ΑΘΗΝΑ 1994

Οι φυσικές επιστήμες κατέχουν θέση πρωτεύουσα στην εκπαίδευση. Η αξία τους έγκειται τόσο στις γνώσεις που προσφέρουν, όσο και στον τρόπο διδασκαλίας τους που βοηθά τους μαθητές να αποκτήσουν το επιστημονικό γίγνεσθαι, δηλαδή να κατακτήσουν την επιστημονική μέθοδο και να αποκτήσουν την νοοτροπία του επιστήμονα. Τα στοιχεία αυτά είναι τελείως απαραίτητα για τη δημιουργία των επιστημονικά καλλιεργημένων πολιτών του μέλλοντος, που θα στηρίζουν τις αποφάσεις τους σε αντικειμενικά δεδομένα. (Κόκκοτας (1989), σελ. 3).

Σημαντική βοήθεια για τους δασκάλους στη διδασκαλία τους είναι η γνώση των προϋπαρχουσών ιδεών, που φέρουν τα παιδιά για το προς διδασκαλία φυσικό φαινόμενο και που συχνά διαφέρουν από αυτές του επιστήμονα φυσικού. Ξέροντας ο δάσκαλος εκ των προτέρων τις ιδέες αυτές των παιδιών, μπορεί να οργανώσει πιο αποτελεσματική τη διδασκαλία του και να επιτύχει τους στόχους που έχει θέσει.

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν οι απόψεις των μαθητών σχετικά με την θερμότητα και την θερμοκρασία, καθώς και ο επηρεασμός των απόψεων αυτών από το φύλο και το κοινωνικο-οικονομικό επίπεδο της περιοχής του σχολείου τους.

Θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου προς τον επίκουρο καθηγητή του Π.Τ.Δ.Ε. του Πανεπιστημίου Αθηνών κ. Π. Κόκκοτα, για την αμέριστη συμπαράστασή του, ηθική και επιστημονική, στην πραγματοποίηση και ολοκλήρωση της ερευνητικής αυτής εργασίας. Τέλος, θα ήταν παράλειψη να μην ευχαριστήσω τους διευθυντές των σχολείων, τους δασκάλους και τους μαθητές για τη βοήθεια που μου παρείχαν κατά τη διεξαγωγή της έρευνας.

Στην παρούσα εργασία ερευνώνται οι ιδέες που φέρουν οι μαθητές της ΣΤ΄ τάξης του δημοτικού σχολείου για τη θερμότητα και τη θερμοκρασία και αν αυτές επηρεάζονται α) από το φύλο των μαθητών και β) από το κοινωνικο-οικονομικό επίπεδο της περιοχής του σχολείου τους.

Το δείγμα αποτέλεσαν μαθητές που προέρχονται από περιοχές ανώτερου, μεσαίου και κατώτερου κοινωνικο-οικονομικού επιπέδου. Σε κάθε μαθητή δόθηκε γραπτό ερωτηματολόγιο με 12 ερωτήσεις. Η εξέταση διήρκεσε μια διδακτική ώρα.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι δεν υπάρχει εξάρτηση του είδους της απάντησης των μαθητών από το φύλο τους σε καμία ερώτηση. Επίσης, δεν διαπιστώθηκε εξάρτηση του είδους των απαντήσεων των μαθητών από την περιοχή του σχολείου τους, όσον αφορά τις ερωτήσεις που αναφέρονται σε ποιοτική πρόβλεψη της θερμοκρασίας, που σχετίζονται με την εκτατικότητα της θερμότητας, τη σταθερότητα των σημείων τήξεως (σ.τ.) και σημείων ζέσεως (σ.ζ.) και τα μονωτικά υλικά. Αντίθετα, διαπιστώθηκε εξάρτηση του είδους απάντησης από την περιοχή του σχολείου στις ερωτήσεις, που αναφέρονται σε ποσοτική πρόβλεψη της θερμοκρασίας και στη θερμική ισορροπία.

Η έρευνα έγινε σ’ ένα δείγμα 220 μαθητών της ΣΤ΄ τάξης του δημοτικού σχολείου, που φοιτούν σε σχολείο του Λεκανοπεδίου Αττικής.

Για την αξιοπιστία της έρευνας θεωρήσαμε σκόπιμο ν’ αποτελέσουν το δείγμα, μαθητές που προέρχονται από περιοχές ανωτέρου, μέσου και κατώτερου κοινωνικο-οικονομικού επιπέδου.

Έτσι, για την πρώτη κατηγορία (ανώτερου κοινωνικο-οικονομικού επιπέδου περιοχή), επιλέχτηκαν σχολεία της περιοχής Παπάγου.

Για τη δεύτερη κατηγορία, επιλέχτηκαν σχολεία της περιοχής Ζωγράφου.

Από την τρίτη κατηγορία επιλέχτηκαν σχολεία της περιοχής της Μάνδρας.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις περιοχές από τις οποίες επιλέχτηκαν τα σχολεία που μας έδωσαν το δείγμα των 220 μαθητών.

Περιοχές Σχολεία Αρ. μαθητών

Ανώτερου κοινωνικο-οικονομικού επιπέδου Παπάγου 63

Μεσαίου κοινωνικο-οικονομικού επιπέδου Ζωγράφου 81

Κατώτερου κοινωνικο-οικονομικού επιπέδου Μάνδρας 76

Για την συλλογή του ερευνητικού υλικού καταρτίσαμε 12 ερωτήσεις. Οι επτά πρώτες ερωτήσεις αναφέρονται στην θερμοκρασία ως εντατική μεταβλητή και στην κατανόηση των μεταβολών της.

