17 research outputs found
Teaching and learning through the use of scientific and technological models: the case of floating and sinking phenomena
No full textΗ παρούσα εργασία διαπραγματεύεται α) την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας
μιας ΔΜΣ που αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού
προγράμματος Materials Science, και β) την ανάδειξη και ερμηνεία της κυκλικής
εξελικτικής διαδικασίας βελτίωσής της. Ειδικότερα, όσον αφορά την αξιολόγηση της
αποτελεσματικότητας διερευνάται ο βαθμός στον οποίο η κατανόηση της
επιστημολογικής γνώσης (στοιχεία της φύσης των μοντέλων και του συλλογισμού
της στρατηγικής ελέγχου μεταβλητών) μπορεί να επηρεάσει την εννοιολογική
κατανόηση της πυκνότητας καθώς και τις ερμηνείες των μαθητών στα φαινόμενα της
πλεύσης και της βύθισης. Επίσης, σχετικά με την ανάδειξη και ερμηνεία της
διαδικασίας βελτίωσης της ΔΜΣ, στόχος είναι να περιγραφούν οι βελτιωτικές
αλλαγές που πραγματοποιήθηκαν από την πιλοτική στην κανονική εφαρμογή της
ΔΜΣ, καθώς και να διερευνηθούν οι παράγοντες που τις καθόρισαν. Η ΔΜΣ
υιοθέτησε μια διδακτική μέθοδο βασισμένη στη Διερεύνηση (IBSE) στο πλαίσιο του
κοινωνικού εποικοδομητισμού, με την έννοια ότι έδωσε έμφαση στη μάθηση η οποία
πραγματοποιείται καθώς οι μαθητές εργάζονται και οικοδομούν τη νέα γνώση στο
περιβάλλον μιας ομάδας και στο σύνολο μιας τάξης.
Κύριο ερευνητικό εργαλείο για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της ΔΜΣ
ήταν το γραπτό ερωτηματολόγιο. Οι απαντήσεις των μαθητών στα έργα του γραπτού
ερωτηματολογίου, ομαδοποιήθηκαν με τη μέθοδο της συνεχούς σύγκρισης της
Θεμελιωμένης θεωρίας λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη τις κατηγορίες που
βρέθηκαν στη σχετική βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα αυτής της ποιοτικής
ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για την ποσοτική ανάλυση των μαθησιακών
αποτελεσμάτων με στόχο από τη μία τη σύγκριση της τελικής γνωστικής κατάστασης
των μαθητών με την αρχική, και από την άλλη τη διερεύνηση των σχέσεων μεταξύ
της εννοιολογικής κατανόησης και της κατανόησης της επιστημολογικής γνώσης.
Η ερευνητική μέθοδος που ακολουθήσαμε για την ανάλυση της διαδικασίας
βελτίωσης της ΔΜΣ από την πιλοτική στην κανονική εφαρμογή βασίστηκε στο
θεωρητικό πλαίσιο του Pickering (1995) όπως αυτό προσαρμόστηκε και
εξειδικεύτηκε στο χώρο της ΔΦΕ. Το μοντέλο του Pickering περιγράφει τη διαδικασία
με την οποία μια ερευνητική ομάδα της ΔΦΕ, σχεδιάζει και αναπτύσσει μια ΔΜΣ
μέσα από το σχήμα στόχος-αντίσταση-προσαρμογή. Στόχο αποτελεί κάθε διδακτικός
στόχος ή / και κάθε αναμενόμενο μαθησιακό αποτέλεσμα. Αντίσταση αποτελεί κάθε
δυσκολία στην διαδικασία σχεδιασμού, ανάπτυξης και εφαρμογής της ΔΜΣ. Προσαρμογή αποτελεί κάθε βελτιωτική αλλαγή που έχει σκοπό να ξεπεραστεί μια
αντίσταση.
