despre metoda stiintifica

“Ştiinţa înseamnă putere”
Francis Bacon, 1561-1626


Studiul Ştiinţelor Naturale beneficiază de o metodă clasică, ce datează încă din secolul al VI-lea, când Galileo Galilei şi Francis Bacon puneau pentru prima dată această problemă. Începând de atunci, observarea pasivă a naturii şi reproducerea conştientă şi sistematică, cu un scop precis a proceselor naturale de interes, au evoluat spre modificarea condiţiilor de desfăşurare şi chiar spre obţinerea de noi procese utile omului. Studiul Naturii presupune observarea lumii reale, analiza faptelor observate şi efectuarea de experimente. Acestea din urmă, au menirea de a a testa ipotezele făcute în urma observării lumii reale.

1. De la primele observaţii spre teoria ştiinţifică

Pavlov afirma ca: „ observaţia nu face decât să adune ce îi oferă natura, în timp ce experienţa ia de la natură ceea ce doreşte ea”.
Mai puţin ştiinţifice la început, observaţiile noastre senzoriale nu ne oferă suficientă siguranţă. Simţurile noastre ne-au ghidat încă din fragedă copilărie în explorarea lumii încomjurătoare. Ele sunt însă subiective. Probabil aţi întâlnit deja exemplul cu personajul care ţine, pentru câteva minute bune, o mână într-un vas cu apă foarte rece iar cealaltă în alt vas cu apă foarte caldă. Dacă el va introduce ulterior ambele mâini într-un vas cu apă de la robinet, mâna care a fost în apă rece va semnala că acum apa este caldă, iar cea care a fost în apă caldă, o va indica drept rece!

Atunci? Simţurile noastre ne pot înşela?

Răspunsul este pozitiv! Percepţiile noastre sunt subiective, deci ne pot înşela în aprecierile făcute.
Din acest motiv s-au născut instrumentele de măsură. Ele culeg date obiective oferindu-ne astfel mai multă certitudine. Toată lumea a utilizat probabil o linie sau un cronometru! Ştim cum arată şi ce la ce folosesc cântarul, voltmetrul, radarul, microscopul sau telescopul. Evident că utilizarea lor pentru a măsura presupune existenţa unui operator care poate introduce erori de măsură. Chiar şi instrumentele pot introduce propriile lor erori de măsură. Pentru a mări precizia de măsurare se utilizează mai multe aparate de măsură şi mai multe persoane care să măsoare ceea ce ne propunem. Astfel, şansa de a ne apropia cu valoarea medie a măsurătorilor efectuate de valoarea reală, adevărată, creşte.
În timpul unui experiment provocat observăm controlat efectul variaţiei unui parametru ajustat de către experimentator, în condiţiile în care ceilalţi factori rămân constanţi. În acest mod apare un set de adevăruri care descriu şi explică observaţiile experimentale şi care emit predicţii privind comportamentul sistemelor investigate. Teoria ştiinţifică oferă răspunsul complet pentru întrebări de genul: „ Cum relaţionează anumite corpuri?” sau „De ce între anumite corpuri există o anumită relaţie?”.
O teorie ştiinţifică este acceptată dacă are caracter universal, adică dacă este în acord cu toate observaţiile efectuate.


2. Metoda ştiinţifică

Vom prezenta etapele care se parcurg în decursul unei cercetări ştiinţifice. În general, cea mai mare parte a unei astfel de cercetări este dedicată investigaţiei experimentale. Scopul declarat al unui experiment este de a culege informaţii din lumea reală prin intermediul percepţiilor noastre senzoriale şi/ sau al abilităţilor noastre de a judeca (raţiona). Spre exemplu, putem identifica copacii din pădure cu ajutorul văzului, putem identifica păsările cu ajutorul auzului. La fel mirosul, gustul şi simţul nostru tactil ne pot ajuta să investigăm ceea ce ne înconjoară. Aceste percepţii trebuie însă completate cu raţionamente logice. Nu vom întâlni palmieri la Sinaia, deoarece iernile de aici sunt foarte reci, iar palmierii se întâlnesc în zonele calde. Tot raţiunea este cea care ne permite să emitem predicţii asupra lumii înconjurătoare. Predicţiile sunt absolut necesare pentru a putea eventual controla evoluţia anumitor sisteme placând de la trecutul lor cunoscut şi de la parametrii pe care îi au la un moment dat. Revenind, etapele care trebuie parcurse în timpul unei investigaţii ştiinţifice sunt descrise în continuare. Le puteţi vizualiza şi în schema din figura 1.
Observaţia

