄ Λυκείου για την<br />
εκπομπή του φωτός από εκτεταμένη πηγή (Ν=30)<br />
Παραστατικό<br />
σχήμα<br />
Προ-έλεγχος<br />
Μετά-έλεγχος<br />
Υποκ. f f % Υποκ. f f %<br />
Μη συνεκτικό 0 0 1,2,3,6,9,<br />
12,15-17,19,<br />
21-28,31,32<br />
20 66,7<br />
Ολιστικό 1,8,10,12,<br />
18,20,27,<br />
30<br />
8 26,7 0 0<br />
Ακτινικό 3,6,7,14,<br />
15,16,17,<br />
21,22,24,<br />
26,29,31,<br />
32<br />
14 46,7 7,8,10,18,<br />
20<br />
5 16,7<br />
Συνδυαστικό 2,5,9,13,<br />
19,23,25,<br />
28<br />
8 26,6 13,30 2 6,6<br />
Μεικτό 0 0 5,14,29 3 10<br />
* Από τον πίνακα έχουν εξαιρεθεί τα υποκείμενα Υ.4 και Υ.11 λόγω χρήσης του<br />
ορθού προτύπου κατά τον προ-έλεγχο.<br />
179
ΡΑΒΔΟΓΡΑΜΜΑ 4. Συνολικές μεταβολές των απαντήσεων των υποκειμένων<br />
μεταξύ προ-ελέγχου και μετά-ελέγχου για την εκπομπή του φωτός από εκτεταμένη<br />
πηγή<br />
30<br />
Μη συνεκτικό Ολιστικό Ακτινικό Συνδυαστικό Μεικτό Άλλο<br />
25<br />
24<br />
20<br />
20<br />
15<br />
14<br />
14<br />
12<br />
10<br />
9 9<br />
8<br />
10 10<br />
7<br />
8<br />
8<br />
5<br />
0<br />
5<br />
4<br />
3<br />
3<br />
2<br />
2<br />
1<br />
1 1 1 1 1<br />
0 0 0 0 0<br />
0<br />
0 0 0 0 0<br />
Προ-έλεγχος Μετά-έλεγχος Προ-έλεγχος Μετά-έλεγχος Προ-έλεγχος Μετά-έλεγχος<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού Β΄ Γυμνασίου Α΄ Λυκείου<br />
180
7.2.4. Στατιστική επεξεργασία των δεδομένων<br />
Η στατιστική επεξεργασία των δεδομένων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση μεθόδων<br />
της επαγωγικής στατιστικής. Οι μέθοδοι αυτοί της στατιστικής ανάλυσης<br />
χρησιμοποιούνται όταν θέλουμε να εξαγάγουμε συμπεράσματα για τον πληθυσμό<br />
μιας έρευνας βασιζόμενοι στα δεδομένα που έχουν ληφθεί από ένα μικρότερο<br />
αντιπροσωπευτικό δείγμα, στο σύνολο των ομοειδών περιπτώσεων<br />
(Παρασκευόπουλος 1984, σ. 21). Στην έρευνά μας χρησιμοποιώντας ως ανεξάρτητες<br />
μεταβλητές τη μέθοδο παρέμβασης, το ηλικιακό επίπεδο και το είδος της διάταξης,<br />
και ως εξαρτημένη μεταβλητή την ενδεχόμενη μεταβολή της επίδοσης<br />
(Παπακωνσταντίνου 1982, σ. 68), πιστοποιούμε τη στατιστική σημαντικότητα των<br />
απαντήσεων των υποκειμένων πριν και μετά τη διδακτική παρέμβαση. Στην<br />
περίπτωσή μας, τα υποκείμενα αξιολογούνται ως προς τη μεταβολή της επίδοσης σε<br />
μια ιεραρχική κλίμακα η οποία περιλαμβάνει τέσσερις κατηγορίες: πρόοδο, σχετική<br />
πρόοδο, στασιμότητα και οπισθοδρόμηση (Echelle ordinale, Reuclin 1976). Για τον<br />
έλεγχο των μεταβολών των απαντήσεων οι εναλλακτικές νοητικές παραστάσεις των<br />
μαθητών ομαδοποιήθηκαν σε δύο κατηγορίες, αφού αξιολογήθηκαν και<br />
ιεραρχήθηκαν με βάση την εννοιολογική τους συνάφεια με το αποδεκτό<br />
επιστημονικό πρότυπο. Στην πρώτη κατηγορία κατατάξαμε το ακτινικό σχήμα, τα<br />
χαρακτηριστικά του οποίου δεν παρουσιάζουν ασυμβατότητα με αυτά του ορθού<br />
προτύπου –απλά απορρέουν από ανεπαρκή εφαρμογή των αρχών της Γεωμετρικής<br />
Οπτικής. Στη δεύτερη κατηγορία κατατάξαμε τα υπόλοιπα παραστατικά σχήματα τα<br />
οποία παραπέμπουν σαφώς στον διαισθητικό τρόπο σκέψης. Έτσι, ως πρόοδο<br />
ορίζουμε τη μετάβαση ενός υποκειμένου από οποιοδήποτε παραστατικό σχήμα στο<br />
μη συνεκτικό, ενώ ως σχετική πρόοδο τη μετάβαση στο ακτινικό σχήμα, το οποίο<br />
μπορεί να θεωρηθεί, από εννοιολογική άποψη, ως το πλησιέστερο στο επιστημονικό<br />
πρότυπο. Την ακριβώς αντίθετη εννοιολογική διαδρομή θεωρούμε ως<br />
οπισθοδρόμηση, ενώ ως στασιμότητα ορίζουμε την παραμονή ενός υποκειμένου στο<br />
ίδιο επίπεδο παραστατικής συγκρότησης μεταξύ προ-ελέγχου και μετά-ελέγχου. Τις<br />
διαφορές μεταξύ προ-ελέγχου και μετά ελέγχου θεωρούμε στατιστικώς σημαντικές<br />
σε επίπεδο σημαντικότητας 0,05 (Παρασκευόπουλος 1984, σ. 134). Ο στατιστικός<br />
έλεγχος των δεδομένων τα οποία προέκυψαν από την πειραματική διαδικασία<br />
διενεργήθηκε σε τέσσερα επίπεδα, με τα ακόλουθα αποτελέσματα.<br />
1 ος στατιστικός έλεγχος<br />
Για να διαπιστωθεί κατά πόσον η επίδοση βελτιώθηκε μετά τη διδακτική παρέμβαση<br />
εκτελέστηκε ο έλεγχος καλής προσαρμογής (Χ 2 ) για κάθε ηλικιακή κατηγορία<br />
(Ρούσσος & Τσαούσης 2002, σ. 338). Από τα αποτελέσματα των τριών ελέγχων<br />
συμπεραίνουμε ότι ο αριθμός των υποκειμένων που σημείωσαν πρόοδο είναι<br />
σημαντικά μεγαλύτερος από τον αριθμό των υποκειμένων που βρίσκονται στις<br />
υπόλοιπες βαθμολογικές κατηγορίες. Στην ΣΤ΄ Δημοτικού πρόοδο σημείωσε το 50%<br />
των υποκειμένων, ενώ σχετική πρόοδο, στασιμότητα και οπισθοδρόμηση το 25%,<br />
17,9% και 7,1% αντίστοιχα (Χ 2 (3)=11,4, p=0,011). Το ποσοστό των υποκειμένων που<br />
σημείωσε πρόοδο στη Β΄ Γυμνασίου ανέρχεται σε 77,4% και είναι σημαντικά<br />
μεγαλύτερο από τα ποσοστά της σχετικής προόδου και της στασιμότητας που<br />
ανέρχονται σε 3,2% και 19,4% αντίστοιχα (Χ 2 (2)=28,32, p
2 ος στατιστικός έλεγχος<br />
Επειδή το ποσοστό των μαθητών που σημείωσε πρόοδο είναι αρκετά χαμηλότερο<br />
στην ΣΤ΄ Δημοτικού από ότι στις άλλες δύο ηλικιακές κατηγορίες εκτελέσαμε τον<br />
έλεγχο X 2 ανεξαρτησίας (Γιαλαμάς 2005, σ. 157) μεταξύ της μεταβολής στην<br />
επίδοση και της τάξης. Το αποτέλεσμα του ελέγχου δεν ανέδειξε σημαντικές<br />
διαφορές στην μεταβολή μεταξύ των τριών τάξεων (X 2 (6)=10,8, p=0,095 και ακριβής<br />
τιμή ελέγχου μονής κατεύθυνσης (Fisher exact test) p=0,089). Σε μη σημαντικό<br />
αποτέλεσμα οδηγηθήκαμε με τη χρήση της ανάλυσης διακύμανσης Kruskal–Wallis<br />
για τον έλεγχο τις ισότητας στη μέση μεταβολή της επίδοσης των τριών τάξεων<br />
(X 2 (2)=4,3, p
ΠΙΝΑΚΑΣ 15. Μεταβολές της επίδοσης μετά την παρέμβαση κατά τάξη<br />
Μεταβολή<br />
επίδοσης<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού Β΄ Γυμνασίου Α΄ Λυκείου Σύνολα<br />
f f % f f % f f % f f %<br />
Πρόοδος 14 50,0 24 77,4 20 66,7 58 65,2<br />
Σχετική<br />
πρόοδος<br />
7 25,0 1 3,2 4 13,3 12 13,5<br />
Στασιμότητα 5 17,9 6 19,4 4 13,3 15 16,9<br />
Οπισθοδρόμηση 2 7,1 0 0 2 6,7 4 4,5<br />
Σύνολα 28 100,0 31 100,0 30 100,0 89 100,0<br />
ΡΑΒΔΟΓΡΑΜΜΑ 5. Μεταβολές των επιδόσεων μετά τη διδακτική παρέμβαση κατά<br />
τάξη<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
24<br />
20<br />
14<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4 4<br />
2<br />
2<br />
1<br />
0<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού Β΄ Γυμνασίου Α΄ Λυκείου<br />
Μεταβολή επίδοσης<br />
πρόοδος<br />
σχετ. πρόοδος<br />
στασιμότητα<br />
οπισθοδρόμηση<br />
183
ΠΙΝΑΚΑΣ 16. Μεταβολές της επίδοσης μετά την παρέμβαση κατά διάταξη<br />
Μεταβολή<br />
επίδοσης<br />
Διάταξη οπής Διάταξη εμποδίου Σύνολα<br />
f f % f f % f f %<br />
Πρόοδος 35 79,5 23 51,1 58 65,2<br />
Σχετική πρόοδος 4 9,1 8 17,8 12 13,5<br />
Στασιμότητα 3 6,8 12 26,7 15 16,9<br />
Οπισθοδρόμηση 2 4,5 2 4,4 4 4,5<br />
Σύνολα 44 100,0 45 100,0 89 100,0<br />
ΡΑΒΔΟΓΡΑΜΜΑ 6. Μεταβολές των επιδόσεων μετά τη διδακτική παρέμβαση κατά<br />
διάταξη<br />
40<br />
35<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
23<br />
12<br />
πρόοδος<br />
σχετ. πρόοδος<br />
Στασιμότητα<br />
Οπισθοδρόμηση<br />
10<br />
8<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2 2<br />
0<br />
Διάταξη οπής<br />
Διάταξη εμποδίου<br />
Μεταβολή επίδοσης<br />
184
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8<br />
ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ<br />
185
Στα πλαίσια της αναζήτησης μεθόδων και πρακτικών για τη διδακτική αξιοποίηση<br />
της Ιστορίας της Επιστήμης στο πεδίο της Οπτικής, υποθέσαμε κατά πρώτον ότι<br />
εναλλακτικά μοντέλα ερμηνείας τα οποία έχουν διατυπωθεί στην πορεία της<br />
ιστορικής εξέλιξης των επιστημονικών ιδεών, είναι δυνατόν να εντοπισθούν στη<br />
σκέψη και στους ερμηνευτικούς συλλογισμούς των σύγχρονων μαθητών και κατά<br />
δεύτερον ότι έργα και δραστηριότητες επιστημόνων του παρελθόντος που<br />
συνεισέφεραν στην αλλαγή του εννοιολογικού πλαισίου ερμηνείας και την αποδοχή<br />
του σύγχρονου επιστημονικού προτύπου, είναι δυνατόν να αποτελέσουν τη βάση<br />
διδακτικών προσεγγίσεων για το μετασχηματισμό των βιωματικών νοητικών<br />
παραστάσεων των μαθητών, όπου αυτές εκδηλώνονται. Μολονότι η κεντρική<br />
ερευνητική μας στόχευση αφορά τον μηχανισμό εκπομπής της φωτεινής<br />
ακτινοβολίας από εκτεταμένες φωτεινές πηγές, εντούτοις κρίθηκε απαραίτητη σε<br />
πρώτη φάση η εξακρίβωση της ερμηνευτικής επάρκειας των υποκειμένων στο<br />
ζήτημα της εκπομπής του φωτός από σημειακή πηγή, και η συνακόλουθη διδακτική<br />
παρέμβαση, όπου αυτό θεωρηθεί αναγκαίο, με στόχο την αναδόμηση των<br />
ενδεχόμενων αυθόρμητων παραστάσεων. Οι λόγοι που υπαγόρευσαν την επιλογή<br />
αυτή έχουν να κάνουν αφενός με το ότι η νοητική συγκρότηση του ορθού προτύπου<br />
για την ακτινοβολία της σημειακής πηγής συνιστά γνωστικό προαπαιτούμενο για την<br />
οικοδόμηση του μηχανισμού της μη συνεκτικής εκπομπής, και αφετέρου γιατί η<br />
πρόσκτησή του δεν είναι αυτόδηλη, όπως δείχνουν οι σχετικές μελέτες αλλά και τα<br />
αποτελέσματα από τη δοκιμαστική φάση της έρευνας.<br />
Η ανάλυση των αποτελεσμάτων γίνεται κατ’ αρχήν κατά ηλικιακή κατηγορία και στη<br />
συνέχεια επιχειρείται η μεταξύ τους σύγκριση, με την οποία καταλήγουμε στον<br />
έλεγχο των ερευνητικών μας υποθέσεων, στην εξαγωγή των γενικών συμπερασμάτων<br />
και στη διατύπωση ερευνητικών και διδακτικών προτάσεων.<br />
8.1. Πρώτη θεματική ενότητα: Η εκπομπή του φωτός από σημειακή πηγή<br />
Για την ανίχνευση των νοητικών παραστάσεων των υποκειμένων επιλέξαμε μια<br />
διερευνητικού τύπου προσέγγιση, ενώ για τον μετασχηματισμό τους επιχειρήσαμε τη<br />
δημιουργία συγκρουσιακών διδακτικών καταστάσεων, χρησιμοποιώντας σε όλα τα<br />
στάδια της διαδικασίας έργα με το ίδιο γνωστικό και εμπειρικό περιεχόμενο. Οι<br />
πειραματικές καταστάσεις που σχεδιάσαμε παρουσιάζουν σαφή συγγένεια με αυτές<br />
της δεύτερης θεματικής ενότητας (εκτεταμένη πηγή), δεν εντάσσονται όμως στο ίδιο<br />
πλαίσιο θεωρητικού προβληματισμού, καθώς δεν εντοπίζονται στην Ιστορία της<br />
Επιστήμης δεδομένα τα οποία να καταγράφουν κάποια εξέλιξη στη διαμόρφωση των<br />
ιδεών για το συγκεκριμένο ζήτημα, με την έννοια της διατύπωσης εναλλακτικών<br />
μοντέλων ερμηνείας.<br />
8.1.1. Βιωματικές νοητικές παραστάσεις των μαθητών<br />
Στο πρώτο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας (προ-έλεγχος), με την παρουσίαση<br />
μιας ομάδας τεσσάρων έργων στα οποία διατηρήσαμε απενεργοποιημένη τη φωτεινή<br />
πηγή, αποτυπώσαμε τις λεκτικού και διαγραμματικού τύπου απαντήσεις των<br />
υποκειμένων, με στόχο την ανίχνευση και καταγραφή των νοητικών παραστάσεών<br />
τους για τον τρόπο εκπομπής και διάδοσης της φωτεινής ακτινοβολίας.<br />
Επισκοπώντας τα αριθμητικά δεδομένα του Πίνακα 1, παρατηρούμε ότι μόνο το<br />
43,8% των υποκειμένων της ΣΤ΄ Δημοτικού έχει οικοδομήσει ένα παραστατικό<br />
πρότυπο, τα χαρακτηριστικά του οποίου είναι συμβατά με αυτά του προτύπου της<br />
Γεωμετρικής Οπτικής. Ανατρέχοντας στα πορίσματα ανάλογων ερευνών<br />
διαπιστώνουμε παρόμοια συμπεράσματα. Η E. Guesne (1984) εργαζόμενη με<br />
186
μαθητές λίγο μεγαλύτερης ηλικίας (13-14 ετών), παρατηρεί ότι μόνο το ένα τρίτο των<br />
παιδιών επικαλείται την ευθύγραμμη και ισότιμη προς όλες τις κατευθύνσεις διάδοση<br />
του φωτός. Τα αντίστοιχα ποσοστά για παιδιά κατά ένα χρόνο μικρότερα (μαθητές Ε΄<br />
Δημοτικού), κυμαίνονται σε επίπεδα μικρότερα του 10% πριν τη διδασκαλία της<br />
αντίστοιχης ύλης, ενώ παρουσιάζουν μια μικρή μόνο βελτίωση αμέσως μετά τη<br />
σχολική διδασκαλία (Ravanis & Papamichaël 1995). Το γεγονός ότι και στη δική μας<br />
έρευνα τα ποσοστά αυτά παραμένουν καθηλωμένα σε επίπεδα μικρότερα του 50%,<br />
παρά τη διδασκαλία των σχετικών θεμάτων στη σχολική τάξη για δεύτερη συνεχή<br />
χρονιά, μας οδηγεί στο συμπέρασμα μιας ισχυρής επίδρασης των χαρακτηριστικών<br />
της διαισθητικής σκέψης στα παιδιά αυτής της ηλικιακής βαθμίδας, η οποία<br />
εκφράζεται είτε με την απόδοση μιας εγγενούς ιδιότητας στη φωτεινή πηγή (με τη<br />
μορφή μιας περιορισμένης χωρικά ικανότητας εκπομπής), είτε με την επικέντρωση<br />
σε αντιληπτικά δεδομένα τα οποία σχετίζονται με τη χωροταξική διευθέτηση των<br />
στοιχείων των πειραματικών διατάξεων.<br />
Στην πρώτη περίπτωση εντάσσονται τα παραστατικά σχήματα της περιορισμένης<br />
εκπομπής (ποσοστό 9,4%) και της ολιστικής μεταφοράς του σχήματος της πηγής σε<br />
οριζόντια διεύθυνση (ποσοστό 12,5%). Η απόδοση των φωτεινών αποτελεσμάτων σε<br />
συγκεκριμένη ιδιότητα της πηγής πιστοποιείται χαρακτηριστικά στο έργο Α14, όπου,<br />
παρά την απομάκρυνση οιουδήποτε στοιχείου θα μπορούσε με την παρεμβολή του να<br />
διαμορφώσει το σχήμα της προβολής, οι απαντήσεις των υποκειμένων εμμένουν στην<br />
υπόδειξη μιας περιορισμένης φωτεινής περιοχής στις οθόνες (Σχ. 7.5, 7.7 & 7.8).<br />
Στη δεύτερη περίπτωση εντάσσεται το παραστατικό σχήμα του ενεργού φωτός<br />
(ποσοστό 18,7%), όπου, όπως προκύπτει από τις προβλέψεις στα έργα Α11, Α12 και<br />
Α13, το εύρος εκπομπής και η διεύθυνση διάδοσης του φωτός καθορίζονται από τη<br />
θέση, το σχήμα και το μέγεθος της οπής, του εμποδίου ή της οθόνης. Παραστάσεις<br />
αυτού του τύπου προέρχονται συνήθως από μαθητές οι οποίοι δεν αναγνωρίζουν το<br />
φως ως ανεξάρτητη οντότητα στο χώρο και το εντοπίζουν μόνο στην πηγή και στα<br />
αποτελέσματά του. Στην περίπτωση αυτή η έννοια της διάδοσης παραμένει<br />
συνδεδεμένη με τα χαρακτηριστικά των συγκεκριμένων διευθετήσεων των<br />
πειραματικών διατάξεων (Rice & Feher 1987, Guesne 1984). Η επικέντρωση των<br />
συλλογισμών των υποκειμένων στα χωροταξικά χαρακτηριστικά των διατάξεων<br />
επιβεβαιώνεται με τις απαντήσεις στο έργο Α14, όπου η απουσία κατισχύοντος<br />
αντιληπτικού ερεθίσματος απεγκλωβίζει τη σκέψη των παιδιών από τις χωροταξικές<br />
εξαρτήσεις, και οδηγεί σε προβλέψεις οι οποίες φαίνονται να συμφωνούν με το<br />
ακτινικό σχήμα εκπομπής (Σχ. 7.9, 7.10 & 7.11).<br />
Αντίθετα με τους μαθητές του Δημοτικού, τα ποσοστά των υποκειμένων που έχουν<br />
συγκροτήσει επαρκώς το ορθό πρότυπο αυξάνονται θεαματικά στις μεγαλύτερες<br />
ηλικιακά ομάδες (81,3% και 84,4% αντίστοιχα –Πίνακας 1). Η νόηση εδώ δείχνει να<br />
έχει απαγκιστρωθεί σε σημαντικό βαθμό από αντιληπτικού τύπου επικεντρώσεις και<br />
συνεπώς σε αυτά τα επίπεδα ηλικίας δεν φαίνεται να υπάρχει ουσιαστική ανάγκη<br />
παρεμβατικών πρωτοβουλιών υπό την έννοια ότι οι βιωματικές παραστάσεις των<br />
μαθητών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης στο συγκεκριμένο ζήτημα δεν συνιστούν<br />
σοβαρό μαθησιακό πρόβλημα.<br />
8.1.2. Ο μετασχηματισμός των παραστάσεων<br />
Τα αποτελέσματα του μετά-ελέγχου δείχνουν σημαντικές μεταβολές των απαντήσεων<br />
των υποκειμένων σε σχέση με τα αρχικά παραστατικά τους πρότυπα. Η εμφάνιση<br />
των φωτεινών αποτελεσμάτων, συνεπικουρούμενη από την διαμεσολάβηση του<br />
187
πειραματιστή, οδήγησαν τα υποκείμενα σε θεαματική έως απόλυτη πρόοδο. Τόσο<br />
στο εμπειρικό περιβάλλον της οπής όσο και σ’ αυτό του εμποδίου, τα παιδιά<br />
μπορούσαν να εξηγήσουν με ακρίβεια, και σε απολύτως ικανοποιητικά ποσοστά,<br />
φαινόμενα τα οποία οφείλονται στην ακτινική εκπομπή και στην ισότροπη διάδοση<br />
του φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις του περιβάλλοντος τη φωτεινή πηγή χώρου,<br />
αποφεύγοντας αντιληπτικού τύπου επικεντρώσεις. Ο μετασχηματισμός των<br />
παραστατικών σχημάτων και η υιοθέτηση του ορθού προτύπου, όπως αποτυπώνονται<br />
στους Πίνακες 2, 3 και 4, επιτεύχθηκαν σε ποσοστά 77,8% για τους μαθητές της ΣΤ΄<br />
Δημοτικού, 83,3% για τους μαθητές της Β΄ Γυμνασίου και 100% για τους μαθητές<br />
της Α΄ Λυκείου. Η επιτυχία επομένως των συγκρουσιακών διδακτικών διαδικασιών,<br />
είναι σημαντική για τις δύο πρώτες ηλικιακές ομάδες και απόλυτη για την τρίτη<br />
ηλικιακή ομάδα.<br />
8.2. Δεύτερη θεματική ενότητα: Η εκπομπή του φωτός από εκτεταμένη πηγή<br />
Η αναζήτηση δεδομένων από την Ιστορία της Επιστήμης πρόσφορων για διδακτική<br />
αξιοποίηση, μας οδήγησε στον εντοπισμό ενός οπτικού φαινομένου που παρουσίασε<br />
εξαιρετικές ερμηνευτικές δυσκολίες στη διαδρομή των αιώνων, καθώς και στις<br />
νοητικές διεργασίες και τις πειραματικές πρακτικές επίλυσής του. Για την<br />
πραγματοποίηση του πειράματός μας χρησιμοποιήσαμε ως εμπειρικό υλικό μια σειρά<br />
έργων τα οποία συνιστούν εργαστηριακή προσομοίωση του οπτικού φαινομένουγρίφου.<br />
Στη βάση της θεωρητικής προβληματικής που αναπτύξαμε, διατυπώσαμε στη<br />
συνέχεια δύο γενικές ερευνητικές υποθέσεις, τον έλεγχο των οποίων επιχειρούμε<br />
ακολούθως μέσα από την ανάλυση των αποτελεσμάτων.<br />
8.2.1. Η ανίχνευση των παραστάσεων<br />
Τα αποτελέσματα του προ-ελέγχου είναι περίπου ταυτόσημα και για τις τρεις<br />
ηλικιακές ομάδες, σε ό,τι αφορά τη συγκρότηση του ορθού προτύπου. Μόνο δύο<br />
μαθητές της Α΄ Λυκείου (ποσοστό 6,3% για την ηλικιακή αυτή ομάδα ή 2,1% επί του<br />
συνόλου των υποκειμένων –Πίνακας 5) διαπιστώθηκε ότι έχουν οικοδομήσει<br />
επαρκώς το πρότυπο της μη συνεκτικής εκπομπής και μπορούν να περιγράψουν με<br />
ακρίβεια το μηχανισμό δημιουργίας των φωτεινών προβολών στην οθόνη * . Το<br />
εντυπωσιακά χαμηλό αυτό ποσοστό μπορεί να αποδοθεί σε δύο λόγους: είτε στην<br />
απαίτηση υψηλού βαθμού αφαιρετικής νοητικής ικανότητας από την πλευρά των<br />
υποκειμένων του συγκεκριμένου ηλικιακού φάσματος, είτε στην απουσία<br />
εμπεριστατωμένης αναφοράς του μηχανισμού της μη συνεκτικής εκπομπής κατά τη<br />
σχολική διδασκαλία των γνωστικών αντικειμένων που σχετίζονται με τη φωτεινή<br />
ακτινοβολία εκτεταμένων πηγών. Η πιθανή θεώρηση ως αυτονόητης κατάκτησης των<br />
μαθητών της ικανότητας οικοδόμησης μεταβατικών συλλογισμών (Piaget & Garcia<br />
1971), υποβαθμίζει ενδεχομένως την ανάγκη αναλυτικής αναφοράς του<br />
συγκεκριμένου προτύπου της Γεωμετρικής Οπτικής, με αποτέλεσμα να καθίσταται<br />