Σχετικά με την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της ΔΜΣ προέκυψαν τα εξής
αποτελέσματα. Υπήρξε στατιστικά σημαντική βελτίωση σε όλες τις περιοχές
μάθησης, αμέσως μετά την παρέμβαση. Η βελτίωση δε αυτή, διατηρήθηκε και επτά
μήνες μετά την παρέμβαση. Επιπλέον, από τον συνδυασμό των αποτελεσμάτων
που προέκυψαν με τη στατιστική τεχνική Ανάλυσης Διαδρομών (Path Analysis) και
με την ποιοτική ανάλυση ανάδειξης μαθησιακών μονοπατιών αναδείχθηκε η σημασία
της διδασκαλίας και της κατανόησης της επιστημολογικής γνώσης (ΣΕΜ και Μ) στην
εννοιολογική κατανόηση της πυκνότητας και του φαινομένου της Π/Β. Τέλος, φάνηκε
ότι η αλλαγή οντολογικής κατηγορίας της έννοιας της πυκνότητας παίζει καθοριστικό
ρόλο στη βελτίωση του εξηγητικού πλαισίου των φαινομένων Π/Β.
Σχετικά με τη διαδικασία βελτίωσης της ΔΜΣ προέκυψαν τα εξής. Οι περισσότερες
βελτιωτικές αλλαγές που πραγματοποιήθηκαν στη ΔΜΣ, από την πιλοτική στην
κανονική εφαρμογή, σχετίζονταν με την επιστημολογική γνώση δηλαδή τη μέθοδο
ΣΕΜ και τη φύση και το ρόλο των μοντέλων, ενώ λίγες ήταν οι αλλαγές σχετικά με
την Π/Β ή την πυκνότητα. Οι ερευνητές είχαν τον κύριο ρόλο στον σχεδιασμό και την
ανάπτυξη της ΔΜΣ και μάλιστα κυρίως στις καινοτομίες που εισάγονται με αυτήν,
όπως είναι η διερεύνηση και η μοντελοποίηση. Από την άλλη, οι δάσκαλοι ενώ
συμμετέχουν στις διαδικασίες, στοιχείο που από μόνο του είναι σημαντικό, η
συμμετοχή τους είναι δευτερεύουσα, κυρίως λόγω έλλειψης εμπειριών σχετικά με τα
καινοτομικά στοιχεία της σειράς και κατάλληλου υπόβαθρου. Ο παράγοντας που
καθόρισε την πλειοψηφία των βελτιωτικών αλλαγών ήταν ο εκπαιδευτικός. Στις
περιπτώσεις αυτές οι αλλαγές χαρακτηρίζονται ως τοπικές – καθοδηγητικές.
Αντίθετα, οι λίγες αλλαγές, οι οποίες είτε εν μέρει είτε πλήρως καθοδηγήθηκαν από
τον επιστημονικό παράγοντα, χαρακτηρίζονται ως ολιστικές – ανοιχτές
Teaching and learning floating and sinking: A meta-analysis
No full textThis meta-analysis summarizes findings from 69 intervention studies on teaching floating and sinking conducted between 1977 and 2021
Teaching and learning floating and sinking: A meta-analysis
No full textThis meta-analysis summarizes findings from 69 intervention studies on teaching floating and sinking conducted between 1977 and 2021
Experimental activities about heat conduction in metals
No full textIn this paper we describe two experimental activities regarding heat conduction in metals. The activities were designed according to the Predict-Observe-Explain strategy and are appropriate for primary and secondary school students. The aim is for the students to find out that heat is conducted at the same rate in all directions, regardless of the height difference from the heating point. The alternative idea attempted to be confronted through the aforementioned activities is that heat is considered a substance with fluid’s properties. © 2024 The Author(s). Published by IOP Publishing Ltd
Teaching and learning floating and sinking: A meta‐analysis
No full textFloating and sinking (FS) is a key topic in science education, both at primary and secondary levels. The interpretation of FS phenomena, however, is challenging due to the difficulty of the scientific concepts and explanatory models involved (e.g., density, buoyancy), along with students' everyday experiences, which conflict with scientific explanations. Consequently, many studies over the last few decades have investigated how FS could be taught effectively to students of different ages while utilizing multiple teaching approaches. This meta‐analysis summarizes findings from 69 intervention studies on teaching FS conducted between 1977 and 2021. Over all studies, we estimated a mean effect size of g = 0.85 (95% CI = 0.71, 0.99). This large effect size demonstrates that, although FS is a challenging concept, teaching FS is effective even in elementary school. Moreover, in a moderator analysis, we investigate the effect of intervention characteristics, students' age, as well as study design, and assessment features on the mean study effect size. To analyze the effect of these