Pojasnjevanje učinkovitosti reševanja problemov s področja trojne narave predstavitev naravoslovnih pojmov

Raziskovalni projekt je namenjen pojasnjevanju strategij reševanja naravoslovnih problemov udeležencev z različnim znanjem naravoslovnih, še posebej pa kemijskih pojmov na treh ravneh predstavitev. Predstavitev treh ravni naravoslovnih pojmov je v kemijskem izobraževanju v zadnjih tridesetih letih pomembno področje raziskovanja doma in po svetu. Tri ravni predstavitev se nanašajo na to, da je mogoče naravoslovne pojme predstaviti s pomočjo eksperimentalnega dela ali opazovanja pojavov (makroskopska raven), s pomočjo razlage opažanj na ravni interakcij med delcev snovi (submikroskopska raven) ter na ravni zapisov razlag z različnimi simboli, ki imajo specifične pomene (simbolna raven). Posameznikova sposobnost reševanja specifičnih naravoslovnih problemov je odvisna od integrativnega razumevanja vseh teh treh ravni. Za pojasnjevanje strategij reševanja naravoslovnih avtentičnih problemov se bodo uporabljale različne tehnike zbiranja podatkov od tistih, ki so za področje izobraževanja manj klasične in se uporabljajo v kognitivnih znanostih (npr. očesni sledilec, psiho-fiziološki parametri, avdio-video snemanja) do tistih, ki so za raziskave na področju naravoslovnega izobraževanja bolj standardne (vprašalniki, testi in preizkusi znanja). Ker je enoznačno nemogoče pojasniti zapletene kognitivne procese je smiselno uporabiti triangulacijo tehnik zbiranja podatkov in jih tudi kompleksnejše analizirati. Iz takih rezultatov je mogoče natančneje sklepati na potekajoče kognitivne procese med določenimi miselnimi aktivnostmi. Na osnovi zaključkov empirične raziskave, ki bo vključevala tudi analizo učiteljevih strategij poučevanja trojne narave kemijskih pojmov v osnovni in srednji šoli ter predmetno-specifičnih kompetenc za izobraževanje učiteljev, bo mogoče podati model poučevanja trojne narave kemijskih pojmov na vseh ravneh šolanja. Omogočala bo tudi razviti vzorčne učne module izbranih naravoslovnih vsebin ne le kemije temveč tudi biologije in fizike, v katerih se odraža trojna narava kemijskih pojmov. Raziskovalni rezultati, smernice poučevanja in učenja trojne narave kemijskih pojmov ter razviti moduli bodo osnova za pripravo monografije ter drugih znanstvenih objav doma in mednarodno.

Izdelane in ovrednotene so bile animacije na submikroskopski ravni za pojasnjevanje izbranih naravoslovnih pojmov: agregatna stanja vode, prehodi med agregatnimi stanji, lastnosti plinov, raztapljanje in ozmoza. Ugotovljeno je, da vizualizacija teh pojmov pozitivno vpliva na njihovo razumevanje in na reševanje avtentičnih problemov, ki jih vključujejo. Meritve očesnega sledilca pri spremljanju reševanja avtentičnih problemov so pokazale, da čas trajanja fiksacije na določene cone zanimanja na animacijah napove uspešnost glede na čas branja besedila, ki opisuje problem. Pri učenju naravoslovnih pojmov (besedilni material s slikovnim materialom in vključenimi animacijami) omogočajo meritve očesnega sledilca sklepanje na kognitivne aktivnosti pri procesiranju informacij pri reševanju problema.

Za poučevanje in razumevanje naravoslovnih pojmov je bistveno povezovanje makro, submikro in simbolne ravni. Analiza rezultatov omogoča pripravo smernic za pripravo učnega materiala ter strategij poučevanja trojne narave naravoslovnih pojmov na vseh ravneh šolanja. Strokovna monografija, ki je v pripravi, bo vključevala strokovne osnove poučevanja in učenja trojne narave naravoslovnih pojmov ter predloge učnih vsebin za izbrane naravoslovne pojme.