γνωστική, μεταγνωστική και συναισθηματική διάσταση των φυσικών επιστημών
Μια τρισδιάστατη γνωστική, μεταγνωστική και συναισθηματική προσέγγιση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών

Σύγχρονες έρευνες στο χώρο της διδακτικής των φυσικών επιστημών αναδεικνύουν τον προβληματισμό ότι η εννοιολογική αλλαγή, και κατά συνέπεια η μάθηση, δεν έχει μόνο γνωστικό χαρακτήρα, αλλά και μεταγνωστικό και συναισθηματικό (Duit 1994, Tyson et al 1997). Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζονται οι τρεις αυτές διαστάσεις της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών. Όπως αναφέρθηκε και σε προηγούμενο κεφάλαιο η γνωστική διάσταση αφορά τη γνώση, η μεταγνωστική διάσταση αφορά τη φύση της γνώσης και τη διαχείριση της γνώσης στην κοινωνία ενώ τέλος η συναισθηματική διάσταση αφορά τις στάσεις που διαμορφώνει η γνώση αυτή.

συναισθηματική στάσεις
διάσταση κίνητρα
ενδιαφέρον
μεταγνωστική ιδέες μαθητών
διάσταση
αλληλεπι- ηθικές
δράσεις πολιτιστικές
επιστήμης & χρηστικές
κοινωνίας δημοκρατικές
φύση της μεθοδολογία
επιστήμης περιεχόμενο
γνωστική ιδέες μαθητών
διάσταση
λύση προβλημάτων
μεθοδολογία
περιεχόμενο

Η γνωστική, η μεταγνωστική και η συναισθηματική διάσταση
της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών

Γνωστική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών

Η γνωστική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών αφορά:
α) τη διδασκαλία και μάθηση του περιεχομένου των φυσικών επιστημών
β) τη διδασκαλία και μάθηση της μεθοδολογίας των φυσικών επιστημών
γ) την ανάπτυξη δεξιοτήτων για τη λύση προβλημάτων
δ) την έρευνα καταγραφής των ιδεών των μαθητών

Η τελευταία υποκατηγορία, αν και μπορεί να σχετίζεται τόσο με την διδασκαλία και μάθηση του περιεχομένου των φυσικών επιστημών, όσο και με τη διδασκαλία και μάθηση της μεθοδολογίας των φυσικών επιστημών όπως και με την ανάπτυξη δεξιοτήτων για τη λύση προβλημάτων, έχει συμπεριληφθεί ως ξεχωριστή υποκατηγορία εξαιτίας της μεγάλης σημασίας που αποδίδεται στην έρευνα για τις ιδέες των μαθητών από τη διδακτική των φυσικών επιστημών την τελευταία εικοσαετία.

α. Διδασκαλία και μάθηση του περιεχομένου των φυσικών επιστημών
Τα φυσικά φαινόμενα, οι έννοιες των φυσικών επιστημών, οι θεωρίες και τα αντίστοιχα μοντέλα, τα σύμβολα και η ορολογία αποτελούν το περιεχόμενο των φυσικών επιστημών με το οποίο οι μαθητές έρχονται αντιμέτωποι κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας.

β. Διδασκαλία και μάθηση της μεθοδολογίας των φυσικών επιστημών
Κατά τη διάρκεια της τελευταίας τριακονταετίας το ενδιαφέρον άρχισε να μετατοπίζεται από τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών σαν ενιαίο σώμα καθιερωμένης γνώσης στην εμπειρία των φυσικών επιστημών ως μιας μεθόδου που γεννά, δημιουργεί και εγκυροποιεί τη γνώση αυτή. Στο ίδιο χρονικό διάστημα κύριο χαρακτηριστικό της αλλαγής που πραγματοποιήθηκε στο σχεδιασμό αναλυτικών προγραμμάτων φυσικών επιστημών αποτελεί η μετάβαση από τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών ως ένα συμπαγές σύνολο δομημένης γνώσης στην ‘εμπειρία’ των φυσικών επιστημών ως μιας μεθόδου που δημιουργεί και αξιολογεί τη γνώση (Hodson 1993). Οι καθηγητές φυσικών επιστημών κλήθηκαν στα μαθήματά τους να απλοποιούν την επιστημονική μέθοδο και να δίνουν στους μαθητές τους την ευκαιρία να δράσουν ως ‘επιστήμονες’ στο εργαστήριο (Hodson 1993).

Η διδασκαλία της μεθοδολογίας των φυσικών επιστημών εμπεριέχει:
α) τις τεχνικές και τις διαδικασίες που οι επιστήμονες χρησιμοποιούν
β) τις λογικές διαδικασίες της επιστήμης
γ) τις διδακτικές τεχνικές που καθιστούν τον μαθητή ικανό να διατυπώσει μια υπόθεση, να πραγματοποιήσει μια έρευνα, να συλλέξει πληροφορίες και να καταλήξει σε ένα συμπέρασμα.

Η διδασκαλία της μεθοδολογίας των φυσικών επιστημών μπορεί είτε να στοχεύει στη διδασκαλία και μάθηση μιας συγκεκριμένης μεθοδολογίας, στο πλαίσιο των φυσικών επιστημών ως επιστήμης, είτε να μετατρέπεται σε λειτουργική μαθησιακή εμπειρία που στόχο έχει να διευκολύνει την ανάπτυξη των γνωστικών δεξιοτήτων των μαθητών.
γ. Ανάπτυξη δεξιοτήτων για τη λύση προβλημάτων
Η λύση προβλημάτων θεωρείται ως απλή και ταυτόχρονα πολύπλοκη δραστηριότητα στο πλαίσιο της διδασκαλίας και της μάθησης των φυσικών επιστημών. Θεωρείται απλή διαδικασία σε ότι αφορά τη γνώση, την αντίληψη, την ανάλυση και την εφαρμογή μιας ομάδας από έννοιες ή/και σχέσεις που περιγράφουν φυσικά φαινόμενα. Ταυτόχρονα όμως είναι μια πολύπλοκη δραστηριότητα γιατί απαιτεί συγκεκριμένες γνωστικές στρατηγικές με λειτουργική χρήση των εννοιών και των σχέσεων (Mohopatra 1987). Η ικανότητα για την λύση προβλημάτων επηρεάζεται από την προγενέστερη γνώση του περιεχομένου της υπό μελέτη περιοχής και άλλων σχετικών περιοχών, από την ικανότητα σύνδεσης της πληροφορίας σε μία ευρύτερη γνωστική δομή και την ενεργοποίησή της κατά τη μάθηση, τη δεξιότητα αναγνώρισης ενός προβλήματος κ.ά. (Lee et al 1996).

Στη δεκαετία του ‘90 οι ερευνητές προτείνουν την επέκταση της έννοιας του ‘προβλήματος’ όταν αναφερόμαστε στη λύση προβλημάτων. Ως ‘πρόβλημα’ είναι δυνατόν τώρα να ορισθεί κάθε προβληματισμός στα πλαίσια της επιστημονικής έρευνας και της δημιουργίας μοντέλων. Για παράδειγμα η διαφοροποίηση ανάμεσα στη χρήση, στην δημιουργία, στη βελτίωση και την αναθεώρηση ενός επιστημονικού μοντέλου μπορεί να χαρακτηρισθεί ως πρόβλημα με τη νέα αυτή έννοια. Επομένως η έρευνα πάνω στη λύση προβλημάτων θα πρέπει να αντανακλά την ποικιλία δραστηριοτήτων για τη λύση προβλημάτων που οι επιστήμονες πραγματοποιούν και που οι φιλόσοφοι της επιστήμης έχουν ξεκινήσει να αναλύουν (Stewart and Hafner 1991).