moderator variables, we use a three‐level hierarchical meta‐regression model for dealing with multiple effect sizes from single studies. We found two intervention characteristics that explain variance in study effect sizes: longer lasting interventions result in larger effect sizes and interventions where hands‐on experiments are applied are more effective than those utilizing virtual experiments. Furthermore, studies with a treatment‐control group comparison have significantly smaller effect sizes than studies with a pre‐post design. We discuss the implications of our findings regarding the moderator variables for effective teaching of FS and further research on FS
Design, Development, Implementation, and Evaluation of a Teaching–Learning Sequence on Heat Conduction
No full textA review of the literature on students’ ideas about thermal concepts and phenomena indicates that primary students tend to associate material properties with the concept of heat and perceive water and air as good heat conductors. These ideas appear to represent a significant obstacle to the conceptual understanding of heat conduction. In this study, a Teaching–Learning Sequence on heat conduction was designed and implemented in order to capture students’ learning pathways while they were taught the phenomenon in question. This study was carried out using the Teaching Experiment method on twelve fifth graders. Qualitative methods were used for the data analysis. The results indicated specific learning pathways through which students could construct elements of the scientifically accepted view of heat conduction. Although, initially, all the students attributed material properties to the concept of heat, at the end of the sequence, the majority were able to provide explanations of the phenomenon that were more aligned with the scientific perspective. The major obstacles encountered by students in their learning pathways and strategies for overcoming them were identified. Additionally, significant findings emerged that could inform the enrichment of the sequence in a potential re-implementation
Investigation of Pre-service Primary Teachers’ Self-Efficacy Beliefs towards Inquiry-Based Science Teaching and Learning
No full textΒιβλιογραφία: σ. 102-114Οι σύγχρονες εκπαιδευτικές μεταρρυθμίσεις γύρω από την Εκπαίδευση στις Φυσικές Επιστήμες (Φ.Ε.) θέτουν ως επίκεντρο της προσοχής τη διερευνητική τους προσέγγιση και τις μορφές που αυτή διαδραματίζει στη σχολική τάξη. Ως εκ τούτου, είναι ύψιστης προτεραιότητας η στελέχωση των σχολικών μονάδων με άρτια καταρτισμένους εκπαιδευτικούς, με σκοπό την ανέλιξη των μαθητών τους σε επιστημονικά εγγράμματους πολίτες. Σαφή ένδειξη που αντανακλά τις διδακτικές τους πρακτικές, αποτελούν οι πεποιθήσεις αυτο-αποτελεσματικότητάς τους και το επίπεδο στο οποίο συνίστανται, ώστε να διεξάγουν διερευνητικά προσανατολισμένες διδασκαλίες εννοιών και φαινομένων των Φ.Ε. Όπως καταδεικνύεται από την υφιστάμενη διεθνή βιβλιογραφία, έγκεινται σε σχετικά υψηλά επίπεδα για τους υποψήφιους διδάσκοντες. Σκοπός, λοιπόν, της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι η διερεύνηση των πεποιθήσεων αυτο-αποτελεσματικότητας που διαθέτουν μελλοντικοί εκπαιδευτικοί Πρωτοβάθμιας Εκπαίδευσης για τη διερευνητική διδασκαλία και μάθηση στις Φ.Ε. Ως εργαλείο μέτρησης του προσήμου και της έντασης τους για τις δύο επιμέρους διαστάσεις της (προσδοκίες αποτελεσματικότητας των μελλοντικών εκπαιδευτικών και προσδοκίες αποτελέσματος της διδασκαλίας∙ Bandura, 1977), συναρτήσει των πέντε βασικών χαρακτηριστικών της Διερεύνησης και των παραλλαγών τους (National Research Council [NRC], 2000), στάθηκε το Teaching Science as Inquiry (TSI∙ Dira-Smolleck, 2004). Το δείγμα της έρευνας απαρτίζεται από εκατόν εβδομήντα πέντε (175) προπτυχιακούς φοιτητές και φοιτήτριες Π.Τ.Δ.