49-66

• Σταύρου, Δημήτρης

Στην παρούσα εργασία γίνεται μια συνοπτική παρουσίαση ερευνών που υλοποιήθηκαν στο πλαίσιο του προγράμματος «Διδακτική Αναδόμηση μη Γραμμικών Δυναμικών Συστημάτων». Στόχο των ερευνών αυτών αποτελεί η διερεύνηση της δυνατότητας να διδαχθούν βασικές ιδέες ντετερμινιστικού χάους, αυτοοργάνωσης και φράκταλ και η καταγραφή των αντίστοιχων διαδικασιών μάθησης. Τα ερευνητικά δεδομένα είναι ενθαρρυντικά για τη διδασκαλία μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων και παρέχουν κατευθυντήριες γραμμές, που μπορούν να αξιοποιηθούν σε μια ενδεχόμενη εισαγωγή μια τέτοιας θεματικής στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών.

• Educational sciences
• Physical sciences

• Education, Secondary

ντετερμινιστικό χάος, αυτοοργάνωση, φράκταλ, σύγχρονη φυσική, διαδικασίες μάθησης

Περιέχει σχήματα και βιβλιογραφία

1. Adams, H.M., & Russ, J.C. (1992). Chaos in the classroom: Exposing gifted elementary school children to chaosand fractals. Journal of Science Education and Technology, 1, 191-209.Bae, S. (2009). Chaos: a topic for interdisciplinary education in physics. European Journal of Physics, 30, 677-684.Bell, T. (2004). Komplexe Systeme und Strukturprinzipien der Selbstregulation im fächerübergreifendenUnterricht – eine Lernprozessstudie in der SII [Διδασκαλία πολύπλοκων συστήματα και δομικών αρχώναυτορρύθμισης σε διεπιστημονικό πλαίσιο – Μια μελέτη των διαδικασιών μάθησης σε μαθητές Λυκείου].Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 10, 162-180.Bunde, A., & Havelin, S. (1994). Fractals in science. Berlin: Springer.Βücker, N., & Stavrou, D. (2006) Strukturen: Zufall trifft Naturgesetz [Δομές: Η τυχαιότητα συναντά το φυσικόνόμο] Naturwissenschaften im Unterricht, Physik, 17, 32-37.Capra, F. (1996). Lebensnetz [Το δίκτυο της ζωής]. Bern, ScherzChacón, R., Batres, Y., & Cuadros, F. (1992). Teaching deterministic chaos through music. Physics Education, 27,151-154.Crutchfield, J.P., Farmer, J.D., Packard, N.H., & Shaw, R.S. (1986). Chaos. Scientific American 255, 38-49.Dimitriadi, K., & Halkia, K. (2012). Secondary students’ understanding of basic ideas of special relativity.International Journal of Science Education, 34, 2565–2582.Duit, R., & Komorek, M. (1997). Understanding the basic ideas of chaos-theory in a study of limitedpredictability. International Journal of Science Education, 19, 247-264.Duit, R., Komorek, M., & Wilbers J. (1997). Studies on educational reconstruction of chaos theory. Research inScience Education, 27, 339-357.Duit, R., Gropengießer, H., Kattmann, U., Komorek, M., & Parchmann, I. (2012). The Model of EducationalReconstruction – A framework for improving teaching and learning science. In D. Jorde & J. Dillon (eds.), TheWorld Handbook of Science Education – Handbook of Research in Europe (pp. 13-37). Rotterdam, Taipei: SensePublisher.Hedrich, R. (1999). Physik, Philosophie und komplexe Systeme [Φυσική, φιλοσοφία και πολύπλοκα συστήματα].Praxis der Naturwissenschaften – Physik, 48, 4, 2-5.Kalkanis, G., Hadzidaki, P., & Stavrou, D. (2003). An instructional model for a radical conceptual change towardsquantum mechanics concepts. Science Education, 87, 257-280.Komorek, Μ. (2005). Lehren und Lernen nichtlinearer