δ. Έρευνα καταγραφής των ιδεών των μαθητών
Τα τελευταία 20 περίπου χρόνια στα πλαίσια της εποικοδόμησης έχει αναγνωριστεί ως σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη μάθηση του περιεχομένου η αρχική γνώση του μαθητή για φαινόμενα και έννοιες στο συγκεκριμένο θέμα. Ο μεγάλος αριθμός εργασιών που έχουν γίνει για την καταγραφή των αρχικών γνώσεων των μαθητών για έννοιες και φαινόμενα δείχνει τη σημασία που αποδίδουν οι ερευνητές στον παράγοντα αυτόν. Στη δεκαετία του 1960 δόθηκε, από τη διδακτική, έμφαση στην ανακάλυψη της γνώσης του περιεχομένου από τους μαθητές. Έρευνες στη δεκαετία του 1970 και του 1980 έδειξαν ότι τα γνωστικά αποτελέσματα των ανακαλυπτικών μεθόδων ήταν περιορισμένα. Ένας λόγος γι’ αυτό θεωρήθηκε το ότι οι μαθητές έρχονται αντιμέτωποι με μια καινούργια μαθησιακή κατάσταση διαθέτοντας ένα απόθεμα προϋπάρχουσας γνώσης το οποίο επηρεάζει το μαθησιακό αποτέλεσμα. Σύμφωνα με την εποικοδομητική υπόθεση με την ανίχνευση των ιδεών των μαθητών για τα φαινόμενα και τις έννοιες των φυσικών επιστημών και στη συνέχεια με τη χρησιμοποίηση της πληροφορίας αυτής στο σχεδιασμό της διδασκαλίας διευκολύνεται η πορεία των μαθητών προς την εννοιολογική αλλαγή. Στη δεκαετία του 1990 έχουν καταγραφεί ιδέες των μαθητών για τη μεθοδολογία των φυσικών επιστημών (Guillon 1995), έχουν διατυπωθεί προβληματισμοί για τη διερεύνηση ιδεών των μαθητών για τη λύση προβλημάτων (Stewart & Hafner 1991) και έχει αναγνωρισθεί η σημαντική επίδραση των ιδεών αυτών για τη διδασκαλία των αντίστοιχων θεμάτων.

Μεταγνωστική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών

Η μεταγνωστική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών αφορά τη χρήση γενεσιουργών και αυτοελεγχόμενων γνωστικών στρατηγικών που καθιστούν τους μαθητές ικανούς να αναλογιστούν τις δικές τους μαθησιακές δραστηριότητες, να οικοδομήσουν έννοιες από τις δραστηριότητες αυτές, καθώς επίσης και να τις ελέγχουν συνειδητά, ενδυναμώνοντας με τον τρόπο αυτό τη διαδικασία απόκτησης της γνώσης. Έτσι οι μαθητές αποκτούν μια ευρύτερη προοπτική όσο αφορά τη χρησιμότητα της καινούργιας γνώσης και ταυτόχρονα γίνεται πιο εύκολη γι’ αυτούς η μεταφορά της γνώσης σε καινούργιες καταστάσεις (Glaser 1994, Duschl & Erduran 1996). Οι μαθητές αναπτύσσουν νοητικές ικανότητες ευρύτερης κλίμακας όταν ενθαρρύνονται να σκεφτούν τον τρόπο που οι ίδιοι συλλογίζονται και να αποκτήσουν συνείδηση των στρατηγικών που χρησιμοποιούν όταν σκέφτονται και ενεργούν στα πλαίσια μιας μαθησιακής διαδικασίας (Nickerson et al 1985, Perkins & Salomon 1989, Adey & Shayer 1993).

Η μεταγνωστική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών αφορά:
α) τη διδασκαλία και μάθηση της φύσης της επιστήμης
β) τη διδασκαλία και μάθηση των αλληλεπιδράσεων επιστήμης και κοινωνίας
γ) την έρευνα καταγραφής των ιδεών των μαθητών

Η τελευταία υποκατηγορία, αν και μπορεί να σχετίζεται τόσο με την διδασκαλία και μάθηση της φύσης της επιστήμης, όσο και με τη διδασκαλία και μάθηση των αλληλεπιδράσεων επιστήμης και κοινωνίας, έχει συμπεριληφθεί ως ξεχωριστή υποκατηγορία. Θεωρούμε ότι η μελέτη της βιβλιογραφίας μπορεί να αναδείξει ιδέες των μαθητών για τη φύση της επιστήμης και για τις αλληλεπιδράσεις επιστήμης και κοινωνίας, οι οποίες είναι δυνατόν να επηρεάζουν τη μάθηση σε μεταγνωστικό επίπεδο σε αναλογία με τις ιδέες των μαθητών που επηρεάζουν τη διδασκαλία και μάθηση του περιεχομένου των φυσικών επιστημών σε γνωστικό επίπεδο.

α. Διδασκαλία και μάθηση της φύσης της επιστήμης
Η κατανόηση της φύσης της επιστήμης αποτελεί σημαντικό παράγοντα στη διαδικασία της μάθησης (Driver et al 1996). Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται οι προτάσεις για τη συμβολή της ιστορίας των φυσικών επιστημών στη διδασκαλία και μάθηση της φύσης της επιστήμης, οι οποίες αφορούν τη διδασκαλία και μάθηση τόσο της φύσης του περιεχομένου των φυσικών επιστημών όσο και της φύσης της μεθοδολογίας της.
α1. Διδασκαλία και μάθηση της φύσης του περιεχομένου των φυσικών επιστημών
Η κατανόηση της φύσης του περιεχομένου της επιστημονικής γνώσης προϋποθέτει την κατανόηση της φύσης της γνώσης αυτής. Από διδακτικής σκοπιάς είναι σημαντικό οι μαθητές να κατανοήσουν γιατί είναι λογικές οι επιστημονικές έννοιες όπως αυτές έχουν ορισθεί, οι νόμοι, οι θεωρίες, να κατανοήσουν την φιλοσοφική διάσταση της ερμηνείας, του πειράματος, του μοντέλου. Να δουν την επιστήμη των φυσικών επιστημών ως ένα λειτουργικό μοντέλο ερμηνείας, περιγραφής, πρόβλεψης της εξέλιξης των φυσικών φαινομένων και όχι ως ‘απόλυτη αλήθεια’.

Η κατανόηση της φύσης του περιεχομένου των φυσικών επιστημών εμπεριέχει την αποδοχή μιας σειράς παραδοχών. Τις παραδοχές αυτές οι φιλόσοφοι θα τις ονόμαζαν ‘μεταφυσικές’ (Harre 1972). Έτσι για παράδειγμα όταν μαθαίνουμε τους νόμους του Νεύτωνα για την κίνηση, δεχόμαστε την έννοια της ‘δύναμης’ όπως αυτή ορίζεται μέσα στην Νευτώνεια πρόταση, και τις έννοιες της ‘μάζας’ και της ‘ταχύτητας’ σαν χρήσιμες κατηγορίες μέσω των οποίων μπορούμε να ερμηνεύσουμε παραδείγματα κίνησης. Όταν μαθαίνουμε μια οποιαδήποτε επιστημονική ερμηνεία, θα πρέπει παράλληλα να μαθαίνουμε τις περιοχές εφαρμογής της και τα όρια της χρησιμότητάς της. Σημαντικό βήμα για να πετύχουμε είναι να εκτιμήσουμε το γεγονός ότι η επιστήμη προχωρά μελετώντας ξεχωριστά τα μεμονωμένα απλά στοιχεία μιας πολύπλοκης κατάστασης, και απομονώνοντας το υπό μελέτη αντικείμενο από τις επιδράσεις και τον θόρυβο που δημιουργούν οι άλλες μεταβλητές. Επομένως στην επιστήμη αντιμετωπίζουμε εξιδανικεύσεις όπως το υλικό σημείο, οι επιφάνειες με μηδενική τριβή, τα ιδανικά αέρια. Το γεγονός αυτό δημιουργεί ερωτήματα για την εφαρμογή των ανάλογων νόμων και θεωριών σε πιο πολύπλοκες καταστάσεις όπου έχουμε να κάνουμε με πραγματικά αντικείμενα και όπου πολλοί παράγοντες αλληλεπιδρούν.

Αναδεικνύοντας τη φύση της επιστήμης, αναπτύσσονται τα εργαλεία για το διαχωρισμό της επιστήμης από την ψευδο-επιστήμη, όπως για παράδειγμα την παραφιλολογία για UFO, ESP, υπερφυσικά φαινόμενα κ.ά. (Schroeer & Spencer 1976, Martin 1994). Ταυτόχρονα, η μελέτη των άλλοτε πετυχημένων και άλλοτε αποτυχημένων προσπαθειών των επιστημόνων στην εξέλιξη της επιστήμης, μπορεί να βοηθήσει στην απομυθοποίηση της επιστήμης (Demeo 1992).