προβληματική η νοητική προσπέλαση από τον απλό μηχανισμό εκπομπής της<br />
σημειακής πηγής στον σαφώς πολυπλοκότερο της εκτεταμένης. Αλλά για το ζήτημα<br />
αυτό θα επανέλθουμε στα συμπεράσματα της έρευνας.<br />
Ας περάσουμε τώρα στην ανάλυση των εναλλακτικών παραστατικών σχημάτων των<br />
υποκειμένων όπως αυτά αποτυπώνονται στο στάδιο του προ-ελέγχου.<br />
* Και στα δύο αυτά υποκείμενα παρουσιάστηκε η εναλλακτική σειρά έργων με τη χρήση εμποδίου.<br />
Ωστόσο, ο εξαιρετικά μικρός αριθμός των υποκειμένων δεν μας προσφέρει τη δυνατότητα συγκριτικού<br />
ελέγχου της διερευνητικής αποτελεσματικότητας των δύο τύπων των διατάξεων.<br />
188
Το ολιστικό σχήμα (αποδοχή σε ποσοστό 26% επί του συνόλου) παραπέμπει ευθέως<br />
σε συλλογισμούς οι οποίοι απορρέουν από την κυριαρχία του διαισθητικού τρόπου<br />
σκέψης. Καθώς η διάδοση του φωτός στο χώρο δεν εμπίπτει συνήθως στα<br />
αντιληπτικά δεδομένα, η συγκρότηση παραστατικών σχημάτων διαμορφώνεται<br />
συχνά από αποσπασματικά εμπειρικά δεδομένα τα οποία, λόγω της έλλειψης<br />
λογικομαθηματικών νοησιακών κατακτήσεων, αποκτούν στη σκέψη των παιδιών<br />
γενική ισχύ (Tiberghien et al. 1980). Ακόμα και στην περίπτωση όπου κάτω από<br />
ειδικές συνθήκες καθίστανται δυνατές αισθητηριακές διαπιστώσεις, είναι γνωστό ότι<br />
αυτό δεν είναι αρκετό για να οδηγήσει στη διαμόρφωση νέων σχημάτων και ορθών<br />
παραστάσεων. Ο αντιληπτικός έλεγχος απλώς εντάσσει τα παρατηρούμενα στο ήδη<br />
υπάρχον νοητικό σχήμα (Piaget 1974). Έτσι, όπως προκύπτει και από τις<br />
αιτιολογήσεις των υποκειμένων, παρατηρήσεις του άμεσου περιβάλλοντος<br />
προερχόμενες από ειδικά διαμορφωμένες φωτεινές δέσμες (Laser, φακοί με<br />
διαφράγματα, ειδικά φωτιστικά χώρου), δημιουργούν την εντύπωση μιας ολιστικής<br />
μεταφοράς του σχήματος της πηγής στην κατεύθυνση της στόχευσης. Στην<br />
περίπτωση αυτή η αυθόρμητη βιωματική σκέψη, συνεπικουρούμενη και από το<br />
στοιχείο του εντυπωσιασμού, οδηγείται, με την απλή συγκέντρωση αντιληπτικών<br />
δεδομένων και χωρίς τη δυνατότητα συστηματικής αφαιρετικής επεξεργασίας, στη<br />
γενίκευση. Η εντυπωσιακή σταθερότητα του ποσοστού αποδοχής του ολιστικού<br />
σχήματος και στις τρεις ηλικιακές ομάδες (28,1%, 25% και 25% -Πίνακας 5),<br />
αποτελεί σαφή ένδειξη της εμβέλειας των ισχυρών διαισθητικών χαρακτηριστικών<br />
του.<br />
Το ακτινικό σχήμα μπορεί να θεωρηθεί ως το πλησιέστερο, από εννοιολογική άποψη,<br />
στο ορθό πρότυπο, καθώς εμπεριέχει εν σπέρματι την ιδέα της μη συνεκτικής<br />
εκπομπής. Σύμφωνα με το πρότυπο αυτό κάθε σημείο της πηγής εκπέμπει αυτόνομα<br />
στο χώρο, η δε ακτινοβολία διαδίδεται ισότροπα προς όλες τις κατευθύνσεις χωρίς<br />
προνομιακές εξαρτήσεις που παραπέμπουν σε διαισθητικού τύπου επικεντρώσεις. Η<br />
συγκρότηση του παραστατικού αυτού σχήματος απαιτεί συνεπώς αποκεντροθέτηση<br />
από την υποκειμενική οπτική της προνομιακής διάδοσης και σηματοδοτεί σε ένα<br />
βαθμό την ενεργοποίηση λογικών νοητικών διεργασιών. Σ’ αυτήν την περίπτωση η<br />
σκέψη ωθείται προς τη διαμόρφωση απλών και ταυτόχρονα λειτουργικών<br />
επεξηγηματικών προτύπων. Έτσι, η απλή μορφολογικά δομή του και κυρίως η<br />
ερμηνευτική του επάρκεια στο μεγαλύτερο μέρος των οπτικών φαινομένων που<br />
αντιμετωπίζουν τα παιδιά, αναδεικνύουν το σχήμα αυτό κυρίαρχο στις απαντήσεις<br />
των υποκειμένων της μεγαλύτερης ηλικιακής ομάδας (ποσοστό 43,7 %). Επί πλέον η<br />
σταθερή αύξηση των ποσοστών αποδοχής του με την αύξηση της ηλικίας (28,1% για<br />
την ΣΤ΄ Δημοτικού, 31,3% για τη Β΄ Γυμνασίου και 43,7% για την Α΄ Λυκείου –<br />
Πίνακας 5), μπορεί να θεωρηθεί ως μια σαφής ένδειξη της σταδιακής απαγκίστρωσης<br />
της σκέψης των υποκειμένων από προσηλώσεις διαισθητικού χαρακτήρα. Από την<br />
άλλη μεριά ωστόσο, η εμμονή στην διατήρηση της αμφιμονοσήμαντης σύνδεσης<br />
κάθε σημείου της πηγής με μία φωτεινή ακτίνα (και όχι δέσμη), υποδηλώνει<br />
σαφέστατα τη σχηματική και μηχανιστική μεταφορά του μοντέλου ακτινικής<br />
εκπομπής της σημειακής πηγής στο επίπεδο της εκτεταμένης, χωρίς να λαμβάνονται<br />
υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που υπεισέρχονται στη διαδικασία μετάβασης.<br />
Έτσι το σχήμα αυτό, παρά τη εμφανή ερμηνευτική υπεροχή του έναντι του ολιστικού,<br />
παραμένει ουσιαστικά ανεπαρκές, καθώς αγνοεί ένα μεγάλο μέρος της «ποσότητας»<br />
της εκπεμπόμενης από τη φωτεινή πηγή ακτινοβολίας.<br />
Σε ό,τι αφορά το συνδυαστικό παραστατικό σχήμα, αυτό είναι φανερό ότι έχει<br />
διαμορφωθεί από την ενσωμάτωση των πρωταρχικών διαισθητικών παραστάσεων<br />
ολιστικής απεικόνισης στο παρεχόμενο από τη σχολική διδασκαλία γνωστικό σώμα,<br />
189
του μοντέλου δηλαδή ακτινικής εκπομπής της σημειακής πηγής. Τα υποκείμενα δεν<br />
χρησιμοποιούν εναλλακτικά τα δύο σχήματα αλλά αποδίδουν σε κάθε περίπτωση<br />
στην πηγή τη δυνατότητα διπλής ταυτόχρονης εκπομπής. Ο τρόπος με τον οποίο κάθε<br />
μαθητής αντιλαμβάνεται τα πράγματα είναι γενικά διαφορετικός από εκείνον του<br />
δασκάλου με αποτέλεσμα να αποδίδει πολλές φορές σε αυτά που του παρουσιάζονται<br />
ένα νόημα εντελώς διαφορετικό από αυτό του διδάσκοντα, διαμορφώνοντας με τον<br />
τρόπο αυτό ιδιαίτερες σημασίες για φαινόμενα και έννοιες που οδηγούν στη<br />
συγκρότηση προσωπικών σχημάτων ερμηνείας. Στην προκειμένη περίπτωση, τα<br />
παιδιά διατηρούν το «επεξεργασμένο» μοντέλο της ακτινικής εκπομπής, το οποίο<br />
διαθέτει την εγκυρότητα της επιστημονικής προέλευσης και την ασφάλεια της<br />
αισθητηριακής επιβεβαίωσης, χωρίς ταυτόχρονα να απεμπολούν τις βιωματικές τους<br />
θεωρήσεις, οι οποίες έχουν σχηματιστεί πριν την ένταξή τους στην οργανωμένη<br />
εκπαιδευτική διαδικασία. Ο Gowin (1983), σε μια ψυχολογικού τύπου προσέγγιση,<br />
υποστηρίζει ότι οι ιδέες που διαμορφώνονται κατ’ αυτόν τον τρόπο αντιστέκονται<br />
ισχυρά στις διδακτικές δραστηριότητες, καθώς οι μαθητές διατηρώντας το άλλοθι<br />
των επιστημονικών καταβολών των παραστάσεών τους, μπορούν να «δράσουν»<br />
άνετα χωρίς τα ενδεχόμενα λάθη να τους κοστίσουν πάρα πολύ. Όπως φαίνεται από<br />
τα αποτελέσματα του Πίνακα 5, το συνδυαστικό σχήμα κυριαρχεί στις απαντήσεις<br />
των υποκειμένων των δύο πρώτων ηλικιακών ομάδων (34,4% και 37,5% αντίστοιχα)<br />
–ένδειξη ισχυρής αντίστασης της βιωματικής γνώσης- ενώ μειώνεται αισθητά και<br />
υπολείπεται σημαντικά του ακτινικού σχήματος στις απαντήσεις των υποκειμένων<br />
της Α΄ Λυκείου (25% έναντι 43,7%).<br />
Τέλος, το παραστατικό σχήμα που χαρακτηρίζουμε ως μεικτό δεν αντιστοιχεί σε<br />
κάποιο συγκροτημένο παραστατικό πρότυπο, αλλά αναφέρεται σε υποκείμενα τα<br />
οποία χρησιμοποιούν επιλεκτικά και κατά περίπτωση κάποιο από τα προαναφερθέντα<br />
σχήματα. Ως εκ τούτου δεν μπορεί να αποτελέσει αντικείμενο περαιτέρω ανάλυσης ή<br />
συγκριτικής μελέτης. Οι αντιλήψεις των υποκειμένων που έχουν ενταχθεί σε αυτήν<br />
την κατηγορία διακρίνονται από παραστατική αστάθεια, η οποία είναι αξιοσημείωτη<br />
στα παιδιά της πρώτης ηλικιακής ομάδας (9,4%), αμελητέα όμως στα παιδιά των<br />
μεγαλύτερων ομάδων (3,1% και 0% αντίστοιχα –Πίνακας 5).<br />
8.2.2. Η εμπλοκή των μαθητών στις συγκρουσιακές διδακτικές διαδικασίες<br />
Έργο Β1/Β΄1<br />
Η μετάβαση από το πρώτο στο δεύτερο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας<br />
σηματοδοτείται από την αλλαγή του σχήματος της φωτεινής πηγής, από σταυροειδή<br />
σε τετραγωνική. Η αλλαγή του συγκεκριμένου εμπειρικού δεδομένου, πέρα από τη<br />
μεθοδολογική σκοπιμότητα που εξυπηρετεί και στην οποία έχουμε ήδη αναφερθεί,<br />
μας παρείχε, στη φάση της πρόβλεψης, και τη δυνατότητα ελέγχου της σταθερότητας<br />
των παραστατικών προτύπων ή την ενδεχόμενη εξάρτησή τους από το εκάστοτε<br />
σχήμα της πηγής. Η σύγκριση των αριθμητικών δεδομένων της πρώτης στήλης των<br />
Πινάκων 6, 7 και 8, με αυτά του πίνακα 5, δείχνει μια εντυπωσιακή εμμονή των<br />
υποκειμένων στις αρχικές απαντήσεις, καθώς μόνο ένα υποκείμενο εμφάνισε<br />
μεταβολή του παραστατικού σχήματος (το Υ.68, από ολιστικό σε ακτινικό). Η<br />
προσήλωση των υποκειμένων σε ένα σταθερό μοντέλο εκπομπής είναι ενδεικτική της<br />
ισχύος των αναπαραστάσεων οι οποίες έχουν διαμορφωθεί βιωματικά, καθώς τα<br />
παραστατικά πρότυπα δείχνουν να υποτάσσονται σε ένα συγκροτημένο νοητικό<br />
σχήμα, το οποίο παρατηρούμε ότι τα παιδιά χρησιμοποιούν σε πολλαπλές<br />
πειραματικές καταστάσεις.<br />
190
Στη φάση της ερμηνείας η ισχυρή επίδραση των αντιληπτικών δεδομένων<br />
λειτούργησε, όπως ήταν αναμενόμενο, καταλυτικά για το ολιστικό σχήμα, είτε στην<br />
αυτούσια είτε στη λανθάνουσα μορφή του ως συνιστώσα του συνδυαστικού<br />
σχήματος. Οι συγκρουσιακές συνθήκες που δημιουργήθηκαν από την ριζική αντίθεση<br />
προβλέψεων και αποτελεσμάτων, σηματοδότησαν την απόρριψη του ολιστικού και<br />
του συνδυαστικού προτύπου και οδήγησαν συνολικά τα υποκείμενα στην υιοθέτηση<br />
του ακτινικού σχήματος εκπομπής. Η απόλυτη εξηγητική επάρκεια του τελευταίου<br />
σχήματος στα συγκεκριμένο έργο, σε συνδυασμό με την ερμηνευτική του εμβέλεια<br />
σε ένα ευρύ φάσμα φαινομένων της καθημερινής εμπειρίας, φαίνεται ότι λειτούργησε<br />
καθοριστικά για την πλήρη αποδοχή του από τα υποκείμενα και των τριών ηλικιακών<br />
ομάδων.<br />
Έργο Β2/Β΄2<br />
Στη φάση της πρόβλεψης δεν διαπιστώνεται καμία μεταβολή ερμηνευτικού<br />
προτύπου. Το σύνολο των υποκειμένων αναμένει, και αιτιολογεί με συνέπεια,<br />
φωτεινά αποτελέσματα συμβατά με το ακτινικό μοντέλο εκπομπής. Η εξηγητική<br />
ισχύς του παραμένει αμετάβλητη ακόμη και κάτω από τις συγκρουσιακές συνθήκες<br />
που δημιουργούνται στη φάση της ερμηνείας. Έτσι, η διαφαινόμενη τρώση της<br />
ερμηνευτικής του αξίας κατά την εμφάνιση των φωτεινών αποτελεσμάτων δε<br />
στάθηκε ικανή να σηματοδοτήσει την αμφισβήτησή του, πολύ δε περισσότερο να<br />
λειτουργήσει ως μοχλός αναγνώρισης του ορθού προτύπου. Μόνο τρία υποκείμενα<br />
(ένα από τη Β΄ Γυμνασίου και δύο από την Α΄ Λυκείου) αναγνωρίζουν στα φωτεινά<br />
αποτελέσματα τα χαρακτηριστικά του μοντέλου της μη συνεκτικής εκπομπής του<br />
φωτός (ποσοστό 3,2% επί του συνόλου). Η μεγάλη πλειοψηφία (56 υποκείμενα ή<br />
ποσοστό 59,5%) οδηγείται σε ερμηνευτικό αδιέξοδο, ενώ ένας σημαντικός αριθμός<br />
υποκειμένων (35 υποκείμενα ή ποσοστό 37,3%) επικαλείται την παράλληλη<br />
συνδρομή ενεργών ιδιοτήτων στοιχείων των διατάξεων για την υποστήριξη της<br />
ισχύος του, διαμορφώνοντας με τον τρόπο αυτό τρία νέα σχήματα ερμηνείας, τα<br />
οποία ως εκ της φύσης τους χαρακτηρίσαμε «συνεργατικά». Όπως προκύπτει από τα<br />
αριθμητικά δεδομένα των Πινάκων 6, 7 και 8, οι απαντήσεις που εντάσσονται στις<br />
δύο τελευταίες κατηγορίες είναι περίπου ισοκατανεμημένες στους μαθητές των δύο<br />
πρώτων ηλικιακών ομάδων (16-16 για την ΣΤ΄ Δημοτικού και 15-16 για την Β΄<br />
Γυμνασίου), στους μαθητές όμως της Α΄ Λυκείου η διαφορά είναι σημαντική (25-3).<br />
Δεδομένου ότι η προσφυγή σε υποθετικές ιδιότητες αντικειμένων ή φυσικών<br />
οντοτήτων είναι χαρακτηριστικό νοητικών διεργασιών οι οποίες επηρεάζονται ή<br />
καθορίζονται από διαισθητικού τύπου επικεντρώσεις, η εντυπωσιακή αυτή<br />
διαφοροποίηση αναδεικνύει με σαφήνεια την κυριαρχία του διαισθητικού τρόπου<br />
σκέψης στους μικρότερους μαθητές, σε αντίθεση με την σταδιακή επικράτηση<br />
λογικών νοητικών διεργασιών στις μεγαλύτερες ηλικίες. Η ισχυρή εξάρτηση των<br />
απαντήσεων από τη μορφή των φωτεινών προβολών, είχε σαν αποτέλεσμα την<br />
αποκλειστική συσχέτισή τους με τον ιδιαίτερο τύπο των διατάξεων. Έτσι, τα νοητικά<br />
σχήματα του ενεργού φωτός και της ενεργής οπής ανιχνεύτηκαν μόνο στις<br />
απαντήσεις των υποκειμένων, στα οποία παρουσιάστηκε η σειρά έργων με χρήση<br />
διαφράγματος. Καθώς η διαδοχική παρουσίαση των έργων Β1 και Β2 διαμόρφωσαν<br />
αντιληπτικές συνθήκες πανομοιότυπες με αυτές που δημιούργησαν και συντήρησαν<br />
ιστορικά το γρίφο του οπτικού παράδοξου, η παιδική σκέψη οδηγήθηκε στη<br />
διαμόρφωση μορφών συλλογισμού, οι οποίες παρουσιάζουν εμφανείς αναλογίες με<br />
αντίστοιχα ιστορικά ερμηνευτικά μοντέλα. Η απόδοση ενεργών ιδιοτήτων στο φως ή<br />
σε αντικείμενα που διαμορφώνουν το σχήμα των φωτεινών προβολών, αποτελούν<br />
βασικές παραδοχές των θεωριών που διατυπώθηκαν από τους R. Bacon, J. Pecham<br />
και Witelo κατά τη διάρκεια του μεσαίωνα όπως πιστοποιεί η ιστορική έρευνα.<br />
191
Το τρίτο κατά σειρά «συνεργατικό» ερμηνευτικό σχήμα εντοπίζεται μόνο στις<br />
απαντήσεις των υποκειμένων στα οποία παρουσιάστηκε η εναλλακτική σειρά έργων<br />
με χρήση εμποδίου. Η εμφάνιση στο έργο Β΄2 σκιασμένης περιοχής στην οθόνη<br />
σχήματος τετραγώνου, χωρίς να λειτουργήσει υπονομευτικά για το μοντέλο της<br />
ακτινικής εκπομπής, ώθησε τους συλλογισμούς ενός αριθμού υποκειμένων σε<br />
επικουρικές αιτιολογήσεις σύμφωνα με τις οποίες ο σχηματισμός της σκιάς οφείλεται<br />
αποκλειστικά σε ιδιότητα της πηγής. Π. χ. ‘η σκιά έχει το ίδιο σχήμα με τη λάμπα …<br />
είναι η σκιά της πηγής (Υ. 40). Για το ερμηνευτικό αυτό σχήμα δεν μπορούμε να<br />
ισχυριστούμε εκδήλωση αναλογικού συλλογισμού, καθώς δεν υπάρχει αντίστοιχο<br />
ιστορικό μοντέλο ερμηνείας. Η σταθερή ωστόσο εμφάνισή του σε σχετικές με το φως<br />
έρευνες της διδακτικής μας υποχρεώνει σε μια ιδιαίτερη αναφορά.<br />
Οι παραστάσεις των παιδιών για τη σκιά ως υλικής οντότητας τεκμηριώνονται για<br />
πρώτη φορά από τον J. Piaget (1930). Σύμφωνα με τα πορίσματα της εργασίας του,<br />
παιδιά ηλικίας 5 – 9 ετών αντιλαμβάνονται τη σκιά ως ένα αντικείμενο ή μία «ουσία»<br />
η οποία «βγαίνει μέσα από τα αντικείμενα» και «κινείται στο χώρο». Τα<br />
αποτελέσματα μιας μεγάλης σειράς πιο πρόσφατων ερευνών επιβεβαιώνουν την<br />
άποψη του Piaget, καθώς δείχνουν ότι μαθητές μέχρι και 15 ετών κατανοούν σε<br />
μεγάλο βαθμό το μηχανισμό σχηματισμού της σκιάς όχι ως προϊόν της<br />
αλληλεπίδρασης του εκπεμπόμενου φωτός με τα αντικείμενα που παρεμβάλλονται<br />
στην πορεία του, αλλά αποδίδοντας σ’ αυτήν χαρακτηριστικά μιας αυθύπαρκτης<br />
οντότητας, η οποία σχετίζεται αποκλειστικά με το αντικείμενο-εμπόδιο (Tiberghien<br />
et al. 1980, Piaget & Inhelder 1981, Anderson & Smith 1982, Guesne 1984 & 1993,<br />
Ραβάνης & Παπαμιχαήλ 1994, Langley et al. 1997). Η σχηματική ομοιότητα σκιάς<br />
και εμποδίου, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις όπου η φωτεινή πηγή βρίσκεται σε μεγάλη<br />
απόσταση από το αντικείμενο, σε συνδυασμό με την αδυναμία αναγνώρισης του<br />
φωτός ως οντότητας στο χώρο, οδηγούν τη διαισθητική σκέψη στην κατανόηση της<br />
σκιάς ως ιδιότητας των αντικειμένων. Πολύ συχνά μάλιστα τα παιδιά χρησιμοποιούν<br />
(για τη σκιά) τον όρο «αντανάκλαση», όχι με την έννοια της αλλαγής της<br />
κατεύθυνσης του φωτός ή κάποιου τύπου ανάκλασης, αλλά με αυτήν της προβολής<br />
της «εικόνας» του αντικειμένου. Στην περίπτωσή μας, η έκθεση των υποκειμένων σε<br />
ένα «απρόσμενο» φωτεινό αποτέλεσμα, όπως αυτό του έργου Β΄2, διατάραξε σε ένα<br />
βαθμό τη σταθερότητα των νοητικών δομών τους και επανέφερε στο προσκήνιο ένα<br />
ανάλογο ερμηνευτικό σχήμα, με τη μεταφορά όμως της συγκεκριμένης ιδιότητας των<br />
σωμάτων από το αντικείμενο-εμπόδιο στην πηγή. Η συχνότητα εμφάνισης του<br />
σχήματος αυτού είναι ιδιαίτερα μεγάλη για τα υποκείμενα της πρώτης και δεύτερης<br />
ηλικιακής ομάδας (10 στα 16 ή ποσοστό 62,5%), για τα υποκείμενα όμως της τρίτης<br />
ηλικιακής ομάδας το αντίστοιχο ποσοστό μειώνεται θεαματικά (1 στα 13 ή ποσοστό<br />
7,7%). Σε ανάλογα συμπεράσματα καταλήγει και σχετική έρευνα των Feher & Rice η<br />
οποία απευθύνεται σε μαθητές ηλικίας 8-14 ετών (Feher & Rice 1988).<br />
Έργο Β3/Β΄3<br />
Στη φάση της πρόβλεψης δεν διαπιστώνεται καμία μεταβολή ερμηνευτικού<br />
προτύπου. Όσα υποκείμενα είχαν αναγνωρίσει το ορθό πρότυπο προβλέπουν σωστά<br />
τη δημιουργία αντεστραμμένου «Π» αιτιολογώντας επαρκώς τις απαντήσεις τους.<br />
Όσα είχαν δηλώσει αδυναμία ερμηνείας στο προηγούμενο έργο προβλέπουν τη<br />
δημιουργία ορθού «Π» στην οθόνη, χωρίς όμως να είναι σε θέση να δώσουν<br />
εξηγήσεις. Στις αντιλήψεις τους εμμένουν και τα υπόλοιπα υποκείμενα προβλέποντας<br />
το ίδιο αποτέλεσμα επικαλούμενα τα «συνεργατικά» σχήματα ερμηνείας.<br />
Στη φάση της ερμηνείας η διατάραξη της σχηματικής συμμετρίας της πηγής, η οποία<br />
είχε σαν αποτέλεσμα την αντιστροφή της εικόνας της προβολής, οδηγεί τρία ακόμα<br />
192
υποκείμενα από εκείνα που είχαν δηλώσει αδυναμία ερμηνείας –ένα από τη ΣΤ΄<br />
Δημοτικού και δύο από τη Β΄ Γυμνασίου- στην αναγνώριση των χαρακτηριστικών<br />
της μη συνεκτικής εκπομπής. Χαρακτηριστικές είναι εδώ οι αιτιολογήσεις των<br />
συγκεκριμένων παιδιών οι οποίες παραπέμπουν στην επίδραση της πρόσφατης<br />
σχολικής διδασκαλίας. ‘Α, ναι, τώρα το θυμήθηκα, το είχαμε πει στο μάθημα…’ (Υ.<br />
36), ‘ναι, της το είχε εξηγήσει ο κύριος…’ (Υ. 81). Τα υπόλοιπα 53 υποκείμενα της<br />
υποκατηγορίας αυτής, αδυνατώντας να αναγνωρίσουν στην πορεία των φωτεινών<br />
ακτίνων τα χαρακτηριστικά της ευθύγραμμης διάδοσης, παραμένουν σε ερμηνευτικό<br />
αδιέξοδο. Για τα υποκείμενα που είχαν προσφύγει στο προηγούμενο έργο στην<br />
επίκληση «συνεργατικών» σχημάτων (συνολικά 35 τον αριθμό), η αναίρεση της<br />
ερμηνευτικής επάρκειας του διατυπωμένου σχήματος δε στάθηκε ούτε εδώ ικανή να<br />
πυροδοτήσει την επιδιωκόμενη αναδιοργάνωση της σκέψης τους. Έτσι, η<br />
συντριπτική πλειοψηφία τους (32 υποκείμενα ή ποσοστό 91,4%) δηλώνει τώρα<br />
αδυναμία ερμηνείας, ενώ τα υπόλοιπα τρία υποκείμενα (δύο από την ΣΤ΄ Δημοτικού<br />
και ένα από την Α΄ Λυκείου) αδυνατούν να απεμπλακούν από τη λογική των<br />
«συνεργατικών» λύσεων και προσαρμόζουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά τους στις<br />
ερμηνευτικές απαιτήσεις του ανιχνεύσιμου αποτελέσματος. Π.χ. ‘Οι ακτίνες<br />
περιστρέφονται στο δρόμο μέχρι να φτάσουν στο χαρτόνι … γι’ αυτό το «Π» είναι<br />
