Ανάπτυξη των δεξιοτήτων διερεύνησης παιδιών 10-12 ετών μέσω του προγράμματος "Το πανηγύρι της επιστήμης ως μέσο καλλιέργειας δεξιοτήτων διερεύνησης στο δημοτικό σχολείο"

Abstract

Οι δεξιότητες διερεύνησης είναι πτυχές της διερεύνησης, μιας μη γραμμικής διεργασίας, η οποία περιλαμβάνει σχεδιασμό και εκτέλεση πειραμάτων για συλλογή στοιχείων με σκοπό τη διατύπωση έγκυρων απαντήσεων σε διερευνήσιμα ερωτήματα. Η επιστημονική διερεύνηση επιτρέπει τη μετάβαση από τα στοιχεία στη θεωρία και στηρίζει την ανάπτυξη και εγκυροποίηση της επιστημονικής γνώσης. Περιλαμβάνει εφαρμογή εννοιών, γνωστικών διαδικασιών και πρακτικών δεξιοτήτων και αξιοποιείται κατά τη διαδικασία επίλυσης προβλήματος που σχετίζονται με την καθημερινότητα. Η ανάπτυξη δεξιοτήτων διερεύνησης αποτελεί στόχο εκπαιδευτικών προγραμμάτων που εστιάζουν στην προαγωγή του επιστημονικού αλφαβητισμού. Η παρούσα έρευνα επικεντρώνεται σε ενδελεχή μελέτη της ανάπτυξης των δεξιοτήτων διερεύνησης μέσα από τη συμμετοχή παιδιών 10-12 ετών στο διδακτικό πρόγραμμα «Το Πανηγύρι της Επιστήμης ως μέσο καλλιέργειας δεξιοτήτων διερεύνησης στο δημοτικό σχολείο». Ειδικότερα, η έρευνα στοχεύει: (α) στην κωδικοποίηση βασικών δεξιοτήτων που υπεισέρχονται στη διαδικασία διεκπεραίωσης διερευνήσεων, (β) την κατασκευή μιας μονοδιάστατης κλίμακας μέτρησης των βασικών πτυχών της διερευνητικής διεργασίας, (γ) τη μελέτη της ανάπτυξης των δεξιοτήτων διερεύνησης μέσα από τη συμμετοχή σε Πανηγύρι Επιστήμης, (δ) τη χαρτογράφηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των δεξιοτήτων διερεύνησης στην πορεία ανάπτυξής τους και (ε) τον εντοπισμό δυσκολιών που δυσχεραίνουν τις προσπάθειες των παιδιών να διεκπεραιώσουν διερευνήσεις. Στην παρούσα έρευνα αναπτύσσονται 33 έργα αξιολόγησης ανοικτού τύπου με σκοπό τη μέτρηση των δεξιοτήτων διερεύνησης. Τα έργα χορηγούνται σε 337 παιδιά 9-15 ετών με σκοπό την ανάπτυξη μιας έγκυρης και αξιόπιστης κλίμακας μέτρησης. Το εργαλείο αξιοποιείται για συλλογή ποιοτικών και ποσοτικών δεδομένων που αφορούν στην ανάπτυξη δεξιοτήτων διερεύνησης διαμέσου της συμμετοχής 172 παιδιών 10-12 ετών στο διδακτικό πρόγραμμα για το Πανηγύρι της Επιστήμης. Συγκεκριμένα, συλλέγονται δεδομένα σχετικά με τη διαφοροποίηση της επίδοσης στις δεξιότητες διερεύνησης, τις αλληλοσυσχετίσεις μεταξύ τους και τις δυσκολίες που αντιμετωπίζονται κατά τη διεκπεραίωση διερευνήσεων. Δεδομένα, συλλέγονται και από τα βιβλιάρια διερεύνησης που χρησιμοποιούν τα παιδιά για οργάνωση της διερεύνησής τους για συμμετοχή σε Πανηγύρι Επιστήμης. Η εγκυρότητα και αξιοπιστία της έρευνας διασφαλίζονται διαμέσου διαφόρων διεργασιών που επιχειρούνται στο πλαίσιο συλλογής και κωδικοποίησης των δεδομένων. Για επεξεργασία των δεδομένων της έρευνας εφαρμόζονται διάφορες μέθοδοι και τεχνικές ανάλυσης, όπως είναι η φαινομενογραφία, η παραγοντική ανάλυση, το στατιστικό μοντέλο one-parameter IRT Rasch, μη παραμετρικά τεστ σύγκρισης και συντελεστές συσχέτισης. Τα αποτελέσματα της έρευνας καταδεικνύουν την ύπαρξη εννέα διακριτών πτυχών που υπεισέρχονται στη διαδικασία διεκπεραίωσης διερευνήσεων, οι οποίες περιγράφονται από ποιοτικά επίπεδα και μπορούν να μετρηθούν από μια μονοδιάστατη κλίμακα μέτρησης, με 33 ή 22 έργα αξιολόγησης. Το έγκυρο και αξιόπιστο εργαλείο μέτρησης έχει τη δυνατότητα να αξιολογεί και να εντοπίζει διαφοροποιήσεις στην επίδοση στις δεξιότητες διερεύνησης διαμέσου της συμμετοχής στο διδακτικό πρόγραμμα «Το Πανηγύρι της Επιστήμης ως μέσο καλλιέργειας δεξιοτήτων διερεύνησης στο δημοτικό σχολείο». Αλληλοσυσχετίσεις μεταξύ των δεξιοτήτων διερεύνησης, καθώς και γνωστικά εμπόδια που υπεισέρχονται στη διαδικασία διεκπεραίωσης διερευνήσεων υποδεικνύουν σημεία αναθεώρησης και βελτίωσης του όλου διδακτικού προγράμματος. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας θεωρούνται αξιόλογα και μπορούν να αξιοποιηθούν για εκπαιδευτικούς σκοπούς. Η διεκπεραίωση άλλων ερευνών θα μπορούσαν να συμβάλουν στην επέκταση των αποτελεσμάτων της παρούσας.

