Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΣΤΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ

Κατά τον Αριστοτέλη το πείραμα αποτελεί την αφετηρία της επιστημονικής έρευνας και παίζει σημαντικό ρόλο στη διαλεκτική εξέταση των προτεινόμενων ερμηνειών. Οι πραγματικές αρχές μπορούν να αποδειχθούν αληθινές μόνο με βάση τα γεγονότα.

Από ιστορική άποψη το πείραμα απέκτησε σημαντική θέση στην εξέλιξη της επιστήμης στην εποχή της επιστημονικής επανάστασης. Ο F.. Βacon στο βιβλίο του Νovum Organum (1620) υποστηρίζει ότι η φύση πρέπει να ερμηνευθεί μέσω των αισθήσεων βοηθούμενων με πειράματα. Ο ίδιος έλεγε ότι την κατάλληλη γνώση την αποκτάει κανείς όχι με την παθητική θέαση, αλλά με τον ενεργητικό πειραματισμό.

Το πείραμα περιλαμβάνει τη δημιουργία του περιβάλλοντος που είναι σχεδιασμένο να δώσει απάντηση σε μια ορισμένη ερώτηση γύρω από τις φυσικές διαδικασίες.

Ο πειραματιστής καθορίζει:

Πως θα γίνει η παρατήρηση

Ποιοι παράγοντες θα μεταβάλλονται.

Ποιοι θα παραμείνουν σταθεροί κ.τ.λ.

Το πείραμα αποτελεί ισχυρό εργαλείο πρόκλησης εννοιολογικής αλλαγής. Αυτός που θα επιθυμούσε να προσεγγίσει εποικοδομητικά κάποιο γνωστικό αντικείμενο οφείλει να επιλέξει προσεκτικά το κατάλληλο πείραμα.

Η πειραματική επίδειξη στην τάξη περιλαμβάνει μια σειρά ενεργειών καλά προγραμματισμένων και σχεδιασμένων, που αποβλέπουν στην απεικόνιση ενός φαινομένου και την κατανόησή του από τους μαθητές. 

Οι τεχνικές λειτουργίες του πειράματος

Το πείραμα στη διαδικασία παραγωγής της γνώσης έχει διαφορετικές λειτουργίες όπως:

Δοκιμάζεται η αλήθεια μιας υπόθεσης.

2. Δοκιμάζεται συνολικά μια θεωρία.

3. Αναζητούνται νέα φαινόμενα που προβλέφτηκαν θεωρητικά. (Η ανακάλυψη του πλανήτη Ποσειδώνα για παράδειγμα, έγινε, ύστερα από την πρόβλεψη του Leverrier)

4. Δημιουργούνται νέα υλικά, όπως συνέβη σε μεγάλη έκταση στη Χημεία.

5. Δημιουργούνται νέα αντικείμενα. 

6. Μελετώνται αναλογίες και πρότυπα.

Είδη του πειράματος

Φυσικά

Λογικό μαθηματικά .

Θεμελιώδη

(Τα αρχικά πειράματα που πλέον συγκαταλέγονται στην ιστορία των Φυσικών Επιστημών)

Έρευνας

Ερευνητικά πειράματα μαθητών:

Αληθινά προβλήματα (real problems)

Εκείνα που εμπλέκουν τη φαντασία των παιδιών (fantasy expeririments)

Πειράματα σκέψης (thought experiments)

Πειράματα και διδακτικές προσεγγίσεις

Στην Παραδοσιακή προσέγγιση το πείραμα είναι κυρίως πείραμα επίδειξης με αυστηρή καθοδήγηση που εκτελείται συνήθως από το δάσκαλο και η συμμετοχή του μαθητή είναι ανύπαρκτη

Στην Ανακαλυπτική προσέγγιση μπορεί να είναι πείραμα επίδειξης, να εκτελείται σε ομάδες από τους μαθητές ή και ατομικά. Ο δάσκαλος παίζει το ρόλο του μεσάζοντα ανάμεσα στο μαθητή και το πείραμα. Βάση στήριξης αποτελούν η περιέργεια και το ενδιαφέρον του μαθητή που αποτελούν ισχυρές παρωθητικές δυνάμεις.