Σκοπός της πρώτης ερώτησης ήταν να δούμε αν οι μαθητές αναγνωρίζουν την εντατικότητα της θερμοκρασίας και συγκεκριμένα το ότι δεν σχετίζεται με το μέγεθος του σώματος, του οποίου τη θερμοκρασία μετράμε, και σε περίπτωση που δεν αναγνωρίζουν τα ανωτέρω, ποιος είναι ο τρόπος σκέψης τους.

Σκοπός της δεύτερης άσκησης ήταν να διερευνήσουμε τον τρόπο σκέψης των μαθητών κατά την ποιοτική πρόβλεψη της θερμοκρασίας, όταν ενοποιήσουμε δυο ίσες ποσότητες νερού ίδιας θερμοκρασίας μεταξύ τους, καθώς και το αν αναγνωρίζουν την εντατικότητα της θερμοκρασίας.

Σκοπός της τρίτης ερώτησης ήταν να διερευνήσουμε τον τρόπο σκέψης των μαθητών κατά την ποιοτική πρόβλεψη της θερμοκρασίας, όταν ενοποιήσουμε δυο ίσες ποσότητες νερού, μιας κρύου νερού με μιας ζεστού νερού, καθώς και το αν αναγνωρίζουν την εντατικότητα της θερμοκρασίας.

Σκοπός της τέταρτης ερώτησης ήταν να διερευνήσουμε τον τρόπο σκέψης των μαθητών κατά την ποιοτική πρόβλεψη της θερμοκρασίας σε δυο ποσότητες νερού που προκύπτουν από το μοίρασμα μιας αρχικής ποσότητας ζεστού νερού, καθώς και το αν αναγνωρίζουν την εντατικότητα της θερμοκρασίας.

Οι σκοποί της πέμπτης, έκτης και έβδομης ερώτησης είναι οι ίδιοι με αυτών της δεύτερης, τρίτης και τέταρτης ερώτησης αντιστοίχως, με μόνη διαφορά ότι στην πέμπτη, έκτη και έβδομη ερώτηση ζητείται από τα παιδιά ποσοτική πρόβλεψη της θερμοκρασίας (δηλαδή, να την εκφράσουν σε βαθμούς Κελσίου), αφού τους δοθούν στις ερωτήσεις τα απαραίτητα στοιχεία για να κάνουν την πρόβλεψη αυτή.

Οι δυο επόμενες ερωτήσεις (όγδοη και ένατη) αναφέρονται στη σταθερότητα του σημείου τήξεως και του σημείου ζέσεως.

Σκοπός της όγδοης ερωτήσεως ήταν να ερευνήσουμε αν οι μαθητές έχουν συνειδητοποιήσει τη σταθερότητα του σημείου τήξεως του πάγου και το ότι η θερμοκρασία τήξεως του πάγου είναι ανεξάρτητη από την ποιότητα της λανθάνουσας θερμότητας που προσφέρουμε.

Σκοπός της ένατης ερώτησης ήταν να ερευνήσουμε αν οι μαθητές έχουν συνειδητοποιήσει τη σταθερότητα του σημείου ζέσεως του νερού, καθώς και το ότι η θερμοκρασία ζέσεως του νερού δεν εξαρτάται από την ποσότητα της προσφερόμενης λανθάνουσας θερμότητας.

Η δέκατη ερώτηση αναφέρεται στην εκτατική ιδιότητα της θερμότητας και σκοπός της ήταν να διερευνήσουμε κατά πόσο οι μαθητές αντιλαμβάνονται την εκτατικότητά της.

Η ενδέκατη ερώτηση αναφέρεται στη θερμική ισορροπία και ερευνά την κατανόησή της από τους μαθητές.

Τέλος, η δωδέκατη ερώτηση αφορούσε τα μονωτικά υλικά. Σκοπός της να ερευνήσουμε αν είναι σε θέση τα παιδιά να ξεχωρίζουν τους κακούς αγωγούς της θερμότητας από τους καλούς αγωγούς της θερμότητας και αν μπορούν να τους χρησιμοποιήσουν σωστά για την αντιμετώπιση πραγματικών καταστάσεων.

Οι ερωτήσεις εδόθηκαν εγγράφως και ήταν πολλαπλής επιλογής. Κάθε ερώτηση είχε τρεις ή δυο απαντήσεις από τις οποίες ο μαθητής εκαλείτο να επιλέξει μια (αυτή που θεωρούσε σωστή κατά τη γνώμη του), καθώς και να δικαιολογήσει γραπτώς την επιλογή του αυτή συνοπτικά, ώστε να είμαστε βέβαιοι ότι δεν απάντησε τυχαία. Εξαίρεση αποτελούν οι ερωτήσεις 6, 7 και 11 που δεν είναι πολλαπλής επιλογής και σ’ αυτές ζητήθηκε η άποψη των μαθητών δικαιολογημένη.

Οι ερωτήσεις υπεβλήθησαν στο μέσο του θερινού εξαμήνου. Η ύλη της φυσικής της ΣΤ΄ τάξης του δημοτικού δεν περιλάμβανε τίποτε σχετικό με τη θερμότητα και τη θερμοκρασία. Τα παιδιά είχαν διδαχθεί τις έννοιες αυτές στο πρώτο εξάμηνο της Ε΄ τάξης του δημοτικού.

