Αναγκαιότητα:

Οι Φυσικές Επιστήμες, στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση,  αντιμετωπίζονται  ως επι το πλείστον με τρόπο  θεωρητικό ακόμα και στις περιπτώσεις όπου υπάρχει η δυνατότητα εργαστηριακής επίδειξης. Αξίζει να σημειωθεί η επικρατούσα αντίληψη στους μαθητές (η οποία και συνεχίζει να κυριαρχεί  στους ακαδημαϊκούς πολίτες) περί χάσματος μεταξύ θεωρίας και πράξης.  Είναι επίσης γεγονός ότι από την κυριαρχούσα διδακτική μεθοδολογία λείπει το στοιχείο της «κατάκτησης της γνώσης από τον μαθητή», με σοβαρές επιπτώσεις  στις μετέπειτα φάσεις (επαγγελματική ή/και πανεπιστημιακή) εκπαίδευσης. Οι επιπτώσεις αυτές έχουν γενικότερο κοινωνικό αντίκτυπο επειδή η δευτεροβάθμια εκπαίδευση είναι εκείνη που διαμορφώνει τον παραγωγό και τον καταναλωτή της Νεας Γνώσης .Αυτό το ΠΠΕ αναγνωρίζει την αναγκαιότητα εξοικίωσης του μαθητή με ανακαλυπτικές μεθόδους και επιστρατεύει την ερευνητική επιστημονική διαδικασία ως διδακτική μεθοδολογία της Φυσικής. Το εγχείρημα αυτό χρησιμοποιεί το γεγονός ότι στις Φυσικές Επιστήμες ο μοναδικός κριτής της επιστημονικής  αλήθειας είναι το πείραμα και επιχειρεί να εμπλέξει τον μαθητή σε μία διεργασία πειραματικού σχεδιασμού, εκτέλεσης πειράματος, ανάλυσης πειραματικών δεδομένων, δημιουργία  και έλεγχο Φυσικών θεωρητικών μοντέλλων. Κεντρικό στοιχεία αυτού του ΠΠΕ είναι ή μελέτη της έννοιας της μέτρησης και η χρήση της στην αναγωγή των πειραματικών αποτελεσμάτων σε φυσικούς νόμους.

Στόχοι:

Η εισαγωγή νέας συμπληρωματικής προσέγγισης της διδασκαλίας της Φυσικής, όσο και ο πειραματισμός σε μεθόδους διδασκαλίας εννοιών και πιθανοκρατικών νόμων της σύγχρονης Φυσικής. Κεντρικό στοιχείο αποτελεί η χρήση της μέτρησης από τους μαθητές για την περιγραφή και κατανόηση Φυσικών Συστημάτων. Ο όρος περιγραφή εμπλέκει την ερμηνεία της μετρούμενης Φυσικής ποσότητας σαν ένα πιθανό αποτέλεσμα της διαδικασίας μέτρησης με καθορισμένη όμως κατανομή πιθανότητας. Παράλληλα ο όρος κατανόηση αναφέρεται αφ’ ενός στην μεθοδολογία επεξεργασίας των πειραματικών μετρήσεων και την ακριβή μέτρηση Φυσικών παραμέτρων, αφ’ ετέρου στην αναγωγή της δυναμικής συμπεριφοράς Φυσικών συστημάτων σε θεμελιώδεις Φυσικούς νόμους.

Η ενίσχυση της ενδοσχολικής συνεργασίας και η σύνδεση του σχολείου με την τοπική κοινότητα. Ο πειραματισμός προς αυτή την κατεύθυνση αναπτύσσεται με την διοργάνωση ενδοσχολικής επιμόρφωσης και την επιστημονική παρουσία του σχολείου στην ευρύτερη κοινότητα με την προσφορά διαλέξεων εκλαίκευσης επιστημονικών επιτευμάτων. Μ΄ αυτό τον τρόπο μπορεί να επιτευχθεί η ευαισθητοποίηση της τοπικής κοινότητας σε ζητήματα βασικής επιστήμης και στην σχέση τους με την δευτεροβάθμια εκπαίδευση.

Εφαρμογή:

Το πρόγραμμα εκτελέστηκε σε  δέκα δίωρα διδασκαλίας, εκτέλεσης πειραμάτων και ανάλυσης δεδομένων. Εφαρμόσθηκε στην Τρίτη Λυκείου  πέντε σχολείων σε διαφορετικές περιοχές της Ελλάδας. Οι καθηγητές που δίδαξαν τα μαθήματα εκπαιδεύθηκαν από τα μέλη της επιστημονικής ομάδας στο ΕΚΕΦΕ 'Δημόκριτος' και ένα τουλάχιστον μέλος της επιστημονικής ομάδας ήταν παρόν στην τάξη κατά την διδασκαλία κάθε μαθήματος προσφέροντας τεχνική και επιστημονική στήριξη καθώς και για άμεση αξιολόγηση και έλεγχο της αποτελεσματικότητας της μεθοδολογίας. Ο παρακάτω πίνακας αναφέρει τα σχολεία, τους εμπλεκόμενους εκπαιδευτικούς και τον αριθμό των εμπλεκομένων μαθητών.

