Η διδασκαλία με μοντέλα και οι παρανοήσεις των μαθητών

Ένα καλό μοντέλο είναι κατασκευαστικά ολοκληρωμένο σε σχέση με τα στοιχεία που το αποτελούν, έχει όλα τα ουσιώδη στοιχεία της ιδέας - στόχου, είναι συναφές και κατάλληλο στο επίπεδο λεπτομερειών, χρησιμοποιείται κατάλληλο λεξιλόγιο, είναι συγκεκριμένο στην παρουσίασή του, η σχέση των μερών είναι προφανής και παρέχει καθαρή αντιληπτική εξήγηση ενώ επισημαίνονται ο σκοπός και οι περιορισμοί του μοντέλου. Ωστόσο κατά τη διδασκαλία με μοντέλα δημιουργούνται προβλήματα. Το μεγαλύτερο πρόβλημα αφορά τη σύγχυση μοντέλου και πραγματικότητας. Αν και για έναν επιστήμονα η διάκριση των δυο επιπέδων περιγραφής, αυτών του μοντέλου και της πραγματικότητας, είναι αυτονόητη και γίνεται σχεδόν αυτόματα, η διάκριση των δυο επιπέδων για τους μαθητές δεν είναι καθόλου αυτονόητη, συχνά συγχέουν τα δυο επίπεδα και τούτο, διότι για να φτάσουν σε μια τέτοια διάκριση πρέπει να οικοδομήσουν βήμα - βήμα τα συστατικά των δυο επιπέδων, πριν μπορέσουν να τα συσχετίσουν και να λειτουργήσουν με τη βοήθεια κάποιου μοντέλου. Περιπλοκές προκύπτουν στην επικοινωνία ειδικού με αρχάριους καθώς χρησιμοποιούνται όροι ή λεκτικές συντομεύσεις με διαφορετική σημασιοδότηση. Πολλοί σπουδαστές βρίσκουν τα αναλογικά μοντέλα, που διεισδύουν σε επιστημονικές εξηγήσεις, και προκλητικά και μπερδευτικά. Η διδασκαλία μοντέλων και η μοντελοποίηση είναι ιδιαίτερα δύσκολη, όταν οι δάσκαλοι έχουν έλλειψη γνώσης παιδαγωγικού περιεχομένου ή όταν τα εγχειρίδια και τα άλλα υλικά του προγράμματος ισχυροποιούν ή εισάγουν εναλλακτικές έννοιες.

Οι παρανοήσεις των μαθητών (για το φυσικό κόσμο)

Οι παρανοήσεις διακρίνονται σε αυτές που οφείλονται στις εμπειρίες των μαθητών και σε αυτές που οφείλονται στη διδασκαλία. Οι εμπειρικές αναφέρονται και ως εναλλακτικές ή διαισθητικές (native conceptions). Σε εμπειρικές παρανοήσεις εντάσσονται έννοιες που έχουν κατανοηθεί τουλάχιστον σε κάποια έκταση μέσω καθημερινών εμπειριών και αλληλεπίδραση με φαινόμενα, τέτοιες όπως η ενέργεια, η κίνηση και η βαρύτητα. Οι εναλλακτικές ιδέες των παιδιών έχουν κάποια κοινά χαρακτηριστικά (Driver, R., Guesne E. & Tiberghien A., (1985/93), Μερικά χαρακτηριστικά των ιδεών των παιδιών και οι συνέπειές τους για τη διδασκαλία. In R. Driver, E. Guesne, A. Tiberghien (Eds.), Οι ιδέες των παιδιών στις Φυσικές Επιστήμες (ελλ. Μετ.) Αθήνα, Ε.Ε.Φ., Τροχαλία,. 273-285). Για τους μαθητές τα μη ορατά δεν υπάρχουν. Εστιάζουν σε εμφανή χαρακτηριστικά (περιορισμένη εστίαση) και στην κίνηση παρά στην ακινησία. Δεν διαχωρίζουν τις έννοιες και κάνουν χρήση μιας λέξης για την περιγραφή πολλών φαινομένων. Όταν τα παιδιά εξηγούν τις αλλαγές, οι συλλογισμοί τους τείνουν να ακολουθούν μια γραμμική αιτιακή αιτιολογία. Σκέφτονται αλυσιδωτά και με προτίμηση προς μια κατεύθυνση χωρίς να αντιμετωπίζουν αντιστρεπτές διαδικασίες. Επίσης έχουν δυσκολία στην αντίληψη της αλληλεπίδρασης των γεγονότων και δείχνουν εξάρτηση από το πλαίσιο. Όταν αντιμετωπίζουν ένα πρόβλημα "σχολικού" τύπου, το επιλύουν ανατρέχοντας στις σχολικές γνώσεις, ενώ όταν αντιμετωπίζουν κάποιο μη "τυποποιημένο" πρόβλημα χρησιμοποιούν τις ιδέες τους.

Μοντέλα και επιστημολογία

Οι Grosslight et al. (1991) διερεύνησαν τις απόψεις σπουδαστών και ειδικών στις επιστήμες σχετικά με τη δομή και τους στόχους των μοντέλων. Ανάλογα με το πώς κάποιος περιγράφει τη σχέση των μοντέλων με την πραγματικότητα και το ρόλο που παίζουν οι ιδέες σε σχέση με τα μοντέλα, ενέταξαν τις κατανοήσεις των μοντέλων σε 3 επίπεδα που αντικατοπτρίζουν τρεις διαφορετικές επιστημολογικές όψεις σχετικά με τα μοντέλα και την χρήση τους στις επιστήμες. Πολλοί μαθητές των πρώτων τάξεων της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης ήταν στο επίπεδο 1, όπου σημειώθηκε 1 προς 1 αντιστοιχία μεταξύ μοντέλων και πραγματικότητας και τα μοντέλα είναι παιχνίδια ή μικρά ατελή αντίγραφα των πραγματικών αντικειμένων. Κάποιοι μαθητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης έφτασαν στο επίπεδο 2, όπου τα μοντέλα παρέμειναν αντικείμενα πραγματικού κόσμου ή γεγονότα παρά αναπαράσταση των ιδεών, είναι ατελή ή έχουν διαφορετική εξάρτηση από τα περιεχόμενα, υπάρχει ένας συγκεκριμένος, σαφής σκοπός που επιδρά τον τρόπο που δομείται το μοντέλο. Ωστόσο η κύρια εστίαση είναι ακόμη στο μοντέλο και σε μια πραγματικότητα μοντελοποιημένη, όχι στις ιδέες που απεικονίζονται καθ’ αυτές. Οι ειδικοί ικανοποιούν τα κριτήρια του επιπέδου 3, κατά το οποίο τα μοντέλα είναι πολλαπλά, είναι εργαλεία σκέψης και διαχειρίζονται από τους ειδικούς σκόπιμα ώστε να ταιριάζουν στις επιστημολογικές ανάγκες τους. Σύμφωνα με τους Grosslight et al. η επιστημολογική πρόοδος είναι συνάρτηση της αυξημένης χρήσης δυναμικών νοητικών μοντέλων, όταν συνοδεύεται με την μείωση της εξάρτησης από στατικά μοντέλα αντικειμένων (Grosslight L., Unger, C. & Jay, E., Smith, C.L., (1991), Understanding Models and their Use in Science: Conceptions of Middle and High School Students and Experts, Journal of research in Science teaching, 28, 799-822).