Μελετώντας τα κριτήρια που οι επιστήμονες χρησιμοποιούν για να οδηγηθούν σε μια κοινά αποδεκτή ερμηνεία, ο τρόπος που οι αρχικές υποθέσεις των επιστημόνων επηρεάζουν τους συλλογισμούς των επιστημόνων, το σχεδιασμό των πειραμάτων τους, την ερμηνεία των πειραματικών δεδομένων, καθώς και οι κανόνες λογικής (κυρίως επαγωγή και απαγωγή) που οι επιστήμονες χρησιμοποιούν (Aikenhead 1992, Good & Wandersee 1992) βοηθούμε τους μαθητές να ερμηνεύσουν την εξέλιξη της γνώσης ως μια σειρά από συνθέσεις και να ξεπεράσουν τη δογματική στάση που έχουν, και που συχνά η διδασκαλία ενθαρρύνει, απέναντι στην επιστήμη των φυσικών επιστημών (Silverman 1992). Η δογματική αυτή στάση χαρακτηρίζεται από την πεποίθηση ότι υπάρχει μόνο μία απάντηση σε κάθε ερώτηση, ότι όλες οι απαντήσεις είναι ήδη γνωστές, ότι δεν υπάρχουν αναπάντητα ερωτήματα στην επιστήμη και ότι όλη η γνώση μπορεί να συνδυαστεί σε μία συνεκτική θεωρία (Ray 1991, Griffith & Benson 1994). Οι έννοιες των φυσικών επιστημών δεν θα πρέπει να εισάγονται με τρόπο δογματικό αλλά να προκύπτουν από τα γεγονότα, ενώ οι θεωρίες και οι υποθέσεις να έρχονται στο προσκήνιο και να συζητιούνται αφού πρώτα αναγνωρισθεί η ανάγκη για τις θεωρίες και τις υποθέσεις αυτές. Έτσι οι μαθητές δεν μαθαίνουν μόνο μία, την αποδεκτή σήμερα, άποψη άλλα αντιμετωπίζοντας την ποικιλία θεωριών που στην εξέλιξη της επιστήμης επιχειρούν να ερμηνεύσουν το ίδιο φαινόμενο, συνειδητοποιούν τη μεταβατική φύση των επιστημονικών θεωριών και αναγνωρίζουν ότι μία σύγχρονη θεωρία έχει αντικαταστάσει μια προγενέστερη και πιθανά στο μέλλον και η ίδια να αντικατασταθεί από μία άλλη (Mach 1911, Matthews 1990, Matthews 1994).

Καθώς η επιστήμη προχωρά, ένα σημαντικό κομμάτι από το παρελθόν της ξεχνιέται. Τα παλιά συμπεράσματα χρησιμοποιούνται και σήμερα αλλά οι υποθέσεις, τα επιχειρήματα και οι μέθοδοι που αρχικά οδήγησαν στα συμπεράσματα αυτά ανασκευάζονται ή απορρίπτονται. Πειραματικές και μαθηματικές τεχνικές περνούν από γενιά σε γενιά, χωρίς όμως να συνοδεύονται από την επιχειρηματολογία που τις καθιέρωσε. Τα ‘παράξενα’ ερωτήματα που απασχόλησαν τους επιστήμονες στο παρελθόν αποσύρονται ως ‘μεταφυσικά’ και οι ανταγωνιστικές θεωρίες ή θεωρήσεις του κόσμου αποσιωπούνται μετά την απόρριψή τους. Κάποιες ερωτήσεις που σήμερα χαρακτηρίζονται ως φιλοσοφικές στο παρελθόν ήταν επιστημονικές ερωτήσεις. Οι μαθητές θα πρέπει να έχουν την ευκαιρία να συζητήσουν: α) κάποια θέματα τα οποία θεωρούνται δεδομένα στη φυσική, να μελετήσουν τις αμφιβολίες και τις αντιπαραθέσεις των επιστημόνων στο παρελθόν, καθώς και β) κάποια άλλα θέματα με τα οποία η διδασκαλία των φυσικών επιστημών δεν ασχολείται καθόλου όπως για παράδειγμα ερωτήσεις γύρω από τη φιλοσοφική διάσταση των παραδοχών και διαφορετικών μορφών επιστημονικής γνώσης (Chang 1999).

Η ιστορία της εξέλιξης των φυσικών θεωριών και μοντέλων βοηθά τους μαθητές να ξεπεράσουν την ιδέα ότι οι επιστημονικές ιδέες γεννιούνται ξεκάθαρες και τέλεια δομημένες εκ του μηδενός. Για παράδειγμα, η μελέτη της ατομικής θεωρίας των αρχαίων ελλήνων και της συμβολής της στην διαμόρφωση της σύγχρονης ατομικής θεωρίας μπορεί να μυήσει τους μαθητές στην εξελικτική φύση των θεωριών (Sakkopoulos & Vitoratos 1996). Η δημιουργία μιας θεωρίας είναι μια διαρκής αντιπαράθεση διαφορετικών ιδεών, κάποιες από τις οποίες απορρίπτονται σε μία χρονική στιγμή και αιώνες αργότερα έρχονται και πάλι στο προσκήνιο συμβάλλοντας στην εξέλιξη της επιστήμης (Drago 1988, Silverman 1992, Sakkopoulos & Vitoratos 1996).

α2. Διδασκαλία και μάθηση της φύσης της μεθοδολογίας των φυσικών επιστημών
Πρόσφατες έρευνες για την κατανόηση της φύσης της επιστήμης υποστηρίζουν ότι πρέπει να εστιαστούν ‘στην κατανόηση των διαδικασιών της επιστημονικής έρευνας’ (Durant et al 1989). Η κατανόηση των διαδικασιών της επιστημονικής έρευνας αφορά όχι μόνο την κατανόηση των εμπειρικών διαδικασιών έρευνας αλλά επίσης τον ρόλο που οι ιδέες για τις θεωρίες και τις έννοιες παίζουν στη διαμόρφωση ενός πλαισίου για κάθε εμπειρική έρευνα και για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων της. Η κατανόηση της επιστημονικής προσέγγισης στην έρευνα έχει μια επιστημολογική διάσταση. Κάθε εμπειρική έρευνα σχεδιάζεται και εκτελείται μέσα σε ένα πλαίσιο που καθορίζεται από τις θεωρητικές και εννοιολογικές δομές που ο ερευνητής έρχεται να στηρίξει. Στην πραγματικότητα η αποτυχία να αναγνωρίσουμε και να ενσωματώσουμε αυτή την επιστημολογική διάσταση αποτελεί σημαντική αδυναμία πολλών αναλυτικών προγραμμάτων στον τρόπο που αντιμετωπίζουν την επιστημονική έρευνα και άλλων που επιχειρούν να διδάξουν τις μεθόδους της (Driver et al 1996). Ανάλογοι επιστημολογικοί προβληματισμοί αναδεικνύουν την σπουδαιότητα της κατανόησης των ορίων της εφαρμογής της επιστημονικής προσέγγισης και του διαχωρισμού ανάμεσα στις επιστήμες και τις ψευδο-επιστήμες. Συζήτηση και συλλογισμοί για το ρόλο της παρατήρησης και του πειράματος, τη σχέση μεταξύ απόδειξης και θεωρίας και την επίδραση τους στην επιλογή και εφαρμογή μιας μεθοδολογίας έρευνας αποτελούν βασικά συστατικά για την κατανόηση της φύσης της επιστήμης (Driver et al 1996).

Επισημαίνουμε ότι η διδασκαλία και μάθηση της φύσης της μεθοδολογίας των φυσικών επιστημών αναφέρεται στη συγκριτική μελέτη διαφορετικών μεθοδολογιών των φυσικών επιστημών και αφορά τη μεταγνωστική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών. Σε προηγούμενη ενότητα παρουσιάστηκε η διδασκαλία και μάθηση της μεθοδολογία των φυσικών επιστημών που αναφέρεται στη διδασκαλία μίας και μόνο μεθοδολογίας των φυσικών επιστημών και αφορά τη γνωστική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών.