Αποτελέσματα:

Εκπαιδευτική χρήση καινοτομικού εκπαιδευτικού υλικού. Το υλικό αυτό συνίσταται σε  πειραματική οργανολογία, πειραματικές διατάξεις μηχανικών αναλόγων υποατομικών φαινομένων, χρήση πακέτων λογισμικού (που χρησιμοποιείται στην έρευνα) για προσομοίωση φυσικών διαδικασιών και ανάλυση πειραματικών δεδομένων.

Η ανάπτυξη υποδομής και τεχνογνωσίας για την διδασκαλία της Φυσικής κατ’ αναλογία της πειραματικής ερευνητικής διαδικασίας (εποπτικά όργανα και λογισμικό ανάλυσης πειραματικών δεδομένων).

Η επιστημονική επιμόρφωση των εκπαιδευτικών τόσο σε θέματα της Σύγχρονης Φυσικής και ερευνητικής μεθοδολογίας όσο και σε καινοτομικές διδακτικές μεθόδους.

Η ευαισθητοποίηση των μαθητών στην διαδικασία απόκτησης γνώσης. Η άμεση επαφή του μαθητή με την ερευνητική διαδικασία (την αναγωγή πειραματικών παρατηρήσεων σε βασικούς νόμους) και επομένως με την παραγωγή νέας γνώσης.

Η ευαισθητοποίηση της τοπικής κοινωνίας όσον αφορά στον ρόλο του σχολείου στην προετοιμασία του ερευνητικού δυναμικού της χώρας. Η ενίσχυση του ρόλου του σχολείου στην ενημέρωση της τοπικής κοινωνίας σε επιστημονικά θέματα.

Παραδοτέο υλικό:

Αναλυτικό Εκπαιδευτικό Πρόγραμμα για την διεξαγωγή εννέα μαθημάτων. Πλήρεις σημειώσεις για τους μαθητές και οδηγίες για τους καθηγητές, βιβλιογραφία και ηλεκτρονική βιβλιογραφία, λογισμικό και θεωρία ανάλυσης δεδομένων

Καινοτομική οργανολογία για την πειραματική εκπαιδευτική διαδικασία. Η οργανολογία αυτή συνίσταται στις ακόλουθες πειραματικές συσκευές: την γωνιομετρική τράπεζα σκέδασης, την συσκευή επίδειξης του κεντρικού οριακού θεωρήματος, την συσκευή μελέτης του 2^ου νόμου του Νεύτωνα, την συσκευή μελέτης της απορρόφησης του φωτός και την συσκευή μελέτης της εκθετικής κατανομής  καταστροφών (Λεπτομερής περιγραφή τους υπάρχει στον δίσκο CD). Λογισμικό προσομοίωσης των πειραμάτων, και λογισμικό ανάλυσης δεδομένων βασισμένο στην πλατφόρμα ανάλυσης δεδομένων του Ευρωπαϊκού Εργαστηρίου Σωματιδίων (CERN) PAW (Physics Analysis Workstation).

Εργαστηριακή υποδομή αποτελούμενη από υπολογιστικό σύστημα, σύστημα επίδειξης με πολλαπλές οθόνες, εποπτικά όργανα για την διεξαγωγή των εργαστηριακών ασκήσεων και σύνδεση με το διαδίκτυο.

Διαλέξεις εκλαϊκευτικού περιεχομένου των επιστημονικών επιτευγμάτων της εποχής μας από τα μέλη της επιστημονικής ομάδας και τους συνεργάτες τους στην τοπική κοινότητα. Ενδοσχολική επιμόρφωση.

Οργάνωση ημερίδας προβληματισμού για την εκπαίδευση τον 21^ο αιώνα. Στην εκδήλωση συμμετείχαν εκπαιδευτικοί, καθηγητές πανεπιστημίου και ερευνητές. Η παρουσίαση των επιτευγμάτων αυτού του ΠΠΕ αποτέλεσε τον κορμό συζήτησης στρογγυλής τραπέζης ειδικών και της εκπαιδευτικής κοινότητας.

Εξοπλισμός Σχολείων:

Τα σχολεία εφοδιάσθηκαν με ένα υπολογιστικό σύστημα, με σύστημα επίδειξης με πολλαπλές οθόνες και με γραμμή διαδικτύου. Επίσης εξοπλίσθηκαν με την σειρά εποπτικών οργάνων που σχεδιάσθηκαν από την επιστημονική ομάδα για την διεξαγωγή των πειραμάτων.