Τα ερωτηματολόγια εδόθηκαν στους μαθητές των σχολείων που αναφέρονται στο δείγμα, από εμένα προσωπικά. Διευκρινίσθηκε στους μαθητές ο σκοπός του ερωτηματολογίου και ότι δεν θα είχε καμία επίπτωση στη σχολική τους επίδοση, έτσι δημιουργήθηκε το απαραίτητο συναισθηματικό κλίμα για να απαντήσουν ελεύθερα στις ερωτήσεις. Όποιος μαθητής συναντούσε τυχόν πρόβλημα στη διατύπωση κάποιας ερώτησης ή ήθελε κάποιες διευκρινήσεις σε κάποια ερώτηση είχε το ελεύθερο να το δηλώσει και του παρεχόταν η απαραίτητη βοήθεια σε ατομικό επίπεδο.

Στην ερώτηση 11 τονίστηκε προφορικά σε όλα τα παιδιά να λάβουν υπόψη τους, πριν απαντήσουν, ότι τα σιδερένια πόδια του θρανίου τους και το ξύλινο τμήμα του βρίσκονταν σε επαφή για πολλές ώρες στον ίδιο χώρο (την αίθουσα όπου γινόταν το τεστ). Κάθε ερώτηση δεν είχε συγκεκριμένο χρόνο μέσα στον οποίο μπορούσαν οι μαθητές να την απαντήσουν. Για το σύνολο όμως του ερωτηματολογίου εδόθηκε χρόνος μιας διδακτικής ώρας και έως ότου απαντήσουν όλοι οι μαθητές. Η σειρά των ερωτήσεων όπως τους ζητήθηκε να τις απαντήσουν, έβαινε από την 1^η προς την 12^η (το ερωτηματολόγιο εδόθηκε στα παιδιά στην αίθουσα διδασκαλίας τους, παρουσία του δασκάλου τους).

Οι ερωτήσεις που τους εδόθηκαν ακολουθούν στο παράρτημα.

Στατιστική επεξεργασία – Πίνακας – Ιστόγραμμα.

Από το σύνολο των 220 μαθητών που απήντησαν στην ερώτηση 1 για την εντατική ιδιότητα της θερμοκρασίας, οι 114 ήταν αγόρια και οι 106 κορίτσια.

Όπως φαίνεται από τον πίνακα, οι 40 μαθήτριες, δηλαδή ποσοστό 37,74%, απήντησαν ότι το μεγαλύτερο κομμάτι πάγου έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία από το μικρότερο κομμάτι πάγου. Οι 14 μαθήτριες, δηλ. ποσοστό 13,20%, απήντησαν ότι όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος του πάγου, τόσο μικρότερη είναι η θερμοκρασία που έχει. Οι 52 μαθήτριες, δηλ. ποσοστό 49,06%, απήντησαν ότι δυο κομμάτια πάγου, διαφορετικού μεγέθους έχουν την ίδια θερμοκρασία (όταν βρίσκονται υπό τις ίδιες συνθήκες).

Βλέπουμε ότι τα μισά περίπου κορίτσια διακρίνουν ότι η θερμοκρασία ενός σώματος (και επί του προκειμένου του πάγου) είναι ανεξάρτητη του μεγέθους του, δηλαδή αντιλαμβάνονται την εντατική ιδιότητα της θερμοκρασίας. Η δεύτερη σε προτίμηση απάντηση είναι η άποψη ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος ενός σώματος (επί του προκειμένου ο πάγος), τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία του.

Η τρίτη σε προτίμηση απάντηση είναι η άποψη ότι το μεγαλύτερο σε μέγεθος κομμάτι πάγου θα έχει μικρότερη θερμοκρασία σε σχέση με το μικρό κομμάτι πάγου.

Στο σύνολο των παιδιών, 112 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 50,91%, απάντησαν ότι η θερμοκρασία ενός σώματος είναι ανεξάρτητη του μεγέθους του σώματος (επί του προκειμένου ο πάγος), 81 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 36,82%, απήντησαν ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος ενός κομματιού πάγου, τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία του και 27 μαθητές απήντησαν ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος ενός κομματιού πάγου, τόσο μικρότερη είναι η θερμοκρασία του.

Οι πιο χαρακτηριστικές από τις δικαιολογήσεις που έδωσαν τα παιδιά για κάθε απάντηση είναι οι εξής:

Για την απάντηση α: “Μεγαλύτερος όγκος πάγου σημαίνει μεγαλύτερη θερμοκρασία”, “Γιατί μεγαλύτερη ποσότητα πάγου σημαίνει μεγαλύτερη θερμοκρασία”.

Για την απάντηση β: “Γιατί όσο μεγαλύτερο όγκο έχει ο πάγος, τόσο μικρότερη θερμοκρασία έχει ο πάγος”.

Για την απάντηση γ: “Η θερμοκρασία δεν εξαρτάται από τον όγκο, γιατί και τα δυο κομμάτια πάγου παγώνουν στην ίδια θερμοκρασία”, “γιατί και τα δυο κομμάτια πάγου είναι πάγος, άρα έχουν την ίδια θερμοκρασία”, “γιατί η θερμοκρασία του πάγου δεν εξαρτάται από τον όγκο του”.

Τα παραπάνω στοιχεία παρουσιάζονται παραστατικότερα στο ιστόγραμμα 1. (βλέπε επομ. σελίδα)

Είναι αξιοσημείωτο ότι τα ποσοστά των αγοριών και των κοριτσιών σε κάθε είδος απάντησης είναι περίπου τα ίδια. Σημειώνεται μόνο ένα προβάδισμα των αγοριών, όσον αφορά τις σωστές απαντήσεις.