Υποστηρίζεται ότι οι δάσκαλοι είναι αυτοί που δημιούργησαν την αντίληψη της μίας επιστημονικής μεθόδου μέσα από τις συνεχείς αναφορές τους ‘στην επιστημονική μέθοδο’ (Hodson 1990, Ray 1991). Και αυτό, παρόλο που πουθενά στη βιβλιογραφία δεν δίνεται η περιγραφή της μίας επιστημονικής μεθόδου, αφού η πολυπλοκότητα των επιστημονικών ερευνών, τα πολλά δυνατά σημεία εκκίνησης μιας έρευνας, οι διαφορές στις γνώσεις, την εμπειρία και την προσωπικότητα μεταξύ των διαφόρων κατά καιρούς ερευνητών (White 1983) είναι αδύνατο να οδηγούν σε μία προκαθορισμένη επιστημονική μέθοδο. Η έλλειψη μιας μοναδικής, παντοδύναμης συγκεκριμένης μεθοδολογίας, ενός αλγορίθμου, δεν εκφράζει την έλλειψη μεθόδων έρευνας (Feyerabend 1975). Η επιστήμη έχει μεθόδους αλλά η ακριβής φύση αυτών των μεθόδων επηρεάζεται από τις ειδικές συνθήκες της έρευνας δηλ. από το υπό μελέτη ζήτημα, από τη θεωρητική γνώση που κατέχει ο επιστήμονας ή που επιλέγει να χρησιμοποιήσει, από τις ερευνητικές τεχνικές και από τα διαθέσιμα όργανα μέτρησης (Hodson 1993).

Μια μεθοδολογία χαρακτηρίζεται ως καλή όταν παρέχει χρήσιμα και ‘σωστά’ αποτελέσματα. Ο χαρακτηρισμός αυτός όμως έρχεται εκ των υστέρων και όχι εκ τον προτέρων. Με άλλα λόγια, η μεθοδολογία διαμορφώνεται παράλληλα με τις απαντήσεις που παίρνουμε στα ερευνητικά ερωτήματα. Η μεθοδολογία που οδηγεί ένα επιστημονικό ερώτημα σε μία απάντηση είναι μέρος της ίδιας της απάντησης (Chang 1999).

Η μελέτη συγκεκριμένων πειραμάτων και της μεθοδολογίας που ακολουθήθηκε από επιστήμονες στην ιστορία των φυσικών επιστημών μπορεί να αποτελέσει την αφετηρία για να συγκρίνουν οι μαθητές εκείνους τους μεθοδολογικούς κανόνες με τους σύγχρονους και να εντοπίσουν τόσο τις ομοιότητες και διαφορές τους όσο και τα θέματα που στο παρελθόν αποτελούσαν αντικείμενο αντιπαράθεσης ή πειραματισμού και στα πλαίσια της αντίστοιχης σημερινής μεθοδολογίας θεωρούνται ‘αυταπόδεικτα’ (Teichmann 1999). Οι μαθητές αντιμετωπίζουν την επιστημονική έρευνα και τα συμπεράσματα στα οποία οδηγεί στο πλαίσιο των μεθόδων που εφαρμόζονται για να προκύψουν και να ελεγχθούν τα συμπεράσματα αυτά και ταυτόχρονα έχουν την ευκαιρία να συζητήσουν τις αμφιβολίες που συνοδεύουν μια έρευνα και την ατελή φύση της επιστημονικής γνώσης (Schwab 1963, Matthews 1992). Η μελέτη της επιχειρηματολογίας που αναπτύχθηκε γύρω από κάποια ιστορικά πειράματα κατά τον 17ο αιώνα μπορεί να αποτελέσει ένα ‘παράθυρο’ για να δουν οι μαθητές τις μεθοδολογικές, μαθηματικές, πειραματικές, τεχνολογικές και εμπορικές διαστάσεις της εξέλιξης της επιστήμης των φυσικών επιστημών καθώς και την αλληλεπίδρασή της με τις άλλες επιστήμες (Matthews 1996).
β. Διδασκαλία και μάθηση των αλληλεπιδράσεων επιστήμης και κοινωνίας
Η επιστήμη είναι μία κοινωνική δραστηριότητα που καθοδηγείται από τους οραματισμούς και τις αξίες της κοινωνίας στην οποία ανήκει. Αυτό σημαίνει ότι διαφορετικές κοινωνίες μπορεί να όριζαν και να οργάνωναν με διαφορετικό τρόπο την επιστήμη. Διαφορετικές κοινωνίες έχουν διαφορετικές προτεραιότητες για την επιστήμη και αναγνωρίζουν διαφορετικά τεχνολογικά προβλήματα. Κατά συνέπεια, διαφορετικές βάσεις για τη γνώση διαμορφώνονται από διαφορετικές ερευνητικές στρατηγικές και μεθόδους και αυτές μπορούν να οδηγήσουν σε διαφορετικές θεωρίες και διαφορετικές τεχνολογικές λύσεις. Με άλλα λόγια, οι επιστημονικές και τεχνολογικές γνώσεις σε έναν σημαντικό βαθμό καθορίζονται πολιτισμικά και αντανακλούν τις κοινωνικές, θρησκευτικές, πολιτικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές συνθήκες μέσα στις οποίες η επιστήμη και η τεχνολογία εξελίσσονται (Hodson 1993). Η τρέχουσα διαμάχη γύρω από την πολυπολιτισμική εκπαίδευση των φυσικών επιστημών επιδιώκει να διερευνήσει σε ποιο βαθμό η επιστήμη είναι πολιτισμικά καθορισμένη και εάν η επιστήμη υπερβαίνει τις ανθρώπινες διαφορές, λειτουργώντας ως ένα όχημα επικοινωνίας ανάμεσα σε διαφορετικούς πολιτισμούς, ανάμεσα σε διαφορετικές θρησκείες και φυλές (Matthews 1994).

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται οι αλληλεπιδράσεις επιστήμης και κοινωνίας, οι οποίες αφορούν την εσωτερική λειτουργία της επιστημονικής κοινότητας, τις σχέσεις της με το ευρύτερο κοινωνικό πλαίσιο στο οποίο ανήκει, την διαχείριση των επιτευγμάτων της επιστήμης στην κοινωνία και την κριτική θεώρηση τους. Οι αλληλεπιδράσεις επιστήμης και κοινωνίας έχουν χαρακτήρα δημοκρατικό, χρηστικό, πολιτιστικό και ηθικό, σε συμφωνία με την παρουσίαση από τους Thomas και Durant των επιχειρημάτων που αναφέρονται στη βιβλιογραφία για την ενθάρρυνση της κατανόησης των φυσικών επιστημών από όλους (Thomas & Durant 1987).

Η σπουδαιότητα των αλληλεπιδράσεων επιστήμης και κοινωνίας για τη διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών έχει επισημανθεί πολλές φορές στο παρελθόν για διαφορετικούς λόγους κάθε φορά ανάλογα με την εστίαση του ενδιαφέροντος των ερευνητών. Έτσι στις αρχές του αιώνα η διδασκαλία των αλληλεπιδράσεων επιστήμης και κοινωνίας πρόσφερε ένα πιο ανθρώπινο πρόσωπο στην επιστήμη των φυσικών επιστημών, τονίζοντας την ανθρωπιστική και πολιτιστική διάσταση της επιστήμης. Στη συνέχεια στη δεκαετία του 1970 η διδασκαλία των αλληλεπιδράσεων αυτών θεωρήθηκε ικανή να προσελκύσει το ενδιαφέρον των μαθητών προς τη φυσική τονίζοντας την σχέση της με την τεχνολογία και την ανάπτυξη του σύγχρονου πολιτισμού. Στην δεκαετία του 1990 κάτω από την προοπτική της ‘επιστήμης για όλους’ και την έρευνα για ‘τις εικόνες της επιστήμης’ οι παραπάνω αλληλεπιδράσεις προτείνονται ως επιχειρήματα για την προώθηση της κατανόησης της επιστήμης από τον κόσμο.