Physik – eine Didaktische Rekonstruktion [Διδασκαλία καιΜάθηση μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων – μια Διδακτική Αναδόμηση]. Habilitationsschrift,University of Kiel.Komorek, M., & Duit, R. (2004). The teaching experiment as a powerful method to develop and evaluate teachingand learning sequences in the domain of non-linear systems. International Journal of Science Education, 26, 619-633.Komorek, M., Duit, R., Bücker, N., & Naujack, B. (2001). Learning process studies in the field of fractals. In H.Behrendt, H. Dahncke, R. Duit, W. Gräber, M. Komorek, A. Kross, & P. Reiska (eds.), Research in ScienceEducation – Past, Present and Future (pp. 95-100). Dordrecht: Kluwer.Komorek, M., & Kattmann, U. (2009). The model of educational reconstruction In S. Mikelskis-Seifert, U.Ringelband & M. Brückmann (eds.), Four decades of research in science education – From curriculum development toquality improvement (pp.171-188). Münster: Waxmann.Komorek, M., Stavrou, D., & Duit, R. (2003). Nonlinear physics in upper physics classes: EducationalReconstruction as a frame for development and research in a study of teaching and learning basic ideas ofnonlinearity. In D. Psillos, P. Kariotoglou, V. Tselfes, E. Hatzikraniotis, G. Fassoulopoulos & M. Kallery (eds.),Science Education Research in the Knowledge Based Society (pp.269-276), Dordrecht: Kluwer.Komorek, M., Wendorff, L., & Duit, R. (2002). Expertenbefragung zum Bildungswert der nichtlinearen Physik[Απόψεις ειδικών για την εκπαιδευτική αξία μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων]. Zeitschrift für Didaktikder Naturwissenschaften, 8, 33-51.Kuhn, W. (1994). Historische Entwicklungslinien der Chaos-Vorstellungen [Ιστορική Εξέλιξη των Ιδεών για τοΧάος]. Computer und Unterricht, 14, 54-60.Laws, P. W. (2004). A unit on oscillations, determinism and chaos for introductory physics students. AmericanJournal of Physics, 72(4), 446-452.Mandelbrot, B.B. (1983). The fractal geometry of nature. New York: Freeman.Mayring, P. (2000). Qualitative Inhaltsanalyse [Ποιοτική ανάλυση περιεχομένου]. Weinheim: Deutscher StudienVerlag.Nicolis, G. (1989). Physics of far-from-equilibrium systems and self-organisation. In P. Davies (ed.), The NewPhysics (pp. 316-347). Cambridge: University Press.Nicolis, G., & Prigogine, I. (1977). Self-organization in nonequilibrium systems. New York: Wiley.Nordmeier, V., & Schlichting, H.J. (1997). Nichtlineare Physik und Physikunterricht - eine Bestandsaufnahme: 35Experimente zu Synergetik, Fraktalen & Chaos. In: H. Berehndt (ed.), Zur Didaktik der Physik und Chemie –Probleme und Perspektiven (pp. 391-396). Alsbach: Leuchtturm.Prigogine, I. (1980). From being to becoming. San Francisco: Freeman.Sander, L. M. (1989). Fraktales Wachstum [Φράκταλ ανάπτυξη]. In H. Jürgens (ed.), Chaos und Fraktale (pp. 120 -126). Heidelberg: Spektrum der Wissenschaft.Schuster, G.H. (1989), Deterministic Chaos. Weinheim: VCHShabajee, P., & Postlethwaite, K. (2000). What happened to modern physics? School Science Review 81, 51-55.Schlichting, H. J. (1993). Naturwissenschaften zwischen Zufall und Notwendigkeit [Φυσικές Επιστήμες μεταξύτυχαιότητας και αναγκαιότητας]. Praxis der Naturwissenschaften - Physik 42, 1, 