Ne referim aici la observaţia obiectivă a unui sistem, lipsită de opinia personală şi de eventuala credinţă. Observaţia se bazează pe fapte care s-au întâmplat şi cărora alţii le pot atribui valoare de adevăr: adevărat sau fals.
Potrivit opiniei teoreticienilor cunoaşterii ştiinţifice noi nu pornim de la observaţii pure, ci întotdeauna avem anumite ipoteze pe care le lansăm în exterior. Nu avem o observaţie, ci o facem. Noi avem zilnic anumite aşteptări cu privire la mediul înconjurător, de care ne dăm seama abia cand ele ne sunt înşelate. Deci realitatea ne răspunde cu un feed–back negativ, care determină reconfigurarea aşteptărilor noastre. Observaţiile joacă un rol important în procesul de modificare a dispoziţiilor de a reacţiona, dispoziţiile de a recţiona trebuie să fie prezente mai întâi, pentru a putea sa fie modificate.

Formularea ipotezei

Observaţia efectuată la primul pas se referă la starea prezentă sau la ceea ce s-a întâmplat în trecut. Noi ne propunem să efectuăm predicţii asupra evoluţiei viitoare. Vom apela la raţionamentul inductiv care implică generalizarea pornind de la detaliile specifice sistemului studiat. De fapt la raţionamentul ipotetico-deductiv.
Ipoteza ştiinţifică reprezintă, în principiu, o presupunere bazată pe raţionament logic, emisă în încercarea de a găsi răspunsul la o întrebare sau de a rezolva o problemă ivită.
Ipoteza formulată trebuie să fie, cu alte cuvinte, stabilă în spaţiu şi în timp. Totodată, trebuie să fie în acord deplin cu observaţiile disponibile, să fie cât se poate de simplă. În final, ipoteza trebuie să fie testabilă şi potenţial infirmabilă (dacă este cazul).
Există în filosofia ştiinţei un principiu al infirmării potenţiale a oricărei ipoteze. Deşi poate părea ciudat, atunci când ne propunem să găsim un răspuns pentru o problemă, ne aşteptăm de regulă să găsim nişte adevăruri. Ipotezele ştiinţifice se diferenţiază prin faptul că ele au întotdeauna posibilitatea de a fi testate spre a fi infirmate. Dacă o ipoteză nu permite testarea pentru a o dovedi falsă, atunci ea nu este ipoteză ştiinţifică. Albert Einstein afirma: “Nu numărul experimentelor îmi poate demonstra adevărul; este suficient un singur experiment care să-mi dovedească că mă înşel.”
Cele mai importante surse ale cunoaşterii noastre sunt: tradiţia şi cunoaşterea apriori. Prin critică, noi modificăm cunoaşterea care ne–a parvenit pană în momentul de faţă. În viziunea lui Karl Popper: aceasta nu este o lume a confirmării adevărurilor, ci una a infirmării erorilor. Noi învăţăm doar dacă eliminăm eroarea!

Efectuarea predicţiilor

Deci ipoteza va reprezenta o presupunere enunţată pe baza unor fapte cunoscute, cu privire la esenţa, cauza, legea, mecanismul intern al unui fenomen. De fapt, ipoteza reprezintă tentativa de a răspunde la o problemă dată, în forme adecvate pentru a fi, testată.
Ipoteza este pe de altă parte baza pentru formularea unei predicţii, adică pentru un anumit tip de testare, din care ar trebui să se obţină adevărul sau falsitatea ipotezei enunţate.
Suntem deci în etapa care presupune testarea valorii de adevăr a ipotezei făcute anterior. Dar cum anume o putem testa?
Să considerăm ipoteza lui Einstein: gravitaţia curbează razele de lumină. Testarea acestei ipoteze se putea face prin observarea directă a razelor emise de către o stea aflată în dreptul Soarelui în timpul unei eclipse totale. Ea ar fi putut fi infirmată dacă poziţia stelei ar fi rămas aceeaşi ca mult înaintea eclipsei. Deci, în absenţa comportamentului specific din timpul eclipsei, ipoteza este falsă! Din acest motiv, ipoteza considerată este ştiinţifică. Expediţia comdusă de Sir Arthur Eddington, în anul 1919, în insula Principe, a confirmat deplasarea poziţiei stelei în timpul eclipsei, deci a confirmat ipoteza potrivit căreia lumina emisă de stea era cu atât mai curbată cu cât steaua era mai apropiată de Soare.
Să considerăm acum ipoteza: configuraţiile planetare în care planetele sunt aliniate, îmbunătăţesc puterea de decizie a oamenilor. Aceasta este o ipoteză, dar nu este ştiinţifică. Multe persoane sunt de acord cu ipoteza, dar ea nu poate fi testată spre a fi infirmată sau confirmată. Ea rămâne doar o speculaţie.
Cum se nasc ipotezele?