Investigative skills are facets of scientific investigation, a non linear procedure which incorporates the design and execution of experiments aiming to formulate valid answers to investigative questions based on collected evidence. Scientific investigation allows the transition from evidence to theory and it, therefore, supports the development and validation of scientific knowledge. It includes the application of concepts, cognitive processes and practical skills and is utilized in problem solving related to everyday issues. The development of investigative skills is the target of educational programs focusing on the promotion of scientific literacy. The current study incorporates a thorough investigation of the development of investigative skills through the participation of 10-12 year old students in the educational program “The Science Fair as a means to developing investigative skills in elementary school”. Particularly, the study aims to accomplish the following: (a) the encoding of fundamental skills involved in the investigative procedure, (b) the construction of a valid one-dimensional measuring scale of investigative skills, (c) the study of the development of investigative skills through a structured Science Fair approach, (d) the mapping of interactions between investigative skills through their development and (e) the identification of difficulties that hamper student’s efforts to conduct investigations. An instrument with 33 paper and pencil open-ended tasks was developed for the purposes of this research. The tasks are firstly administered to 337 students aged 9-15 years old in order to construct a valid and reliable measurement scale regarding to skills involved in the investigative procedure. The instrument is utilized for collecting qualitative and quantitative data regarding to the development of investigative skills through the participation of 172 students aged 10-12 year old in a structured Science Fair approach. In particular, results about the performance in investigative skills, the interactions between them and difficulties encountered by students in their efforts to conduct investigations are collected. Evidence is also collected from booklets used by students in their preparation for participating in a Science Fair. Several procedures are followed while collecting and coding the data to reassure the validity and reliability of the research. The data of the research are analyzed using methods and techniques such as phenomenography, factor analysis, one-parameter IRT Rasch Model, non parametric tests and correlation coefficients. The results of the research demonstrate that the investigative procedure incorporates nine discrete aspects described by classified qualitative levels that can be evaluated with a one-dimensional measurement scale including either 33 or 22 tasks. The valid and reliable measurement tool has the power to evaluate and identify the differentiation of the performance in investigative skills throughout the participation in a structured Science Fair approach. Interactions between investigative skills and cognitive obstacles encountered in the procedure of conducting a scientific investigation indicate ways to review and improve the educational program. The results of the present research are considered as remarkable and they can be utilized for educational purposes. Further research is finally proposed in order to contribute to the extension of the results of this study.