Ε. Δευτερευόντως, εξετάσθηκαν ενδεχόμενες συσχετίσεις μεταξύ των πεποιθήσεών τους ως προς το φύλο και το έτος σπουδών, που διανύουν, μέσω Student’s t-tests Ανεξάρτητων Δειγμάτων και μονόδρομης ANOVA, αντίστοιχα. Καθώς αποπειράθηκε η προσαρμογή του TSI στο κοινωνικοπολιτισμικό και εκπαιδευτικό ελληνικό πλαίσιο, αξιολογήθηκε, ακόμη, η εσωτερική αξιοπιστία και η εννοιολογική εγκυρότητά του. Σύμφωνα με τα ευρήματα, αποκαλύφθηκαν μέτριες προς υψηλές πεποιθήσεις για κάθε διάσταση, όμως περισσότερο θετικές προέκυψαν οι προσδοκίες αποτελεσματικότητας των εκπαιδευτικών, όπως και στατιστικά μη σημαντικές αποκλίσεις για τις δύο μεταβλητές. Το μεταγλωττισμένο TSI χαρακτηρίζεται από αποδεκτή εσωτερική συνέπεια∙ εντούτοις, μέσα από τον έλεγχο της εννοιολογικής του εγκυρότητας, διασταυρώθηκαν διαφορετικά αποτελέσματα, συγκριτικά με της αρχικής του εκδοχής (Dira-Smolleck, 2004; Smolleck et al., 2006). Καταληκτικά, παρέχονται ερευνητικές, θεωρητικές και πρακτικές συνέπειες, παρατίθενται ορισμένοι περιορισμοί της έρευνας και προτείνονται κατευθυντήριες γραμμές για μελλοντικές επιδιώξεις στο χώρο της Διερευνητικά Προσανατολισμένης Εκπαίδευσης στις Φ.Ε.Contemporary educational reforms concerning Science Education place the center of attention in its inquiry approach and the forms it takes in the classroom. Therefore, it is of utmost importance staffing schools with professionally qualified teachers, in order to develop their students into scientifically literate citizens. A clear indicator reflecting their instructional practices are their self-efficacy beliefs and the level at which they are located, so that they conduct inquiry-oriented teachings about scientific concepts and phenomena. As it is shown from the existing international literature, they are found at relatively elevated levels in the case of prospective teachers. Thus, the purpose of the present study is the investigation of future elementary teachers’ self-efficacy beliefs towards inquiry-based Science teaching and learning. As a measuring instrument of their sign and intensity for both of its individual dimensions (prospective teachers’ efficacy expectations and outcome expectations of their teaching; Bandura, 1977), depending on the five essential features of classroom inquiry and their variations (National Research Council [NRC], 2000), the Teaching Science as Inquiry (TSI; Dira-Smolleck, 2004) was used. The study’s sample consisted of one hundred seventy-five (175) postgraduate department of primary education students. Secondarily, correlations between their beliefs and their gender, and the first with their year of study were examined via Independent Samples Student’s t-tests and one-way ANOVA, respectively. As the adaptation of TSI to the Greek sociocultural and instructional context was attempted, its internal reliability and construct validity were also assessed. According to the findings, there were unveiled moderate to high beliefs for each of the dimensions, yet more positive teachers’ efficacy expectations than the latter, as well as statistically insignificant deviations for the two variables. The translated TSI is characterized as an acceptably internally consistent instrument; however, through the examination of its construct validity, different results were ascertained than those of the instrument’s initial version (Dira-Smolleck, 2004; Smolleck et al., 2006). Lastly, researching, theoretical and practical implications are provided, specific research limitations are presented and guidelines for future research in the field of Inquiry-Based Science Education are suggested.128 σ
Design, development, implementation and evaluation of inquiry-based activities aiming at discriminating the concepts of temperature and heat, in the 4th grade