β1. Αλληλεπιδράσεις δημοκρατικού χαρακτήρα μεταξύ επιστήμης και κοινωνίας
Η μελέτη επιλεγμένων θεμάτων φυσικών επιστημών μπορεί να βοηθήσει τους πολίτες να συμμετέχουν όσο το δυνατόν περισσότερο στις συζητήσεις, τις αντιπαραθέσεις και τις αποφάσεις που αφορούν σημαντικά θέματα που εμπεριέχουν ζητήματα επιστημονικά και τεχνολογικά. Αυτή είναι από τις πιο πρόσφατες χρονικά τάσεις η οποία έχει εμφανιστεί την τελευταία εικοσαετία εκφράζοντας αντίστοιχα και την πολιτική ωρίμανση της έννοιας της δημοκρατίας. Πολλοί άνθρωποι καθημερινά αντιμετωπίζουν άμεσα ή έμμεσα (π.χ. παρακολουθώντας συζητήσεις στην τηλεόραση) προβλήματα όπως η ρύπανση του περιβάλλοντος, οι επιπτώσεις της ραδιενέργειας που προέρχεται από πυρηνικές δοκιμές ή πυρηνικά ατυχήματα (π.χ. Τσερνομπίλ) στην υγεία των ανθρώπων κ.ά. Οι αντιπαραθέσεις των επιστημόνων πάνω σε αυτά τα σύγχρονα προβλήματα αποτελούν πρόσφατα γεγονότα από την ιστορία της επιστήμης. Οι πολίτες πρέπει να είναι σε θέση να παρακολουθούν, να γνωρίζουν τα διαφορετικά επιχειρήματα και να έχουν διαμορφωμένη προσωπική άποψη όταν ερωτηθούν (NSTA 1982, Drago 1988, Bybee et al 1991, Solomon 1991, Jenkins 1992, Fu 1995, Bevilacqua & Giannetto 1996).

Έχουν αναπτυχθεί αναλυτικά προγράμματα όπου οι μαθητές ενημερώνονται και συζητούν πάνω στις επιδράσεις που έχουν οι εφαρμογές της επιστήμης στην ποσότητα της ζωής (αύξηση του μέσου όρου ζωής, αύξηση διαθέσιμων υλικών αγαθών) και στην ποιότητα της ζωής (περιβάλλον, αποξένωση από μια κοινωνία που εξαρτάται κυρίως από μηχανές και ειδικούς) και τελικά αποφασίζουν ποια επιστήμη και ποια τεχνολογία είναι ‘καλή’ και αποδεκτή από αυτούς και ποια όχι (Schroeer & Spencer 1976). Ένα θέμα το οποίο παρουσιάζει μεγάλη επιτυχία κατά τη διδασκαλία του εξαιτίας της επίδρασής του στην διεθνή οικονομία και πολιτική είναι ‘η ιστορία της ατομικής φυσικών επιστημών και των ατομικών όπλων’ (Keller 1997).

Οι φυσικές επιστήμες είναι δυνατόν να αποτελέσουν πεδίο συζήτησης και αρένα αντιπαραθέσεων και επιχειρηματολογίας που εκπαιδεύει τον μελλοντικό πολίτη στις τεχνικές της συζήτησης και της επιχειρηματολογίας και τον καθιστά ικανό να παίρνει αποφάσεις. Η διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών αποτέλεσε πυρήνα εκπαίδευσης δημοκρατικών πολιτών στην στρατοκρατούμενη Βραζιλία της δεκαετίας του ‘50. Η ανάδειξη για συζήτηση, ερωτημάτων όπως π.χ. αν η μοντέρνα φυσική είναι αποτέλεσμα συλλογικής προόδου ή προϊόν της ιδιοφυΐας μιας μικρής ομάδας ατόμων, οδηγούσε στη διαπραγμάτευση, μέσα στα πλαίσια της λογοκρισίας που είχε επιβληθεί, των αλληλεπιδράσεων δημοκρατικού χαρακτήρα μεταξύ επιστήμης και κοινωνίας (Krasilchik 1990).

Η μελέτη ανάλογων θεμάτων φέρνει στο προσκήνιο τη ‘συνθήκη επιστήμης – κοινωνίας’. Η κεντρική ιδέα αυτής της συνθήκης σύμφωνα με τους Guston & Keniston συνοψίζεται ως εξής: Το κράτος υπόσχεται να υποστηρίζει τη βασική επιστημονική έρευνα η οποία αξιολογείται ως σημαντική από τους αναλυτές και οι επιστήμονες υπόσχονται σε αντάλλαγμα ότι η έρευνα θα είναι άρτια και αξιόπιστη και θα παρέχει μια σταθερή ροή ανακαλύψεων που θα μετατρέπονται σε νέα προϊόντα, φάρμακα και όπλα (Guston & Keniston 1994, Kovac 1999). Η συζήτηση της συνθήκης αυτής μέσα στην τάξη και οι εφαρμογές της σε διαφορετικές χώρες και σε διαφορετικά πολιτικά καθεστώτα όπως π.χ. τα ολοκληρωτικά καθεστώτα, αναδεικνύει ενδιαφέρουσες πτυχές της σχέσης επιστήμης και κοινωνίας (Sebesta 1996, Kovac 1999).

β2. Αλληλεπιδράσεις χρηστικού χαρακτήρα μεταξύ επιστήμης και κοινωνίας
Οι φυσικές επιστήμες μπορούν να βοηθήσουν τον πολίτη να καταλάβει βασικές έννοιες για να μπορέσει να χειριστεί και να αντιμετωπίσει τα τεχνολογικά προϊόντα που αποτελούν μέρος της καθημερινής του ζωής. Οι προτάσεις αυτές εμφανίζονται από το 1960 και έπειτα, δηλαδή στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, όπου η αλματώδης ανάπτυξη της τεχνολογίας και οι εφαρμογές της στην καθημερινή ζωή έχουν ουσιαστικά αλλάξει σημαντικά τον τρόπο και την ποιότητα της ζωής και ο τεχνολογικός αλφαβητισμός είναι αναγκαίος για τον μέσο πολίτη (Hartmann-Hoddeson 1973). Για παράδειγμα, μια διδακτική σειρά σε συνδυασμό με τη δημιουργία μιας ανάλογης έκθεσης στο σχολείο για την εφεύρεση του τηλεφώνου από τον Bell ή του τηλέγραφου από τον Marconi και της εξέλιξης των επικοινωνιών μέχρι σήμερα μπορεί να αποτελέσει συνδετικό κρίκο ανάμεσα στο σχολείο και την τεχνολογία ευρείας κατανάλωσης (Barret & Stanyard 1979, NSTA 1982, Arons 1983, Hurd 1987, Drago 1988, Ott & Vedin 1988, Bybee et al 1991, Teichmann 1991, Gorman & Robinson 1998). Η αλληλεπίδραση της βασικής έρευνας της ατομικής φυσικών επιστημών με τις τεχνολογικές εφαρμογές της στην δημιουργία όπλων μεγάλης καταστροφικής δύναμης και στην κατασκευή σταθμών παραγωγής ενέργειας αποτελεί παράδειγμα της πιο δραματικής επίδρασης της επιστήμης στην τεχνολογία και την οικονομία (Jenkins 1992, Keller 1997).

Μέσα από τη μελέτη των φυσικών επιστημών αναδεικνύεται η θεαματική συμβολή της επιστήμης των φυσικών επιστημών στη βιομηχανική επανάσταση. Για παράδειγμα, σημαντικό ρόλο τον 19ο αιώνα έπαιξε η ανακάλυψη της ατμομηχανής, η οποία και χαρακτηρίστηκε ως ‘η παγκόσμια μηχανή’ και επηρέασε σημαντικά την οικονομία (μεταφορές, βιομηχανία, εμπόριο καυσίμων). Ταυτόχρονα όμως πυροδότησε την επιστημονική έρευνα για τη δόμηση μιας συνεκτικής θεωρίας θερμότητας, μια και οι επιστήμονες της εποχής δεν μπορούσαν να ερμηνεύσουν ικανοποιητικά τον τρόπο που λειτουργούσε η ατμομηχανή. Αποτέλεσμα της έντονης αυτής έρευνας ήταν η διαμάχη μεταξύ της καλορικής και κινητικής θεωρίας της θερμότητας (Nielsen & Thomsen 1990).

