Νοητικά μοντέλα μαθητών ΣΤ’ Δημοτικού για το άτομο (έρευνα)

Στο τεύχος 74-75 του τόμου 2020 του επιστημονικού περιοδικού Διδασκαλία Φυσικών Επιστημών: Έρευνα και Πράξη διαβάσαμε μια ενδιάφερουσα έρευνα που αφορά τα νοητικά μοντέλα για το άτομο και τις απεικονίσεις ατόμων από μαθητές Στ’ τάξης Δημοτικού, πριν και μετά τη διδασκαλία στοιχειώδους μη ντετερμινιστικού μοντέλου.

Στην έρευνα συμμετείχαν 46 μαθητές ΣΤ’ Δημοτικού και τα αποτελέσματα δείχνουν πως οι μαθητές μπορούν να περιγράψουν τα άτομα χρησιμοποιώντας ένα απλό κβαντομηχανικό μοντέλο, χρησιμοποιούν στις περιγραφές και στα σχέδιά τους το ηλεκτρονιακό νέφος και επιλέγουν ως πιο κατάλληλα μοντέλα χωρίς τροχιές. Διαβάστε την περίληψη του άρθρου παρακάτω:

“Το στοιχειώδες μοντέλο βασίζεται στο άτομο του υδρογόνου στο οποίο διατηρούνται οι σωματιδιακές όψεις και τα ηλεκτρόνια περιγράφονται ανάλογα με την ενέργειά τους και την πιθανότητα να εντοπιστούν σε κάποια περιοχή του χώρου. Στην έρευνα συμμετείχαν 48 μαθητές και η συλλογή δεδομένων έγινε με γραπτό τεστ πριν τη διδασκαλία για ανίχνευση ιδεών για το άτομο και μετά τη διδασκαλία με ατομικές συνεντεύξεις διάρκειας 30 λεπτών η κάθε μια.

Οι απαντήσεις των μαθητών οργανώθηκαν με βάση τα γενικά χαρακτηριστικά των ατόμων (σύσταση ύλης, μέγεθος, ζωντανά ή μη, υφή, μέγεθος, απόσταση ηλεκτρονίου από τον πυρήνα), την κίνηση ηλεκτρονίων, τα νοητικά μοντέλα για το ηλεκτρονικό νέφος, το τι υπάρχει μεταξύ πυρήνα και ηλεκτρονίων, τις προτιμήσεις σε αναλογικά μοντέλα, τον προσδιορισμό της θέσης του ηλεκτρονίου με πιθανότητα, τη σχεδίαση ατόμου υδρογόνου και πώς εξελίσσονται τα σχέδια των μαθητών για το άτομο.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μαθητές μπορούν να περιγράψουν τα άτομα χρησιμοποιώντας ένα απλό κβαντομηχανικό μοντέλο, χρησιμοποιούν στις περιγραφές και στα σχέδιά τους το ηλεκτρονιακό νέφος και επιλέγουν ως πιο κατάλληλα μοντέλα χωρίς τροχιές.

Σχετίζουν την πιθανότητα με κάτι που μπορεί να γίνει αλλά δεν είναι σίγουρο και αναφέρουν ότι μεγαλύτερη πιθανότητα να βρεθούν τα ηλεκτρόνια είναι κοντά στον πυρήνα ή στα πιο πυκνά σημεία του νέφους.

Καταλήγουμε ότι το πρώτο στοιχειώδες μη ντετερμινιστικό ατομικό μοντέλο, που θα διδαχθούν οι μαθητές, μπορεί να βασίζεται στο άτομο του υδρογόνου στο οποίο διατηρούνται οι σωματιδιακές όψεις και δεν προσδιορίζονται όρια/τροχιές, εισάγεται η πιθανότητα εντοπισμού, ενώ η πυκνότητα φορτίου μπορεί να εισαχθεί σε επόμενο βήμα”.

Το πλήρες άρθρο είναι διαθέσιμο ΕΔΩ.