No full textΒιβλιογραφία: 59-63Η παρούσα εργασία πραγματεύεται πτυχές της διδακτικής της Φυσικής, με ιδιαίτερη έμφαση στη διδασκαλία και την μάθηση των θερμικών φαινομένων και συγκεκριμένα στη διάκριση των εννοιών θερμοκρασία και θερμότητα στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση. Η εργασία αποτελείται από δύο μέρη, το «Θεωρητικό» και το «Εμπειρικό μέρος». Στο «Θεωρητικό μέρος» παρουσιάζονται πληροφορίες για τον τρόπο που προτείνεται από τη βιβλιογραφία να διδάσκονται οι Φυσικές Επιστήμες, το περιεχόμενο και τους στόχους των μαθημάτων, στο ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα. Ακόμη, περιέχεται η επιστημονική άποψη, για την επιλεγείσα θεματική, μαζί με τις εναλλακτικές ιδέες των μαθητών για αυτές. Στο «Εμπειρικό μέρος» της εργασίας, γίνεται η περιγραφή μιας Διδακτικής πρότασης, με διερευνητική προσέγγιση, για τη Δ΄ τάξη του Δημοτικού σχολείου. Η Διδακτική πρόταση σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε λαμβάνοντας υπόψη τα σχετικά ερευνητικά δεδομένα και εφαρμόστηκε σε σχολική τάξη (Ν=12), ενώ αξιολογήθηκε με τη χρήση γραπτού ερωτηματολογίου πριν και μετά την παρέμβαση. Επίσης, στο «Εμπειρικό μέρος» περιγράφεται αναλυτικά η Μεθοδολογία της έρευνας και παρουσιάζονται τα Αποτελέσματά της, τα οποία, στην συνέχεια, συζητούνται σε σχέση με το θεωρητικό μέρος, στο κεφάλαιο «Συζήτηση και συμπεράσματα». Από τα ευρήματα της έρευνας προέκυψε πως η διδακτική πρόταση που σχεδιάστηκε και περιγράφεται στην παρούσα εργασία, είχε ελαφρά θετική επίδραση τους μαθητές, τροποποιώντας τις σχετικές ιδέες τους για τις έννοιες θερμοκρασία και θερμότητα, με τρόπο που ενισχύει τη διάκρισή τουςThe present bachelor thesis discusses aspects of teaching Physics, with a particular emphasis on the teaching and learning of thermal phenomena, specifically on the distinction between the concepts of temperature and heat in Primary Education. The thesis is divided into two parts, the “Theoretical” and the “Empirical part”. The “Theoretical part” provides information about the way that Natural Sciences are proposed to be taught and about the content and the goals of teaching Natural Sciences in Greek Elementary education. It also includes the scientific perspective on the selected content, as well as the students’ alternative ideas about it. In the “Empirical part”, an inquiry – based teaching proposal for the fourth grade of primary school is described. This proposal was designed and developed according to the relevant literature and has been implemented in a school class (Ν=12), while it has been evaluated using a pre- and post - questionnaire. The “Empirical part” also comprises the Research methodology and the Results of the research, that are discussed in the chapter Discussion and conclusions in relation to the “Theoretical part”. The findings of the research showed that the teaching proposal that was designed and described in this thesis had a slight positive impact on the students, in modifying their relevant ideas about the concepts of temperature and heat, supporting their distinction87 σ
Does the Understanding of Managing Variables among Pre-Service Early Childhood Teachers Correspond to Distinct Teaching Methods in Their Future Careers?
No full textThis study aims to examine the views of pre-service early childhood student teachers (referred to as student teachers) regarding the potential impact of an inquiry-based science course on their intention to utilize inquiry-based learning approaches, such as the Control of Variables Strategy (CVS) method. The study comprised a preliminary phase (N = 17) and a primary phase (N = 81). The participants’ level of understanding of the inquiry-based method was assessed using an open- and semi-open questionnaire. A 34-item Likert-type questionnaire was created using the Theory of Planned Behavior in the preliminary phase of the study and utilized in the primary phase to examine student teachers’ intentions to include the CVS technique into their lessons. The results showed student teachers’ strong intention to implement inquiry-based learning strategies, being supported by their positive estimations of managing the CVS method engagement in the classroom. However, their estimations of the significant others’ opinions and the personal gain–loss balance expected from engaging with the CVS method significantly hindered their intention. Most interestingly, the results of the study suggest that the various levels of comprehension of the CVS method attained by student teachers are connected to the adoption of distinct approaches in their future teaching endeavors. In light of these results, we discuss several teaching implications
