The aim of this diploma dissertation is the detection and the demonstration of alternative ideas of students with regard to the 3rd Law of Newton. We will be familiarized with particularly durable and often resilient misunderstandings and intuitive perceptions and will attempt to comprehend the causes and the mechanisms of their creation. We will observe the changes that potentially are spotted in the opinions of students in different educational stages (Junior High school – Senior High school) and in any case we will realise how different the reality of students from commonly acceptable scientific truth is.
For this reason, an empirical research is going to be conducted which includes the completion of questionnaires and afterwards the statistical processing of data. The questionnaires which include open and closed type questions are going to be answered by B-class students of Junior High school and A-class students of Senior High school in the Prefecture of Etoloakarnania, after having been taught the specific law of Newton.
From the results of our research we realise that a considerable percentage of students, believe in the individual emergence of forces individually and not necessarily in pairs, in the idea of dominance, with the meaning that the heavier or faster bodies exert stronger forces than lighter or slower bodies, in the incapability of inanimate objects to exert force, in the absence of interaction between bodies of different natural state, as well as in the probability of delayed emergence of the two forces of action and reaction, in certain circumstances. A lot of students also, as it is going to be demonstrated by the results of our research, are of the belief that action and reaction are exerted on the same body and particularly contribute to the calculation of the resultant of the two forces, probably null, since as they explain, action and reaction are of equal size but of opposite direction. Thus, they often attribute the balance to the 3rd Law of Newton and it is generally observed that they lack the ability to discriminate among the forces included in these two laws (1st and 3rd). Apart from the above, problems of structural nature arise regarding the weakness to depict and visualize the schematic representation of forces (finding the point of exertion of force and the direction).
According to our understanding, we are going to express opinions about the supportive background that can be established, aiming at the conceptual change and the effort to lead the student away from their preexisting ideas and beliefs towards the acceptable scientific truth.
Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η ανίχνευση και η ανάδειξη των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών σχετικά με τον 3ο Νόμο του Νεύτωνα. Θα γίνει γνωριμία με ιδιαίτερα ανθεκτικές και συχνά ανυποχώρητες παρανοήσεις και «διαισθητικές» αντιλήψεις και θα επιχειρηθεί η κατανόηση των αιτιών και μηχανισμών δημιουργίας τους. Θα παρατηρήσουμε τις αλλαγές που ενδεχομένως σημειώνονται στις απόψεις των μαθητών σε διαφορετικές εκπαιδευτικές βαθμίδες (Γυμνάσιο – Λύκειο) και σε κάθε περίπτωση θα διαπιστώσουμε πόσο διαφορετική είναι η πραγματικότητα των μαθητών από την κοινά αποδεκτή επιστημονική αλήθεια.
Για τον σκοπό αυτό, θα γίνει εμπειρική έρευνα που συνίσταται από τη συμπλήρωση ερωτηματολογίων και εν συνεχεία από τη στατιστική επεξεργασία των δεδομένων. Τα ερωτηματολόγια που περιλαμβάνουν ερωτήσεις ανοικτού και κλειστού τύπου, θα απαντηθούν από μαθητές της Β΄ γυμνασίου και της Α΄ Λυκείου σε σχολεία του Νομού Αιτωλοακαρνανίας, αφού θα έχει προηγηθεί η διδασκαλία του συγκεκριμένου νόμου του Νεύτωνα.
Από τα αποτελέσματα της έρευνάς μας διαπιστώνουμε ότι οι μαθητές, σε ένα αρκετά υπολογίσιμο ποσοστό, πιστεύουν στην εμφάνιση δυνάμεων μεμονωμένα και όχι απαραίτητα κατά ζεύγη, στην ιδέα της κυριαρχίας, με την έννοια ότι τα βαρύτερα ή γρηγορότερα σώματα ασκούν μεγαλύτερες δυνάμεις από τα ελαφρύτερα ή βραδύτερα, στην μη δυνατότητα άσκησης δύναμης από άψυχα αντικείμενα, στην μη ύπαρξη αλληλεπίδρασης μεταξύ σωμάτων διαφορετικής φυσικής κατάστασης καθώς και στην πιθανότητα χρονικής καθυστέρησης στην εμφάνιση των δύο δυνάμεων δράσης – αντίδρασης, σε κάποιες περιπτώσεις. Πολλοί μαθητές επίσης, όπως θα φανεί στα αποτελέσματα της έρευνάς μας, έχουν την πεποίθηση πως δράση και αντίδραση ασκούνται στο ίδιο σώμα και μάλιστα προχωρούν και στον υπολογισμό συνισταμένης των δύο δυνάμεων, αναμενόμενα μηδενικής, αφού, όπως το δικαιολογούν, δράση και αντίδραση έχουν ίσα μέτρα αλλά αντίθετη κατεύθυνση. Έτσι, αποδίδουν συχνά την ισορροπία στον 3ο Νόμο και γενικά παρατηρείται μια αδυναμία διάκρισης των δυνάμεων που υπεισέρχονται στον κάθε έναν από τους δύο νόμους (1ο και 3ο). Σε όλα αυτά προστίθενται και προβλήματα φορμαλιστικού τύπου με αδυναμίες σε ό,τι έχει να κάνει με τη σχηματική απεικόνιση των δυνάμεων (εύρεση σημείου εφαρμογής και κατεύθυνσης).
Με βάση τις διαπιστώσεις μας, θα εκφράσουμε απόψεις για το υποστηρικτικό πλαίσιο που μπορεί να διαμορφωθεί, με σκοπό την εννοιολογική αλλαγή και την προσπάθεια μετάβασης του μαθητή από τις προϋπάρχουσες ιδέες και πεποιθήσεις του στην αποδεκτή επιστημονική αλήθεια.
Υπάρχουν πίνακες, εικόνες, διαγράμματα και ραβδογράμματα.
