Λεκτικές και εικονικές αναλογίες σε κείμενα: κατανόηση εννοιών των φυσικών επιστημών από μαθητές δημοτικού σχολείου: διδακτορική διατριβή

Abstract

Αποτελέσματα προηγούμενων ερευνών έδειξαν ότι οι αναλογίες οδηγούν σε αποτελεσματική επεξεργασία αφηρημένων εννοιών, που πολλές φορές είναι δύσκολο να κατανοηθούν από μαθητές της πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης. Αυτό φυσικά προϋποθέτει ότι ο μαθητής μπορεί να αντιπαραβάλλει τα στοιχεία, και κυρίως τις σχέσεις που χαρακτηρίζουν μια γνωστή έννοια (βάση), με τα στοιχεία και τις σχέσεις που χαρακτηρίζουν μια άγνωστη έννοια (στόχος). Η παρούσα έρευνα διερεύνησε τη συμβολή λεκτικών και εικονικών αναλογιών για την κατανόηση αφηρημένων επιστημονικών εννοιών, από παιδιά Δημοτικού σχολείου Στην έρευνα έλαβαν μέρος 714 μαθητές (374 αγόρια και 340 κορίτσια Δ’, Ε’ και Στ’ τάξης) από 40 τάξεις δημοτικών σχολείων αστικής και αγροτικής περιοχής της Κύπρου. Οι μαθητές έδωσαν αρχικά πληροφορίες για τα δημογραφικά τους στοιχεία και συμπλήρωσαν τέσσερα προ-πειραματικά δοκίμια (το δοκίμιο με τις προοδευτικές μήτρες του Raven, δύο από τα μέρη του δοκιμίου μέτρησης της εργαζόμενης μνήμης μαθητών των Pickering και Gathercole (2001) και ένα δοκίμιο αναλογικής σκέψης). Ακολούθως, οι μαθητές κάθε τάξης χωρίστηκαν τυχαία σε τρεις ομάδες (δύο πειραματικές ομάδες και μια ομάδα ελέγχου). Όλοι οι μαθητές μελέτησαν κείμενα που αφορούσαν τη χρησιμότητα των λευκών αιμοσφαιρίων, τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και τη δομή και λειτουργία του κυττάρου. Τα κείμενα που μελέτησαν οι μαθητές της ομάδας ελέγχου δεν περιείχαν αναλογίες, ενώ οι μαθητές της πρώτης πειραματικής ομάδας μελέτησαν κείμενα με ενσωματωμένες γραπτές (λεκτικές) αναλογίες και οι μαθητές της δεύτερης κείμενα με λεκτικές και εικονικές αναλογίες (διπλές αναλογίες). Οι μαθητές, αφού επέστρεψαν τα κείμενα που μελέτησαν, απάντησαν σε δοκίμια με ερωτήσεις μνήμης και συμπερασματικές ερωτήσεις. Ζητήθηκε επίσης από τους μαθητές να επιλέξουν ανάμεσα από τέσσερις συσκευές, που η λειτουργία τους παρουσιάστηκε διαγραμματικά, εκείνη που, κατά τη γνώμη τους, αποτελούσε το κατάλληλο ανάλογο για τη λειτουργία του ματιού και να δικαιολογήσουν την απάντησή τους. Μετά την πάροδο δύο μηνών, οι μαθητές απάντησαν ξανά στις ίδιες ερωτήσεις μνήμης και τις συμπερασματικές ερωτήσεις. Με τη στατιστική ανάλυση των δεδομένων της έρευνας, εντοπίστηκαν ορισμένες στατιστικά σημαντικές αλληλεπιδράσεις στις επιδόσεις των μαθητών, αλλά τόσο η ποσοτική, όσο και η ποιοτική ανάλυση, έδειξαν ότι οι μαθητές που μελέτησαν τα κείμενα με τις διπλές αναλογίες είχαν καλύτερες επιδόσεις από τους υπόλοιπους μαθητές στην μετα-πειραματική και την αργοπορημένη μετα-πειραματική εξέταση. Βρέθηκε επίσης ότι οι μεγαλύτεροι μαθητές είχαν στατιστικά καλύτερες επιδόσεις από τους μικρότερους μαθητές, αλλά δεν εντοπίστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των επιδόσεων αγοριών και κοριτσιών. Ακόμη βρέθηκε ότι η ηλικία και οι επιδόσεις των μαθητών στα τέσσερα προ-πειραματικά δοκίμια και το μορφωτικό επίπεδο του πατέρα είχαν σημαντική συμβολή στην πρόβλεψη των επιδόσεων των μαθητών τόσο στα μετα-πειραματικά όσο και στα αργοπορημένα μετα-πειραματικά δοκίμια. Τα αποτελέσματα της έρευνας υποδεικνύουν την αποτελεσματικότητα των διπλών κυρίως αναλογιών για τη διδασκαλία αφηρημένων επιστημονικών εννοιών στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση και την ανάγκη για συστηματικότερη διερεύνηση της αποτελεσματικότητας των αναλογιών (λεκτικών και εικονικών) με παρεμβάσεις μεγαλύτερης διάρκειας, ή με αξιοποίηση τεχνολογικών εργαλείων και των δυνατοτήτων τους. Προβάλλεται επίσης η ανάγκη για συστηματική αξιοποίηση των αναλογιών στην προ-υπηρεσιακή και την ενδο-υπηρεσιακή επιμόρφωση των εκπαιδευτικών, αλλά και στα αναλυτικά προγράμματα και τα διδακτικά εγχειρίδια, αφού οι αναλογίες φαίνεται να αποτελούν ένα ισχυρό μαθησιακό εργαλείο.