ανάποδο (Υ.90). ‘Οι ακτίνες αναποδογυρίζουν μόλις περάσουν το πρώτο χαρτόνι …<br />
γιατί η τρύπα είναι πολύ μικρή και της στρίβει (Υ.34).<br />
Συνοψίζοντας της παρατηρήσεις της από της απαντήσεις των υποκειμένων στη φάση<br />
της εμπλοκής, οδηγούμαστε στο συμπέρασμα ότι η συγκρουσιακή πειραματική<br />
διαδικασία (η απλή αντίθεση δηλαδή των παρατηρησιακών δεδομένων με τα<br />
αυθόρμητα νοητικά σχήματα ερμηνείας), δημιούργησε προϋποθέσεις γνωστικής<br />
προόδου καθώς, αφενός λειτούργησε απορριπτικά για της παραστάσεις της ολιστικής<br />
και της συνδυαστικής εκπομπής, αφετέρου οδήγησε συνολικά τη σκέψη των παιδιών<br />
στο ακτινικό σχήμα ερμηνείας, ένα αναγνωρίσιμο δηλαδή από την καθημερινή<br />
εμπειρία πρότυπο. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να επισημάνουμε ότι η επίκληση<br />
«συνεργατικών» σχημάτων δεν αναιρεί την ισχύ του ακτινικού μοντέλου, καθώς δεν<br />
αφορά τον τρόπο εκπομπής της ακτινοβολίας από την πηγή αλλά την απόδοση<br />
ιδιαίτερων ιδιοτήτων στο φως ή σε στοιχεία των διατάξεων. Επί πλέον η δηλούμενη,<br />
σε έντονες συγκρουσιακές συνθήκες, εξηγητική αδυναμία επιβεβαιώνει μάλλον παρά<br />
αποδυναμώνει την αποδοχή της ερμηνευτικής του αξίας, καθόσον δεν συνοδεύεται σε<br />
καμία περίπτωση από την παραστατική του αντικατάσταση. Η μέθοδος ωστόσο<br />
αποδείχτηκε ανεπαρκής για τον πλήρη μετασχηματισμό των παραστάσεων των<br />
υποκειμένων. Μόνο 6 από τα 94 υποκείμενα που συμμετείχαν στην πρώτη φάση της<br />
παρέμβασης (ποσοστό 6,4%) ανακάλεσε το ορθό πρότυπο, αναγνωρίζοντας τα<br />
χαρακτηριστικά της μη συνεκτικής εκπομπής, γεγονός που υπογραμμίζει την<br />
αναγκαιότητα μιας συστηματικότερης διδακτικής πρωτοβουλίας.<br />
8.2.3. Η πειραματική παρέμβαση<br />
Για το μετασχηματισμό των παραστάσεων των υποκειμένων τα οποία μετά και τη<br />
φάση της εμπλοκής δεν κατέστη δυνατόν να αναγνωρίσουν τα χαρακτηριστικά του<br />
προτύπου της Γεωμετρικής Οπτικής, επιλέξαμε ως μέθοδο παρέμβασης την<br />
παρουσίαση του ορθού προτύπου η οποία πραγματοποιήθηκε σε ένα μαθησιακό<br />
περιβάλλον που διαμορφώθηκε κατάλληλα με τη διαμεσολάβηση του πειραματιστή.<br />
Το ζήτημα δηλαδή της γνωστικής προόδου ετέθη εδώ όχι μόνο με όρους<br />
δραστηριότητας των υποκειμένων αλλά με όρους κοινωνικής αλληλεπίδρασης. Για<br />
την πειραματική υποστήριξη του επιστημονικού προτύπου χρησιμοποιήσαμε ως<br />
εργαλείο μία αυτοσχέδια οπτική συσκευή η οποία μας παρείχε τη δυνατότητα<br />
193
επιλεκτικής αποσύνθεσης της εκτεταμένης πηγής, εμπνευσμένη από το ιστορικό<br />
πείραμα του Kepler και προσαρμοσμένη σε συνθήκες συμβατές με τον εργαστηριακό<br />
εξοπλισμό των σύγχρονων σχολείων. Τα αποτελέσματα του μετά-ελέγχου<br />
πιστοποιούν ότι ένα ποσοστό 51,9% των υποκειμένων της ΣΤ΄ Δημοτικού έχει<br />
αναγνωρίσει το πρότυπο της Γεωμετρικής Οπτικής, οι μαθητές δηλαδή είναι σε θέση<br />
να προβλέπουν σωστά και να αιτιολογούν επαρκώς τα αποτελέσματα με βάση το<br />
μοντέλο της μη συνεκτικής εκπομπής (Πίνακας 9). Το ποσοστό αυτό για τα<br />
υποκείμενα της Β΄ Γυμνασίου είναι κατά πολύ αυξημένο καθώς φτάνει στο επίπεδο<br />
του 75%, ενώ το αντίστοιχο ποσοστό για τα υποκείμενα της Α΄ Λυκείου φθάνει στο<br />
επίπεδο του 67,8%, το οποίο από διδακτική άποψη είναι και αυτό πολύ ικανοποιητικό<br />
(Πίνακες 10 & 11). Οι διαφοροποιήσεις των ποσοστών μεταβολής ανά ηλικιακό<br />
επίπεδο αποκτούν ιδιαίτερη σημασία στη διαμόρφωση ανάλογων διδακτικών<br />
προτάσεων, τις οποίες διατυπώνουμε στο αμέσως επόμενο κεφάλαιο σε επίπεδο<br />
εκπαιδευτικής πρακτικής. Σε κάθε περίπτωση πάντως, τα απολύτως ικανοποιητικά<br />
ποσοστά συγκρότησης του επιστημονικού προτύπου και από τις τρεις ηλικιακές<br />
ομάδες, συνυπολογιζομένου του γεγονότος ότι στη δεύτερη φάση της παρεμβατικής<br />
διαδικασίας συμμετείχαν αποκλειστικά υποκείμενα που είχαν εκδηλώσει αδυναμία<br />
αναγνώρισης των χαρακτηριστικών του προτύπου της γεωμετρικής οπτικής, μας δίνει<br />
σαφείς ενδείξεις ότι η πειραματική παρέμβαση ήταν επιτυχής σε ό,τι αφορά τον<br />
επιδιωκόμενο μετασχηματισμό των παραστάσεων.<br />
8.2.4. Ο μετασχηματισμός των παραστάσεων<br />
Τα αποτελέσματα του μετά-ελέγχου, όπως καταγράφονται στους πίνακες των<br />
συνολικών μεταβολών των απαντήσεων (Πίνακες 12, 13 και 14), δείχνουν ότι η<br />
συγκρότηση του ορθού προτύπου επιτεύχθηκε σε ποσοστά 50% για την πρώτη,<br />
77,4% για τη δεύτερη και 66,7% για την τρίτη ηλικιακή ομάδα. Επί πλέον,<br />
αξιοσημείωτα ποσοστά υποκειμένων και στις τρεις ηλικιακές κατηγορίες (35,7%,<br />
12,9% και 16,7% αντίστοιχα) οδηγήθηκαν στην αποδοχή του ακτινικού σχήματος<br />
ερμηνείας, δηλαδή ενός μοντέλου η συγκρότηση του οποίου σηματοδοτεί την<br />
απόρριψη παραστατικών σχημάτων που παραπέμπουν ευθέως στον διαισθητικό<br />
τρόπο σκέψης. Αθροίζοντας τα επί μέρους ποσοστά ανά ηλικιακή κατηγορία<br />
παρατηρούμε συνολικές προόδους της τάξης του 85,7%, 90,3% και 83,4%<br />
αντίστοιχα.<br />
Μια ιδιαίτερη αναφορά θα πρέπει να γίνει εδώ για τα έξι υποκείμενα τα οποία<br />
αναγνώρισαν το ορθό πρότυπο κατά τη διάρκεια της φάσης της εμπλοκής. Τα<br />
υποκείμενα αυτά εξαιρέθηκαν από τη φάση της πειραματικής παρέμβασης,<br />
συμμετείχαν ωστόσο στο στάδιο του μετά-ελέγχου. Τα τέσσερα από τα έξι αυτά<br />
υποκείμενα διατήρησαν στις νοητικές παραστάσεις τους το επιστημονικό πρότυπο,<br />
ενώ τα υπόλοιπα δύο (το Υ. 36 από την ΣΤ΄ Δημοτικού και το Υ. 18 από την Α΄<br />
Λυκείου) επανήλθαν σε εναλλακτικά παραστατικά σχήματα, καταγράφοντας σε ένα<br />
βαθμό και τα όρια της αποτελεσματικότητας των συγκρουσιακών διδακτικών<br />
διαδικασιών στη συγκρότηση σταθερών σε βάθος χρόνου νοητικών σχημάτων<br />
σκέψης. Και εδώ όμως η επίδραση της ηλικίας είναι χαρακτηριστική, καθώς το<br />
υποκείμενο της ΣΤ΄ Δημοτικού επέστρεψε στο αρχικό παραστατικό του σχήμα ενώ<br />
το υποκείμενο της Α΄ Λυκείου, ερμηνεύοντας τα αποτελέσματα με τη χρήση του<br />
ακτινικού μοντέλου, παρουσίασε συνολικά γνωστική πρόοδο.<br />
Ας περάσουμε τώρα στον έλεγχο των γενικών ερευνητικών μας υποθέσεων. Στο<br />
ζήτημα της ανίχνευσης των βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών για<br />
την εκπομπή του φωτός από εκτεταμένες φωτεινές πηγές, υποθέσαμε ότι η<br />
194
αντιμετώπιση από την πλευρά των υποκειμένων πειραματικών καταστάσεων<br />
διαμορφωμένων κατ’ αναλογία με το οπτικό παράδοξο του Αριστοτέλη, είναι<br />
δυνατόν να αποκαλύψουν παραστατικά πρότυπα ή να διαμορφώσουν ερμηνευτικά<br />
σχήματα τα οποία εμφανίζουν αξιοσημείωτες ομοιότητες με ιστορικά μοντέλα<br />
ερμηνείας. Οι απαντήσεις που καταγράφτηκαν κατά το στάδιο του προ-ελέγχου<br />
πιστοποιούν ότι τα υποκείμενα και των τριών ηλικιακών ομάδων εμφορούνται<br />
σχεδόν αποκλειστικά από παραστατικά πρότυπα, τα χαρακτηριστικά των οποίων<br />
παρουσιάζουν σαφείς ομοιότητες με ιστορικά μοντέλα ερμηνείας. Ο ολιστικός<br />
τρόπος εκπομπής, η συνδυαστική (διπλή) ακτινοβολία και η προνομιακή διάδοση του<br />
φωτός σε κατεύθυνση που καθορίζεται από τη χωροθέτηση των αντικειμένων που<br />
περιβάλλουν την πηγή, αποτελούν βασικά στοιχεία των θεωριών που έχουν<br />
διατυπωθεί για το ίδιο ζήτημα στην Ιστορία της Οπτικής, όπως καταδεικνύει η<br />
ιστορική έρευνα που διενεργήσαμε στο τέταρτο κεφάλαιο. Επί πλέον, κατά τη φάση<br />
της εμπλοκής, η αναπαραγωγή αντιληπτικών συνθηκών πανομοιότυπων με αυτές που<br />
δημιούργησαν και συντήρησαν ιστορικά το γρίφο του οπτικού παράδοξου,<br />
διαμορφώνει στη σκέψη ενός σημαντικού αριθμού υποκειμένων ερμηνευτικά<br />
σχήματα, τα χαρακτηριστικά των οποίων προσιδιάζουν με συστατικά στοιχεία<br />
προγενέστερων επιστημονικών θεωρήσεων. Οι αποκλίσεις από την αρχή της<br />
ευθύγραμμης διάδοσης και η απόδοση ενεργών ιδιοτήτων στο φως ή σε αντικείμενα<br />
που διαμορφώνουν το σχήμα των φωτεινών προβολών, αποτελούν βασικές<br />
παραδοχές των θεωριών που διατυπώθηκαν από τους «οπτικούς» επιστήμονες και<br />
λόγιους του μεσαίωνα R. Bacon, J. Pecham και Witelo. Ως εκ τούτου μπορούμε να<br />
ισχυριστούμε ότι η πρώτη ερευνητική μας υπόθεσή επαληθεύεται.<br />
Σε ό,τι αφορά το ζήτημα της οικοδόμησης και της νοητικής κατοχύρωσης του<br />
μηχανισμού εκπομπής του φωτός από εκτεταμένη φωτεινή πηγή, υποθέσαμε ότι τα<br />
υποκείμενα τα οποία συμμετείχαν στη συνολική παρεμβατική διαδικασία θα<br />
παρουσιάζουν σημαντικές μεταβολές σε σχέση με τα αρχικώς διατυπωθέντα<br />
παραστατικά σχήματα και θα προσεγγίζουν σε ικανοποιητικό βαθμό το πρότυπο της<br />
Γεωμετρικής Οπτικής. Τα αποτελέσματα του μετά-ελέγχου, όπως καταγράφονται<br />
στους πίνακες των συνολικών μεταβολών των απαντήσεων, είναι απολύτως<br />
ικανοποιητικά και για τις τρεις ηλικιακές κατηγορίες, γεγονός που πιστοποιεί την<br />
επιτυχία της πειραματικής διαδικασίας. Ο στατιστικός μάλιστα έλεγχος δεν αφήνει<br />
περιθώρια για αμφισβητήσεις. Οι μεταβολές των απαντήσεων των υποκειμένων πριν<br />
και μετά τη διδακτική παρέμβαση είναι σημαντικές σε όλα τα επίπεδα ανάγνωσης.<br />
Μπορούμε επομένως να ισχυριστούμε ότι και η δεύτερη θεωρητική μας υπόθεση<br />
επαληθεύεται.<br />
Συμπερασματικά, με βάση τα εξαγχθέντα αποτελέσματα και τη στατιστική<br />
επεξεργασία των εμπειρικών δεδομένων, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι υποκείμενα<br />
τα οποία συμμετείχαν στην πειραματική διαδικασία της ανίχνευσης των νοητικών<br />
βιωματικών παραστάσεων, της συγκρουσιακής διαδικασίας και της διδακτικής<br />
επεξεργασίας του ορθού προτύπου με έργα τα οποία αντλούν το γνωστικό και<br />
εμπειρικό περιεχόμενό τους από την Ιστορία της Επιστήμης, γίνονται ικανά, μέσα<br />
στα πλαίσια ενός αλληλεπιδραστικού μαθησιακού περιβάλλοντος, να αντιμετωπίζουν<br />
τα αντιληπτικά δεδομένα των φωτεινών προβολών και των σκιών που οφείλονται σε<br />
εκτεταμένες φωτεινές πηγές, με συλλογισμούς που αποδεικνύουν την πρόσκτηση του<br />
αποδεκτού επιστημονικού μοντέλου της μη συνεκτικής εκπομπής. Από διδακτική<br />
άποψη λοιπόν, καθώς τα ερμηνευτικά πρότυπα των παιδιών ανταποκρίνονται πλήρως<br />
στο πρότυπο της Γεωμετρικής Οπτικής, μπορούμε να ισχυριστούμε ότι η πειραματική<br />
διαδικασία υπήρξε επιτυχής.<br />
195
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9<br />
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ<br />
196
Ολοκληρώνοντας την παρουσίαση της εργασίας μας, μπορούμε να συνοψίσουμε σε<br />
δύο τις κύριες συνιστώσες της ερευνητικής μας προσπάθειας: α) την ανάδειξη των<br />
βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών ενός συγκεκριμένου ηλικιακού<br />
φάσματος στο ζήτημα της εκπομπής του φωτός από σημειακή και εκτεταμένη<br />
φωτεινή πηγή β) τον έλεγχο της ευεργετικής επίδρασης συγκεκριμένων μεθόδων<br />
παρέμβασης για τη μετάβαση από ένα αυθόρμητα συγκροτημένο παραστατικό<br />
πρότυπο, προς ένα άλλο, του οποίου τα χαρακτηριστικά προσεγγίζουν αυτά του<br />
μοντέλου της Γεωμετρικής Οπτικής. Ο βαθμός επίτευξης των ερευνητικών στόχων<br />
που θέσαμε αποτελεί όχι μόνο κριτήριο ελέγχου της επιτυχίας της διαδικασίας την<br />
οποία ακολουθήσαμε, αλλά και την αφετηρία για τη διατύπωση διδακτικών<br />
προτάσεων με στόχο τη βελτίωση της αποδοτικότητας της διδασκαλίας σε επίπεδο<br />
σχολικής πρακτικής. Οι παρατηρούμενες διαφοροποιήσεις των αποτελεσμάτων, τόσο<br />
στο επίπεδο της καταγραφής των παραστατικών σχημάτων όσο και σ’ αυτό των<br />
ποσοστών μετασχηματισμού, καθορίστηκαν από την επίδραση και την<br />
αλληλεξάρτηση δύο παραγόντων. Του ηλικιακού επιπέδου των υποκειμένων και της<br />
εμβέλειας της παρεχόμενης σχολικής γνώσης, δεδομένου ότι η έρευνα<br />
πραγματοποιήθηκε αμέσως μετά τη διδασκαλία των συγκεκριμένων γνωστικών<br />
αντικειμένων στην ΣΤ΄ Δημοτικού και στη Β΄ Γυμνασίου. Εφ’ όσον το μείζον ζήτημα<br />
στο οποίο επιχειρούμε να ανταποκριθούμε είναι η χάραξη νέων διδακτικών<br />
στρατηγικών, θα προσπαθήσουμε να διατυπώσουμε τα συμπεράσματά μας υπό το<br />
πρίσμα της συνάρθρωσης των προτάσεών μας με τα αποτελέσματα της επίδρασης<br />
των εξωτερικών αυτών παραγόντων.<br />
Στη θεματική ενότητα της σημειακής πηγής, οι διαφοροποιήσεις των αποτελεσμάτων<br />
ανά ηλικιακό επίπεδο είναι σημαντικές σε ό,τι αφορά την αποτύπωση των<br />
βιωματικών παραστάσεων. Η επικράτηση επικεντρώσεων διαισθητικού χαρακτήρα<br />
στα υποκείμενα της ΣΤ΄ Δημοτικού, είχε σαν αποτέλεσμα την καθήλωση των<br />
σωστών απαντήσεων σε ποσοστά μικρότερα του 50% και την ανάδειξη ενός<br />
φάσματος εναλλακτικών παραστάσεων, κοινό χαρακτηριστικό των οποίων αποτελεί<br />
η αντίληψη της ανισοτιμίας της εκπομπής του φωτός, με προνομιακές κατευθύνσεις<br />
που καθορίζονται είτε από τη δυνατότητα εκπομπής της πηγής είτε από τη<br />
χωροταξική διευθέτηση των στοιχείων που την περιβάλλουν. Η διατύπωση<br />
απαντήσεων κατά τη διάρκεια του μετά-ελέγχου, οι οποίες σηματοδοτούν το<br />
μετασχηματισμό των συλλογισμών των παιδιών –αποτέλεσμα των συγκρουσιακών<br />
διδακτικών διαδικασιών που χρησιμοποιήσαμε στην προκειμένη περίπτωση-,<br />
αναδεικνύει με σαφήνεια την ισχυρή επιρροή των αντιληπτικών δεδομένων κατά την<br />
περίοδο της διαισθητικής σκέψης. Από διδακτική επομένως άποψη, η συχνή<br />
προσφυγή σε δραστηριότητες πειραματικού χαρακτήρα κρίνεται επιβεβλημένη από<br />
την πλευρά των διδασκόντων, δεδομένου ότι στην περίπτωση της σημειακής πηγής, η<br />
αισθητηριακή εμπειρία δεν αντιστρατεύεται τη συγκρότηση του προτύπου της<br />
Γεωμετρικής Οπτικής. Επί πλέον η χρήση παραδειγμάτων κατά την προφορική<br />
διδασκαλία καθώς και η αξιοποίηση εργαστηριακών διατάξεων, θα πρέπει να είναι με<br />
τέτοιο τρόπο διαρθρωμένες, ώστε να δημιουργούν ευνοϊκές συνθήκες για την<br />
αποκεντροθέτηση της σκέψης των μαθητών από αυτές οι οποίες εκλαμβάνονται από<br />
τα παιδιά ως προνομιακές κατευθύνσεις διάδοσης του φωτός. Αντίθετα, τα<br />
υποκείμενα της Β΄ Γυμνασίου και της Α΄ Λυκείου έχουν σε ικανοποιητικό βαθμό<br />
οικοδομήσει το πρότυπο της ακτινικής και ισότιμης προς όλες τις κατευθύνσεις<br />
εκπομπής, δείχνοντας αξιοσημείωτη ικανότητα ένταξης των αντιληπτικών δεδομένων<br />
σε έναν εννοιολογικό τρόπο σκέψης. Ο σχεδόν απόλυτος μετασχηματισμός των<br />
παραστάσεων των ολιγάριθμων υποκειμένων που εμφάνισαν εναλλακτικά<br />
παραστατικά πρότυπα, επιβεβαιώνει τον ισχυρισμό μας αυτόν. Έτσι, από διδακτική<br />
άποψη, στο επίπεδο της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης δεν προκύπτει η αναγκαιότητα<br />
197
μιας συστηματικού τύπου παρέμβασης στο συγκεκριμένο γνωστικό πεδίο, χωρίς αυτό<br />
να σημαίνει ότι η πειραματική προσέγγιση είναι άσκοπη ή περιττή όταν και εφόσον<br />
το αναλυτικό πρόγραμμα, ο χρόνος ή οι σχολικές συνθήκες το επιτρέπουν.<br />
Στη θεματική ενότητα της εκτεταμένης πηγής και στο στάδιο της καταγραφής των<br />
παραστάσεων η επίδραση της σχολικής διδασκαλίας αναδεικνύεται εξαιρετικά<br />
ασθενής, καθώς κανένα από τα υποκείμενα των δύο πρώτων ηλικιακών ομάδων δεν<br />
είναι σε θέση να αναγνωρίσει τα χαρακτηριστικά του ορθού προτύπου (παρά το<br />
γεγονός ότι ήρθαν πρόσφατα σε επαφή με τα γνωστικά αντικείμενα στα οποία η<br />
εφαρμογή της αρχής της μη συνεκτικής εκπομπής κρίνεται απαραίτητη), ενώ<br />
εξαιρετικά χαμηλό είναι και το αντίστοιχο ποσοστό των υποκειμένων της Α΄<br />
Λυκείου.<br />
Μια αδρομερής καταγραφή της κατανομής των εναλλακτικών παραστάσεων που<br />
διατυπώθηκαν από τα υποκείμενα και των τριών ηλικιακών ομάδων, θα οδηγούσε<br />
ίσως στο συμπέρασμα μιας τυχαίας διασποράς. Επιχειρώντας, ωστόσο, μια<br />
λεπτομερή διείσδυση στους αναβαθμούς των παραστατικών προτύπων, μπορούμε να<br />
διακρίνουμε αξιόλογες διαφοροποιήσεις οι οποίες πιστοποιούν την ισχυρή εξάρτηση<br />
των εννοιολογικών χαρακτηριστικών των παραστατικών σχημάτων από την ηλικία<br />
των υποκειμένων. Η σαφής αύξηση των ποσοστών υιοθέτησης του ακτινικού<br />
σχήματος –τα χαρακτηριστικά του οποίου απαιτούν, όπως έχουμε και αλλού<br />
υποστηρίξει, περισσότερο «λογικές» διεργασίες- με την ηλικιακή ωρίμανση (28,1%,<br />
31,3%, 43,7%), σε συνδυασμό με την αντίστοιχη μείωση των ποσοστών των<br />
νοητικών σχημάτων τα οποία ανάγονται στη διαισθητική σκέψη (71,9%, 65,6%,<br />
50%), επιβεβαιώνουν τον ισχυρισμό μας.<br />
Η ανίχνευση ωστόσο των βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών, η οποία<br />
επιτυγχάνεται στις περισσότερες περιπτώσεις με βάση καθαρά περιγραφικά<br />
χαρακτηριστικά, καθώς και η αποτύπωση των παραγόντων που επιδρούν στην<br />
παγίωση ή την αποσταθεροποίησή τους, δεν οδηγεί αναγκαστικά στα αίτια της<br />
διαμόρφωσης ούτε στον προσδιορισμό των αποφασιστικών δυσκολιών υπέρβασής<br />
τους. Αποτελεί δηλαδή συνθήκη αναγκαία αλλά όχι και ικανή για την ανάδειξη<br />
σημείων εστίασης για την ανάπτυξη συστηματικών διδακτικών δραστηριοτήτων οι<br />
οποίες αποσκοπούν στο μετασχηματισμό της σκέψης των παιδιών (Χατζηνικήτα<br />
1997, Martinand 1989). Στη βάση αυτής της συλλογιστικής θα επιχειρήσουμε να<br />
μελετήσουμε στη συνέχεια τις εναλλακτικές παραστάσεις των υποκειμένων της<br />
έρευνας, υπό το πρίσμα όχι της περιγραφής των προβλημάτων της σκέψης αλλά της<br />
ανάδειξης των μαθησιακών δυσκολιών.<br />
Όπως αποφαίνονται έρευνες από τη σχετική ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία (Weil-<br />
Barais 1985, Giordan et al. 1994, Ψύλλος 1988, Ραβάνης & Παπαμιχαήλ 1994) η<br />
νόηση, κατά την περίοδο της διαισθητικής σκέψης, χαρακτηρίζεται από την έλλειψη<br />
λογικομαθηματικών κατακτήσεων, με αποτέλεσμα οι συλλογισμοί των παιδιών να<br />
ευνοούν τη συγκρότηση ερμηνευτικών σχημάτων με βάση απλά και λειτουργικά<br />
επεξηγηματικά πρότυπα, γεγονός το οποίο επιβεβαιώνεται και από την ανάλυση του<br />
εμπειρικού υλικού της έρευνάς μας. Πράγματι, αν επιχειρήσουμε να αναζητήσουμε<br />
κάποιο κοινό χαρακτηριστικό στους συλλογισμούς των υποκειμένων, όπως<br />
εκφράζονται και στα τρία εναλλακτικά παραστατικά σχήματα, θα διαπιστώσουμε μια<br />