Οι απαντήσεις που δόθηκαν στην 1^η ερώτηση κατά περιοχή σχολείου (ανώτερη μεσαία και κατώτερη κοινωνικο-οικονομική περιοχή) φαίνονται στον Πίνακα 2.

Παρατηρούμε ότι:

Στα σχολεία της ανώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής 30 μαθητές δηλαδή ποσοστό 47,62% απήντησαν ότι η θερμοκρασία ενός σώματος (επί του προκειμένου του πάγου) δεν εξαρτάται από το μέγεθός του, 26 μαθητές δηλαδή ποσοστό 41,27% απήντησαν ότι ένα μεγάλο κομμάτι πάγου έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία σε σχέση με ένα μικρότερο κομμάτι πάγου, και 7 μαθητές ποσοστό 11,11% απήντησαν ότι ένα μεγάλο κομμάτι πάγου έχει μικρότερη θερμοκρασία σε σχέση με ένα μικρό κομμάτι πάγου.

Στα σχολεία της μεσαίας κοινωνικο-οικονομικής περιοχής 40 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 49,39% απήντησαν σωστά. 29 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 35,80% απήντησαν λάθος λέγοντας ότι ένα μεγάλο κομμάτι πάγου έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία σε σχέση με ένα μικρότερο, και 12 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 14,81% απήντησαν λάθος λέγοντας ότι ένα μεγάλο κομμάτι πάγου έχει μικρότερη θερμοκρασία σε σχέση με ένα μικρότερο κομμάτι.

Τέλος, στα σχολεία της κατώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής 42 μαθητές δηλ. ποσοστό 55,27% απήντησαν σωστά, 26 μαθητές ποσοστό 34,21% απήντησαν ότι το μεγάλο κομμάτι πάγου έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία από το μικρότερο κομμάτι πάγο και 8 μαθητές ποσοστό 10,52% απήντησαν ότι το μεγάλο κομμάτι πάγου έχει μικρότερη θερμοκρασία από το μικρό κομμάτι πάγου.

Είναι αξιοσημείωτο ότι το μεγαλύτερο ποσοστό επιτυχίας σημειώθηκε στα σχολεία της κατώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής, ενώ στην ανώτερη κοινωνικο-οικονομική περιοχή σημειώθηκε το μεγαλύτερο ποσοστό στην απάντηση ότι το μεγαλύτερο κομμάτι πάγου έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία από το μικρό κομμάτι. Επίσης, στα σχολεία της μεσαίας κοινωνικο-οικονομικής περιοχής σημειώθηκε το μεγαλύτερο ποσοστό στην απάντηση ότι το μεγαλύτερο κομμάτι πάγου έχει μικρότερη θερμοκρασία σε σχέση με το μικρό κομμάτι.

Τα παραπάνω στοιχεία παρουσιάζονται στο ιστόγραμμα 2.

Στην παράγραφο αυτή θα εξετάσουμε εάν υπάρχει συσχέτιση (εξάρτηση) μεταξύ:

α) είδους απαντήσεως των μαθητών στην ερώτηση 1^η και φύλου των μαθητών.

β) είδους απαντήσεως των μαθητών στην ερώτηση 1^η και περιοχής σχολείοιυ.

Επίπεδο σημαντικότητας = 10-25%

Επίπεδο σημαντικότητας = 10-25%

Ανακεφαλαιώνοντας, λέμε ότι η ικανότητα των μαθητών να αναγνωρίζουν την εντατικότητα της θερμοκρασίας και συγκεκριμένα το ότι αυτή δεν σχετίζεται με το μέγεθος του σώματος του οποίου τη θερμοκρασία μετράμε, καθώς και ο τρόπος σκέψης τους για την εντατικότητα ή όχι της θερμοκρασίας, δεν εξαρτάται από το φύλο των μαθητών ή την κατηγορία του σχολείου όπου φοιτά ο μαθητής.

Στατιστική επεξεργασία – Πίνακας – Ιστόγραμμα.

Στα αγόρια, 74, δηλαδή ποσοστό 64,91%, απήντησαν σωστά, δηλαδή όταν ενωθούν δυο ίσες ποσότητες ζεστού νερού, το νερό του μίγματος θα είναι το ίδιο ζεστό μ’ αυτά, 33 αγόρια, δηλαδή ποσοστό 28,95%, απήντησαν λάθος λέγοντας ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο ζεστό, ενώ 7 αγόρια, δηλαδή ποσοστό 6,14%, απήντησαν ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο κρύο. (Επίσης, και στα αγόρια βλέπουμε ότι ένα μεγάλο ποσοστό απαντά σ’ αυτή την ποιοτική ερώτηση σωστά που σημαίνει ότι αντιλαμβάνονται σε τέτοιου τύπου ερωτήσεις την εντατικότητα της θερμοκρασίας).

Από το σύνολο των μαθητών, 148 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 67,28%, απήντησαν σωστά ότι μετά την ανάμιξη δυο ίσων ποσοτήτων ζεστού νερού, το νερό του μίγματος θα είναι το ίδιο ζεστό μ’ αυτά, 61 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 26,72%, απάντησαν ότι θα είναι πιο ζεστό και 11 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 5% ότι θα είναι πιο κρύο.

Οι πιο χαρακτηριστικές από τις δικαιολογήσεις που έδωσαν τα παιδιά για κάθε απάντηση είναι οι εξής:

Για την απάντηση α: “Η ένωσή τους προκαλεί μεγαλύτερη θερμοκρασία”, “θα είναι πιο ζεστό γιατί θα περιέχει δυο δοχεία που έχουν ζεστό νερό και το δοχείο Γ θα αποκτήσει περισσότερη θερμότητα”, “ζεστό νερό και ζεστό νερό μας κάνουν πιο ζεστό νερό, γιατί αυξήθηκε ο όγκος”.