Ei bine, nu există a reţetă pentru a crea ipoteze! Naşterea ipotezelor este un proces creativ care necesită experienţă, cunoaştere, abilităţi şi aptitudini şi multă intuiţie. Aceleaşi sunt necesare şi pentru a crea spre exemplu, o operă de artă!

Testarea ipotezei -- experimentul

Urmează observarea ştiinţifică a unui fenomen din natură, precum cercetarea imaginii stelei în timpul eclipsei totale de Soare sau provocarea unui experiment în laborator sau în mediul natural pentru a verifica ipoteza propusă. Experimentul poate testa direct ipoteza, ca în cazul eclipsei sau poate testa consecinţele care derivă din ipoteza în sine.
Dacă rezultatele experimentale infirmă ipoteza, atunci se vor efectua noi experimente sau se va reformula ipoteza. Sau se va abandona ipoteza în cauză!
Dacă o ipoteză sau mai multe ipoteze înrudite sunt confirmate experimental, atunci ele pot genera o lege sau o teorie ştiinţifică.
Experimentul presupune utilizarea echipamentelor proiectate adecvat, a aparatelor de măsură şi a componentelor variabile controlate în vederea obţinerii de observaţii şi de descrieri, care în mod normal nu ar putea fi obtinute. Pentru o siguranţă sporită în tragerea concluziei, întregul experiment trebuie să fie controlat. Experimentul controlat este experimentul realizat prin tehnici care permit înlăturarea variabilelor capabile să mascheze rezultatul. În acest tip de experimente, se foloseşte metoda dublu-orb, o metodă care foloseşte: un grup de test (un grup care va fi efectiv testat) şi un grup de control (un grup care nu va fi testat şi care este folosit doar pentru a dovedi că testul este valid)
La început, experimentele se făceau simplist, fără un program prealabil. Aparatura era simplă şi uşor de procurat. Astăzi, experimentele sunt din ce în ce mai complexe, necesitând echipamente şi aparatură din ce în ce mai sofisticate şi mai scumpe. Tot în zilele noastre se practică simularea, o proiectare a unei experienţe controlate, cu scopul validării sau invalidării unei ipoteze sau predicţii făcute anterior.

Analiza rezultatelor experimentale

După testări experimentale repetabile pentru a aduna suficiente date, urmează sistematizarea acestora. Acum se poate elabora o lege ştiinţifică prin generalizarea substanţială de cunoştinţe cu aplicabilitate universală referitoare la un set de factori. O lege fizică sau o "lege a naturii" este o generalizare ştiinţifică bazată pe observaţii empirice.
Legile ştiinţifice sunt tipic exemplificate prin legile mişcării lui Newton, legile de mişcare ale planetelor sau legea moştenirii caracterelor a lui Mendel.
În general, legile ştiinţifice reprezintă aproximări ale oamenilor de ştiinţă referitor la natura înconjurătoare şi au fost identificate de cercetători de-a lungul secolelor. Este important de arătat că legile ştiinţifice nu pot controla natura sau universul. Deci legile naturii sunt afirmaţii descriptive. Ele sunt diferite de legile civile sau juridice care sunt prescriptive, adică indică cum trebuie să se comporte oamenii.
Teoria ştiinţifică reprezintă o listă de postulate şi atribute ştiinţifice de obicei specificând existenţa, relaţii de legătură şi evenimente privind entităţi imaginare (ca atomul, molecula, gena), obţinând un sistem explicativ semnificativ pentru o serie de factori destul de diverşi. Exemple de teorii ştiinţifice: teoria cinetico- moleculară a gazelor, teoria modernă a atomului, teoria acido-bazică, teoria genelor. Fiecare dintre aceste teorii necesită o listă de postulate (sau supoziţii teoretice) referitoare la existenţa mărimilor imaginate ca: molecule, atomi, electroni sau gene.