απόλυτη προσήλωση στην ιδέα ότι από κάθε σημείο της φωτεινής πηγής εκπέμπεται<br />
μία και μόνο ακτίνα (ή το πολύ δύο, στην περίπτωση του συνδυαστικού σχήματος),<br />
ανεξάρτητα από την κατεύθυνση διάδοσής της. Η νοητική αυτή προσέγγιση αυτή<br />
αγνοεί το συντριπτικό μέρος της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας και αφαιρεί από τα<br />
198
παιδιά τη δυνατότητα αναγνώρισης της συνολικής προσφοράς της εκπεμπόμενης<br />
ακτινοβολίας στη διαμόρφωση των φωτεινών σχημάτων. Από ιστορική άποψη, η<br />
αδυναμία υπέρβασης του νοητικού αυτού μοντέλου δημιούργησε και συντήρησε την<br />
ερμηνευτική αδυναμία σε ότι αφορά το φαινόμενο του «Αριστοτελικού παράδοξου».<br />
Κατ’ αναλογία, στη σκέψη των μαθητών, η παραστατική συγκρότηση που στηρίζεται<br />
στο νοητικό αυτό σχήμα λειτουργεί ως το βασικό μαθησιακό εμπόδιο για την<br />
προσέγγιση του επιστημονικού προτύπου και αποτελεί ταυτόχρονα τον βασικό<br />
παράγοντα διατήρησης του ερμηνευτικού μηχανισμού που χρησιμοποιεί την έννοια<br />
της φωτεινής ακτίνας στη θέση της φωτεινής δέσμης. Στο σημείο αυτό δεν θα πρέπει<br />
να αγνοήσουμε και την επίδραση της σχολικής διδασκαλίας όπου, σε υπολογιστικού<br />
τύπου προβλήματα για τον σχεδιαστικό εντοπισμό των προβολών, των σκιών ή των<br />
ειδώλων, η σύνδεση της πηγής με τα αποτελέσματά της επιτελείται με την παρουσία<br />
μόνο κάποιων «ειδικών» ακτίνων. Μπορεί η επιλεκτική χρήση των απαραίτητων<br />
ακτίνων να εξυπηρετεί λόγους σχεδιαστικής οικονομίας, στο επίπεδο όμως της<br />
διαμόρφωσης παραστατικών προτύπων, οι «ειδικές» αυτές ακτίνες αναδεικνύονται<br />
όχι μόνο ικανές αλλά και αναγκαίες για τον προσδιορισμό των φωτεινών<br />
αποτελεσμάτων. Εξάλλου, “καμία διδακτική προσέγγιση όταν περιορίζεται στον<br />
μαθηματικό φορμαλισμό δεν είναι ικανή να προκαλέσει αναδιοργάνωση των<br />
νοητικών παραστάσεων, οι οποίες θεμελιώνονται στη βιωματική εμπειρία” (Langley<br />
et al. 1997, σελ. 401). Στο πλαίσιο επομένως της διδασκαλίας που σχετίζεται με<br />
ζητήματα της Γεωμετρικής Οπτικής, αποκτά ιδιαίτερη σημασία η υπέρβαση του<br />
εμποδίου αυτού, με την ανάδειξη της συνεισφοράς όλης της «ποσότητας» του φωτός<br />
που εκπέμπεται από τη φωτεινή πηγή. Η χρήση διαφραγμάτων μεταβλητής διαμέτρου<br />
στις διατάξεις οπτικής τράπεζας αποτελεί ένα πρόσφορο μέσο, όπως πιστοποιεί η<br />
επιτυχία της πειραματικής μας παρέμβασης, για την αφομοίωση της μη συνεκτικής<br />
και ισότροπης προς όλες τις κατευθύνσεις εκπομπής.<br />
Σε ό,τι αφορά το ζήτημα της αναδόμησης των παραστάσεων, τη μεγαλύτερη<br />
δυσκολία μετασχηματισμού συναντούν τα υποκείμενα της μικρότερης ηλικιακής<br />
ομάδας, όπως δείχνουν τα αποτελέσματα του μετά-ελέγχου. Η βελτίωση των<br />
ποσοστών μετασχηματισμού με την αύξηση της ηλικίας είναι εν πολλοίς<br />
αναμενόμενη σε παρεμβάσεις τέτοιου τύπου. Η θεαματική, ωστόσο, υπεροχή των<br />
υποκειμένων της δεύτερης ηλικιακής ομάδας έναντι των δύο άλλων μπορεί να<br />
ερμηνευθεί ως αποτέλεσμα της ευεργετικότερης δυνατής επίδρασης του συνδυασμού<br />
των δύο παραγόντων που προαναφέραμε. Της νοητικής δηλαδή εξέλιξης που<br />
επέρχεται με την αύξηση της ηλικίας και της χρονικής εμβέλειας της διδασκαλίας<br />
των σχετικών θεμάτων στη σχολική τάξη. Με άλλα λόγια, μπορεί οι μαθητές της Α΄<br />
Λυκείου να τοποθετούνται, κατά γενική παραδοχή, σε υψηλότερο επίπεδο σκέψης<br />
από άποψη ικανότητας νοητικών διεργασιών, η χρονική ωστόσο απόσταση των δύο<br />
χρόνων που μεσολάβησε από την τελευταία φορά που διδάχτηκαν τα σχετικά με το<br />
θέμα μας γνωστικά αντικείμενα φαίνεται ότι λειτούργησε ανασταλτικά στους<br />
νοητικούς μηχανισμούς κατοχύρωσης της επιθυμητής γνώσης.<br />
Από τη σκοπιά επομένως αυτή, ενδιαφέρον θα είχε η επανάληψη του πειράματος με<br />
μαθητές της Α΄ Λυκείου οι οποίοι κατά τη διδασκαλία των σχετικών θεμάτων στην<br />
ΣΤ΄ Δημοτικού και στην Β΄ Γυμνασίου προσέγγισαν τα σχετικά γνωστικά<br />
αντικείμενα με την πειραματική παρουσίαση του ορθού προτύπου, μέσω μιας<br />
διαδικασίας ανάλογης με αυτήν που εφαρμόσαμε. Μια τέτοια απόπειρα θα έδινε<br />
εκτός των άλλων και τη δυνατότητα συγκρίσεων και ελέγχου της ισχύος της<br />
πρότασής μας σε μια βαθιά χρονική προοπτική.<br />
199
Επί πλέον, όπως πιστοποιούν τα αποτελέσματα του Πίνακα 16 της στατιστικής<br />
επεξεργασίας των δεδομένων, οι πρόοδοι των μαθητών στους οποίους<br />
παρουσιάστηκε ο δεύτερος τύπος διατάξεων (εμπόδια), υπολείπονται των<br />
αντίστοιχων προόδων των μαθητών οι οποίοι αντιμετώπισαν τις διατάξεις του<br />
πρώτου τύπου (διαφράγματα με οπές), παρά τη στατιστική σημαντικότητα των<br />
διαφορών που παρατηρείται και για τους δύο τύπους των διατάξεων. Η<br />
διαπιστούμενη αυτή υστέρηση μπορεί να ερμηνευθεί ως αποτέλεσμα υψηλότερων<br />
νοητικών απαιτήσεων των διατάξεων των εμποδίων, καθώς εδώ τα υποκείμενα, εκτός<br />
από την υπέρβαση του διαισθητικού σχήματος «σκιά - ιδιότητα των αντικειμένων»,<br />
καλούνται να διανύσουν νοητικά και την πορεία «πηγή – εμπόδιο – σκιά» προς<br />
περισσότερες διασταυρούμενες κατευθύνσεις ταυτοχρόνως. Πιστεύουμε ότι ο<br />
μηχανισμός σχηματισμού πολλαπλών σκιών θα πρέπει να αποτελέσει αντικείμενο<br />
περισσότερο εντοπισμένης έρευνας, καθόσον απαιτεί την επίτευξη συνθετότερων<br />
γνωστικών συντονισμών. Έτσι, στην περίπτωση κατά την οποία μια διδακτική<br />
δραστηριότητα εστιάζεται αποκλειστικά στην ερμηνεία του μηχανισμού εκπομπής<br />
του φωτός από εκτεταμένες πηγές, θεωρούμε ότι η χρήση διατάξεων του πρώτου<br />
τύπου (διαφράγματα με οπές) αποτελεί προσφορότερη επιλογή.<br />
Συνοψίζοντας τα συμπεράσματά μας, ας επανέλθουμε σε ένα ζήτημα στο οποίο<br />
αναφερθήκαμε ακροθιγώς κατά την ανάλυση των αποτελεσμάτων. Είναι ήδη γνωστό<br />
από τις μελέτες της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών σε όλους τους θεματικούς<br />
χώρους του ερευνητικού της πεδίου, ότι σε ορισμένα γνωστικά αντικείμενα οι<br />
βιωματικές νοητικές παραστάσεις των μαθητών παρουσιάζουν σθεναρή αντίσταση<br />
κατά τη «συνάντησή» τους με την επιστημονική γνώση, όπως τουλάχιστον αυτή<br />
μεταφέρεται στη σχολική τάξη. Σπάνια ωστόσο καταγράφονται αποτελέσματα στα<br />
οποία η γνωστική πρόοδος των μαθητών να αξιολογείται ως μηδαμινή μετά τη<br />
επίδραση της σχολικής διδασκαλίας, όπως στη δική μας περίπτωση. Η σχεδόν<br />
απόλυτη αδυναμία των υποκειμένων της έρευνάς μας να αναγνωρίσουν τα<br />
χαρακτηριστικά του προτύπου της Γεωμετρικής Οπτικής, στην περίπτωση των<br />
φωτεινών προβολών και των σκιών που προέρχονται από εκτεταμένες πηγές, θα<br />
μπορούσε κατ’ αρχήν να αποδοθεί στην απουσία αναφοράς του μηχανισμού της μη<br />
συνεκτικής εκπομπής κατά τη διάρκεια της σχολικής διδακτικής διαδικασίας. Καθώς<br />
απουσιάζει κάθε ρητή αναφορά του μοντέλου αυτού στα αναλυτικά προγράμματα<br />
τόσο του Δημοτικού όσο και του Γυμνασίου, θα μπορούσε κανείς να υποθέσει ότι το<br />
συγκεκριμένο ζήτημα μόνο παρεμπιπτόντως μπορεί να τεθεί στη σχολική τάξη. Η<br />
υποχρεωτική όμως διδασκαλία θεμάτων, τα οποία δεν μπορούν να τύχουν επιτυχούς<br />
επεξεργασίας παρά μόνο στο πλαίσιο της εφαρμογής του (μηχανισμός της όρασης,<br />
σκοτεινός θάλαμος, είδωλα από κάτοπτρα και φακούς), αποδυναμώνει εξαιρετικά το<br />
ενδεχόμενο αυτό.<br />
Ένας δεύτερος λόγος στον οποίο θα μπορούσε να αποδοθεί η συγκεκριμένη<br />
αποτυχία είναι η αδυναμία συγκρότησης, από την πλευρά των υποκειμένων του<br />
συγκεκριμένου ηλικιακού φάσματος, των απαραίτητων νοητικών συντονισμών που<br />
θα επέτρεπαν την επαρκή ερμηνεία των φωτεινών αποτελεσμάτων στο πλαίσιο μιας<br />
συνεπούς εφαρμογής των αρχών της Γεωμετρικής Οπτικής. Πράγματι, τα<br />
αντιληπτικά δεδομένα του συγκεκριμένου πειράματος δεν βοηθούν στην άμεση<br />
αναγνώριση των αρχών αυτών, δεδομένου ότι η διαδρομή του φωτός στο χώρο δεν<br />
είναι αισθητηριακώς ανιχνεύσιμη. Η οικοδόμηση συνεπώς του επιστημονικού<br />
προτύπου προϋποθέτει αφενός την ικανότητα αφαιρετικών νοητικών διεργασιών,<br />
αφετέρου τη δυνατότητα επεξεργασίας των αντιληπτικών δεδομένων μέσω μιας<br />
νοητικής διαδικασίας σύνθεσης και ανάλυσης, κατακτήσεις οι οποίες δεν μπορούν να<br />
θεωρηθούν δεδομένες στα συγκεκριμένα στάδια νοητικής ανάπτυξης. Όμως τα<br />
200
αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι ακόμη και τα υποκείμενα της μικρότερης<br />
ηλικιακής κατηγορίας είναι δυνατόν να μεταπλάσουν –με μεγαλύτερη αναμφίβολα<br />
δυσκολία- σε ικανοποιητικά ποσοστά τις βιωματικές παραστάσεις τους όταν<br />
συμμετέχουν σε μια αλληλεπιδραστικού χαρακτήρα διδακτική διαδικασία η οποία<br />
υποστηρίζεται από την παρουσίαση του ορθού προτύπου.<br />
Από διδακτική επομένως άποψη, είναι απαραίτητη όχι μόνο η επιμονή του<br />
αναλυτικού προγράμματος, αλλά και η ειδική ευαισθητοποίηση των διδασκόντων στο<br />
ζήτημα της εκπομπής του φωτός από εκτεταμένες πηγές. Η συστηματική και<br />
εμπεριστατωμένη αναφορά του μοντέλου της μη συνεκτικής εκπομπής κατά τη<br />
διδασκαλία των σχετικών θεμάτων, θεωρούμε ότι δημιουργεί τις απαραίτητες<br />
προϋποθέσεις για το μετασχηματισμό των βιωματικών παραστάσεων των μαθητών<br />
και την προσέγγιση της επιθυμητής γνώσης. Παράλληλα, η εφαρμογή της<br />
θεωρητικής σύλληψης του Kepler σε πειραματικές διατάξεις οι οποίες επιλέγονται<br />
για να υποστηρίξουν τη θεωρητική διδασκαλία (η κατασκευή δηλαδή εκτεταμένων<br />
φωτεινών πηγών με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η «αποσύνθεσή» τους σε έναν<br />
αριθμό σημειακών), μπορεί να αποτελέσει ένα πρόσφορο διδακτικό υλικό και να<br />
οδηγήσει την εκπαιδευτική διαδικασία στην αποτελεσματικότερη επίτευξη των<br />
μαθησιακών στόχων. Σε κάθε περίπτωση βέβαια, η κατάλληλη καθοδήγηση των<br />
μαθητών αποτελεί εκ των ουκ άνευ όρο για την κατανόηση οποιασδήποτε ιδιότητας ή<br />
θεωρητικού μοντέλου σχετικά με το φως. Η αλληλεπίδραση αντικειμένου και<br />
υποκειμένου όταν διαμεσολαβείται από μια δομημένη παρέμβαση, μπορεί να<br />
συμβάλλει αποφασιστικά στην αποκέντρωση της σκέψης του μαθητή από τα<br />
βιωματικά παραστατικά πρότυπα και στην εστίαση των συλλογισμών του στα<br />
χαρακτηριστικά του επιστημονικού μοντέλου.<br />
201
ΕΠΙΛΟΓΟΣ<br />
202
Κλείνοντας την παρουσίαση της έρευνάς μας, θα προσπαθήσουμε να συνοψίσουμε<br />
τις κύριες συνιστώσες της, να διερευνήσουμε τις ενδεχόμενες προοπτικές της και να<br />
εξετάσουμε τους όρους και τις προϋποθέσεις εφαρμογής των πορισμάτων της. Η<br />
κεντρική στόχευση της εργασίας μας ήταν η επιβεβαίωση υποθέσεων σχετικών με<br />
την ευεργετική συμβολή της Ιστορίας της Επιστήμης στην ανίχνευση και τον<br />
μετασχηματισμό βιωματικών νοητικών παραστάσεων μαθητών 12-16 ετών,<br />
αναφορικά με τα φαινόμενα εκπομπής και διάδοσης του φωτός από εκτεταμένες<br />
πηγές, καθώς και της αλληλεπίδρασής του με την ύλη, όταν αυτή επιτελείται μέσα<br />
από μια δομημένη και αλληλεπιδραστικού χαρακτήρα διδακτική παρέμβαση. Στο<br />
τέλος αυτής της ερευνητικής διαδρομής, μπορούμε να ισχυριστούμε ότι τα<br />
αποτελέσματα της έρευνας δικαίωσαν σε μεγάλο βαθμό τις θεωρητικές και<br />
μεθοδολογικές επιλογές μας.<br />
Το κύριο αίτημα στο οποίο επιχειρήσαμε να ανταποκριθούμε ήταν η χάραξη μιας<br />
αποτελεσματικής διδακτικής στρατηγικής, ικανής να οδηγήσει από μια εμπειρική και<br />
περιγραφική, σε μια συγκροτημένη και επεξηγηματική διδασκαλία των εν λόγω<br />
γνωστικών αντικειμένων, και από την άποψη αυτή η προσπάθειά μας συμβαδίζει με<br />
τους σύγχρονους ερευνητικούς προσανατολισμούς της Διδακτικής των Φυσικών<br />
Επιστημών. Πράγματι, τα τελευταία χρόνια έχει αναληφθεί ένα ευρύ φάσμα<br />
πρωτοβουλιών από τους ερευνητές της Διδακτικής των Φ.Ε., με σκοπό το σχεδιασμό<br />
και την υλοποίηση ερευνητικών προτάσεων που αφορούν το διδακτικό έργο σε όλες<br />
τις εκπαιδευτικές βαθμίδες, σε μια προσπάθεια απαγκίστρωσης από το εσωστρεφές<br />
περιβάλλον των πρώτων χρόνων, το οποίο είχε ως κύριο ερευνητικό άξονα την<br />
αναζήτηση και τη μελέτη των χαρακτηριστικών της βιωματικής σκέψης των παιδιών.<br />
Ερευνητικά δεδομένα, μεθοδολογικές προσεγγίσεις και καινοτομικές στρατηγικές<br />
τροφοδοτούν με συνεχώς αυξανόμενο ρυθμό την ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία<br />
με προτάσεις για το σύνολο σχεδόν των ζητημάτων που σχετίζονται με την<br />
καθημερινή διδακτική πρακτική (Ραβάνης 2003). Ωστόσο, οι αναγκαίες<br />
διεπιστημονικές προσεγγίσεις που απαιτούνται αλλά και οι προτεινόμενες<br />
ερευνητικές διδακτικές περιστάσεις, κρίνονται σε πολλές περιπτώσεις ως μη<br />
προνομιακές για την εκπαίδευση. Όπως επισημαίνει ο Η. Ματσαγγούρας (1996, σ.<br />
106), “δύο από τους βασικούς λόγους που, μέχρι τώρα, η διδακτική έρευνα δεν έχει<br />
καταφέρει να επηρεάσει σημαντικά τη διδακτική πράξη είναι α) η αδυναμία των<br />
ερευνητών να «μιλήσουν» τη γλώσσα των εκπαιδευτικών και β) η ενασχόλησή τους<br />
με επιστημονικά ενδιαφέροντα που δεν ταυτίζονται πάντοτε με τα προβλήματα της<br />
διδακτικής πράξης, όπως τουλάχιστον τα αντιλαμβάνονται οι εκπαιδευτικοί. Γι’ αυτό<br />
οι τελευταίοι συχνά θεωρούν την εκπαιδευτική έρευνα πολύ «θεωρητική» και τις<br />
διδακτικές συνεπαγωγές και προτάσεις ως «εξωπραγματικές»”. Με άλλα λόγια, σε<br />
πολλές περιπτώσεις, οι προτεινόμενες διδακτικές δραστηριότητες δεν είναι οι πλέον<br />
κατάλληλες για να επιφέρουν τους αναγκαίους γνωστικούς μετασχηματισμούς στη<br />
σκέψη των μαθητών/τριών, καθώς υπερβαίνουν τους όρους και τις δεσμεύσεις της<br />
καθημερινής εκπαιδευτικής πραγματικότητας.<br />
Υπό το πρίσμα αυτό, τα αποτελέσματα της ερευνητικής μας προσπάθειας θα έχουν<br />
πραγματικό αντίκρισμα εφ’ όσον καταφέρουν να ανταποκριθούν στις πραγματικές<br />
ανάγκες της σχολικής διδασκαλίας. Αυτό προϋποθέτει κατ’ αρχήν την προσαρμογή<br />
της προτεινόμενης διαδικασίας σε συνθήκες σχολικής τάξης, καθόσον το δικό μας<br />
πείραμα πραγματοποιήθηκε με ατομικές συνεντεύξεις και έξω από το περιβάλλον της<br />
σχολικής αίθουσας, ελαχιστοποιώντας, δηλαδή, τους περιορισμούς που επιβάλλει το<br />
προκαθορισμένο εκπαιδευτικό πλαίσιο. Η προσαρμογή αυτή μπορεί να επιτευχθεί με<br />
την παράκαμψη του διερευνητικής διαδικασίας, καθώς τα αποτελέσματα του σταδίου<br />
αυτού, επιβεβαιώνοντας τα πορίσματα μιας σειράς ερευνών που έχουν<br />
203
πραγματοποιηθεί σε διαφορετικές χώρες, μαθησιακά περιβάλλοντα και ηλικιακά<br />
στρώματα, μπορούν να θεωρηθούν πλέον ως επαρκή για την πιστοποίηση<br />
παγιωμένων εναλλακτικών παραστάσεων των μαθητών για τις εμπλεκόμενες έννοιες<br />
και τα φαινόμενα. Επί πλέον, η παρεμβολή του σταδίου της εμπλοκής μπορεί να<br />
περιοριστεί αποκλειστικά στον άξονα της γνωστικής αποσταθεροποίησης, καθώς ο<br />
έλεγχος των μεταβολών και των προόδων έδειξε τη σχετική ανεπάρκεια των<br />
συγκρουσιακών διαδικασιών σε ό,τι αφορά τον πλήρη μετασχηματισμό των<br />
παραστάσεων ή την ανάκληση του επιστημονικού προτύπου από την πρόσφατη<br />
σχολική διδασκαλία. Μια τέτοια προσαρμογή θα οδηγούσε στη μείωση του<br />
απαιτούμενου διδακτικού χρόνου, ενός παράγοντα δηλαδή, η επίδραση του οποίου θα<br />
πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη στην εφαρμογή κάθε καινοτόμου διδακτικής<br />
πρότασης.<br />
Από την άλλη πλευρά, ιδιαίτερη σημασία έχει η επέκταση του πειράματος, όπως<br />
ακριβώς το πραγματοποιήσαμε, και στα υπόλοιπα γνωστικά αντικείμενα του<br />
αναλυτικού προγράμματος τα οποία σχετίζονται με την εκπομπή του φωτός από<br />
εκτεταμένες πηγές, δηλαδή το σχηματισμό ειδώλων από κάτοπτρα και φακούς, τη<br />
δημιουργία σκιών και το μηχανισμό της όρασης. Μια τέτοια προσπάθεια θα έδινε τη<br />
δυνατότητα συγκρίσεων με τα αποτελέσματα της δικής μας έρευνας, ενώ ταυτόχρονα<br />
θα διαμόρφωνε μια προοπτική ενιαίας αντιμετώπισης των σχετικών θεμάτων.<br />
Σε κάθε περίπτωση, η ισχύς και τα όρια εφαρμοσιμότητας της πρότασής μας θα<br />
κριθούν αναπόφευκτα σε συνθήκες καθημερινής πρακτικής. Προς την κατεύθυνση<br />
αυτή, και στα πλαίσια του προβληματισμού που καταθέσαμε προηγουμένως,<br />
επιδιώξαμε εξαρχής τη διαμόρφωση συνθηκών εφαρμογής συμβατών με τους<br />
κανόνες και τους περιορισμούς της σχολικής διδασκαλίας. Έτσι, η διαδικασία και τα<br />
μέσα που χρησιμοποιήσαμε μπορούν να συνεισφέρουν στην παραγωγή διδακτικού<br />
υλικού, τόσο στο επίπεδο συγγραφής σχολικών βιβλίων όσο και σε αυτό της<br />
δημιουργίας εργαστηριακών διατάξεων, με την έννοια ότι δεν αποκρυσταλλώνουν<br />
απλώς κάποια αδιαμόρφωτη πρακτική γνώση, αλλά προσαρμόζουν το αντικείμενο<br />
της μάθησης στις πραγματικές ανάγκες και δυνατότητες μαθητών και διδασκόντων.<br />
Πιο συγκεκριμένα, οι διδακτικές δραστηριότητες που προτείνουμε:<br />
• οριοθετούνται μέσα στα πλαίσια του ισχύοντος αναλυτικού προγράμματος<br />
σπουδών,<br />
• δεν υπερβαίνουν τον διαθέσιμο σχολικό χρόνο (ιδιαίτερα μετά τη επίσημη<br />
θεσμοθέτηση της εργαστηριακής διδασκαλίας των «φυσικών» μαθημάτων και<br />
βέβαια στο πλαίσιο των απαραίτητων προσαρμογών),<br />
• δεν απαιτούν ιδιαίτερη ή ασυνήθιστη οργάνωση της σχολικής τάξης,<br />
• δεν απέχουν από τον κύκλο γνώσεων των εκπαιδευτικών ούτε απαιτούν την<br />
ανάληψη ρόλων εκ μέρους τους που τους είναι αδιάφοροι, ξένοι ή ακατανόητοι<br />
(Μπαγάκης 1999).<br />
Τέλος, σε πρακτικό επίπεδο, η κατασκευή και προμήθεια των απαραίτητων<br />
εποπτικών μέσων –εκτεταμένων δηλαδή φωτεινών πηγών με δυνατότητα<br />
«αποσύνθεσης» σε σημειακές- μπορεί να επιτευχθεί στα πλαίσια του προγράμματος<br />
εκπόνησης προδιαγραφών εργαστηριακών συσκευών και εξοπλισμού εργαστηρίων<br />
Φυσικών Επιστημών των σχολείων, που βρίσκεται σε εξέλιξη από την πολιτεία.<br />
Στο βαθμό που το απώτερο ζητούμενο κάθε ερευνητικής προσπάθειας στο χώρο της<br />
Διδακτικής, είναι η ανακάλυψη καταλληλότερων και αποτελεσματικότερων μεθόδων<br />
διδασκαλίας με την εκμετάλλευση κάθε διαθέσιμης πηγής, οι παραπάνω<br />