β3. Αλληλεπιδράσεις πολιτιστικού χαρακτήρα μεταξύ επιστήμης και κοινωνίας
Η επιστήμη αποτελεί ένα κορυφαίο πολιτιστικό επίτευγμα που όλοι θα πρέπει να είναι σε θέση να το εκτιμήσουν (Thomsen 1988, Nielsen & Thomsen 1990). Το επιχείρημα αυτό χρησιμοποιήθηκε επανειλημμένα στις εποχές που η διδασκαλία των φυσικών επιστημών έχει χαρακτηρισθεί ως τεχνοκρατούμενη και πολιτισμικά αδιάφορη, όπως για παράδειγμα στις αρχές του αιώνα όπου η σπουδαιότητα της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών στη βασική εκπαίδευση είχε αμφισβητηθεί (Westaway 1929). Από το 1960 καταγράφεται ένα κύμα προτάσεων για την ανάδειξη της σχέσης επιστήμης και πολιτισμού, την ανάδειξη της επιστήμη ως πολιτισμική κληρονομιά και της ταύτισης της επιστημονικής με την πολιτισμική μόρφωση μέσα από τη μελέτη της ιστορίας των φυσικών επιστημών. Γεγονότα από την ιστορία της επιστήμης όπως για παράδειγμα ο τρόπος που οι θεωρίες του Κοπέρνικου και του Γαλιλαίου που επηρέασαν την αντίληψη για τη θέση μας στο σύμπαν, η υπόθεση από τον Νεύτωνα ότι οι ίδιοι νόμοι κίνησης ισχύουν τόσο στη γη όσο και στο διάστημα, η διατύπωση της θεωρίας της σχετικότητας από τον Einstein αποτέλεσαν βάσεις για τη δημιουργία του σημερινού πολιτισμού (Arons 1965, Klopfer 1969, Sherratt 1982, Brouwer & Singh 1983, Arons 1988, Jenkins 1989, Bybee et al. 1991, Dunn 1993, Fu 1995, Hulin 1996, Bevilacqua & Bordoni 1995, Bevilacqua & Giannetto 1996). Ο Gooding χαρακτηριστικά αναφέρει ότι οι επιστήμονες οι οποίοι με το έργο τους άλλαξαν τον τρόπο που οι σύγχρονοί τους αντιλαμβάνονταν την φύση δημιούργησαν καινούργιους τρόπους αναπαράστασης και άλλαξαν την αισθητική της δικής τους και των επόμενων γενιών όπως οι μεγάλοι καλλιτέχνες για παράδειγμα ο Giotto, ο Cezanne ή ο Picasso (Gooding 1991).

Οι εξελίξεις στις φυσικές επιστήμες έχουν επηρεάσει τον ανθρώπινο πολιτισμό (π.χ. αλλάζοντας τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο γύρω μας) και ταυτόχρονα ο πολιτισμός επιδρά στην επιστήμη της κάθε εποχής (Neilsen & Thomsen 1990, Luhl 1992, Nott 1992, Lemmer et al. 1999). Η μελέτη επιλεγμένων θεμάτων των φυσικών επιστημών μπορεί να αποτελέσει την γέφυρα που θα ενώσει το χάσμα ανάμεσα ‘στις δύο κουλτούρες’ του πολιτισμού και της επιστήμης (Lerner & Gosselin 1975, Barojas1983, Nielsen & Thomsen 1990, Thomsen 1998).

Η μελέτη ανάλογων θεμάτων φυσικών επιστημών μπορεί να πυροδοτήσει συζήτηση γύρω από τον πολιτιστικό αποικιοκρατισμό. Χώρες οι οποίες βρίσκονται σε διαφορετικά στάδια εξέλιξης αναπτύσσουν μη ισορροπημένες σχέσεις ανταλλαγής της επιστημονικής γνώσης και του πολιτισμού που αφορά και αλληλεπιδρά με αυτή την επιστημονική γνώση. Η επιστήμη, η τεχνολογία, η βιομηχανία των πιο προηγμένων χωρών κυριαρχούν στα αντίστοιχα πεδία των αναπτυσσόμενων χωρών και επιδρούν καταλυτικά στην πολιτισμική εξέλιξη (Krasilchik 1990).

β4. Αλληλεπιδράσεις ηθικού χαρακτήρα μεταξύ επιστήμης και κοινωνίας
Η άσκηση της επιστήμης εμπεριέχει κανονισμούς και δεσμεύσεις που έχουν ευρύτερη ηθική αξία. Μια επιστημονική ανακάλυψη μπορεί να γίνει εργαλείο για την πρόοδο προς μια καλύτερη ποιότητα ζωής ή όπλο καταστροφής (Humby & James 1942, Brush 1969, Sherratt 1982, Brouwer & Singh 1983, Solomon 1991, Dunn 1993). Η κατασκευή και η χρήση της ατομικής βόμβας κατά τη διάρκεια του δεύτερου παγκοσμίου πολέμου έφερε τους επιστήμονες αντιμέτωπους με τις ηθικές ευθύνες τους. Παρατηρούμε ότι οι προτάσεις για τη διδασκαλία σχετικών θεμάτων εμφανίζονται κατά τη διάρκεια του μεσοπολέμου και παρουσιάζουν έξαρση στην μεταπολεμική εποχή προσπαθώντας να ξαναδώσουν στην επιστήμη την ‘χαμένη της ηθική’ έπειτα από τις υπηρεσίες που πρόσφερε στη βιομηχανία όπλων κατά τον πόλεμο (Jenkins 1990).

Σε αναλυτικά προγράμματα που διαπραγματεύονται την περίπτωση της κατασκευής της ατομικής βόμβας, παρουσιάζονται στοιχεία για τον τρόπο που η επιστημονική κοινότητα αντιμετώπισε το θέμα, οι θέσεις των επιστημόνων που ήταν αντίθετοι τόσο στην κατασκευή της ατομικής βόμβας όσο και στη χρήση της, καθώς και οι προσπάθειες και οι ενέργειες τους κατά των εξοπλισμών και για την πληροφόρηση του κοινού για τα καταστροφικά αποτελέσματα των δοκιμών στο περιβάλλον (Schroeer & Spencer 1976). Τα μελανά σημεία των φυσικών επιστημών τα οποία μπορεί να αναδείξει η συζήτηση παράλογων πράξεων που στο δεδομένο ιστορικό πλαίσιο θεωρούνταν δικαιολογημένες, μπορεί να ευαισθητοποιήσει τους μαθητές με στόχο να αποφευχθούν στο μέλλον ανάλογες καταστροφές (Allchin 1999).

Η ίδια η επιστήμη των φυσικών επιστημών ακολουθεί στην εφαρμογή της μια σειρά από ηθικούς κανόνες που η ιστορία των φυσικών επιστημών μπορεί να αναδείξει (Fu 1995, Counihan 1997). Οι κανόνες αυτοί αφορούν τόσο τον εσωτερικό κώδικα λειτουργίας της επιστήμης όσο και τον εξωτερικό κώδικα αλληλεπίδρασης της επιστήμης με την κοινωνία και συμπεριλαμβάνουν αξιώματα και ιδέες όπως: α) Τα επιχειρήματα αξιολογούνται με τη βοήθεια αντικειμενικών κριτηρίων, η επιστημονική γνώση ανήκει σε όλους. β) Η πρόοδος της επιστήμης είναι πιο σημαντική από τις προσωπικές επιδιώξεις του ερευνητή. γ) Η επιστημονική γνώση έχει χαρακτήρα μεταβατικό και πρέπει πάντα να αξιολογείται με βάση τα νέα δεδομένα. δ) Η επιστημονική έρευνα για να είναι αξιόπιστη πρέπει να χαρακτηρίζεται από αντικειμενικότητα, ειλικρίνεια, υπομονή, αμφιβολία στην απόλυτη βεβαιότητα για οτιδήποτε, ανιδιοτέλεια, λογική και συναισθηματική ουδετερότητα (Kovac 1999). Η συζήτηση ανάλογων θεμάτων μέσα στην τάξη βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν την προσωπικότητά τους, και καλλιεργεί την επιδίωξη τους για επαγγελματική καταξίωση και προσφορά στην κοινωνία (Fu 1995, Duncan 1997).