Στην Εποικοδομητική προσέγγιση μπορεί να είναι πείραμα επίδειξης, να εκτελείται σε ομάδες από τους μαθητές ή και ατομικά. Εισάγεται όμως στη διδασκαλία μόνο εφόσον προάγει τις γνωστικές εκείνες διεργασίες στους μαθητές που επιτρέπουν να γεφυρωθεί το χάσμα ανάμεσα στις γνώσεις που επιθυμούμε να οικοδομήσουν οι μαθητές και στις προϋπάρχουσες ιδέες τους. Το πείραμα μπορεί να είναι και 1) πείραμα επίδειξης γα τη διδασκαλία μιας έννοιας: Στην περίπτωση αυτή ο δάσκαλος διεξάγει το πείραμα και οι μαθητές μπορούν να συμμετέχουν περιγράφοντας τη διαδικασία ή και με άλλους τρόπους. 2) πείραμα επίδειξης για την πρόκληση ενδιαφέροντος: αυτό μπορεί να γίνει στην αρχή της διδασκαλίας με την προϋπόθεση ότι το «παράξενο» δε θα το εξηγήσει ο δάσκαλος αλλά θα προηγηθεί η διδασκαλία της νέας έννοιας και στη συνέχεια θα ζητηθεί από τους μαθητές να εξηγήσουν το γιατί.

Κριτική του πειράματος:

Οι διαδικασίες είναι αυστηρά προκαθορισμένες και οι μαθητές εργάζονται βάση συγκεκριμένων οδηγιών. Τα περιθώρια για αυτενέργεια είναι μικρά.

Οι έννοιες απλά παρουσιάζονται δε διαπραγματεύονται.

Ασάφεια των εννοιών και δημιουργία άγχους και ανασφάλειας για τους μαθητές.

Προβλήματα τεχνητά- λύσεις προκαθορισμένες- όχι αυθόρμητη δράση.

Μη αυθεντική ανακάλυψη:

·        Παιδαγωγικό πρόβλημα è   πώς θα προσανατολιστούν οι μαθητές να ανακαλύψουν αυτό που πρέπει και πώς θα αντιμετωπιστούν ανακαλύψεις που αποκλίνουν από τις επιστημονικές πεποιθήσεις.

·        Φιλοσοφικό πρόβλημα è   το σχολικό πείραμα δεν αντανακλά τον τρόπο δουλειάς των Φυσικών Επιστημών.

Υπερβολική έμφαση στις επιστημονικές δεξιότητες.

Αμφίβολη αξία των εντυπωσιακών πειραμάτων.

Συμπέρασμα

Το πείραμα ανήκει στο φυσικό κόσμο, όπως οι μαθητές τον αντιλαμβάνονται με τις αισθήσεις τους. Ωστόσο η κατανόηση και η ερμηνεία του πειράματος ανήκουν στον «κόσμο» των συμβόλων, τον «κόσμο» των εννοιών, που είναι ένας «κόσμος» αφηρημένος. Το γεγονός αυτό εξηγεί γιατί δυσκολεύονται οι μαθητές να κατανοήσουν όχι μόνο το πείραμα, αλλά γενικότερα την επιστήμη. Έτσι άλλα αντιλαμβάνονται οι μαθητές και άλλα νομίζουν οι δάσκαλοι ότι αυτοί αντιλαμβάνονται. 

Η δημιουργία πειραμάτων μόνο με βάση τη θεωρία, χωρίς απότερο σκοπό τη γνωστική σύγκρουση με τις εναλλακτικές ιδέες των μαθητών είναι περιορισμένης αποτελεσματικότητας για την κατανόηση των σχετικών εννοιών.

Συμπερασματικά λοιπόν θα λέγαμε πως το πείραμα είναι αναγκαίο για την κατανόηση διαφόρων φυσικών μεγεθών και εννοιών, για την ανακάλυψη των μηχανισμών των φυσικών φαινομένων, για την επιβεβαίωση των φυσικών νόμων, για την αναθεώρηση εσφαλμένων αντιλήψεων κλπ. Μόνο του όμως δεν είναι ικανό να προσφέρει τα παραπάνω σε όλο το φάσμα των Φυσικών Επιστημών. Χρειάζεται απαραίτητα και η εποικοδομητική συζήτηση, ως συμπλήρωμα της βιωματικής εμπειρίας από την εμπλοκή σε πειραματικές διαδικασίες.