διατυπωθείσες επιδιώξεις πιστεύουμε ότι υπηρετούν το βασικό στόχο της εργασίας<br />
204
μας: τη διδακτική αξιοποίηση της Ιστορίας της Επιστήμης με γνώμονα τη διδακτική<br />
πράξη.<br />
205
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ<br />
206
Αριστοτέλης (1995). Προβλήματα 2. Κάκτος, Αθήνα.<br />
Αυγελής, Ν. (1979). Η αιτιότητα στην Επιστήμη και στη Φιλοσοφία. Στο Θεμέλια<br />
των Επιστημών, 1, 229-240. ΕΕΦ-Gutenberg, Αθήνα.<br />
Αυγελής, Ν. (1998). Φιλοσοφία της Επιστήμης. Κώδικας, Θεσσαλονίκη.<br />
Αυγελής, Ν. (2004). Εισαγωγή στη Φιλοσοφία. Θεσσαλονίκη.<br />
Abraham, M. R., Williamson, V. M., Westbrook, S. L. (1994). A cross-age study of<br />
the understanding of five chemistry concepts. Journal of Research in Science<br />
Teaching, 31(2), 147-165.<br />
Abrams, E., Southerland, S. (2001). The how’s and why’s of biological change: How<br />
learners neglect physical mechanisms in their search for meaning. International<br />
Journal of Science Education, 23(12), 1271-1281.<br />
Addinell, S., Solomon, J. (1983). Science in a social context: Teacher’s guide.<br />
Blackwell, Oxford.<br />
Amigues, R., Caillot, M. (1990). Les représentations graphiques dans l’enseignement<br />
et l’apprentissage de l’électricité. European Journal of Psychology of<br />
Education, V(4), 477-488.<br />
Andersson, B., Kärrqvist, C. (1983). How Swedish pupils aged 12-15 years<br />
understand light and its properties. European Journal of Science Education,<br />
5(4), 387-402.<br />
Andersson, C. W., Smith, E. L. (1982). Student’s conceptions of light, color and<br />
seeing. In Proceedings of the Annual convention of the National Association<br />
for Research in Science Teaching, Fontana, Wisconsin.<br />
Anderson, C. W., Smith, E. L. (1983). Children’s conceptions of light and color:<br />
Understanding the concept of unseen rays. In Proceedings of the annual<br />
meeting of the American Educational Research Association, Montreal.<br />
Aristotle (1952). Problems (trans. W. S. Hett). Heinemann, U.K.<br />
Aristotle (1963). Problems (trans. E. S. Forster). Oxford University Press.<br />
Arons, A. B. (1984). Education through science. Journal of College Science<br />
Teaching, 13, 210-220.<br />
Asimov, I. (1975). Biographical encyclopedia of science and technology. Macmillan,<br />
London.<br />
Aznar, M. M., Orcajo, T. I. (2005). Solving problems in genetics. International<br />
Journal of Science Education, 27(1), 101-121.<br />
Βαλαδάκης, Α. (2001). Η αποθησαύριση της ιστορίας της Φυσικής με γνώμονα τη<br />
διδακτική πράξη. Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ. Σκορδούλης (επιμ.),<br />
Πρακτικά του Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των<br />
Φυσικών Επιστημών στη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών».<br />
Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Βαλανίδης, Ν. (1998). Φοιτητικές αντιλήψεις για τους μετασχηματισμούς της ύλης<br />
κατά τη διάρκεια της απόσταξης. Στο Π. Κουμαράς, Π. Καριώτογλου, Β.<br />
Τσελφές & Δ. Ψύλλος (επιμ.), Πρακτικά του 1 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου<br />
«Διδακτική των Φυσικών Επιστημών και Εφαρμογή των Νέων Τεχνολογιών<br />
στην Εκπαίδευση». Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Βαμβακούσης, Χ. (1984). Ο νόμος του Ohm και οι «κρυφές σκέψεις» των μαθητών.<br />
Σύγχρονη Εκπαίδευση, 17, 50-63.<br />
Βλάχος, Ι. (2004). Εκπαίδευση στις Φυσικές Επιστήμες. Η πρόταση της<br />
εποικοδόμησης. Γρηγόρης, Αθήνα.<br />
Βοσνιάδου, Σ. (1989). Τι πιστεύουν τα παιδιά για τη Γη, τον Ήλιο και το φαινόμενο<br />
μέρας-νύχτας. Σύγχρονη Εκπαίδευση, 46, 41-50.<br />
Βοσνιάδου, Σ. (1994). Η εννοιολογική αλλαγή στην παιδική ηλικία: Παραδείγματα<br />
από το χώρο της Αστρονομίας. Στο Β. Κουλαϊδής (επιμ.), Αναπαραστάσεις του<br />
φυσικού κόσμου. Gutenberg, Αθήνα.<br />
207
Βοσνιάδου, Σ., Brewer, W. F. (1988). Θεωρίες της αναδιοργάνωσης της γνώσης κατά<br />
τη διάρκεια της ανάπτυξης. Σύγχρονη Εκπαίδευση, 39, 83-89.<br />
Bachelard, G. (1975). Le rationalisme appliqué. PUF, Paris.<br />
Bachelard, G. (2004). La formation de l’esprit scientifique. Vrin, Paris.<br />
Bacon, R. (1962). The Opus Majus of Roger Bacon (2 vols.). Russell & Russell, N.Y.<br />
Bandura, A. (1971a). Social learning theory. General Learning Press, N.Y.<br />
Bandura, A. (1971b). Theories of modeling. Atherton Press, N.Y.<br />
Bar, V., Zinn, B. (1995). Abstract physical concepts as concrete realizations in the<br />
history of science and in pupils’ ideas about action at a distance. In F. Finley,<br />
D. Allchin, D. Rhees & S. Fifield, Proceedings of the third International<br />
History, Philosophy and Science Teaching Conference. Vol I, Minneapolis,<br />
Minnesota.<br />
Bar, V., Zinn, B., Rubin, E. (1997). Children’s ideas about action at a distance.<br />
International Journal of Science Education, 19(10), 1137-1157.<br />
Batts, G. (1999). Learning about colour subtraction by role-play. School Science<br />
Review, 80(292), 99-100.<br />
Benseghir, A., Closset, J. L. (1996). The electrostatics-electrokinetics transition:<br />
historical and educational difficulties. International Journal of Science<br />
Education, 18(2), 179-191.<br />
Berg, K. C. de. (1997). The development of the concept of work: A case where<br />
History can inform Pedagogy. Science & Education, 6(5), 511-527.<br />
Bickerton, D. (1988). A two-stage model of the human language faculty. In S. Strauss<br />
(ed.), Ontogeny, Phylogeny, and Historical Development. Ablex Publishing<br />
Corporation, Norwood, New Jersey.<br />
Bliss, J. (1994). Η σημασία του Piaget για την έρευνα σχετικά με τις αντιλήψεις των<br />
παιδιών. Στο Β. Κουλαϊδής (επιμ.), Αναπαραστάσεις του φυσικού κόσμου.<br />
Gutenberg, Αθήνα.<br />
Bloom, B., Krathwohl, D. (1986). Ταξινομία διδακτικών στόχων (τομ. Α΄). Κώδικας,<br />
Θεσσαλονίκη.<br />
Botvin, G. J., Murray, F. B. (1975). The efficacy of peer modeling and social conflict<br />
in the acquisition of conservation. Child Development, 46, 796-799.<br />
Boyes, E., Stanisstreet, M. (1991). Development of pupils’ ideas about seeing and<br />
hearing - the path of light and sound. Research in Science and Technology<br />
Education, 9, 223-244.<br />
Bradley, J. (1991). Repeating the electromagnetic experiments of Michael Faraday.<br />
Physics Education, 26, 284-288.<br />
Brook, A., Briggs, H., Driver, R. (1984). Aspects of Secondary Students’<br />
Understanding of the Particulate Nature of Matter. Children’s Learning in<br />
Science Project Center for Studies in Science and Mathematics, The University<br />
of Leeds.<br />
Brumby, M. (1979). Problems in learning the concept of natural selection. Journal of<br />
Biological Education, 13, 119-122.<br />
Brush, S. G. (1969). The role of History in the teaching of Physics. The Physics<br />
Teacher, 75, 271-276.<br />
Brush, S. G. (1974). Should the History of Science Be Rated X? Science 18, 1164-<br />
1172.<br />
Butterfield, H. (1983). Η καταγωγή της σύγχρονης επιστήμης (1300-1800).<br />
Μορφωτικό Ίδρυμα Εθνικής Τραπέζης (ΜΙΕΤ), Αθήνα.<br />
Bybee, R. W., Powell, J. C., Ellis, J. D., Giese, J. R., Parisi, L., Singleton, L. (1991).<br />
Integrating the history and nature of science and technology in science and<br />
social studies curriculum. Science Education, 75(1), 143-155.<br />
208
Γιαλαμάς, Β. (2005). Στατιστικές τεχνικές και εφαρμογές στις Επιστήμες της Αγωγής.<br />
Πατάκης, Αθήνα.<br />
Γομάτος, Λ. (1998). Επίλυση προβλημάτων: Εξέλιξη των αναπαραστάσεων του<br />
προβλήματος σε μαθητές που επιλύουν προβλήματα Μηχανικής του Λυκείου<br />
σε μικρές ομάδες. Επιθεώρηση Φυσικής, Η(26), 29-35.<br />
Carey, S. (1985). Conceptual Change in Childhood. MIT Press, Cambridge.<br />
Carey, S. (1987). Theory change in childhood. In B. Inhelder, D., Caprona & A.<br />
Cornu-Wells (eds), Piaget today. Lawrence Erlbaum, London.<br />
Carey, S. (1988). Reorganization of knowledge in the course of acquisition. In S.<br />
Strauss (ed.), Ontogeny, Phylogeny and Historical Development. Ablex<br />
Publishing Corporation, Norwood, New Jersey.<br />
Carugati, F., Mugny, G. (1985). La théorie du conflit sociocognitif. In G. Mugny<br />
(ed.), Psychologie sociale du développent cognitif. P. Lang, Berne.<br />
Champagne, A. B., Gunstone, R. F., Klopfer, L. E. (1985). Effecting changes in<br />
cognitive structures among physics students. In L. West & A. Pines (eds),<br />
Cognitive Structure and Conceptual Change. Academic Press, Orlando,<br />
Florida.<br />
Champagne, A. B., Klopfer, L. E., Anderson, J. (1980). Factors influencing learning<br />
of classical mechanics. Research in Science and Technology Education, 1(2),<br />
173-183.<br />
Champagne, A. B., Klopfer, L. E., Gunstone, R. F. (1982). Cognitive research and the<br />
design of science instruction. Educational Psychologist, 17, 31-53.<br />
Chang, Jin-Yi (1999). Teacher’s college students’ conceptions about evaporation,<br />
condensation and boiling. Science Education, 83(5), 511-526.<br />
Chauvet, F. (1994). Un instrument pour évaluer un état conceptuel: exemple du<br />
concept de couleur. Didaskalia, 8, 61-79.<br />
Chauvet, F. (1996). Teaching Colour: designing and evaluation of a sequence.<br />
European Journal of Teacher Education, 19(2), 121-136.<br />
Chi, M. T. H., Feltovidh, P. J., Glaser, R. (1981). Categorization and representation of<br />
physics problems by experts and novices. Cognitive Science, 5, 121-152.<br />
Clement, J. (1982). Students’ preconceptions in introductory mechanics. American<br />
Journal of Physics, 50, 66-71.<br />
Clement, J. (1983). A conceptual model discussed by Galileo and intuitively used by<br />
physics students. In D. Genter & A. L. Stevens (eds), Mental Models. Erlbaum,<br />
Hillsdale, N. J.<br />
Clough, E. E., Driver, R. (1985). Secondary students’ conceptions of the conduction<br />
of heat: Bringing together scientific and personal views. Physics Education,<br />
20(4), 176-182.<br />
Conant, J, B. (1948/1957). Harvard case histories in experimental science. Harvard<br />
University Press, Cambridge, Mass.<br />
Copal, H., Kleismidt, J., Case, J., Musonge, P. (2004). An investigation of tertiary<br />
students’ understanding of evaporation, condensation and vapor pressure.<br />
International Journal of Science Education, 26(13), 1597-1620.<br />
Cosgrove, M., Osborne, R. (1985). Lesson frameworks for changing children’s ideas.<br />
In R. Osborne & P. Freyberg (eds), Learning in Science: The implications of<br />
children’s science. Heinemann, Portsmouth, New Hampshire.<br />
Crahay, M., Delhaxhe, A. (1989). La compréhension du fonctionnement de la<br />
balance. Une analyse hiérarchique. European Journal of Psychology of<br />
Education, IV(3), 349-375.<br />
Crombie, A. C. (1989). Από τον Αυγουστίνο στον Γαλιλαίο (τομ. Α, 5 ος -17 ος αι.).<br />
ΜΙΕΤ, Αθήνα.<br />
209
Crombie, A. C. (1992). Από τον Αυγουστίνο στον Γαλιλαίο (τομ. Β, 13 ος -17 ος αι.).<br />
ΜΙΕΤ, Αθήνα.<br />
Δαπόντες, Ν., Κασέτας, Α., Μουρίκης, Σ., Σκιαθίτης, Μ. (1984). Φυσική Ενιαίου<br />
Πολυκλαδικού Λυκείου. ΟΕΔΒ, Αθήνα.<br />
Δέδες, Χ. (1997). Μια Ιστορία από την Ιστορία των Φυσικών Επιστημών: Ένα<br />
διδακτικό μέσο στα πλαίσια μιας αντιδογματικής διδασκαλίας. Σύγχρονη<br />
Εκπαίδευση, 92, 62-67.<br />
Δέδες, Χ. (2004). Η συνεισφορά της Ιστορίας της Επιστήμης στη διδασκαλία της<br />
Οπτικής: Μια πρόταση. Φυσικός Κόσμος, 14(173), 6-12.<br />
Δελλής, Γ. (2003). Εισαγωγή στη Φιλοσοφία. Τυπωθήτω – Γιώργος Δαρδανός,<br />
Αθήνα.<br />
Dedes, C. (2005). The mechanism of vision: Conceptual similarities between<br />
historical models and children’s representations. Science & Education, (υπό<br />
δημ.).<br />
Dijksterhuis, E. J. (1986). The Mechanization of the World Picture. Princeton<br />
University Press, Princeton.<br />
DiSessa, A. (1982). Unlearning Aristotelian Physics: A study of knowledge-based<br />
learning. Cognitive Science, 6, 37-75.<br />
Doise, W., Mugny, G. (1987). Η κοινωνική ανάπτυξη της νοημοσύνης. Πατάκης,<br />
Αθήνα.<br />
Driver, R. (1982). Children’s Learning in Science. Educational Analysis, 4, 69-79.<br />
Driver, R., Easley, J. (1978). Pupils and paradigms: A review of literature related to<br />
concept development in adolescent science students. Studies in Science<br />
Education, 5, 61-84.<br />
Driver, R., Warrington, L. (1985). Students’ use of the principle of energy<br />
conservation in problem situations. Physics Education, 20(4), 171-176.<br />
Driver, R., Guesne, E., Tiberghien, A. (1985). Children’s ideas in Science. Open<br />
University Press, Buckingham.<br />
Driver, R., Guesne, E., Tiberghien, A. (1993). Οι ιδέες των παιδιών στις Φυσικές<br />
Επιστήμες. Ε.Ε.Φ. – Τροχαλία, Αθήνα.<br />
Driver, R., Squires, A., Rushworth, P., Wood-Robinson, V. (1994). Making sense of<br />
secondary science. Research into children’s ideas. Routledge, London and<br />
N.Y.<br />
Driver, R., Squires, A., Rushworth, P., Wood-Robinson, V. (1998). Οικο-δομώντας<br />
τις έννοιες των Φυσικών Επιστημών. Τυπωθήτω – Γιώργος Δαρδανός, Αθήνα.<br />
Duhem, P. (1906/1954). The Aim and Structure of Physical Theory. Princeton<br />
University Press, Princeton.<br />
Duschl, R. A. (1994). Research on the history and philosophy of science. In D. L.<br />
Gabel (ed.), Handbook of Research on Science Teaching and Learning.<br />
McMillan, London.<br />
Eaton, J., Anderson, C. W., Smith, E. L. (1984). Student’s misconceptions interfere<br />
with science learning: Case studies of fifth-grade students. The Elementary<br />
School Journal, 84(4), 365-379.<br />
Eckstein, S. G., Kozhevnikov, M. (1997). Parallelism in the development of<br />
children’s ideas and the historical development of projectile motion theories.<br />
International Journal of Science Education, 19(9), 1057-1073.<br />
Ζόγκζα, Β. (1998). Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης και η θρέψη των φυτών:<br />
Βιωματικές νοητικές παραστάσεις μαθητών Γυμνασίου. Επιθεώρηση Φυσικής,<br />
Η(26), 70-77.<br />
Ζούμπος, Α. (1970). Εισαγωγή εις την ιστορίαν της Φιλοσοφίας. Παρισιάνος, Αθήνα.<br />
Fauvel, J., Van Maanen, J. (eds) (2000). History in Mathematics Education: the ICMI<br />
study. Kluwer, Dordrecht.<br />
210
Fawaz, A., Viennot, L. (1986). Image optique et vision: Enquête en classe de premier<br />
au Liban. Bulletin de l’Union des Physiciens, 686, 1125-1146.<br />
Feher, E., Rice, K. (1988). Shadows and anti-images: Children’s conceptions of light<br />
and vision. Science Education, 75(5), 637-649.<br />
Ferk, V., Vrtacnick, M., Bleject, A., Gril, A. (2003). Students’ understanding of<br />
molecular structure representations. International Journal of Science<br />
Education, 25(10), 1227-1245.<br />
Feyerabend, P. (1983). Ενάντια στη μέθοδο. Σύγχρονα Θέματα, Θεσσαλονίκη.<br />
Flannery, M. C. (1995). Science, technology and the public in the 19 th century: How<br />
to select science content for an interdisciplinary course. In F. Finley, D.<br />
Allchin, D. Rhees & S. Fifield, Proceedings of the third International History,<br />
Philosophy and Science Teaching Conference. Vol I, Minneapolis, Minnesota.<br />
Fleer, M. (1996). Early learning about light: mapping preschool children’s thinking<br />
about light before, during and after involvement in a two week teaching<br />
program. International Journal of Science Education, 18(7), 819-836.<br />
Gagliardi, R. (1981). Pourquoi est – ce qu’on enseigne seulement les résultats de la<br />
science? AJIES 3, 161-164. Chamonix.<br />
Gagné, R. (1985). The conditions of learning (4 th ed.). Holt, N.Y.<br />
Galili, I. (1996). Student’s conceptual change in geometrical optics. International<br />
Journal of Science Education, 18(7), 847-868.<br />
Galili, I., Hazan, A. (2000). The influence of an historically oriented course on<br />
student’s content knowledge in optics evaluated by means of facets-schemes<br />
analysis. American Journal of Physics, 68(7), S3-S15.<br />
Galili, I., Hazan, A. (2001). The effect of a history-based course in optics on students’<br />
views about science. Science & Education, 10, 7-32.<br />
Galili, I., Bendall, S., Goldberg, F. (1993). The effects of prior knowledge and<br />
instruction on understanding image formation. Journal of Research in Science<br />
Teaching, 30(3), 271-301.<br />
Gallagher, J. J. (1991). Prospective and practicing secondary school teachers’<br />
knowledge and beliefs about the philosophy of science. Science Education,<br />
75(1), 121-133.<br />
Gardner, H. (1985). The mind’s new science: A history of the cognitive revolution.<br />
Basic Books, N.Y.<br />
Garnett, P. J., Hackling, M. W. (1995). Students’ alternative conceptions in<br />
chemistry: A review of research and implications for teaching and learning.<br />
Studies in Science Education, 25, 69-95.<br />
Gauld, C. F. (1988). The cognitive context of pupils’ alternative frameworks.<br />
International Journal of Science Education, 10(3), 267-274.<br />
Gauld, C. F. (1991). History of science, individual development and science teaching.<br />
Research in Science Education, 21, 133-140.<br />
Giere, R. N. (1987). The cognitive study of science. In N. J. Nersessian (ed.), The<br />
Process of Science. Martinus Nijhoff, Dordrecht.<br />
Gillispie, C. C. (1986). Στην κόψη της αλήθειας. Η εξέλιξη των επιστημονικών ιδεών<br />
από τον Γαλιλαίο ως τον Einstein. ΜΙΕΤ, Αθήνα.<br />
Gilly, M., Roux, J. P. (1988). Social marking in ordering tasks: Effects and action<br />
mechanisms. European Journal of Social Psychology, 18, 251-266.<br />
Giordan, A. (sous la dir.) (1994). L’élève et/ou les connaissances scientifiques:<br />