Για την απάντηση β: “Γιατί το νερό όταν φεύγει από ένα δοχείο και πάει σε ένα άλλο κρυώνει”, “γιατί υπάρχει μεταβολή θερμοκρασίας από το ζεστό στο κρύο”.

Για την απάντηση γ: “Γιατί δεν κάναμε καμία μετατροπή στο νερό για να γίνει ζεστότερο ή κρύο”, “Η θερμοκρασία παραμένει η ίδια αν και αλλάξαμε δοχείο”, “Γιατί ζεστό νερό και ζεστό νερό μας δίνουν το ίδιο ζεστό νερό”.

Τα παραπάνω στοιχεία φαίνονται στο ιστόγραμμα 3.

Βλέπουμε ότι το ποσοστό των κοριτσιών (74, δηλ. 69,81%), που απήντησαν σωστά είναι ελαφρά μεγαλύτερο από το ποσοστό που αντιστοιχεί στα αγόρια (74, δηλ. 64,91%). Επίσης, ότι το ποσοστό των αγοριών που απήντησαν λάθος λέγοντας ότι κατά την ανάμιξη δυο ίσων ποσοτήτων ζεστού νερού, το νερό του μίγματος θα είναι το πιο ζεστό απ’ αυτά, είναι ελαφρά μεγαλύτερο από το αντίστοιχο ποσοστό των κοριτσιών, το ίδιο παρατηρείται και για την απάντηση ότι το μίγμα θα είναι πιο κρύο.

Οι απαντήσεις που δόθηκαν στη 2^η ερώτηση κατά περιοχή σχολείου φαίνονται στον πίνακα 6.

 Παρατηρούμε ότι:

Στα σχολεία της ανώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής 44 μαθητές, δηλ. ποσοστό 73,97%, απήντησαν σωστά, 16 μαθητές, δηλ. ποσοστό 21,92%, απήντησαν λάθος λέγοντας ότι μετά την ανάμιξη δύο ίσων ποσοτήτων ζεστού νερού το νερό του μίγματος θα είναι πιο ζεστό από αυτά, ενώ 3 μαθητές, δηλ. ποσοστό 4,115, απήντησαν πιο κρύο από αυτά.

Την ίδια περίπου εικόνα παρουσιάζουν τα σχολεία της μεσαίας κοινωνικο-οικονομικής περιοχής. Σ’ αυτά, 58 μαθητές, δηλ. ποσοστό 71,61%, απήντησαν σωστά, 20 μαθητές, δηλ. ποσοστό 24,69%, απάντησαν λάθος, λέγοντας ότι μετά την ανάμιξη δυο ίσων ποσοτήτων ζεστού νερού, το νερό του μίγματος θα είναι πιο ζεστό απ’ αυτά, ενώ 3 μαθητές, δηλ. ποσοστό 24,69%, απήντησαν λάθος, λέγοντας ότι θα είναι πιο κρύο.

Τέλος, στην κατώτερη κοινωνικο-οικονομική περιοχή 46 μαθητές, δηλ. 60,52%, απήντησαν σωστά, 25 μαθητές, δηλ. ποσοστό 32,905, απήντησαν σωστά, 25 μαθητές, δηλ. ποσοστό 32,90%, απήντησαν λάθος, λέγοντας ότι κατά την ανάμιξη δυο ίσων ποσοτήτων ζεστού νερού, το νερό του μίγματος θα είναι πιο ζεστό από καθένα από αυτά, ενώ 5 μαθητές, δηλ. ποσοστό 6,58%, απήντησαν πιο κρύο.

Τα παραπάνω στοιχεία παρουσιάζονται στο ιστόγραμμα 4 (βλ. επ. σελίδα).

Είναι φανερό, ότι την μεγαλύτερη επιτυχία σημειώνουν τα σχολεία της ανώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής, ακολουθούν με ελαφριά διαφορά τα σχολεία της μεσαίας κοινωνικο-οικονομικής περιοχής. Όσον αφορά τις λανθασμένες απαντήσεις α και β το μεγαλύτερο ποσοστό σημειώνουν τα σχολεία της κατώτερης περιοχής, ενώ αυτά της μεσαίας και ανώτερης περιοχής παρουσιάζουν ελαφρές διαφορές στα ποσοστά.

Στην παράγραφο αυτή θα εξετάσουμε αν υπάρχει σχέση μεταξύ:

α) είδους απάντησης των μαθητών στην 2^η ερώτηση και του φύλου των μαθητών.

β) είδους απάντησης των μαθητών στην 2^η ερώτηση και της περιοχής του σχολείου τους.

Επίπεδο σημαντικότητας = 25-50%

Επομένως, δεν μπορούμε να πούμε ότι υπάρχει εξάρτηση της απάντησης των μαθητών στην 2^η ερώτηση από το φύλο τους.

Άρα δεν παρατηρείται εξάρτηση της απάντησης των μαθητών στην 2^η ερώτηση από την περιοχή του σχολείου τους.

Επίπεδο σημαντικότητας = 25-50%

Στατιστική επεξεργασία – Πίνακας – Ιστόγραμμα.