Formularea concluziilor

Ca urmare a analizei datelor experimentale, apar două direcţii posibile: rezultatele sunt sau nu sunt în acord cu predicţia făcută.
Dacă nu sunt în acord cu ea, atunci ipoteza făcută este infirmată! Ea poate fi testată din nou, cu alte variante experimentale. Sau poate fi reformulată!
Dacă rezultatele sunt în acord cu predicţia făcută, atunci spunem că ipoteza este confirmată! Asta înseamnă că ipoteza a fost cumva demonstrată? Nu, teoria ştiinţifică nu permite ca ipotezele ştiinţifice să fie demonstrate! Tot ce putem spune despre ipoteza care a rămas în picioare după ce a fost testată este că am eşuat în combaterea ipotezei.
Este o mare deosebire între a nu putea respinge ipoteza ca fiind falsă şi a demonstra că ea este adevărată. Acesta reprezintă fundamentul metodei ştiinţifice!



3. Aplicarea metodei ştiinţifice la nivel educaţional
"Never increase, beyond what is necessary, the number of entities required to explain anything" --- William of Ockham (1285-1349)

Presupune existenţa unui drum circular care leagă etapele descrise în imaginea din figura 2.
Se poate intra în buclă în oricare dintre etape, dar nu se poate merge decât în sens orar! În general, în cazul experimentelor didactice, ipotezele ştiinţifice au fost făcute la momente de timp situate uneori cu sute de ani în urmă, de către alte personaje. Noi doar le testăm experimental, culegem date, le prelucrăm, le analizăm şi formulăm concluzii!
În multe dintre capitolele următoare vom porni de la teorie, vom genera predicţii, apoi vom proiecta experimente pentru a testa ipotezele făcute. În urma observaţiilor dirijate şi a analizei rezultatelor obţinute vom verifica veridicitatea teoriei de la care am pornit.
Există şi situaţii în care putem pleca de la o ipoteză de genul: îngrăşământul X, pe care producătorii săi îl recomandă pentru cactuşi, accelerează germinaţia şi dezvoltarea muşcatelor curgătoare. În acest caz nu ne ramâne decât să proiectăm un experiment care să confirme sau să infirme ipoteza făcută.

Vă propunem utilizarea metodei ştiinţifice adaptate uzului educaţional în cazul experimentelor pe care le vom descrie şi efectua în continuare!