Approche didactique de la construction des concepts scientifiques par les<br />
élèves. Peter Lang, Berne.<br />
Giordan, A., Vecchi, G. (1987). Les origines du savoir. Des conceptions des<br />
apprenants aux concepts scientifiques. Delachaux et Niestlé, Paris.<br />
211
Goldberg, F. M., McDermott, L. C. (1987). An investigation of student understanding<br />
of the real image formed by a converging lens or concave mirror. American<br />
Journal of Physics, 55(2), 108-119.<br />
Golin, G. (1995). Some experiences in teaching the history of science to future highschool<br />
teachers in universities of the former Soviet Union (1970-1990). In F.<br />
Finley, D. Allchin, D. Rhees & S. Fifield, Proceedings of the third<br />
International History, Philosophy and Science Teaching Conference. Vol I,<br />
Minneapolis, Minnesota.<br />
Gowin, D. B. (1983). Misconceptions, metaphors and conceptual change: Once more<br />
with feeling. In H. Helm & J. D. Novak, Proceedings of the International<br />
Seminar on misconceptions in Science and Mathematics. Cornell University,<br />
Ithaca.<br />
Grant, E. (ed.) (1974). A Source Book in Medieval Science. Cambridge, Mass.<br />
Greenslade, T. B., Howe, R. H. (1981). A modern use of Volta’s electroscope.<br />
Physics Teacher, December 1981, 614-615.<br />
Guesne, E. (1978). Lumière et vision des objets. In G. Delacote (ed.), Physics<br />
Teaching in Schools. Taylor & Francis, London.<br />
Guesne, E. (1984). Children’s ideas about light. In E. J. Wenham (ed.), New Trends in<br />
Physics Teaching IV. Unesco, Paris.<br />
Guesne, E. (1993). Το φως. Στο R. Driver, E. Guesne & A. Tiberghien (eds.), Οι ιδέες<br />
των παιδιών στις Φυσικές Επιστήμες. Τροχαλία – Ένωση Ελλήνων Φυσικών,<br />
Αθήνα.<br />
Gunstone, R. F., White, R. T. (1981). Understanding of gravity. Science Education,<br />
65(3), 291-300.<br />
Θεοδωρόπουλος, Β., Δόσης, Σ., Κανδεράκης, Ν., Καρανίκας, Γ., Κολιόπουλος, Δ.,<br />
Φασουλόπουλος, Γ. (1998). Όταν ο ήχος έγινε κύμα: Μια επισκόπηση των<br />
ιδεών για την έννοια του ήχου στην επιστήμη και στους μαθητές. Στο Π.<br />
Κουμαράς, Π. Καριώτογλου, Β. Τσελφές & Δ. Ψύλλος (επιμ.), Πρακτικά του<br />
1 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου «Διδακτική των Φυσικών Επιστημών και Εφαρμογή<br />
των Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση». Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Θεοφιλίδης, Χ. (1996). Η σχέση της ψυχολογίας της μάθησης με τη Διδακτική. Η<br />
ψυχολογική θεμελίωση της διδασκαλίας. Στο Η. Ματσαγγούρας (επιμ.), Η<br />
εξέλιξη της Διδακτικής. Gutenberg, Αθήνα.<br />
Θωμαδάκη, Σ., Σκορδούλης, Κ. (2002). Διδακτική αξιοποίηση της ιστορίας του<br />
πειράματος Michelson-Morley. Στο Π. Κόκκοτας, Ι. Βλάχος, Π. Πήλιουρας, &<br />
Κ. Πλακίτση (επιμ.), Η διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στην κοινωνία της<br />
πληροφορίας. Πρακτικά του 1 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου της ΕΔΙΦΕ. Γρηγόρης,<br />
Αθήνα.<br />
Halbwachs, F. (1974). La pensée physique chez l’enfant et le savant. Delachaux et<br />
Niestlé, Neuchâtel, Switzerland.<br />
Hamburger, A. I. (1990). Epistemological and historical studies of physics concepts<br />
for science teaching. In D. E. Herget (ed.), Proceedings of the First<br />
International Conference “More History and Philosophy of Science in Science<br />
Teaching”. Tallahassee, Florida State University.<br />
Harrow, A. (1972). A taxonomy of the psychomotor domain. David McKay, N.Y.<br />
Hatzinikita, V., Koulaidis, V. (1997). Pupils’ ideas on conservation during changes in<br />
the state of water. Research in Science and Technological Education, 15(1), 53-<br />
70.<br />
Hegel, G. (1806/1931). The phenomenology of mind. Allen & Unwin, London.<br />
Heller, I. J., Reif, F. (1984). Prescribing effective human problem solving processes:<br />
Problem description in physics. Cognition & Instruction, 1(2), 177-216.<br />
212
Hodson, D. (1992). In search of a meaningful relationship: An exploration of some<br />
issues relating to integration in science and science education. International<br />
Journal of Science Education 14(5), 541-562.<br />
Hodson, D. (1993). Philosophic stance of secondary school science teachers,<br />
curriculum experiences and children’s understanding of science. Interchange,<br />
24, 41-52.<br />
Holton, G. (1952). Introduction to Concepts & Theories in Physical Sciences.<br />
Addison-Wesley, N.Y.<br />
Holton, G. (1978). On the Educational Philosophy of the Project Physics Course. In<br />
his The Scientific Imagination: Case Studies. Cambridge University Press,<br />
Cambridge.<br />
Honey, J. (1990). Investigating the nature of science: Teacher’s guide. Nuffield-<br />
Chelsea Curriculum Trust, Longman. U.K.<br />
Hosson, C., Kaminski, W. (2002). Les yeux des enfants sont-ils des «porte-lumière»?<br />
Bulletin de l’Union de Physiciens, 840, 143-160.<br />
Howe, C., Rodgers, D., Tolmie, A. (1990). Peer interaction in primary school physics.<br />
European Journal of Psychology of Education, V(4), 459-475.<br />
Ιωαννίδης, Χ., Βοσνιάδου, Σ. (1992). Ιδέες των παιδιών σχολικής και προσχολικής<br />
ηλικίας για την έννοια της δύναμης σε σχέση με κινούμενα και ακίνητα<br />
αντικείμενα. Στο Α. Δημητρίου, Α. Ευκλείδη, Ε. Γωνίδα & Μ. Βακάλη (επιμ.),<br />
Ψυχολογικές έρευνες στην Ελλάδα, τ.1, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο<br />
Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη.<br />
Ιωαννίδης, Χ., Βοσνιάδου, Σ. (2001). ΄΄Τα σώματα έχουν ιδιότητες΄΄: Μια<br />
εδραιωμένη προϋπόθεση στις διαισθητικές θεωρίες των μαθητών και στις<br />
πρώιμες επιστημονικές θεωρίες. Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ.<br />
Σκορδούλης (επιμ.), Πρακτικά του Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και<br />
Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών στη Διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών». Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Inhelder, B., Sinclair, H., Bovet, M. (1974). Apprentissage et structures de la<br />
connaissance. PUF, Paris.<br />
Jenkins, E. W. (1989). Why the history of science? In M. Shortland & A. Warwick<br />
(eds), Teaching the history of science. Blackwell, Oxford.<br />
Jenkins, E. W. (1996). The ‘nature of science’ as a curriculum component. Journal of<br />
Curriculum Studies, 28, 137-150.<br />
Joshua, S., Dupin, J. J. (1988). Processus de modélisation en électricité. Technologies<br />
Idéologies Pratiques, 2(7), 155-169.<br />
Jung, W. (1986). Cognitive science and the history of science. In P. V. Thomsen<br />
(ed.), Science Education and the History of Physics. University of Aarhus,<br />
Denmark.<br />
Καριώτογλου, Π., Κουμαράς, Π., Ψύλλος, Δ. (1994). Η ανάπτυξη χάρτη εννοιών των<br />
μαθητών και η χρήση τους στο σχεδιασμό διδακτικών παρεμβάσεων: η<br />
περίπτωση των ρευστών. Παιδαγωγική επιθεώρηση, 20/21, 147-170.<br />
Καρούνιας, Δ., Χατζόπουλος, Χ., Παναγόπουλος, Θ., Μελιγαλιώτη, Α. (2003).<br />
Ηλεκτρισμός με χειρόκτια. Φυσικός Κόσμος, 10(169), 38-42.<br />
Καρύδας, Α., Κουμαράς, Π. (2001). Η Ιστορία της Επιστήμης και προτάσεις για τη<br />
διδακτική της εκμετάλλευση: Η περίπτωση της θερμότητας και των θερμικών<br />
φαινομένων. Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ. Σκορδούλης (επιμ.),<br />
Πρακτικά του Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των<br />
Φυσικών Επιστημών στη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών».<br />
Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Κασσέτας, Α. (1992). Η Διδακτική της Φυσικής: Απ’ το Νηπιαγωγείο μέχρι το<br />
Πανεπιστήμιο. Εκπαιδευτική Κοινότητα, 15, 30-31.<br />
213
Κασσέτας, Α. (1998). Ορισμένα γνωστικά αντικείμενα αντιστέκονται περισσότερο.<br />
Μια έρευνα. Στο Π. Κουμαράς, Π. Καριώτογλου, Β. Τσελφές & Δ. Ψύλλος<br />
(επιμ.), Πρακτικά του 1 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου «Διδακτική των Φυσικών<br />
Επιστημών και Εφαρμογή των Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση».<br />
Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Κασσέτας, Α. (2001). Ορυχείο δύο. Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ.<br />
Σκορδούλης (επιμ.), Πρακτικά του Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και<br />
Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών στη Διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών». Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Κασσέτας, Α. (2003). Η οργή του Δία και ένα απίστευτα μικρό σωματίδιο. Δύο<br />
παραδείγματα «επεξεργασίας μεταλλεύματος» που προέκυψε από το έδαφος<br />
της Ιστορίας των Επιστημών. Στο Κ. Σκορδούλης & Κ. Χαλκιά (επιμ.), 2 ο<br />
Πανελλήνιο Συνέδριο «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των Φυσικών<br />
Επιστημών στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών». ΠΤΔΕ, Πανεπιστήμιο<br />
Αθηνών.<br />
Κασσωτάκης, Μ., Φλουρής, Γ. (2000). Μάθηση και Διδασκαλία. Αθήνα.<br />
Κιντή, Β. (2003). Πρέπει η διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών να περιλαμβάνει<br />
την Ιστορία της Επιστήμης; Στο Κ. Σκορδούλης & Κ. Χαλκιά (επιμ.), 2 ο<br />
Πανελλήνιο Συνέδριο «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των Φυσικών<br />
Επιστημών στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών». ΠΤΔΕ, Πανεπιστήμιο<br />
Αθηνών.<br />
Κλωνάρη, Κ., Τσάμης, Ε. (2002). Μελέτη των αντιλήψεων μαθητών, φοιτητών και<br />
δασκάλων για τις βασικές έννοιες της Αστρονομίας. Στο Π. Κόκκοτας, Ι.<br />
Βλάχος, Π. Πήλιουρας, & Κ. Πλακίτση (επιμ.), Η διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών στην κοινωνία της πληροφορίας. Πρακτικά του 1 ου Πανελλήνιου<br />
Συνεδρίου της ΕΔΙΦΕ. Γρηγόρης, Αθήνα.<br />
Κόκκοτας, Π. (2001α). Το είναι και το γίγνεσθαι της Διδακτικής των Φυσικών<br />
Επιστημών. Στο Π. Κόκκοτας & Ι. Βλάχος (επιμ.), Η διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών στις αρχές του 21ου αιώνα: προβλήματα και προοπτικές. ΕΔΙΦΕ –<br />
Γρηγόρης, Αθήνα.<br />
Κόκκοτας, Π. (2001β). Διδακτική των Φυσικών Επιστημών. Γρηγόρης, Αθήνα.<br />
Κόκκοτας, Π. (2002). Σύγχρονες προσεγγίσεις στη διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών (3 η έκδ.). Αθήνα.<br />
Κόκκοτας, Π. (2003). Η φύση της επιστήμης ως παράγοντας διαμόρφωσης των<br />
αναλυτικών προγραμμάτων. Στο Κ. Σκορδούλης & Κ. Χαλκιά (επιμ.), 2 ο<br />
Πανελλήνιο Συνέδριο «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των Φυσικών<br />
Επιστημών στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών». ΠΤΔΕ, Πανεπιστήμιο<br />
Αθηνών.<br />
Κολιόπουλος, Δ., Ραβάνης, Κ. (2001). Η συγκρότηση αναλυτικών προγραμμάτων για<br />
τη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών: Από τον εμπειρισμό στη θεωρία των<br />
αναλυτικών προγραμμάτων και τη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών. Στο Π.<br />
Κόκκοτας & Ι. Βλάχος (επιμ.), Η διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στις<br />
αρχές του 21 ου αιώνα: Προβλήματα και προοπτικές. ΕΔΙΦΕ – Γρηγόρης, Αθήνα.<br />
Κολιόπουλος, Δ., Ψύλλος, Δ. (1982). Ένα πολυδιάστατο εργαλείο της διδασκαλίας<br />
και μάθησης της Φυσικής: Η Ιστορία της Φυσικής. Σύγχρονη Εκπαίδευση, 9,<br />
93-98.<br />
Κομίλη, Α. (1981). Σύγχρονη Ψυχολογία. Η έρευνα της συμπεριφοράς. Νέα Σύνορα,<br />
Αθήνα.<br />
Κομίλη, Α. (1989). Βασικές αρχές και μέθοδοι επιστημονικής έρευνας στην Ψυχολογία.<br />
Οδυσσέας, Αθήνα.<br />
214
Κοντογιαννοπούλου-Πολυδωρίδη, Γ. (1983). Επιλογή και αξιολόγηση στην<br />
εκπαίδευση: συναίνεση και αξιοκρατία ή έλεγχος και αναπαραγωγή; Σύγχρονα<br />
Θέματα, 18, 41-56.<br />
Κοσμόπουλος, Α. (1983). Σχεσιοδυναμική Παιδαγωγική του προσώπου. Αθήνα.<br />
Κοσμόπουλος, Α. (1985). Στοιχεία Γενικής Διδακτικής και Αξιολόγησης.<br />
Πανεπιστήμιο Πατρών-ΟΕΔΒ, Αθήνα.<br />
Κουζέλης, Γ. (1991). Από τον Βιωματικό στον Επιστημονικό Κόσμο. Κριτική, Αθήνα.<br />
Κουζέλης, Γ. (1996). Το επιστημολογικό υπόβαθρο των επιλογών της Διδακτικής.<br />
Στο Η. Ματσαγγούρας (επιμ.), Η εξέλιξη της Διδακτικής. Gutenberg, Αθήνα.<br />
Κουλαϊδής, Β. (1994). Πρότυπα αλλαγής της επιστημονικής γνώσης:<br />
Επιστημολογική προσέγγιση. Στο Β. Κουλαϊδής (επιμ.), Αναπαραστάσεις του<br />
Φυσικού κόσμου. Gutenberg, Αθήνα.<br />
Κουλαϊδής, Β. (1996). Επιστήμες της διδακτικής διαμεσολάβησης. Οριοθέτηση και<br />
οργάνωση. Στο Η. Ματσαγγούρας (επιμ.), Η εξέλιξη της Διδακτικής. Gutenberg,<br />
Αθήνα.<br />
Κουλαϊδής, Β., Σταυρίδου, Ε., Τσαπαρλής, Γ., Χατζηνικήτα, Β., Σολομωνίδου, Χ.<br />
(1998). Η Διδακτική της Χημείας: σημερινή κατάσταση και προοπτικές. Στο<br />
Πρακτικά συνεδρίου «Διδακτική της Χημείας στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση».<br />
ΕΕΧ – Τμήμα Χημείας Πανεπιστημίου Αθηνών, Αθήνα.<br />
Κουμαράς, Π. (1989). Εποικοδομητική προσέγγιση στην πειραματική διδασκαλία του<br />
ηλεκτρισμού. Διδακτορική διατριβή. Τμήμα Φυσικής, Α.Π.Θ.<br />
Κουμαράς, Π., Ψύλλος, Δ., Βαλασιάδης, Ο., Ευαγγελινός, Δ. (1990). Επισκόπηση<br />
των απόψεων ελλήνων μαθητών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης στην<br />
περιοχή των ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Παιδαγωγική Επιθεώρηση, 13, 125-154.<br />
Κουτούγκος, Α. (1981). Πρότυπα αλλαγής επιστημονικών θεωριών. Στο Θεμέλια των<br />
Επιστημών, 3, 245-268. Gutenberg – Ε.Ε.Φ., Αθήνα.<br />
Κρασανάκης, Γ. (1987). Ψυχολογία του παιδιού. Αθήνα.<br />
Κωνσταντινίδη, Κ., Σεβαστίδου, Α., Ραφτόπουλου, Α. (2003). Η αξιοποίηση της<br />
ιστορικής επιχειρηματολογίας στη διδασκαλία αστρονομικών φαινομένων. Στο<br />
Κ. Σκορδούλης & Κ. Χαλκιά (επιμ.), 2 ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Η συμβολή της<br />
Ιστορίας και Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών στη διδασκαλία των<br />
Φυσικών Επιστημών». ΠΤΔΕ, Πανεπιστήμιο Αθηνών.<br />
Κωσταρίδου-Ευκλείδη, Α. (1992). Γνωστική Ψυχολογία. Art of Text, Θεσσαλονίκη.<br />
Κωστόπουλος, Δ., Κλωνάρη, Α. (1997). Ο Κόσμος μας –Επιστήμες της Γης. Αθήνα.<br />
Kafai, Y. B., Gilliland-Swetland, A. J. (2001). The use of historical materials in<br />
elementary science classrooms. Science Education, 85(4), 349-367.<br />
Kaminski, W. (1989). Conceptions des enfants (et des autres) sur la lumiere. Bulletin<br />
de l’Union des Physiciens, 716, 973-996.<br />
Kepler, J. (1604/2000). Optics: Paralipomena to Witelo & Optical Part of Astronomy.<br />
Green Lion Press, Santa Fe, New Mexico.<br />
Kipnis, N. (1993). Rediscovering Optics. BENA Press, Minneapolis.<br />
Kipnis, N. (1996). The ‘historical-investigative’ approach to science teaching. Science<br />
& Education 5(3), 277-292.<br />
Kitcher, P. (1988). The Child as parent of the scientist. Mind & Language, 3(3), 217-<br />
228.<br />
Klein, M. J. (1972). Use and Abuse of Historical Teaching in Physics. In S. G. Brush<br />
& A. L. King (eds), History in the Teaching of Physics. University Press of<br />
New England.<br />
Klopfer, L. E. (1964a). History of Science Cases. Science Research Association,<br />
Chicago.<br />
Klopfer, L. E. (1964b). The use of case histories in science teaching. School, Science<br />
and Mathematics, 64, 660-666.<br />
215
Klopfer, L. E., Cooley, W. W. (1963). The history of science cases for high schools in<br />
the development of student understanding of science and scientists: A report on<br />
the HOSC instruction project. Journal of Research in Science Teaching, 1, 33-<br />
47.<br />
Kohler, W. (1929/1992). Gestalt Psychology. Liveright, London.<br />
Koliopoulos, D., Tantaros, S., Papandreou, M., Ravanis, K. (2004). Preschool<br />
children’s ideas about floating: a qualitative approach. Journal of Science<br />
Education, 5(1), 21-24.<br />
Kovács, L. (1998). Zoltán Bay and the first moon-radar experiment in Europe<br />
(Hungary, 1946). Science & Education, 7(3), 313-316.<br />
Koyré, A. (1978). Galileo Studies. Atlantic Highlands, Humanities Press.<br />
Kragh, H. (1992). A sense of history: History of science and the teaching of<br />
introductory quantum theory. Science & Education 1(4), 349-363.<br />
Krasilchik, M. (1990). The scientists: An experiment in science teaching.<br />
International Journal of Science Education 12(3), 282-287.<br />
Krathwohl, D., Bloom, B., Masia, B. (1964). Taxonomy of educational objectives.<br />
Handbook II: Affective domain. David McKay Co, N.Y.<br />
Krnel, D., Watson, R., Grazar, S. (2005). The development of the concept of matter:<br />
A cross-age study of how children describe materials. International Journal of<br />
Science Education 27(3), 367-383.<br />
Kuhn, T. (1977). The Essential Tension. University of Chicago Press, Chicago.<br />
Kuhn, T. (1981). Η δομή των επιστημονικών επαναστάσεων. Σύγχρονα Θέματα,<br />
Θεσσαλονίκη.<br />
Lakatos, I. (1987). Μεθοδολογία των προγραμμάτων επιστημονικής έρευνας.<br />
Σύγχρονα Θέματα, Θεσσαλονίκη.<br />
Langevin, P. (1926/1964). La valeur éducative de l’histoire des sciences. In P.<br />
Laberenne (ed.), La Pensée et l’Action. Editions Sociales, Paris.<br />
Langley, D., Ronen, M., Eylon, B. S. (1997). Light propagation and visual patterns:<br />
Preinstruction learners’ conceptions. Journal of Research in Science Teaching,<br />
34(4), 399-424.<br />
Leach, J., Driver, R., Scott, P., Wood-Robinson, C. (1996). Children’s ideas about<br />
ecology 3: ideas found in children aged 5-16 about the interdependency of<br />
organisms. International Journal of Science Education 18(2), 129-141.<br />
Lefebvre, R., Pinard, A. (1972). Apprentissage de la conversation des quantités par<br />
une méthode de conflit cognitif. Revue Canadienne des Sciences du<br />
Comportement, 7, 37-42.<br />
Lefevre, R., Escaut, A. (1986). Les conceptions des etudiants à l’entrée dans<br />
l’Université a propos de la lumière. In A. Giordan & J. L. Martinand (eds),<br />