Όπως φαίνεται από τον πίνακα, τα 103 κορίτσια, δηλαδή ποσοστό 97,17%, απήντησαν σωστά, λέγοντας ότι όταν αναμιχθεί μια ποσότητα κρύου νερού με ίση ποσότητα ζεστού νερού, η θερμοκρασία του νερού του μίγματος θα είναι μεταξύ των θερμοκρασιών αυτών. 3 κορίτσια, δηλαδή ποσοστό 2,83%, απήντησαν ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο κρύο από την αρχική ποσότητα κρύου νερού, ενώ κανένα κορίτσι, δηλ. ποσοστό 0%, δεν απήντησε ότι το νερό του μίγματος θα ήταν πιο ζεστό από την αρχική ποσότητα ζεστού νερού.

Στα αγόρια παρατηρούμε ότι 111 αγόρια, δηλ. ποσοστό 93,37%, απήντησαν σωστά, 3 αγόρια, δηλ. ποσοστό 2,63%, απήντησαν λάθος, λέγοντας ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο ζεστό από την αρχική ποσότητα ζεστού νερού, ενώ κανένα αγόρι (δηλαδή ποσοστό 0%), δεν απήντησε ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο κρύο από την αρχική ποσότητα κρύου νερού.

Βλέπουμε ότι σε υψηλό ποσοστό, τόσο τα κορίτσια όσο και τα αγόρια απαντούν σωστά. Ένα μηδαμινό ποσοστό 2,5 – 3% από τα κορίτσια στρέφεται προς την απάντηση ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο κρύο από την αρχική ποσότητα κρύου νερού και το ίδιο ποσοστό από τα αγόρια στρέφεται στην απάντηση ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο ζεστό από την αρχική ποσότητα ζεστού νερού.

Στο σύνολο των μαθητών, 214 μαθητές απήντησαν σωστά, ενώ 3 μαθητές, ποσοστό 1,36%, απήντησαν ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο κρύο από την αρχική ποσότητα κρύου νερού και 3 μαθητές, δηλ. ποσοστό 1,36%, απήντησαν ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο ζεστό από την αρχική ποσότητα ζεστού νερού.

Οι πιο χαρακτηριστικές από τις δικαιολογήσεις που έδωσαν τα παιδιά για κάθε απάντηση είναι οι εξής:

Για την απάντηση α: “Γιατί αν βάλουμε σε ένα δοχείο κρύο και ζεστό νερό, τότε το δοχείο θα έχει πολύ πιο κρύο νερό”.

Για την απάντηση β: “πιο ζεστό γιατί τα θερμά υγρά σώματα υπερισχύουν των ψυχρών”

Για την απάντηση γ: “Το νερό δεν θα είναι κρύο, γιατί θα έχουμε βάλει ζεστό, ούτε θα είναι ζεστό γιατί έχουμε βάλει κρύο, δηλαδή κρύο νερό και ζεστό νερό μας δίνουν χλιαρό νερό”, “καθώς το κρύο και το ζεστό νερό θα αναμειχθούν, το κρύο νερό του δοχείου Α θα απορροφηθεί μερική θερμότητα του νερού του δοχείου Β και καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του η θερμοκρασία του ζεστού νερού μειώνεται μέχρι που ο συνολικός όγκος του νερού αποκτά την τελική θερμοκρασία”.

Τα παραπάνω στοιχεία παρουσιάζονται παραστατικότερα στο ιστόγραμμα 5.

Είναι αξιοσημείωτο το υψηλότατο ποσοστό επιτυχίας τόσο των αγοριών, όσο και των κοριτσιών.

Οι απαντήσεις που δόθηκαν στη 3^η ερώτηση κατά περιοχή σχολείου (ανώτερη, μεσαία και κατώτερη κοινωνικο-οικονομική περιοχή) φαίνονται στον πίνακα 10.

Παρατηρούμε ότι:

Στα σχολεία της ανώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής 61 μαθητές, δηλ. ποσοστό 96,82%, απήντησαν σωστά, 1 μαθητής, δηλ. ποσοστό 1,59%, απήντησε λάθος ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο ζεστό από την αρχική ποσότητα ζεστού νερού και 1 μαθητής, δηλ. ποσοστό 1,58%, απήντησε ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο κρύο από την αρχική ποσότητα κρύου νερού.

Στα σχολεία της μεσαίας κοινωνικο-οικονομικής περιοχής 79 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 97,54%, απήντησε σωστά, ενώ 1 μαθητής, δηλαδή ποσοστό 1,23%, απήντησε λάθος ότι το νερό του μίγματος θα είναι πιο κρύο από την αρχική ποσότητα κρύου νερού, 1 μαθητής, δηλ. ποσοστό 1,23%, απήντησε λάθος λέγοντας ότι πιο ζεστό από την αρχική ποσότητα ζεστού νερού.

Τέλος, στα σχολεία της κατώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής, 74 μαθητές, δηλαδή ποσοστό 97,36%, απήντησαν σωστά, 1 μαθητής, δηλαδή ποσοστό 1,32%, απήντησαν λάθος λέγοντας ότι το μίγμα του νερού θα είναι πιο ζεστό από την αρχική ποσότητα ζεστού νερού και 1 μαθητής, δηλαδή ποσοστό 1,32%, απήντησαν λάθος λέγοντας ότι το μίγμα του νερού θα είναι πιο κρύο από την αρχική ποσότητα κρύου νερού.

Είναι αξιοσημείωτο, ότι σημειώθηκε σε όλες τις περιοχές το ίδιο υψηλότατο ποσοστό επιτυχίας που σημαίνει ότι οι μαθητές έχουν την ικανότητα να κάνουν ποιοτικές προβλέψεις της θερμοκρασίας, όταν ενοποιήσουμε δυο ίσες ποσότητες νερού, μιας κρύου και μιας ζεστού νερού και έχουν κατανοήσει την εντατικότητα της θερμοκρασίας σε φαινόμενα όπως το προκείμενο.