“ Ce aud, uit,
Ce văd, îmi amintesc,
Ce fac, înţeleg.”
Confucius
4. Experimentul ca metodă de învăţare
Lucrările experimentale specifice activităţii didactice constau în observarea, verificarea şi/sau măsurarea unor mărimi caracteristice unor fenomene provocate sau nu şi dirijate într-o măsură mai mare sau mai mică. Ele sunt specifice Ştiinţelor Naturale pentru care reprezintă o metodă de învăţare şi au un pronunţat caracter activ-participativ stârnind, în primul rând, curiozitatea elevilor în timpul desfăşurării experimentului de către profesor, apoi implicarea, prin propriile lor acţiuni, la realizarea acestuia.
Experimentul este definit de către psihologi „ca un procedeu de cercetare în ştiinţă, care constă în provocarea intenţionată a unor fenomene în condiţiile cele mai propice pentru studierea lor şi a legilor care le guvernează; observaţie provocată; experienţă.”
Încă de la sfârşitul secolului al XIX-lea experţii în teoriile învăţării considerau experimentul şi observarea nemijlocită a realităţii ca fiind baza învăţării Ştiinţelor Naturale.
Conceput în corelaţie cu principiile didacticii moderne, experimentul de laborator urmează treptele ierarhice ale învăţării, conducând elevul de la observarea unor fenomene fizice sau chimice pe baza demonstraţiei la observarea fenomenelor prin activitatea proprie (faza formării operaţiilor concrete), apoi la verificarea şi aplicarea în practică a acestora (faza operaţiilor formale) când se cristalizează structura formală a intelectului şi în continuare, la interpretarea fenomenelor observate care corespunde fazei celei mai înalte dintre treptele ierarhice ale dezvoltării (faza operaţiilor sintetice).
Potrivit lui Ioan Cerghit, experimentul este definit ca: “o observaţie provocată, o acţiune de căutare, de încercare, de găsire de dovezi, de legităţi, este o provocare intenţionată, în condiţii determinate (instalaţii, dispozitive, materiale corespunzătoare, variaţie şi modificare a parametrilor etc.), a unui fenomen, în scopul observării comportamentului lui, al încercării raporturilor de cauzalitate, al descoperirii esenţei acestuia (adică a legităţilor care-l guvernează), al verificării unor ipoteze “
Totodată el consideră experimentul ca o metodă activă care “are mai multă forţă de convingere decât orice altă metodă şi, deci, posibilităţi sporite de înrîurire asupra formării concepţiei ştiinţifice despre natură la elevi”
Experimentul are are o deosebită valoare formativă, întrucât dezvoltă elevilor spiritul de observare, investigare, capacitatea de a înţelege esenţa obiectelor şi fenomenelor, de prelucrare şi de interpretare a datelor experimentale, stimulează interesul faţă de cunoaştere etc.
Profesorul dirijează executarea unor acţiuni de către elevi, în scopul asigurării unui suport concret-senzorial, care va facilita cunoaşterea unor aspecte ale realităţii. Elevii sunt astfel puşi în faţa realităţii, să studieze pe viu, să fie în contact direct cu realitatea sau cu substitutele acesteia – sunt determinaţi în acest mod să înveţe prin descoperire.
“Învăţarea prin descoperire este metoda didactică în care cadrul didactic concepe şi organizează activitatea astfel încât să faciliteze elevului descoperirea prin efort propriu a cunoştinţelor, explicaţiilor, prin parcurgerea identică sau diferită a drumului descoperirii iniţiale a adevărului.” (Ion Jinga)
Aceasta presupune ca activitaţi: observarea dirijată; observarea independentă; învăţarea prin încercări- experienţe; studiul de caz; problematizarea; studiul individual etc.

2. Tipuri de experimente

Experimentele pot fi clasificate după mai multe criterii precum: locul în ierarhia învăţării, gradul de participare a elevilor, capacitatea umană şi de locul de învăţare în lecţii.


După scopul pe care îl au în lecţie, experimentele se pot clasifica în:
experimente pentru stimularea interesului faţă de noile informaţii, a motivaţiei pentru învăţare (se află în momentul de introducere în lecţie).
experimente pentru învăţarea noilor informaţii, aprofundarea sau extinderea lor (în lecţia propriu-zisă)- experimentele demonstrative – pregătite de profesor înainte de oră şi apoi prezentate clasei în vederea demonstrării, explicării, confirmării unor adevăruri;
experimente pentru fixarea cunoştinţelor (se introduc pe parcursul lecţiei în momentele de feed-back sau de recapitulare)
experimente pentru evaluare.

După durata desfăşurării există:
experimente imediate a căror desfăşurare nu necesită mult timp (experimentul începe, se desfăşoară şi se încheie în cadrul orei de curs);
experimente de durată a căror desfăşurare se întinde pe parcursul unei perioade mai lungi de timp (ex. influenţa factorilor de mediu asupra plantelor – realizarea lui necesită o observare a modificărilor pe parcursul câtorva săptămâni) şi care necesită notarea într-o fişă de observaţie a modificărilor produse de-a lungul întregii perioade.

Din punct de vedere al participării sau al implicării elevilor în efectuarea experimentului, acestea se pot desfăşura:
demonstrativ – experimentul este efectuat de către profesor, iar elevii asistă la desfăşurarea sa.
pe grupe de 2-3 elevi – experimentul se produce într-un timp scurt, sarcinile fiind împărţite pentru a se asigura astfel participarea tuturor elevilor, chiar dacă activitatea lor s-ar desfăşura pe diferite planuri (unii fac experimentul, alţii desenează, alţii scriu observaţiile etc.)
individual – elevii sunt antrenaţi în mod egal, lucrează concomitent cu profesorul, sau fiecare elev lucrează independent;
frontal (forma combinată) – experimentul este efectuat de fiecare dintre elevi, în acelaşi timp şi în acelaşi ritm, pe aceeaşi temă, sub îndrumarea directă a profesorului; necesită aparatură pentru fiecare elev, dar are un efect instructiv sporit.