Feuilles d’Epistémologie Appliquée et de Didactique des Sciences, 7, 37-42.<br />
Lefevre, R., Escaut, A. (1987). Modèles de la lumière: Les conceptions des etudiants<br />
de 1ere année universitaire. In A. Giordan & J. L. Martinant, Actes JES, 9, 297-<br />
302.<br />
Lejeune, A. (1948). Euclide et Ptolémée: Deux stades de l’optique geometrique<br />
grecque. Louvain: Bibliothèque de l’Université.<br />
Lemeignan, G., Weil-Barais, A. (1997). Η Οικοδόμηση των Εννοιών στη Φυσική.<br />
Τυπωθήτω – Γιώργος Δαρδανός, Αθήνα.<br />
Lemmer, M., Lemmer, T. N., Smit, J. J. A., Vreken, N. J. (1999). Students’<br />
perceptions of time. In M. Komorek, H. Behrendt, H. Dahncke, R. Duit, W.<br />
Graber & A. Kross (eds), Proceedings of the Second International Conference<br />
of the E.S.E.R.A. “ Research in Science Education. Past, Present, Future”. Vol.<br />
I, Kiel, Germany.<br />
216
Lindberg, D. C. (1967). Alhazen’s theory of vision and its reception in the West. Isis,<br />
58, 321-341.<br />
Lindberg, D. C. (1968). The theory of pinhole images from antiquity to the thirteenth<br />
century. Archive for History of Exact Sciences, 5, 154-176.<br />
Lindberg, D. C. (1970a). The theory of pinhole images in the fourteenth century.<br />
Archive for History of Exact Sciences, 6, 299-325.<br />
Lindberg, D. C. (1970b). A reconsideration of Roger Bacon’s theory of pinhole<br />
images. Archive for History of Exact Sciences, 6, 214-223.<br />
Lindberg, D. C. (1976). Theories of vision from Al-Kindi to Kepler. The University of<br />
Chicago Press, Chicago.<br />
Lindberg, D. C. (1987). Continuity and discontinuity in the history of optics: Kepler<br />
and the medieval tradition. History and Technology, 4, 431-448.<br />
Lindberg, D. C. (1997). Οι απαρχές της Δυτικής Επιστήμης. Πανεπιστημιακές<br />
Εκδόσεις Ε.Μ.Π., Αθήνα.<br />
Linder, C. (1993). University physics students’ conceptualization of factors affecting<br />
the speed of sound propagation. International Journal of Science Education,<br />
15(6), 655-662.<br />
Lochhead, J., Dufrence, R. (1989). Helping students understand difficult concepts<br />
through the use of dialogues with history. In D. E. Herget (ed.), Proceedings of<br />
the First International Conference “More History and Philosophy of Science in<br />
Science Teaching”. Tallahassee, Florida State University.<br />
Lythcott, J. (1983). “Aristotelian” was given as the answer, but what was the<br />
question? In Proceedings of the International Seminar on misconceptions in<br />
Science and Mathematics. Cornell University, Ithaca.<br />
Ματσαγγούρας, Η. (1996). Μεθοδολογία της επιστημονικής Διδακτικής. Στο Η.<br />
Ματσαγγούρας (επιμ.), Η εξέλιξη της Διδακτικής. Gutenberg, Αθήνα.<br />
Μίχας, Π. (2001α). Με τα μάτια του Μεσαίωνα. Αλεξανδρούπολη.<br />
Μίχας, Π. (2001β). Παραδείγματα χρήσης της Ιστορίας της Οπτικής στη διδασκαλία.<br />
Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ. Σκορδούλης (επιμ.), Πρακτικά του<br />
Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών<br />
στη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών». Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Μίχας, Π., Ανδρεάδης, Π. (2003). Χρήση της ιστορίας για τη διδασκαλία της<br />
ευθύγραμμης διάδοσης και της σκιάς. Στο Κ. Σκορδούλης & Κ. Χαλκιά<br />
(επιμ.), 2 ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των<br />
Φυσικών Επιστημών στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών». ΠΤΔΕ,<br />
Πανεπιστήμιο Αθηνών.<br />
Μπαγάκης, Γ. (1991). Επίλυση προβλημάτων: Εμπειρική μελέτη στις γνωστικές<br />
δυσκολίες των μαθητών/μαθητριών της δευτέρας Γυμνασίου όταν επιλύουν<br />
προβλήματα έργου. Επιθεώρηση Φυσικής, Ζ(20), 22-25.<br />
Μπαγάκης, Γ. (1992). Αφιέρωμα στη Διδακτική της Φυσικής: Από το Νηπιαγωγείο<br />
μέχρι το Πανεπιστήμιο. Εκπαιδευτική Κοινότητα, 15, 23-31.<br />
Μπαγάκης, Γ. (1999). Ένα παράξενο σύνθημα: Ο εκπαιδευτικός ως ερευνητής και<br />
μια απόπειρα θεμελίωσης της έρευνας δράσης. Στο Γ. Μπαγάκης,<br />
Εκπαιδευτικές Αλλαγές, Προγράμματα Κινητικότητας και Κοινοτικό Πλαίσιο<br />
Στήριξης. Μεταίχμιο, Αθήνα.<br />
Mach E. (1883/1960). The Science of Mechanics. Open Court Publishing Company,<br />
LaSalle, IL.<br />
Mach E. (1895/1943). On instruction in the classics & the sciences. In his Popular<br />
Scientific Lectures. Open Court, LaSalle.<br />
Marrou, H. I. (1979). Ιστορία και Μέθοδοί της (τομ. 1). ΜΙΕΤ, Αθήνα.<br />
217
Martinand, J. L. (1989). Des objectifs-capacités aux objectifs-obstacles. In N.<br />
Bednarz & C. Garnier (eds), Construction des savoirs, obstacles et conflits.<br />
Agence d’ ARC, Ottawa.<br />
Mas, C. J., Perez, J. H., Harris, H. H. (1987). Parallels between adolescents’<br />
conception of gases and the history of chemistry. Journal of Chemical<br />
Education, 64(7), 616-618.<br />
Matthews, M. R. (1989). A role for history and philosophy in science teaching.<br />
Interchange, 20(2), 3-15.<br />
Matthews, M. R. (1992). History, Philosophy and Science teaching: The present<br />
rapprochement. Science & Education 1(1), 11-47.<br />
Matthews, M. R. (1994). Science Teaching. The Role of History and Philosophy of<br />
Science. Routledge, N.Y.<br />
Matthews, M. R. (2001). Methodology and politics in science: the fate of<br />
Huygens’1673 proposal of the seconds pendulum as an international standard<br />
of length and some educational suggestions. Science & Education, 10(2), 119-<br />
135.<br />
Maurines, L. (1999). La propagation des ondes en dimension 3: analyse des<br />
difficultés des etudiants quant au modèle géométrico-ondulatoire. Didaskalia,<br />
15, 87-122.<br />
McCloskey, M. (1983). Intuitive Physics. Scientific American, 248, 114-122.<br />
McCloskey, M., Kargon, R. (1988). The meaning and the use of historical models in<br />
the study of intuitive physics. In S. Strauss (ed.), Ontogeny, Phylogeny and<br />
Historical Development. Ablex Publishing Corporation, Norwood, New Jersey.<br />
McDermott, L. (1984). Research on conceptual understanding in mechanics. Physics<br />
Today, 37, 24-32.<br />
McDermott, L. (1996). Physics by Inquiry (2 vols). John Wiley & Sons, N.Y.<br />
McDermott, L., Shaffer, P. (2001). Μαθήματα Εισαγωγικής Φυσικής. Τυπωθήτω –<br />
Γιώργος Δαρδανός, Αθήνα.<br />
Millar, R. (1996). Towards a science curriculum for public understanding. School<br />
Science Review, 77, 7-18.<br />
Mischel, T. (1971). Piaget: Cognitive conflict and the motivation of thought. In T.<br />
Mischel (ed.), Cognitive Development and Epistemology. New York.<br />
Monk, M., Osborn, J. (1997). Placing the History and Philosophy of Science on the<br />
curriculum: A model for the development of pedagogy. Science Education,<br />
81(4), 405-424.<br />
Moser, P., Vander, Α. (2002). Human knowledge: classical and contemporary<br />
approaches. OUP, USA.<br />
Mugny, G. (dir.) (1985). Psychologie sociale du développement cognitive. P. Lang,<br />
Berne.<br />
Mugny, G., Doise, W., Perret-Clermont, A. N. (1975-76). Conflit de centrations et<br />
progrès cognitif. Bulletin de Psychologie, 29, 199-204.<br />
Mugny, G., Giroud, J. C., Doise, W. (1978-79). Conflit de centrations et progrès<br />
cognitif II : Nouvelles illustrations expérimentales. Bulletin de Psychologie, 32,<br />
979-985.<br />
Murray, F. R. (ed.) (1979). The Impact of Piagetian Theory on Education,<br />
Philosophy, Psychiatry and Psychology. University of Park, Baltimore.<br />
Murray, J. P. (1974). Social learning and cognitive development: Modeling effects on<br />
children’s understanding of conservation. British Journal of Psychology, 65,<br />
151-160.<br />
218
Νικολάου, Χ., Ραφτόπουλος, Α. (2003). Μια διδακτική παρέμβαση για την<br />
κατανόηση της θερμότητας και της θερμοκρασίας. Στο Κ. Σκορδούλης & Κ.<br />
Χαλκιά (επιμ.), 2 ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Η συμβολή της Ιστορίας και<br />
Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών στη διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών». ΠΤΔΕ, Πανεπιστήμιο Αθηνών.<br />
Νιτσόπουλος, Μ. (1984). Η παιδαγωγική Gestalt: μία αντιαυταρχική μέθοδος.<br />
Σύγχρονη Εκπαίδευση, 16, 71-74.<br />
Neisser, U. (1967). Cognitive Psychology. Appleton, Century and Crofts, N.Y.<br />
Neisser, U. (1976). Cognition and Reality. Freeman, San Francisco.<br />
Nersessian, N. J. (1989). Conceptual change in science and in science education.<br />
Synthese, 80(1), 163-184.<br />
Nersessian, N. J. (1994). Εννοιολογική δόμηση και διδασκαλία: Ένας ρόλος για την<br />
Ιστορία στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών. Στο Β. Κουλαϊδής (επιμ.),<br />
Αναπαραστάσεις του φυσικού κόσμου. Gutenberg, Αθήνα.<br />
Nesher, P. (1988). Precursors of number in children: A linguistic perspective. In S.<br />
Strauss (ed.), Ontogeny, Phylogeny and Historical Development. Ablex<br />
Publishing Corporation, Norwood, New Jersey.<br />
Nielsen, H., Thomsen, P. V. (1990). History and Philosophy of Science in Physics<br />
Education. International Journal of Science Education, 12(3), 308-316.<br />
Novick, S., Nussbaum, J. (1978). Junior high school pupils’ understanding of the<br />
particulate nature of matter: An interview study. Science Education, 62(3), 273-<br />
281.<br />
Novick, S., Nussbaum, J. (1981). Pupils’ understanding of the particulate nature of<br />
matter: A cross age study. Science Education, 65(2), 187-196.<br />
Nussbaum, J. (1983). Classroom conceptual change: The lesson to be learned from<br />
the history of science. In H. Helm & J. D. Novak (eds), Misconceptions in<br />
Science & Mathematics. Department of Education, Cornell University.<br />
Nussbaum, J. (1985). The particulate nature of matter in gaseous phase. In R. Driver,<br />
E. Guesne & A. Tiberghien (eds), Children ideas in science. Open University<br />
Press, Buckingham.<br />
Nussbaum, J., Novick, S. (1982). Alternative frameworks, conceptual conflict and<br />
accommodation: Toward a principled teaching strategy. Instructional Science,<br />
11, 183-200.<br />
Ogborn, J. (1985). Understanding students’ understanding. An example from<br />
dynamics. International Journal of Science Education, 7(2), 141-150.<br />
Osborne, J., Black, P., Meadows, J., Smith, M. (1993). Young children’s (7-11) ideas<br />
about light and their development. International Journal of Science Education,<br />
15(1), 83-93.<br />
Παπαδημητρίου, Β. (1988). Σύγχρονες τάσεις για τις Φυσικές Επιστήμες του<br />
σχολείου. Παιδαγωγική Επιθεώρηση, 9, 145-160.<br />
Παπαδημητρίου, Ε. (1996). Η θέση της Διδακτικής στο σύστημα των Κοινωνικών<br />
Επιστημών. Στο Η. Ματσαγγούρας (επιμ.), Η εξέλιξη της Διδακτικής.<br />
Gutenberg, Αθήνα.<br />
Παπαδοπούλου, Π., Αθανασίου, Κ. (2001). Η συμβολή της ιστορίας των εννοιών<br />
στην κατανόηση των σημερινών αντιλήψεων διδασκόντων και διδασκομένων:<br />
Η περίπτωση της έννοιας «ζώο». Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ.<br />
Σκορδούλης (επιμ.), Πρακτικά του Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και<br />
Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών στη Διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών». Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Παπακωνσταντίνου, Π. (1982). Εισαγωγή στη μεθοδολογία έρευνας των Επιστημών<br />
της Αγωγής. Γιάννενα.<br />
219
Παπαμιχαήλ, Γ. (1988). Μάθηση και κοινωνία. Η εκπαίδευση στις θεωρίες της<br />
μάθησης. Οδυσσέας, Αθήνα.<br />
Παπανούτσος, Ε. (1973). Γνωσιολογία. Ίκαρος, Αθήνα.<br />
Πάπαρου, Φ. (2003). Ερευνώντας το «γιατί» των χημικών μεταβολών μέσα από<br />
επεισόδια της ιστορίας της επιστήμης. Στο Κ. Σκορδούλης & Κ. Χαλκιά<br />
(επιμ.), 2 ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των<br />
Φυσικών Επιστημών στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών». ΠΤΔΕ,<br />
Πανεπιστήμιο Αθηνών.<br />
Παρασκευόπουλος, Π. (1984). Στοιχεία περιγραφικής και επαγωγικής στατιστικής.<br />
Αθήνα.<br />
Πασχάλης, Α. (1989). Εισαγωγή στην επιστήμη της Ψυχολογίας. Παπαζήσης, Αθήνα.<br />
Πελεγρίνης, Θ. (2000). Αρχές Φιλοσοφίας. ΟΕΔΒ, Αθήνα.<br />
Πόρποδας, Κ. (1996). Γνωστική Ψυχολογία. Αθήνα.<br />
Palacios, F. P., Cazorla, F. N., Cervantes, A. (1989). Misconceptions on geometric<br />
optics and their association with relevant educational variables. International<br />
Journal of Science Education, 11(3), 273-286.<br />
Park, J., Lee, L. (2004). Analysing cognitive or non-cognitive factors involved in the<br />
process of physics problem-solving in an everyday context. International<br />
Journal of Science Education, 26(13), 1577-1595.<br />
Perret-Clermont, A. N. (1986). La construction de l’ intelligence dans l’ interaction<br />
sociale. P. Lang (3eme ed.), Berne.<br />
Perret-Clermont, A. N., Nicolet, M. (dir.) (1988). Interagir et connaître. Delval,<br />
Fribourg.<br />
Peterson, R. F., Treagust, D. F. (1989). Grade-12 students’ misconceptions of<br />
covalent bonding and structure. Journal of Chemical Education, 66(6), 459-<br />
460.<br />
Pfund, H., Duit, R. (1994 & 1998). Bibliography: Students’ alternative frameworks<br />
and Science Education. IPN, Kiel, Germany.<br />
Piaget, J. (1930). The Child’s conception of physical causality. Routledge and Kegan<br />
Paul, London.<br />
Piaget, J. (1950a). Introduction a l’épistémologie génétique: la pensée mathématique.<br />
PUF, Paris.<br />
Piaget, J. (1950b). Introduction a l’épistémologie génétique: la pensée physique.<br />
PUF, Paris.<br />
Piaget, J. (1956). La psychologie de l’ intelligence. Armand Colin, Paris.<br />
Piaget, J. (1970). Genetic Epistemology. Columbia University Press, London.<br />
Piaget, J. (1974). Réussir et comprendre. PUF, Paris.<br />
Piaget, J. (1976). La représentation du monde chez l’enfant. PUF, Paris.<br />
Piaget, J. (1978). Le jugement et le raisonnement chez l’enfant. Delachaux et Niestlé,<br />
Paris.<br />
Piaget, J. (1979α). Προβλήματα Γενετικής Ψυχολογίας. Υποδομή, Αθήνα.<br />
Piaget, J. (1979β). Ψυχολογία και Παιδαγωγική. Νέα σύνορα, Αθήνα.<br />
Piaget, J. (1986). Η ψυχολογία της νοημοσύνης. Καστανιώτης, Αθήνα.<br />
Piaget, J., Garcia, R. (1971). Les explications causales. PUF, Paris.<br />
Piaget, J., Garcia, R. (1983). Psychogenèse et histoire des sciences. PUF, Paris.<br />
Piaget, J., Inhelder, B. (1967). Η ψυχολογία του παιδιού. Ζαχαρόπουλος, Αθήνα.<br />
Piaget, J., Inhelder, B. (1981). La représentation de l’espace chez l’enfant. PUF,<br />
Paris.<br />
Pol, H., Harskamp, E., Suhre, C. (2005). Solving physics problems with the help of<br />
computer-assisted instruction. International Journal of Science Education,<br />
27(4), 451-469.<br />
Popper, K. (2002). The logic of Scientific Discovery. Routledge, London.<br />
220
Prat, C. (1989). Conceptions des élèves de collège sur la lumiere et les phénomènes<br />
de couleur. Bulletin de l’Union de Physiciens, 710, 97-113.<br />
Ραβάνης, Κ. (1991). Η συμβολή της συγκρουσιακής δυναμικής στη διδακτική<br />
μεθοδολογία του μετασχηματισμού των αυθόρμητων παραστάσεων των μαθητών<br />
της 5 ης Δημοτικού για το φως. Διδακτορική διατριβή, Π.Τ.Ν., Πάτρα.<br />
Ραβάνης, Κ. (1994). Το φως ως οντότητα στο χώρο. Αυθόρμητες νοητικές<br />
παραστάσεις παιδιών ηλικίας δέκα ετών. Σύγχρονη Εκπαίδευση, 74, 71-78.<br />
Ραβάνης, Κ. (1996). Από τη Γενική Διδακτική στη Διδακτική των Φυσικών<br />
Επιστημών. Παιδαγωγική συνέχεια και επιστημολογική ασυνέχεια. Στο Η.<br />
Ματσαγγούρας (επιμ.), Η εξέλιξη της Διδακτικής. Gutenberg, Αθήνα.<br />
Ραβάνης, Κ. (2000). Πώς βλέπουμε τα ετερόφωτα αντικείμενα; Βιωματικές νοητικές<br />
παραστάσεις μαθητών/τριών 12-13 ετών για την όραση. Στο Πρακτικά του 2 ου<br />
Πανελλήνιου Συνεδρίου «Η Διδακτική των Φυσικών Επιστημών και η Εφαρμογή<br />
Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση». Λευκωσία, Κύπρος.<br />
Ραβάνης, Κ. (2002). Οι Φυσικές Επιστήμες στην προσχολική εκπαίδευση. Τυπωθήτω –<br />
Γιώργος Δαρδανός, Αθήνα.<br />
Ραβάνης, Κ. (2003). Η Φυσική στον κόσμο της εκπαίδευσης: Διδασκαλία, Διδακτική<br />
και Εκπαιδευτικές αποφάσεις. Στο Πρακτικά του 8 ου κοινού Συνεδρίου Ε.Ε.Φ.<br />
& Ένωσης Κυπρίων Φυσικών «Προοπτικές, Εξελίξεις και Διδασκαλία των<br />
Φυσικών Επιστημών», τόμος Α΄. Ε.Ε.Φ., Καλαμάτα.<br />
Ραβάνης, Κ., Κολιόπουλος, Δ. (2000). Εκπαιδευτικά προγράμματα και διδακτικό<br />
υλικό για τη διδασκαλία της Φυσικής: Η τεράστια αδράνεια του αναχρονισμού.<br />
Στο Πρακτικά του 8 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών.<br />
Ε.Ε.Φ., Αθήνα.<br />
Ραβάνης, Κ., Παπαμιχαήλ, Γ. (1994). Η διαδικασία της κοινωνικογνωστικής<br />
σύγκρουσης ως παράγων μετασχηματισμού των αυθόρμητων παραστάσεων<br />
παιδιών 10 ετών, για το σχηματισμό σκιάς, σε επιστημονικές έννοιες. Στο Β.<br />
Κουλαϊδής (επιμ.), Αναπαραστάσεις του φυσικού κόσμου. Gutenberg, Αθήνα.<br />
Ραβάνης, Κ., Αποστολίδου, Μ., Ασβεστά, Μ., Κολιόπουλος, Δ. (2002). Θεωρητικές,<br />
μεθοδολογικές, και διδακτικές διαστάσεις του ζητήματος της νοητικής<br />
συγκρότησης πρόδρομων μοντέλων των Φυσικών Επιστημών. Η τριβή<br />
ολίσθησης στη σκέψη παιδιών 5-6 ετών. Παιδαγωγική Επιθεώρηση, 34, 156-<br />
172.<br />
Ρούσσος, Π., Τσαούσης Γ. (2002). Στατιστική εφαρμοσμένη στις κοινωνικές<br />
επιστήμες. Ελληνικά γράμματα, Αθήνα.<br />
Ramadas, J., Driver, R. (1989). Aspects of secondary students’ ideas about light.<br />
Centre for Studies in Science and Mathematics Education, University of Leeds.<br />
Ravanis, K., Papamichaël, Y. (1995). Procédures didactiques de déstabilisation du<br />
système spontanée des élèves pour la propagation de la lumière. Didaskalia, 7,<br />
43-61.<br />
Reiner, M., Finegold, M. (1987). Changing students’ explanatory frameworks<br />