Τα παραπάνω στοιχεία παρουσιάζονται στο ιστόγραμμα 6.

Θα εξετάσουμε αν υπάρχει σχέση (εξάρτηση) μεταξύ:

α) είδους απάντησης των μαθητών στην 3^η ερώτηση και του φύλου των μαθητών.

β) είδους απάντησης των μαθητών στην 3^η ερώτηση και στην περιοχή του σχολείου των μαθητών.

Επίπεδο σημαντικότητας = 95-97,5%

Φαίνεται ότι ίσως υπάρχει κάποια εξάρτηση της απάντησης των μαθητών στην 3^η ερώτηση από το φύλο του μαθητή. Δεν θα μπορούμε όμως να το υποστηρίξουμε αυτό με βεβαιότητα, γιατί παρουσιάστηκαν μόνο 3 αγόρια που απήντησαν την β απάντηση και κανένα αγόρι την α απάντηση και 3 κορίτσια που απήντησαν την α απάντηση και κανένα την β απάντηση και το δείγμα των μαθητών είναι μόνο 220 παιδιά. Είναι δύσκολο λοιπόν, να κάνουμε γενικεύσεις στηριζόμενοι στις απαντήσεις ενός τόσο μικρού δείγματος. Επίσης, το επίπεδο σημαντικότητας δεν είναι πολύ υψηλό. Είναι πιθανόν, λοιπόν, αυτή η εξάρτηση να είναι αποτέλεσμα της διακύμανσης των τυχαίων δειγμάτων.

Επίπεδο σημαντικότητας = 0-0,5%

Επομένως, δεν υπάρχει επηρεασμός του είδους της απάντησης των μαθητών από την περιοχή του σχολείου τους.

Ανακεφαλαιώνοντας, λέμε ότι η ικανότητα των μαθητών να αναγνωρίζουν την εντατικότητα της θερμοκρασίας σε ερωτήσεις, όπως η ερώτηση 3, και συγκεκριμένα η ικανότητά τους να κάνουν ποιοτικές προβλέψεις της θερμοκρασίας σε περιπτώσεις όπως αυτή της ερώτησης 3, δεν εξαρτάται από την περιοχή του σχολείου των μαθητών και ούτε από το φύλο των μαθητών.

Στατιστική επεξεργασία – Πίνακας – Ιστόγραμμα.

Από τα 106 κορίτσια, τα 98 δηλαδή ποσοστό 92,45% απήντησαν σωστά, λέγοντας ότι όταν μια ποσότητα ζεστού νερού μοιρασθεί σε δύο ίσες ποσότητες, αυτές θα έχουν νερό το ίδιο ζεστό με την αρχική ποσότητα, 1 κορίτσι δηλαδή ποσοστό 0,95% απήντησε λανθασμένα ότι κάθε μια από τις μικρότερες ποσότητες του υγρού, έχουν πιο ζεστό νερό από το αρχικό, 7 κορίτσια δηλαδή ποσοστό 6,60% απήντησαν ότι οι μικρότερες ποσότητες στις οποίες μοιράσθηκε η αρχική ποσότητα του νερού, έχουν πιο κρύο νερό από το αρχικό.

Βλέπουμε εδώ ότι το μεγαλύτερο ποσοστό των κοριτσιών απήντησε σωστά, που σημαίνει ότι σε ποιοτική ερώτηση αυτού του τύπου αντιλαμβάνονται την εντατικότητα της θερμοκρασίας.

Στα αγόρια τα 88 δηλαδή ποσοστό 77,19% απήντησαν σωστά δηλαδή όταν μια ποσότητα ζεστού νερού χωρισθεί σε δύο ίσες ποσότητες, αυτές θα έχουν το ίδιο ζεστό νερό με την αρχική ποσότητα. Τέσσερα (4) αγόρια δηλαδή ποσοστό 3,5% απήντησαν λάθος λέγοντας ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες έχουν πιο ζεστό νερό από το αρχικό, 21 αγόρια δηλαδή ποσοστό 18,42% απήντησαν λάθος λέγοντας ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες έχουν πιο κρύο νερό από το αρχικό. Τέλος 1 αγόρι δηλαδή ποσοστό 0,89% δεν απήντησε. Βλέπουμε ότι τόσο τα κορίτσια όσο και τα αγόρια απαντούν στην πλειονότητά τους σωστά στην ερώτηση Α.

Από το σύνολο των μαθητών 186 μαθητές δηλαδή ποσοστό 84,55% απήντησαν σωστά, ότι δηλαδή κάθε μια από τις τελικές ποσότητες νερού έχει νερό το ίδιο ζεστό με την αρχική ποσότητα, 5 μαθητές δηλαδή ποσοστό 2,27% απήντησαν ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες νερού είναι πιο ζεστή από την αρχική ποσότητα, 28 μαθητές δηλαδή ποσοστό 12,73% απήντησαν ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες νερού είναι πιο κρύα από την αρχική ποσότητα. 1 μαθητής δηλαδή ποσοστό 0,45% δεν απήντησε καθόλου.