Cercetările efectuate într-un eşantion semnificativ de şcoli au evidenţiat faptul că majoritatea profesorilor preferă experimentele frontale sau demonstrative, în timp ce elevii îşi doresc experimente individuale sau organizate pe grupe. În acord cu orientările actuale din literatura de specialitate, apare ca necesitate utilizarea majoritară a experimentelor individuale: “elevul se dezvoltă prin exerciţiile pe care le face, şi nu prin acelea care se fac în faţa lui” (I. Cerghit). Aşa cum subliniază motto-ul ales de noi, problema datează de pe vremea lui Confucius. Doar că, acum revine puternic, odată cu noua viziune asupra învaţării, learning by doing, cu mutarea accentului de la ”predarea materiei” spre învăţare şi spre individualizarea învăţării.
Astăzi, învăţarea ştiinţelor naturale readuce pe primul plan experimentul de cercetare şi descoperire. Se mai numeşte şi investigaţie ştiinţifică. Pentru a putea utiliza investigaţia ştiinţifică trebuie să verificăm dacă elevii au deprinderile necesare de observare, comparare şi de clasificare a informaţiilor pe care le primesc de la sistemele studiate. Cu alte cuvinte să verificăm în ce măsură elevii conştientizează faptul că sistemele materiale au numeroase proprietăţi, că unele dintre ele sunt măsurabile generând astfel mărimi fizice. Să verificăm modul în care ei efectuează măsurarea mărimilor fizice, prin măsurarea directă sau indirectă, modul în care utilizează unităţile de măsură cu multiplii şi submultiplii lor, modul în care prelucrează datele şi modul în care utilizează reprezentările grafice.
În ceea ce priveşte observaţia didactică aceasta presupune urmărirea atentă a unor obiecte şi fenomene, ce au loc. Acest tip de observare poate avea loc: sistematic – prin îndrumarea profesorului sau independent – prin propria dorinţă. Acestea au ca scop descoperirea cunoştinţelor despre realitatea din jur şi completarea unor informaţii deja existente în baza de cunoştinţe.
Observaţia are un caracter euristic şi scopul ei este de a trezi participarea, receptivitatea elevilor faţă de ceea ce se întîmplă în mediul înconjurător. Observaţiile pot fi de 2 tipuri: de lungă sau de scurtă durată. Prin observaţii se ating următoarele obiective: explicarea, descrierea, interpretarea unor fenomene.
Observaţiile văzute vor fi exprimate şi explicate, mai tîrziu, de elevi, prin diferite reprezentări: grafice, referate, desene, grafice.
Prin acest tip de observare şi prin formele care au loc în acest proces, sunt dezvoltate şi alte calităţi precum: răbdarea, consecvenţa, imaginaţia, perseverenţa, perspicacitatea.
Urmează etapele de tratare a informaţiilor observate, etape care antrenează operaţii de comparare, clasificare, prelucrare, reprezentare a informaţiilor culese. Le vom descrie pe fiecare în cadrul experimentelor dezvoltate pe parcursul acestei colecţii. În consideraţiile noastre ulterioare vom pleca de la premisa că cei care vor studia materialele noastre sunt obişnuiţi să observe din punct de vedere ştiinţific lumea în care trăiesc.
Evident că nu există o reţetă unică şi aplicabilă cu succes în toate situaţiile ivite. Este cert că în primele lecţii experimentale de ştiinţe naturale, învăţarea trebuie dirijată de către profesor pentru a le forma elevilor deprinderile de investigare ştiinţifică. Ulterior, vom trece treptat la extinderea independenţei elevilor în activităţile lor de investigare şi li se va propune să proiecteze, să organizeze şi să desfăşoare experienţe cu un caracter de creativitate mai pronunţat. Atunci le vom mai putea sugera efectuarea unor experimente la domiciliu cu respectarea regulilor de protecţie împotriva incendiilor şi de protecţie personală, precum şi construirea unor dispozitive cu materiale le îndemâna oricui ( home-made experiments) ce ar putea fi utilizate în desfăşurarea unor experimente.