concerning the nature of light. In Proceedings of the second International<br />
Seminar «Misconceptions and Educational Strategies in Science and<br />
Mathematics II». Cornell University, Ithaca.<br />
Reiner, M., Slotta, J. D., Chi, M. T. H., Resnick, L. B. (2000). Naive physics<br />
reasoning: A commitment to substance-based conceptions. Cognition and<br />
Instruction, 18(1), 1-34.<br />
Reuclin, M. (1976). Précis de statistique. PUF, Paris.<br />
Rice, K., Feher, E. (1987). Pinholes and images: Children’s conceptions of light and<br />
vision. Science Education 71(4), 629-639.<br />
221
Robin, N., Ohlsson, S. (1989). Impetus then and now: A detailed comparison between<br />
Jean Buridan and a single contemporary subject. In D. E. Hegert (ed.), The<br />
History and Philosophy of Science Teaching. Florida State University, Florida.<br />
Ronchi, V. (1956). Histoire de la lumiere. SEVPEN, Paris.<br />
Rosen, S. (1983). The role of the History of Science in the Training of Science<br />
Teachers. Paper presented at the Bat Sheva Seminar on Preservice and<br />
Interservice Education of Science Teaching. The Weizmann Institute, Rehovot<br />
and the Hebrew University of Jerusalem, January 3-13, Jerusalem.<br />
Rosenthal, T. L., Zimmerman, B. J. (1972). Modeling by exemplification and<br />
interaction in training conservation. Developmental Psychology, 6, 392-401.<br />
Roth, K. T., Anderson, C. W., Smith, E. L. (1986). Curriculum materials, teacher talk<br />
and student learning: Case studies in fifth-grade science teaching. Michigan<br />
State University, The Institute of Research and Teaching.<br />
Russell, T. L. (1981). What history of science, how much and why? Science<br />
Education, 65, 51-64.<br />
Σέρογλου, Φ. (2000). Η συμβολή της ιστορίας της φυσικής στο σχεδιασμό διδακτικού<br />
υλικού. Διδακτορική διατριβή, Π.Τ.Δ.Ε., Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο<br />
Θεσσαλονίκης.<br />
Σέρογλου, Φ. (2003). Ιστορία των φυσικών επιστημών και επιστημονικός<br />
αλφαβητισμός: μια πρόταση για τη διαθεματική διδασκαλία του εκκρεμούς.<br />
Στο Κ. Σκορδούλης & Κ. Χαλκιά (επιμ.), 2 ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Η συμβολή<br />
της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών στη διδασκαλία των<br />
Φυσικών Επιστημών». ΠΤΔΕ, Πανεπιστήμιο Αθηνών.<br />
Σέρογλου, Φ., Κουμαράς, Π. (2001). Συγκριτική παρουσίαση των προτάσεων για τη<br />
συμβολή της ιστορίας της φυσικής στη γνωστική, μεταγνωστική και<br />
συναισθηματική διάσταση της διδασκαλία και μάθησης της φυσικής.<br />
Διερεύνηση της εφαρμοσιμότητας προτάσεων της γνωστικής διάστασης με το<br />
μοντέλο SHINE. Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ. Σκορδούλης (επιμ.),<br />
Πρακτικά του Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και Φιλοσοφίας των<br />
Φυσικών Επιστημών στη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών».<br />
Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Σκαμάγκα, Κ. (2002). Βιωματικές νοητικές παραστάσεις παιδιών ηλικίας 11 ετών για<br />
την έννοια του βάρους. Στο Π. Κόκκοτας, Ι. Βλάχος, Π. Πήλιουρας, & Κ.<br />
Πλακίτση (επιμ.), Η διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στην κοινωνία της<br />
πληροφορίας. Πρακτικά του 1 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου της ΕΔΙΦΕ. Γρηγόρης,<br />
Αθήνα.<br />
Σολομωνίδου, Χ., Σταυρίδου, Ε. (1993). Οι έννοιες της δράσης και της αντίδρασης:<br />
μελέτη γνωστικών δυσκολιών και διδακτική αντιμετώπιση με ένα καινοτομικό<br />
μοντέλο ερευνητικής και διδακτικής παρέμβασης. Επιθεώρηση Φυσικής, Θ(24),<br />
19-33.<br />
Saltiel, E., Viennot, L. (1985). What do we learn from similarities between historical<br />
ideas and the spontaneous reasoning of students? In P. L. Lijnse (ed.), The<br />
many faces of teaching and learning mechanics in secondary and early tertiary<br />
education. Girep, Utrecht.<br />
Sanner, M. (1980). Prise en compte des représentations dans les stratégies<br />
pédagogiques: perspectives. AJIES, 2, 121-130. Chamonix.<br />
Sanner, M. (1983). Du concept au fantasme. PUF, Paris.<br />
Science Education. http://www. ipn.uni-kiel.de/aktuell/stcse/stcse.html.<br />
Scott, P., Asoko, H., Driver, R. (1991). Teaching for conceptual change: A review of<br />
strategies. In R. Duit, F. Goldberg & H. Niedderer (eds), Research in Physics<br />
Learning: Theoretical Issues and Empirical Studies. University of Kiel,<br />
Germany.<br />
222
Selley, N. F. (1996). Children’s ideas on light and vision. International Journal of<br />
Science Education, 18(6), 713-723.<br />
Sequeira, M., Leite, L. (1991). Alternative Conceptions and History of Science in<br />
Physics Teacher Education. Science Education, 75(1), 45-56.<br />
Seroglou, F., Koumaras, P. (2001). The Contribution of the History of Physics in<br />
Physics education: A Review. Science & Education, 10(1-2), 153-172.<br />
Seroglou, F., Koumaras, P., Tselfes, V. (1998). History of Science and instructional<br />
design: The case of electromagnetism. Science & Education, 7(3), 261-280.<br />
Shayer, M., Wylam, H. (1981). The development of the concepts of heat and<br />
temperature in 10-13 years old. Journal of Research in Science Teaching,<br />
18(5), 419-434.<br />
Sherratt, W. J. (1982). History of Science in the science curriculum: An historical<br />
perspective. School Science Review, December 1982, 225-236.<br />
Smith, C., Carey, S., Wiser, M. (1985). On differentiation: A case study of the<br />
development of the concepts of size, weight and density. Cognition, 21, 177-<br />
237.<br />
Solomon, J. (1989). The retrial of Galileo. In D. E. Herget (ed.), Proceedings of the<br />
First International Conference “More History and Philosophy of Science in<br />
Science Teaching”. Tallahassee, Florida State University.<br />
Solomon, J. (1991a). Exploring the nature of science: Key stage 3. Blackie Schools,<br />
Glasgow.<br />
Solomon, J. (1991b). Teaching about the nature of science in the British National<br />
Curriculum. Science Education, 75(1), 95-103.<br />
Solomon, J., Scott, L., Duveen, J. (1996). Large-scale exploration of pupils’<br />
understanding of the nature of science. Science Education, 80(5), 493-508.<br />
Stavy, R. (1991). Children’s ideas about matter. School, Science and Mathematics,<br />
91(6), 240-244.<br />
Stavy, R., Berkovitz, B. (1980). Cognitive conflict as a basis for teaching quantitative<br />
aspects of the concept of temperature. Science Education, 64(5), 697-692.<br />
Stead, B. F., Osborn, R. J. (1980). Exploring science student’s concepts of light.<br />
Australian Science Teachers Journal, 26(3), 84-90.<br />
Steinberg, M, S., Brown, D. E., Clement, J. (1990). Genius is not immune to<br />
persistent misconceptions: conceptual difficulties impeding Isaac Newton and<br />
contemporary physics students. International Journal of Science Education,<br />
12(3), 265-273.<br />
Stinner, A., Williams, H. (1998). History and philosophy of science in the science<br />
curriculum. In K. G. Tobin & B. J. Fraser (eds), International handbook of<br />
Science Education. Kluver Academic Publishers, Dordrecht.<br />
Straker, S. M. (1971). Kepler’s Optics: A study in the development of seventeenthcentury<br />
natural philosophy. Ph. D. Thesis, Indiana University.<br />
Sydner, S., Feldman, D. (1977). Internal and External influences on cognitive<br />
development change. Child Development, 48, 937-943.<br />
Τζανάκης, Κ. (2001). Η αξιοποίηση της Ιστορίας της Φυσικής στη διδασκαλία της:<br />
Σχόλια, επισημάνσεις και κατευθύνσεις. Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ.<br />
Σκορδούλης (επιμ.), Πρακτικά του Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και<br />
Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών στη Διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών». Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Τσελφές, Β. (1989). Η Ιστορία των Φ.Ε. και οι Δάσκαλοι που τις χειρίζονται στην<br />
εκπαίδευση των (μη επιστημόνων) πολιτών. Σύγχρονη Εκπαίδευση, 45, 63-71.<br />
223
Τσελφές, Β. (1991). Διδάσκοντας φυσικές επιστήμες στην υποχρεωτική εκπαίδευση –<br />
Ιστορία των φυσικών επιστημών: Ποια πιθανή σχέση; Προφορική παρουσίαση<br />
στο Συμπόσιο «Η εκπαιδευτική ανάπτυξη της Ιστορίας των Φυσικών<br />
Επιστημών». Θεσσαλονίκη, Αύγουστος, 1991.<br />
Τσελφές, Β. (2001). Ιστορικός λόγος ‘περί επιστήμης’ και διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών στην προοπτική 2000+. Στο Π. Κουμαράς, Φ. Σέρογλου & Σ.<br />
Σκορδούλης (επιμ.), Πρακτικά του Συμποσίου «Η συμβολή της Ιστορίας και<br />
Φιλοσοφίας των Φυσικών Επιστημών στη Διδασκαλία των Φυσικών<br />
Επιστημών». Χριστοδουλίδης, Θεσσαλονίκη.<br />
Τσελφές, Β., Κουλαϊδής, Β. (1994). Μια διερεύνηση των αντιλήψεων των μαθητών<br />
για τη σχέση φωτός-θερμότητας. Σύγχρονη Εκπαίδευση, 76, 51-58.<br />
Taber, K. S. (2005). Learning quanta: Barriers to stimulating transitions in student<br />
understanding of orbital ideas. Science Education, 89(1), 71-93.<br />
Tao, P. K. (2001). Developing understanding through confronting varying views: The<br />
case of solving qualitative physics problems. International Journal of Science<br />
Education, 23(12), 1201-1218.<br />
Teichmann, J. (1983). The ‘history’ laboratory. In F. Bevilacqua & P. J. Kennedy<br />
(eds), Proceedings of the International Conference on “Using History of<br />
Physics in Innovatory Physics Education”. Pavia, Italy.<br />
Teichmann, J. (1991). History and historical experiments in physics education with<br />
special regard to Astronomy. Physics Education, 26, 46-51.<br />
Teichmann, J. (1999). Studying Galileo at secondary school: A reconstruction of his<br />
“jumping-hill” experiment and the process of discovery. Science & Education,<br />
8(2), 121-136.<br />
Thacker, B. A., Ganiel, U., Boys, D. (1999). Macroscopic phenomena and<br />
microscopic processes: Student understanding of transients in direct current<br />
electric circuits. American Journal of Physics, 67(suppl. 7), 25-31.<br />
Tiberghien, A. (1984a). Revue critique sur les recherches visant a élucider le sens de<br />
la notion de lumière pour les élèves de 10 a 16 ans. In Recherche en didactique<br />
de la Physique: Les actes du premier atelier international. CNRS, Paris.<br />
Tiberghien, A. (1984b). Revue critique sur les recherches visant a élucider le sens des<br />
notions de température et chaleur chez les élèves de 10 a 16 ans. In Recherche<br />
en didactique de la Physique: Les actes du premier atelier international.<br />
CNRS, Paris.<br />
Tiberghien, A. (1985). Quelques éléments sur l’évolution de la recherche en<br />
didactique de la physique. Revue Française de Pédagogie, 72, 71-86.<br />
Tiberghien, A., Delacote, G., Ghiglione, R., Matalon, B. (1980). Conceptions de la<br />
lumière chez l’enfant de 10 – 12 ans. Revue Française de Pédagogie, 50, 24-41.<br />
Φλουρής, Γ. (1992). Η αρχιτεκτονική της διδασκαλίας και η διαδικασία της μάθησης.<br />
Γρηγόρης, Αθήνα.<br />
Φράγκος, Χ. (1984). Ψυχοπαιδαγωγική. Gutenberg, Αθήνα.<br />
Vergnaud, G. (1989). Questions vives de la psychologie du développement. Bulletin<br />
de Psychologie, XLII(390), 450-457.<br />
Viennot, L. (1979). Le raisonnement spontané en dynamique élémentaire. Hermann,<br />
Paris.<br />
Voska, K. W., Heikkinen, H. W. (2000). Identification and analysis of student<br />
conceptions used to solve chemical equilibrium problems. Journal of Research<br />
in Science Teaching, 37(2), 160-176.<br />
Vygotski, B. (1993). Σκέψη και γλώσσα. Γνώση, Αθήνα.<br />
Wandersee, J. H. (1986). Can the history of science help science educators anticipate<br />
students’ misconceptions? Journal of Research in Science Teaching, 23(7),<br />
581-597.<br />
224
Wandersee, J. H. (1990). On the value and use of the history of science in teaching<br />
today’s science: Constructing historical vignettes. In D. E. Herget (ed.),<br />
Proceedings of the First International Conference “More History and<br />
Philosophy of Science in Science Teaching”. Tallahassee, Florida State<br />
University.<br />
Wandersee, J., Mintzes, J., Novak, J. (1994). Research in alternative conceptions in<br />
science. In D. Gabel (ed.), Research Handbook on Research on Science,<br />
Teaching and Learning. MacMillan, N.Y.<br />
Watts, M. (1982). Gravity: Don’t take it for granted. Physics Education, 17, 116-121.<br />
Watts, M., Gilbert, J. K. (1985). Appraising the understanding of science concepts:<br />
Light. Department of Educational Studies, University of Surrey, Guildford.<br />
Weil-Barais, A. (1985). L’étude des connaissances des élèves comme préalable a<br />
l’action didactique. Bulletin de Psychologie, 368, 157-160.<br />
Weil-Barais, A. (1991). Résolution de problèmes. In J. P. Rossi (dir.), La recherche<br />
en Psychologie, Domaines et méthodes. Dunod, Paris.<br />
Weil-Barais, A. (1994). Heuristic value of the notion of Zone of Proximal<br />
Development in the study of child and adolescent construction of concept in<br />
Physics. European Journal of Psychology of Education, IX(4), 367-383.<br />
Weil-Barais, A., Lemeignan, G. (1990). Apprentissage de concepts en Mécanique et<br />
modélisation de situations expérimentales. European Journal of Psychology of<br />
Education, V(4), 391-416.<br />
Welch, W. (1973). Review of the research and evaluation program of Harvard Project<br />
Physics. Journal of Research in Science Teaching, 104, 365-378.<br />
Whitaker, M. A. B. (1979). History and Quasi-History in Physics Education. Physics<br />
Education, 14, 108-112.<br />
Whitaker R. J. (1983). Aristotle is not dead: Student understanding of trajectory<br />
motion. American Journal of Physics, 51(4), 352-357.<br />
Whiteley, P. (1993). The History of Physics – its use in a Caribbean Physics Syllabus.<br />
School Science Review, 75(271), 123-127.<br />
Winnykamen, F., Lafont, L. (1990). Place de l’imitation - modélisation parmi les<br />
modalités relationnelles d’acquisition: Le cas des habiletés motrices. Revue<br />
Francaise de Pédagogie, 92, 23-30.<br />
Wiser, M. (1988). The differentiation of heat and temperature: History of Science and<br />
novice-expert shift. In S. Strauss (ed.), Ontogeny, Phylogeny and Historical<br />
Development. Ablex Publishing Corporation, Norwood, New Jersey.<br />
Wiser, M., Carey, S. (1983). When heat and temperature were one. In D. Gentner &<br />
A. L. Stevens (eds), Mental Models. Lawrence Erlbaum, Hillsdale, N. J.<br />
Χατζηνικήτα, Β. (1997). Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών: Εννοιολογικά δίκτυα<br />
και εμπόδια. Η Λέσχη των Εκπαιδευτικών, 18, 24-26.<br />
Χατζηνικήτα, Β., Κουλαϊδής, Β., Ραβάνης, Κ. (1996). Ιδέες μαθητών προσχολικής<br />
και πρώτης σχολικής ηλικίας για το βρασμό του νερού. Ερευνώντας τον κόσμο<br />
του παιδιού, 2, 106-116.<br />
Χατζηνικήτα, Β., Κουλαϊδής, Β., Χρηστίδου, Β. (1997). Κατασκευή δυναμικού<br />
δικτύου «στόχου-εμποδίου» για μια διδακτική προσέγγιση: Μεταβολές της<br />
ύλης. Στο Γ. Καλκάνης (επιμ.), Οι Φυσικές Επιστήμες και η Τεχνολογία στην<br />
Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση. ΠΤΔΕ Πανεπιστημίου Αθηνών, Αθήνα.<br />
Ψαρρός, Ν., Σταυρίδου, Ε. (2002). Αντιλήψεις των παιδιών της Ε΄ Δημοτικού για τη<br />
λειτουργία του πεπτικού συστήματος. Στο Π. Κόκκοτας, Ι. Βλάχος, Π.<br />
Πήλιουρας, & Κ. Πλακίτση (επιμ.), Η διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών<br />
στην κοινωνία της πληροφορίας. Πρακτικά του 1 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου της<br />
ΕΔΙΦΕ. Γρηγόρης, Αθήνα.<br />
225
Ψύλλος, Δ. (1979). Συγκριτική μελέτη δύο μελετών Φυσικής και οι επιπτώσεις για<br />
την αναδιάρθρωση της διδασκαλίας και μάθησης της Φυσικής στην Ελλάδα.<br />
Επιθεώρηση Φυσικής, 4, 38-43.<br />
Ψύλλος, Δ. (1988). Οι επιπτώσεις των ιδεών των μαθητών στο σχεδιασμό της<br />
διδακτικής διαδικασίας. Διεθνές Workshop Διδακτικής της Φυσικής,<br />
Παιδαγωγικά τμήματα Πανεπιστημίου Αιγαίου, Ρόδος.<br />
Ψύλλος, Δ., Κουμαράς, Π., Καριώτογλου, Π. (1993). Εποικοδόμηση της γνώσης στην<br />
τάξη με συνέρευνα δασκάλου και μαθητή. Σύγχρονη Εκπαίδευση, 70, 34-42.<br />
Zogza, V., Papamichaël, Y. (2000). The development of the concept of alive by<br />
preschoolers through a cognitive conflict teaching intervention. European<br />
Journal of Psychology of Education, XV(2), 191-205.<br />
226
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ<br />
227
Α. ΠΡΩΤΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΕΡΓΑ ΜΕ ΔΙΑΦΡΑΓΜΑΤΑ ΠΟΥ<br />
ΦΕΡΟΥΝ ΟΠΕΣ<br />
Πρώτο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας: Προ-έλεγχος<br />
Α11<br />
Α12<br />
Α13<br />
Α14<br />
228
Α21<br />
Α22<br />
Α23<br />
Α24<br />
229
Α25<br />
Α26<br />
Α27<br />
Α28<br />
230
Δεύτερο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας: Διδακτική παρέμβαση<br />
Πρώτη φάση: Εμπλοκή των μαθητών στις συγκρουσιακές διδακτικές διαδικασίες<br />
Β1<br />
Β2<br />
Β3<br />
231
Δεύτερη φάση: Πειραματική παρέμβαση<br />
Γ1<br />
Γ2<br />
Γ3<br />
232
233
Β. ΔΕΥΤΕΡΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΕΡΓΑ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΕΜΠΟΔΙΩΝ<br />
Πρώτο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας: Προ-έλεγχος<br />
Α΄11<br />
Α΄12<br />
Α΄13<br />
Α΄14<br />
234
Α΄21<br />
Α΄22<br />
Α΄23<br />
Α΄24<br />
235
Α΄25<br />
Α΄26<br />
Α΄27<br />
Α΄28<br />
236
Δεύτερο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας: Διδακτική παρέμβαση<br />
Πρώτη φάση: Εμπλοκή των μαθητών στις συγκρουσιακές διδακτικές διαδικασίες<br />
Β΄1<br />
Β΄2<br />
Β΄3<br />
237
Δεύτερη φάση: Πειραματική παρέμβαση<br />
Γ΄1<br />
Γ΄2<br />
Γ΄3<br />
238
239