Κυκλοφορικό σύστημα : προς μια νέα διδακτική προσέγγιση υπό το πρίσμα της θεωρίας της δραστηριότητας

Abstract

Η παρούσα έρευνα εξέτασε τη συγκριτική αποτελεσματικότητα μιας εναλλακτικής διδακτικής προσέγγισης για την ενότητα «Κυκλοφορικό Σύστημα» σε σχέση με την παραδοσιακή διδακτική προσέγγιση, όπως προτείνεται στα διδακτικά εγχειρίδια της Στ τάξης δημοτικού. Η εναλλακτική διδακτική προσέγγιση αξιοποίησε δυνατότητες ΤΠΕ, αφού ενσωματώθηκαν προσομοιώσεις που οπτικοποιούσαν τη δομή και τη λειτουργία της καρδίας ή/και τη δομή και τη λειτουργία του κυκλοφορικού συστήματος και τις αλληλεπιδράσεις του με άλλα συστήματα (πεπτικό, αναπνευστικό κ.ά.). Στην έρευνα, συμμετείχαν 2 άθικτα τμήματα Στ τάξης, από κάθε ένα από τρία μεγάλα δημοτικά σχολεία ενός αστικού κέντρου, μιας πόλης της Κύπρου. Ένα τμήμα από κάθε σχολείο εντάχθηκε με τυχαίο τρόπο στην ομάδα ελέγχου (ΟΕ), ενώ τα άλλα τρία τμήματα στην πειραματική ομάδα (ΠΟ). Οι δύο ομάδες μαθητών διδάχθηκαν με την παραδοσιακή διδακτική προσέγγιση και την εναλλακτική διδακτική προσέγγιση, αντίστοιχα. Σε όλους τους μαθητές, χορηγήθηκαν αρχικά σε ηλεκτρονική μορφή οι Σταθερές Προοδευτικές Μήτρες του Raven (ΣΠΜR) και η επίδοσή των μαθητών σε αυτές θεωρήθηκε ότι αντιπροσώπευε το επίπεδο γενικής γνωστικής ικανότητάς τους. Μετά την ολοκλήρωση της διδασκαλίας της ενότητας, χορηγήθηκε ένα κοινό δοκίμιο αξιολόγησης της ενότητας (ΔΑΕ), ειδικά διαμορφωμένο για τους σκοπούς της έρευνας. Οι απαντήσεις των μαθητών στις ερωτήσεις του ΔΑΕ σχετίζονταν με τη συμπλήρωση διαγραμμάτων του κυκλοφορικού συστήματος και της καρδίας, και τη λεκτική επεξήγησή τους, ενώ σε άλλες περιπτώσεις οι απαντήσεις των μαθητών ήταν μόνο λεκτικές ή απαιτούσαν την εφαρμογή αναλογικής σκέψης. Τα διαγράμματα και οι λεκτικές απαντήσεις των μαθητών αναλύθηκαν με τη σταθερή συγκριτική μέθοδο ανάλυσης, δημιουργώντας ρήτρες αξιολόγησης για τη δομή της καρδίας (ΔΚ), τη δομή κυκλοφορικού συστήματος (ΔΚΣ), τη λειτουργία του κυκλοφορικού συστήματος (ΛΚΣ), την αναλογική σκέψη (ΑΣ) και για το ρόλο και τη σύσταση του αίματος (ΑΡΣ). Με βάση τις ρήτρες αξιολόγησης, έγινε ποσοτικοποίηση των επιδόσεων των μαθητών για κάθε μια από τις επιμέρους μεταβλητές, ενώ ως συνολική επίδοση θεωρήθηκε το άθροισμά τους. Με βάση τα αποτελέσματα αυτά, πραγματοποιήθηκαν στατιστικές αναλύσεις, ενώ πραγματοποιήθηκαν και συμπληρωματικές ποιοτικές αναλύσεις και συγκρίσεις των απαντήσεων των μαθητών από τις δύο ομάδες. Οι αναλύσεις διακύμανσης έδειξαν ότι δεν υπήρχαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ αγοριών και κοριτσιών και μεταξύ των μαθητών των δύο ομάδων στις επιδόσεις τους στις ΣΠΜR, παρόλο που επιλέγηκαν άθικτα τμήματα για το τυχαίο σχηματισμό των δύο ομάδων, που διδάκτηκαν με διαφορετική διδακτική προσέγγιση. Ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) 2 (φύλο) Χ 2 (ομάδα), με εξαρτημένη μεταβλητή τη συνολική επίδοση των μαθητών στο ΔΑΕ, έδειξε μόνο στατιστικά υψηλότερη επίδοση για τους μαθητές της ΠΟ, ενώ το μέγεθος του αποτελέσματος για τη στατιστικά σημαντική διαφορά υπέρ των μαθητών της ΠΟ ήταν .73. Δεν εντοπίστηκαν άλλες στατιστικά σημαντικές διαφορές ή στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση φύλου και ομάδας ως προς τη συνολική επίδοση στο ΔΑΕ. Μετά από πολλαπλή ανάλυση διακυμάνσεων (ΜΑΝOVA) 2 (φύλο) Χ 2 (ομάδα), με εξαρτημένες μεταβλητές τις επιμέρους επιδόσεις των μαθητών, εντοπίστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων (ΠΟ και ΟΕ) σε δύο μόνο επιμέρους επιδόσεις (ΔΚ και ΔΚΣ) όπου οι μαθητές της πειραματικής ομάδας είχαν στατιστικά υψηλότερες επιδόσεις από τους μαθητές της ομάδας ελέγχου (p =.001 και p=.000, αντίστοιχα), ενώ δεν εντοπίστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ αγοριών και κοριτσιών ή στατιστικά σημαντικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ φύλου και ομάδας, ως προς κάθε μία από τις επιμέρους επιδόσεις. Συνακόλουθες αναλύσεις πολλαπλής παλινδρόμησης, με εξαρτημένη μεταβλητή τη συνολική επίδοση των μαθητών των δύο ομάδων ή τη συνολική επίδοση των μαθητών της κάθε ομάδας, έδειξαν ότι η συνολική επίδοση των μαθητών στο ΔΑΕ μπορούσε να προβλεφθεί, εκτός από τη διδακτική προσέγγιση, και από τη σχολική επίδοση ή τη γενική γνωστική ικανότητα των μαθητών, μεταξύ των οποίων υπήρχε και στατιστικά σημαντική συσχέτιση (r=.518, p.<.01). Οι συμπληρωματικές ποιοτικές αναλύσεις που ακολούθησαν επιβεβαίωσαν την υπεροχή των μαθητών της ΠΟ και τις αναβαθμισμένες και ποιοτικά ορθότερες απαντήσεις τους όχι μόνο για τις μεταβλητές που εντοπίστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές (ΔΚ και ΔΚΣ), αλλά και για άλλες μεταβλητές (ΛΚΣ και ΑΣ), ενώ οι μαθητές και των δύο ομάδων είχαν πολύ χαμηλές επιδόσεις στη μεταβλητή ΑΡΣ. Η κριτική θεώρηση της όλης προσπάθειας υπό το πρίσμα της θεωρίας της δραστηριότητας (Εngeström, 1988) ανέδειξε επίσης τις εντάσεις και αντιφάσεις που προέκυψαν στο εκπαιδευτικό σύστημα δραστηριότητας, όπου έγινε η εισαγωγή της εναλλακτικής διδασκαλίας. Τα συμπεράσματα, σε σχέση με την εισαγωγή και την αποτελεσματική ενσωμάτωση των ΤΠΕ στα δημόσια σχολεία, αλλά και το ρόλο των εκπαιδευτικών ως μέρους του συστήματος, επιβάλλουν συστηματικότερες προσπάθειες αξιοποίησης των δυνατοτήτων της τεχνολογίας στη μαθησιακή διαδικασία. Τα συνολικά όμως αποτελέσματα της ενσωμάτωσης των προσομοιώσεων στη διδασκαλία επιβεβαιώνουν την υπεροχή της εναλλακτικής διδακτικής προσέγγισης και υπογραμμίζουν την ανάγκη για εντατικοποίηση των προσπαθειών αξιοποίησης των δυνατοτήτων των τεχνολογικών εργαλείων με περισσότερο οργανωμένες και συστηματικές προσπάθειες για αξιοποίηση της προστιθέμενης αξίας τους και ανάπτυξη της τεχνολογικής παιδαγωγικής γνώσης περιεχομένου των εκπαιδευτικών. Προτείνονται θεωρητικές και πρακτικές εφαρμογές των πορισμάτων της έρευνας, ενώ γίνεται εισήγηση για διδακτικές παρεμβάσεις μεγαλύτερης διάρκειας και με καλύτερη αξιοποίηση των δυνατοτήτων της τεχνολογίας ή και άλλους πειραματικούς σχεδιασμούς που θα αναιρούν τους περιορισμούς της παρούσας έρευνας για επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων και έλεγχο των προτάσεων της παρούσας έρευνας.