Η μελέτη επιλεγμένων θεμάτων των φυσικών επιστημών μπορεί να αποτελέσει κίνητρο για τους μαθητές για να συσχετίσουν τις θρησκευτικές και ηθικές αξίες μιας συγκεκριμένης ιστορικής περιόδου με τη δράση των επιστημόνων την εποχή εκείνη και τις επιστημονικές θεωρίες που αναπτύσσονται. Π.χ. τόσο η θρησκεία όσο και οι ηθικές αξίες της μεσοαστικής τάξης του 19ου αιώνα επηρέασαν σημαντικά τις ιδέες του Δαρβίνου (McGinnis & Oliver 1992, Flannery 1995).

Η διδασκαλία των φυσικών επιστημών μπορεί να συμβάλλει στη δημιουργία μιας αντι-ρατσιστικής συμπεριφοράς. Μέσα από την ιστορία των φυσικών επιστημών μπορεί να προβληθεί η προσφορά των μη-Ευρωπαίων επιστημόνων στον αρχαίο και τον σύγχρονο κόσμο. Η μελέτη της ιστορίας της αστρονομίας, της ιατρικής, της τεχνολογίας αναδεικνύει την προσφορά π.χ. των ισλαμικών χωρών, την Ινδίας και της Κίνας και βοηθά να ξεπεραστεί η εντύπωση ότι η σύγχρονη επιστήμη έχει προκύψει αποκλειστικά από τις Ευρωπαϊκές μετα-αναγεννησιακές κοινωνίες (Hodson 1992).

γ. Έρευνα καταγραφής των ιδεών των μαθητών
Μια σύγχρονη υπόθεση που διατυπώνεται είναι ότι όπως καταγράφονται ιδέες των μαθητών για τα φυσικά φαινόμενα και τις έννοιες των φυσικών επιστημών σε γνωστικό επίπεδο, είναι πιθανό επίσης να παρουσιαστούν ιδέες των μαθητών για τη φύση της επιστήμης (π.χ. οι μαθητές αντιμετωπίζουν την επιστημονική γνώση ως ‘απόλυτη’ αλήθεια) και για τις αλληλεπιδράσεις επιστήμης και κοινωνίας (π.χ. η επιστημονικές εξελίξεις δημιουργούν όλο και περισσότερα περιβαλλοντικά προβλήματα) σε μεταγνωστικό επίπεδο. Η καταγραφή των ιδεών αυτών και η ανάπτυξη μεθόδων και στρατηγικών για την αντιμετώπισή τους στην τάξη μπορεί να ενθαρρύνει τη μάθηση τόσο σε γνωστικό όσο και σε μεταγνωστικό επίπεδο.

Σε ανάλογη έρευνα οι ιδέες μαθητών και δασκάλων για τη φύση της επιστήμης ταξινομούνται ως θετικιστικές, μεταβατικές και λακατοσιανές. Στην κατηγορία των θετικιστικών ιδεών συμπεριλαμβάνονται οι απαντήσεις που δίνουν ιδιαίτερη έμφαση στο πείραμα, την παρατήρηση, την επίδειξη, την πιστή περιγραφή της πραγματικότητας που λίγο έχει να κάνει με τις υποθέσεις και τα θεωρητικά πλαίσια των επιστημόνων. Στην κατηγορία των μεταβατικών ιδεών οι απαντήσεις εκφράζουν μια μερική αντίληψη της ύπαρξης εναλλακτικών/ανταγωνιστικών μοντέλων για την ερμηνεία των πειραματικών παρατηρήσεων και μια επίσης μερική παραδοχή της θέσης ότι η γνώση δεν μπορεί να είναι αποδεκτή με την ίδια μορφή για πάντα άλλα εξελίσσεται και αλλάζει. Στην κατηγορία των λακατοσιανών ιδεών οι απαντήσεις δείχνουν ότι η εξέλιξη της επιστημονικής γνώσης πραγματοποιείται μέσα από μια διαδικασία σύγκρουσης διαφορετικών θεωρητικών πλαισίων, στηρίζεται σε διαδικασίες που απαιτούν την επεξεργασία αντικρουόμενων υποθέσεων και την αξιολόγησή τους κάτω από το φως των νέων πειραματικών δεδομένων (Blanco & Niaz 1997, Blanco & Niaz 1998).

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχει η ανίχνευση και αντιμετώπιση των ιδεών των εκπαιδευτικών για την φύση της επιστήμης. Ο εικόνα που οι εκπαιδευτικοί έχουν για την επιστήμη επηρεάζει τον τρόπο που αυτοί διδάσκουν ένα αναλυτικό πρόγραμμα. Εάν επομένως οι ιδέες που έχουν οι εκπαιδευτικοί για την επιστήμη, και ειδικότερα για τη φυσική, αλλάξουν, θα αλλάξει και ο τρόπος που διαχειρίζονται τα αντίστοιχα αναλυτικά προγράμματα μέσα στην τάξη (Feldman 1995).

Κάποιες ιδέες μαθητών για τα φυσικά φαινόμενα μπορεί να γεννιούνται από τις ιδέες που έχουν οι μαθητές για τη φύση της επιστήμης. Όπως στην ιστορία των φυσικών επιστημών οι αριστοτελικοί φιλόσοφοι του 16ου αιώνα είχαν εναλλακτικές ιδέες (π.χ. δεν παραδέχονται τη δυνατότητα ύπαρξης ιδανικών συνθηκών) για την καινούργια επιστημονική προσέγγιση των φυσικών φαινομένων που επιχειρούσε ο Γαλιλαίος, για τον ‘κατασκευασμένο’ κόσμο του και για τις θεωρητικές οντότητες της ‘καινούργιας επιστήμης’ έτσι και οι μαθητές εγκλωβισμένοι μέσα στον αισθησιοκρατικό τρόπο σκέψεις παρουσιάζουν εναλλακτικές ιδέες για τις εξιδανικεύσεις και τη φύση της αφηρημένης εννοιολογικής σκέψης (Matthews 1992).

Συναισθηματική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών

Τα συναισθήματα των υποκειμένων απέναντι στα γεγονότα του περιβάλλοντός τους επηρεάζουν τον τρόπο με το οποίο αντιδρούν προς αυτά. Στην περίπτωση του σχολείου και της διδασκαλίας, το πως νιώθουν οι μαθητές επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο δρουν και συμμετέχουν στις μαθησιακές διαδικασίες. Στο παρελθόν η επίδραση της συναισθηματικής διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών περιοριζόταν, κατά την άποψη των μελετητών, στον να παρέχει ώθηση για την γνωστική εξέλιξη χωρίς όμως να επηρεάζει τις γνωστικές δομές. Από τα μέσα της δεκαετίας του 1980 και έπειτα, ψυχολογικές έρευνες έδειξαν ότι συναισθηματικοί παράγοντες μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των μαθητών σε σχέση με την μάθηση. Σύγχρονες έρευνες προσανατολίζονται προς τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των συναισθηματικών και γνωστικών παραγόντων της μάθησης (Fischer & Horstenhalt 1997).