Οι πιο χαρακτηριστικές από τις δικαιολογήσεις που έδωσαν τα παιδιά για κάθε απάντηση είναι οι εξής:

Για την απάντηση α: “Το δοχείο Γ και το δοχείο Δ θα παράγουν περισσότερη θερμότητα από το δοχείο Α, γιατί τα δοχεία είναι δύο και αποκτούν περισσότερη θερμότητα από το Α”

Για την απάντηση β:

“Γιατί τα υγρά χωρίζονται” - “πιο κρύο γιατί δεν περιέχει ίση ή περισσότερη ποσότητα ζεστού νερού από το Α” “Γιατί όση πιο πολύ ώρα είναι το νερό στο δοχείο Γ τόσο πιο πολύ κρυώνει”.

Για την απάντηση γ:

“Το νερό σε κανένα από τα δύο δοχεία δεν έπαθε καμία μεταβολή, άρα θα είναι το ίδιο ζεστό με το νερό του δοχείου Α”. “Γιατί μοιράζεται η ποσότητα, όχι η θερμοκρασία”. “Γιατί η θερμοκρασία του νερού δεν εξαρτάται από την ποσότητά του”. “Γιατί το δοχείο Γ, έχει το νερό του δοχείου Α”

Τα παραπάνω στοιχεία παρουσιάζονται παραστατικότατα στο ιστόγραμμα 7. (βλ. επομ. σελ.).

Βλέπουμε ότι το ποσοστό των κοριτσιών (98 δηλαδή ποσοστό 92,45%) που απήντησαν σωστά είναι μεγαλύτερο από το ποσοστό που αντιστοιχεί στα αγόρια (88 δηλαδή ποσοστό 77,19%).

Επίσης το ποσοστό των αγοριών (21 δηλαδή ποσοστό 18,42%) που απήντησαν λάθος λέγοντας ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες νερού έχουν νερό πιο κρύο από της αρχικής ποσότητας είναι περίπου τριπλάσιο από το αντίστοιχο των κοριτσιών.

Πάντως οι μαθητές (τόσο τα αγόρια όσο και τα κορίτσια) σε τέτοιου είδους ερωτήσεις, έχουν αντιληφθεί στην πλειοψηφία τους, την εντατικότητα της θερμοκρασίας και μπορούν να κάνουν ποιοτικές προβλέψεις.

Οι απαντήσεις που δόθηκαν στην ερώτηση 4 κατά περιοχή σχολείου φαίνονται στον ΠΙΝΑΚΑ 14.

Παρατηρούμε ότι:

Στα σχολεία της ανώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής 50 μαθητές δηλαδή ποσοστό 79,37% απήντησαν σωστά, 12 μαθητές δηλαδή ποσοστό 19,04% απήντησαν λάθος, λέγοντας ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες, έχει νερό πιο κρύο από αυτό της αρχικής ποσότητας, ενώ 1 μαθητής δηλαδή ποσοστό 1,59% απήντησε λάθος λέγοντας ότι θα έχει νερό πιο ζεστό.

Στα σχολεία της μεσαίας κοινωνικο-οικονομικής περιοχής 70 μαθητές δηλαδή ποσοστό 86,43% απήντησαν σωστά, 9 μαθητές δηλαδή ποσοστό 11,11% απήντησαν λάθος, λέγοντας ότι όταν μια ποσότητα ζεστού νερού μοιρασθεί σε δυο ίσες ποσότητες, κάθε μια από τις τελικές ποσότητες νερού θα έχει νερό πιο κρύο από αυτό της αρχικής ποσότητας, 1 μαθητής δηλαδή ποσοστό 1,23% απήντησε ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες νερού θα έχει νερό πιο ζεστό από της αρχικής ποσότητας. Τέλος 1 μαθητής δηλαδή ποσοστό 1,23% δεν απήντησε.

Τέλος στην κατώτερη κοινωνικο-οικονομική περιοχή 66 μαθητές δηλαδή ποσοστό 86,84% απήντησαν σωστά. 7 μαθητές δηλαδή ποσοστό 9,21% απήντησαν λάθος, λέγοντας ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες νερού θα έχει νερό πιο κρύο από αυτό της αρχικής ποσότητας. 3 μαθητές δηλαδή ποσοστό 3,95% απήντησαν λάθος λέγοντας ότι κάθε μια από τις τελικές ποσότητες νερού θα έχει νερό πιο ζεστό από αυτό της αρχικής ποσότητας.

Είναι φανερό ότι την μεγαλύτερη επιτυχία σημειώνουν τα σχολεία της μεσαίας κοινωνικο-οικονομικής περιοχής (86,43%) και της υποβαθμισμένης περιοχής (86,84%). Ακολουθούν τα σχολεία της αναβαθμισμένης περιοχής με αισθητή διαφορά (79,37%). Όσον αφορά την λανθασμένη απάντηση ότι η τελική ποσότητα νερού είναι πιο κρύα από την αρχική ποσότητα το μεγαλύτερο ποσοστό (19,04%) σημειώνουν τα σχολεία της ανώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής, ενώ ακολουθούν αυτά της μεσαίας και τελευταία της υποβαθμισμένης περιοχής. Η απάντηση ότι κάθε μια ποσότητα νερού θα είναι πιο ζεστή από την αρχική ποσότητα σημειώνει το μεγαλύτερο ποσοστό στα σχολεία της κατώτερης κοινωνικο-οικονομικής περιοχής.

Τα παραπάνω στοιχεία παρουσιάζονται παραστατικότερα στο Ιστόγραμμα 8.

Στη παράγραφο αυτή θα εξετάσουμε αν υπάρχει σχέση (εξάρτηση) μεταξύ: του είδους της ποιοτικής πρόβλεψης της θερμοκρασίας σε δύο ίσες ποσότητες νερού που προκύπτουν κατά το μοίρασμα μιας αρχικής ποσότητας ζεστού νερού και α) του