The study investigated the comparative effectiveness of an alternative teaching approach for the circulatory system in comparison with the traditional teaching approach that is described in the twelfth-grade textbook. The alternative teaching approach invested on the affordances of technology and integrated simulations of the structure and function of both the heart and the circulatory system and its connections to other systems, such as the digestive or the respiratory system. The sample of the study consisted of two intact classes from each of three elementary schools from the center of a city in Cyprus. One intact class from each of the three schools was randomly assigned to the experimental group (EG), while the other three intact classes constituted the control group (CG). The three classes of the control group were taught the circulatory system by each class teacher following the traditional teaching and the students in the experimental group were separately taught by the researcher who employed the alternative teaching approach. All the students were administered an electronic version of Raven’s Progressive Matrices (RPM) and students’ performance on them was considered as a measure of their general cognitive ability (GCA). A specifically designed test was administered to all students after completing the teaching in the six classes. Students’ answers to the questions of the test included both diagrams and explanations of diagrams of the heart and the circulatory system or in other cases students’ answers included only textual answers or demanded the use of analogical reasoning. Students’ diagrams and textual answers were systematically analysed using the constant comparative analysis method. Thus, different rubrics were developed evaluating students’ performance concerning the structure of the heart (HS), the structure of the circulatory system (SCS), the function of the heart (HF) and the function of the circulatory (FCS), the blood and its constitution and function (BFC) and analogical reasoning (AR). The rubrics were also used for scoring students’ qualitative answers, while the sum of the five variables was considered as students’ total performance on the test. Based on these scores, several statistical analyses were performed, while additional qualitative analyses were used for comparing students’ replies from the two groups. Analysis of variance indicated that there were no statistically significant differences between boys and girls or between students of the two groups in terms of their GCA, although the two groups were formed by randomly assigning intact classes to them. A 2 (gender) x 2 (groups) ANOVA, with dependent variable students’ performance on the final test, indicated that students in the EG performed statistically better than students in the CG. The effect size of this difference, using the standard deviation of students’ performance in the CG, was .73. There were no other significant differences, or statistically significant interaction effects, in terms of students’ total performance on the final test. A 2 (gender) x 2 (groups) MANOVA, using students’ performance on each of the five partial variables, identified significant differences between the students of the two groups for only two variables, that is, the HS and the SCS, p =. 001 and p=.000, respectively. There were no statistically significant differences between boys and girls or statistically significant interactions between gender and group in terms of any of the five variables. Regression analyses, with dependent variable students’ total performance on the final test, or students’ performance on the final test from each group, indicated that only school performance or students’ GCA (beyond the teaching approach) was the only predictor of students’ total performance on the final test, while school performance and students’ GCA were however significantly correlated (r=.518, p.<.01). Additional qualitative analyses confirmed that the students of the EG had in all cases more complete and qualitatively better answers in comparison with the students’ answers from the CG, while this was true for all the variables and not just for HS and SCS, where significant differences were identified. It was also clear that students from both groups had very low performance on BCF. Critical examination of the effectiveness of the alternative teaching approach, using activity theory (Engeström, 1988) as a lens of examination, identified a number of tensions and inconsistencies among the constituent parts of the activity stemming from the whole educational system or each school’s separate activity system. The attempt to introduce an alternative teaching approach identified tensions and inconsistencies indicating the role of the teachers and other parts of the activity system, which clearly point out the need for systematic and coordinated efforts to integrate technology in the teaching/learning process, taking full advantage of the affordances of technology and investing on their added value. Nevertheless, the total evidence from the present study confirms the superiority of the alternative teaching approach and underline the urgent need to intensify research attempts to optimally integrate ICT and its affordances in the teaching/learning environment, taking full advantage of its added value. This points to the direction to encourage teachers to develop their familiarity and competencies in terms of their pedagogical content knowledge as an important way of transforming the learning environment, so that it caters for the needs of the individual learners, their learning difficulties and/or their alternative conceptions. Several theoretical and practical suggestions are put forward, while the urgent need for designing interventions of longer duration, for employing more interactive simulations and different research design, as a way of overcoming the limitations of the present study and confirming its conclusions are also discussed.