35-44.Stavrou, D. (2004). Das Zusammenspiel von Zufall und Gesetzma¨ßigkeiten in der nichtlinearen Dynamik. DidaktischeAnalyse und Lernprozesse [The interplay of chance and deterministic laws in nonlinear systems. Educationalanalysis and learning processes]. Berlin: Logos.Stavrou, D., Assimopoulos, S. & Skordoulis, C. (2013). A unit on deterministic chaos for student teachers. PhysicsEducation, 48, (3), 355-359.Stavrou, D., & Duit, R. (2013). Teaching and learning the interplay between chance and determinism in nonlinearsystems. International Journal of Science Education, DOI:10.1080/09500693.2013.802056.Stavrou, D., Duit, R., & Komorek, M. (2008). A teaching and learning sequence about the interplay of chance anddeterminism in nonlinear systems. Physics Education, 43(4), 417 – 422.Strauss, A., & Corbin, J. (1990). Basics of qualitative research. Newbury Park, CA: Sage.Strizhak, P., & Menzinger, M. (1996). Non-linear dynamics of the BZ reaction: A simple experiment thatillustrates limit cycles, chaos, bifurcation, and noise. Journal of Chemical Education, 73(9), 868-873.Vacc, N.N. (1999). Exploring fractal geometry with children. School Science and Mathematics, 99(2), 77-82.Van Hook, S.J., & Schatz, M.F. (1997). Simple demonstrations of pattern formation. The Physics Teacher, 35(10),391-395.Velarde, M.G., & Normand, C. (1989). Konvektion [Διάδοση θερμότητας με μεταφορά]. In H. Jürgens (ed.), Chaosund Fraktale (pp. 38-51), Heidelberg: Spektrum der Wissenschaft.Witten, T.A., & Sander, L.M. (1981). Diffusion-limited aggregation, a kinetic critical phenomenon. Physics ReviewLetters, 47(19), 1400-1403.Witten, T.A., & Sander, L.M. (1983). Diffusion-limited aggregation. Physical Review B, 27(9), 5686-5697.Ασημόπουλος Σ., Σταύρου Δ., & Σκορδούλης Κ. (2009). Εκπαιδεύοντας Φοιτητές του Π.Τ.Δ.Ε. σε σύγχρονεςΘεωρίες της Φυσικής. Στο Π. Καριώτογλου, Α. Σπύρτου & Α. Ζουπίδης (επιμ.), Πρακτικά 6ου ΠανελληνίουΣυνεδρίου Διδακτικής των Φυσικών επιστημών και Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση - Οι πολλαπλές προσεγγίσειςτης διδασκαλίας και της μάθησης των Φυσικών Επιστημών (σ. 216-223), Ανακτήθηκε στις 29 Ιουνίου 2013 απόhttp://www.uowm.gr/kodifeet/?q=el/node/213Σκορδούλης, Κ. (2013). Φράκταλς, Χάος, Πολυπλοκότητα: Διδακτικές Προσεγγίσεις. Στο Δ. Βαβουγιός & Σ.Παρασκευόπουλος (επιμ.), Πρακτικά 8ου Πανελληνίου Συνεδρίου Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών και ΝέωνΤεχνολογιών στην Εκπαίδευση (σελ. 21-29), Βόλος: Πανεπιστήμιο ΘεσσαλίαςΣταύρου Δ. (2006). Διδασκαλία της αλληλεπίδρασης τυχαιότητας και ντετερμινιστικών νόμων στα μη γραμμικάδυναμικά συστήματα: συσχέτιση θεωρητικών και εμπειρικών δεδομένων. Στο Ε. Σταυρίδου (επιμ.), Διδακτικήτων Φυσικών Επιστημών: Μέθοδοι και Τεχνολογίες Μάθησης, 3ο Πανελλήνιο Συνεδρίου της Ε.ΔΙ.ΦΕ (σ. 245-252),Αθήνα: Εκδόσεις Νέων ΤεχνολογιώνΣταύρου, Δ., & Ασημόπουλος, Σ. (2011). Μη γραμμικά δυναμικά συστήματα στην εκπαίδευση. Στο Γ.Παπαγεωργίου & Γ. Κουντουριώτης (επιμ.), Πρακτικά 7ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Διδακτικής των ΦυσικώνΕπιστημών και Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση – Αλληλεπιδράσεις Εκπαιδευτικής Έρευνας και Πράξης στις ΦυσικέςΕπιστήμες (σ. 138- 145), Αλεξανδρούπολη: Πανεπιστήμιο Θράκης.