Reflectaţi asupra nivelului elevilor pe care îi aveţi, asupra particularităţilor de vârstă şi a performanţelor pe care credeţi că le-ar putea atinge! Apoi hotărâţi care dintre variantele experimentale pe care le propunem sunt oportune pentru a asigura eficienţa învăţării lor!


5. Utilizarea Tehnologiei Informaţiei şi a Comunicaţiilor în experimentele didactice

Apariţia tehnologiei educaţionale bazate pe TIC are un puternic impact asupra strategiilor didactice şi a dezvoltării unor forme de organizare a instruirii care nu sunt posibile cu ajutorul metodelor şi mijloacelor tradiţionale. Actul învăţării nu mai este considerat a fi efectul demersurilor profesorului, ci rodul unor interacţiuni ale elevului cu cel care conduce învăţarea, cu calculatorul, cu sursele de informare puse la dispoziţie (Internet, enciclopedii, etc). Utilizarea noilor tehnologii informatice în lecţiile de ştiinţe, presupune identificarea obiectivelor şi a competenţelor prevăzute în programa şcolară, alegerea software-ului didactic potrivit şi evident asigurarea hardware-ului necesar.
Printre obiectivele şi competenţele prezente în Programele Şcolare pentru ştiinţele naturale şi TIC se numără:
Descrierea, analizarea, investigarea experimentală a fenomenelor fizice şi a relaţiilor dintre ele.
Formarea/dezvoltarea deprinderilor de aplicare a Tehnologiei Informaţiei în studiul altor discipline şcolare.
Pentru dezvoltarea lor se ridică următoarele probleme:
• consolidarea abilităţilor de investigare ştiinţifică
• accesarea, selectarea, analizareaşi comunicarea informaţiilor ştiinţifice
• aprofundarea înţelegerii ideilor ştiinţifice
• consolidarea abilităţilor de culegere şi procesare a datelor experimentale
• modelarea/simularea unor fenomene reale sau imaginare
• considerarea TIC din punct de vedere al impactului său asupra societăţii în general şi al studiului ştiinţelor în particular.
Ca urmare a experienţei dobândite de grupul nostru de lucru în ultimii ani, aducem ca argumente în favoarea învăţării asistate de calculator, următoarele:
Stimularea capacităţii de învăţare inovatoare, adaptabilă la condiţii de schimbare socială rapidă.
Considerarea învăţării din punct de vedere al folosirii ulterioare a cunoştinţelor dobândite. (non scholae, sed vitae).
Individualizarea învăţării şi creşterea randamentului însuşirii conştiente a cunoştinţelor prin aprecierea imediată a răspunsurilor elevilor.
Realizarea învăţării interdisciplinare, interactive, centrate pe elev, folosind metode euristice.
Dezvoltarea creativităţii elevilor care învaţă utilizând software educaţional specific.
Reducerea timpului de învăţare şi ridicarea calităţii învăţării, având în vedere micşorarea numărului de ore destinat ştiinţelor care sunt experimentale prin natura lor (realizarea experimentelor reale necesită destul de mult timp).
Folosirea unui sistem complet de verificare a cunoştinţelor datorită facilităţile de prelucrare automată a datelor, de afişare a rezultatelor, de comandă automată a unor mijloace .
În cadrul lecţiilor de ştiinţe naturale, utilizarea calculatorului şi a tehnologiilor moderne este benefică în urmatoarele activităţi:
1. efectuarea de experimente cu achiziţie de semnale reale
2. efectuarea de experimente virtuale;
3. culegerea, stocarea, reprezentarea şi analiza datelor experimentale;
4. documentarea pe baza unor enciclopedii, a surselor Internet etc.;
5. realizarea sau analiza unor referate, comunicări, eseuri, etc.;
6. prezentarea informaţiei sub formă grafică sau realizarea unor desene, etc.;
7. realizarea unor calcule numerice în scopul formării deprinderilor de calcul, de prelucrare a unor date, etc.;
8. realizarea şi utilizarea unor bănci de date (stocarea unor informaţii într-un domeniu oarecare, într-o modalitate care permite găsirea informaţiilor ce îndeplinesc anumite condiţii date);
9. evaluarea cunoştinţelor dobândite în condiţii de maximă obiectivitate;
10. realizarea de mici aplicaţii software sub îndrumarea profesorilor.