H συναισθηματική διάσταση της διδασκαλίας και μάθησης των φυσικών επιστημών αφορά τις προσπάθειες των ερευνητών και των σχεδιαστών αναλυτικών προγραμμάτων στο χώρο της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών να αναπτύξουν και να εφαρμόσουν μεθόδους για να προσελκύσουν τους μαθητές στον κόσμο των φυσικών επιστημών. Οι προσπάθειες για να είναι οι μέθοδοι παρατηρήσιμες, μετρήσιμες και βελτιώσιμες, μετατόπισαν την εστίασή τους από την πρόκληση του ενδιαφέροντος των μαθητών, στη δημιουργία κινήτρων και στη συνέχεια στη μελέτη των στάσεων. Ταυτόχρονα όμως υπάρχουν ερευνητές που και σήμερα μελετούν το ενδιαφέρον και τα κίνητρα των μαθητών.
α. Πρόκληση ενδιαφέροντος για τη διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών
Το ενδιαφέρον έχει ορισθεί ως ένα ευχάριστο συναίσθημα που προκαλεί και ενδυναμώνει την ανάλογη δράση (Tomkins 1962, Izard 1977). Πολλές έρευνες έχουν ταυτίσει την μέτρηση του ενδιαφέροντος με την αξιολόγηση (δηλαδή συνήθως δεν πραγματοποιείται έρευνα στην αρχή αλλά στο τέλος μιας σειράς μαθημάτων και η μέτρηση αυτή του ενδιαφέροντος συμβάλλει στην αξιολόγηση του εάν πέτυχε ή όχι η διδακτική προσέγγιση) ενώ η συναισθηματική ερμηνεία του ενδιαφέροντος είναι ακόμα υπό μελέτη. Οι μνήμες από προγενέστερες συναισθηματικές αντιδράσεις προς το υπό μελέτη αντικείμενο παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση του ενδιαφέροντος (Sjoberg 1983).

β. Ανάπτυξη κινήτρων για τη διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών
Τα κίνητρα εκφράζουν την εσωτερική παρόρμηση που πυροδοτεί και καθοδηγεί τις πράξεις των υποκειμένων για την επίτευξη ενός συγκεκριμένου στόχου. Τα κίνητρα ενός ατόμου είναι που διαμορφώνουν μια ομάδα από αξίες που καθοδηγούν τις πράξεις του. Το υποκείμενο καθορίζει το περιβάλλον του στο βαθμό που είναι προδιαθετιμένο και προσδοκεί να ασχοληθεί με συγκεκριμένα θέματα και να αποφύγει άλλα.

Η ανάπτυξη κινήτρων για τη διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών στοχεύει στη δημιουργία κινήτρων ώστε να αποφασίσει ο μαθητής να εμπλακεί στη διαδικασία της μάθησης των φυσικών επιστημών. Συζητήσεις πάνω σε κοινωνικά, φιλοσοφικά και πολιτικά θέματα που προκύπτουν από την εφαρμογή της επιστήμης των φυσικών επιστημών και τις αλληλεπιδράσεις της με την κοινωνία, προκαλούν να εμπλακούν στις συζητήσεις αυτές μαθητές μέχρι στιγμής αδιάφοροι για τα θέματα των φυσικών επιστημών (Becker 2000). Έτσι παρέχονται κίνητρα για μάθηση στους μαθητές που δεν σκοπεύουν να σπουδάσουν και να γίνουν επιστήμονες φυσικοί, αναδεικνύοντας θέματα που αφορούν τη δημιουργία της γνώσης και βρίσκονται έξω από τον σκληρό πυρήνα των πολύπλοκων, εσωτερικών και ‘δογματικών’ φυσικών επιστημών (Chang 1999).

γ. Διαμόρφωση θετικής στάσης για τη διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών
Η στάση ενός υποκειμένου έναντι ενός αντικειμένου μπορεί να οριστεί ικανοποιητικά σαν μια προκατάληψη η οποία μαθαίνεται από το υποκείμενο και το οδηγεί να αντιδρά με συνέπεια προς το αντικείμενο θετικά ή αρνητικά (Shrigley et al 1988). Η στάση αναμένεται να είναι ισχυρά συσχετισμένη με τη συμπεριφορά έναντι του αντικειμένου της στάσης (σε βαθμό που μια δεδομένη στάση να δικαιολογεί μια αντίστοιχη συμπεριφορά). Οι στάσεις αποκτούνται μέσα από τη διαδικασία της μάθησης και έχουν έτσι και γνωστικό χαρακτήρα. Στη συνέχεια η πληροφορία που αποκτήθηκε μέσω της διαδικασίας της μάθησης αξιολογείται με βάση τις επιθυμίες (συναισθηματική διάσταση) του υποκειμένου. Η δυαδική γνωστική-συναισθηματική στάση έχει οριστεί από τον Fleming το 1967 ως ‘η ακατάλυτη ένωση σκέψης και συναισθήματος, γνώσης και θέλησης’ (Fleming 1967).

Μέσα από τη συζήτηση θεμάτων που αφορούν κυρίως τις αλληλεπιδράσεις της επιστήμης των φυσικών επιστημών με την κοινωνία οι μαθητές συνειδητοποιούν αρχικά ποια είναι η στάση τους απέναντι στην επιστήμη των φυσικών επιστημών και στη συνέχεια αναγνωρίζοντας τη σπουδαιότητα των εφαρμογών της επιστήμης στην καθημερινή ζωή, στον πολιτισμό, στην πολιτική και αρχίζουν να αλλάζουν στάση απέναντι στη διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών. Η φυσική γίνεται ένα θέμα που τους αφορά. Ταυτόχρονα όμως και οι εκπαιδευτικοί που εμπλέκονται στις συζητήσεις αυτές, γίνονται λιγότεροι απόλυτοι στις απόψεις τους για την επιστήμη, ευαισθητοποιούνται απέναντι στα δικαιολογημένα παράπονα κατά της επιστήμης, αρχίζουν να εξετάζουν πιο προσεκτικά την ‘αξία της επιστήμης’ και τις επιδράσεις της στη ζωή μας (Schroeer & Spencer 1976, Thomsen 1988).

Οι μαθητές γίνονται πιο πρόθυμοι να μάθουν για τις επιδράσεις τις επιστήμης στην καθημερινή ζωή, να συζητήσουν θέματα που αφορούν την επιστήμη και την τεχνολογία και να επιχειρηματολογήσουν με άλλους πάνω σε κοινωνικά και πολιτικά ζητήματα στα οποία εμπλέκεται η επιστήμη και η τεχνολογία (Fu 1995). Η θετική αυτή αλλαγή της στάσης των μαθητών τροφοδοτείται από την αλλαγή του κλίματος στην τάξη από τον ‘επιστημονικό αποκλεισμό’ σε μια ανοιχτή αντιμετώπιση θεμάτων από τις φυσικές επιστήμες που αφορούν και άλλα γνωστικά πεδία, προσφέροντας ταυτόχρονα εποικοδομητικά στην παραδοσιακή διδασκαλία των φυσικών επιστημών (Leacock & Sharlin 1977, Nielsen & Thomsen 1990).

Στο πλαίσιο της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών για την εκπαίδευση του πολίτη η διδασκαλία των φυσικών επιστημών στοχεύει στην καλλιέργεια στάσεων και συμπεριφορών που συμπληρώνουν το προφίλ του σύγχρονου πολίτη και ξεφεύγουν από τα παραδοσιακά πλαίσια της καλλιέργειας στάσεων που αφορούν μόνο τη διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών. Έτσι μέσα από τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών επιχειρείται η καλλιέργεια στάσεων όπως π.χ. στάση ανοιχτή στην αλλαγή και την καινοτομία, αντιρατσιστική στάση, μη-σεξιστική στάση, στάση αποδοχής της διαφ ορετικότητας, στάση ενεργή απέναντι σε περιβαλλοντικά θέματα κ.ά.

http://atlaswikigr.wikifoundry.com/page/%CE%B3%CE%BD%CF%89%CF%83%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE,+%CE%BC%CE%B5%CF%84%CE%B1%CE%B3%CE%BD%CF%89%CF%83%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE+%CE%BA%CE%B1%CE%B9+%CF%83%CF%85%CE%BD%CE%B1%CE%B9%CF%83%CE%B8%CE%B7%CE%BC%CE%B1%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE+%CE%B4%CE%B9%CE%AC%CF%83%CF%84%CE%B1%CF%83%CE%B7+%CF%84%CF%89%CE%BD+%CF%86%CF%85%CF%83%CE%B9%CE%BA%CF%8E%CE%BD+%CE%B5%CF%80%CE%B9%CF%83%CF%84%CE%B7%CE%BC%CF%8E%CE%BD

Φανή Σέρογλου

Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης – Παιδαγωγική Σχολή ΑΠΘ – seroglou@eled.auth.gr
https://rotasapantaw.wordpress.com/wp-admin/post.php?post=9116&action=edit

Advertisements