Previous research evidence indicates that the use of analogies can facilitate the comprehension of abstract concepts by primary school pupils. The facilitating effect of analogies depends on learners’ ability to easily identify similarities between the elements and the relations that describe a well known concept (base), and the elements and the relations that describe an unknown concept (target). The present study investigated the extent to which the use of textual and pictorial analogies can facilitate primary school pupils’ comprehension of abstract scientific concepts. The sample consisted of 714 fourth-, fifth-, and sixth-grade students (374 boys and 340 girls) from 40 intact classes from urban and rural areas. The pupils provided initially their demographic data and were then administered four pre-tests, the Raven’s progressive matrices test, two parts from the working memory test battery for children (Pickering & Gathercole, 2001), and an analogical reasoning test. The students from each intact class were randomly divided into 3 equal groups (two experimental groups and a control group). All students studied textual materials relating to the use of white blood cells, the process of photosynthesis and the structure of the animal cell. The students of the control group studied textual materials without any analogies, while the students of the first and second experimental groups studied texts with either only textual, or with textual and pictorial analogies, respectively. The students, after returning the respective textual materials, were administered a test including memory and inferential questions. They were also asked to select, among four devices whose their functioning was presented diagrammatically, a device that could be the best analogy for the functioning of the eye. After two months, students were administered another test that included only the same memory and inferential questions. Statistical analysis of the data identified some interaction effects among the independent variables of the study. The quantitative and qualitative analysis of the collected data clearly indicated that the students that studied texts with double analogies had significantly better achievement than all the other students in the post-tests and the delayed post-test. Older students also performed significantly better than younger students, and there was no significant difference between the performance of boys and girls. Students’ performance on both the post-tests and the delayed post-test could be significantly predicted by their achievement on the four pre-tests and their father education. The overall results indicate that the combined effect of textual and pictorial analogies contributed significantly to primary school pupils’ comprehension of abstract scientific concepts. The results also point to the need for a more systematic attempt to investigate the effectiveness of analogies (textual and pictorial) using more extensive interventions, or investing on modern technologies’ affordances. It also raises the need for effective use of analogies for teachers’ pre- and in-service training, and for the transformation of the school curriculum and books by inserting and integrating different analogies within them.