- / -

- / -

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν λεπτά υμένια οξειδίου του αλουμινίου (Al2O3) και οζειδίου του ζιρκονίου (ZrO2). Η ανάπτυξη των οξειδίων έγινε πάνω σε υπόστρωμα γερμανίου (Ge) με την τεχνική εναπόθεσης ατομικού στρώματος (Atomic Layer Deposition, ALD). Επίσης μελετήθηκαν υμένια οξειδίου του βολφραμίου (WO3), των οποίων η εναπόθεση έγινε με δυο διαφορετικές τεχνικές, πάνω σε υπόστρωμα P3HT:PCBM. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε συνθήκες υπερυψηλού κενού (Ultra High Vacuum, UHV) με επιφανειακά ευαίσθητες τεχνικές. Κύριος στόχος αυτής της εργασίας, είναι για τα οξείδια αλουμινίου και ζιρκονίου η διερεύνηση της χημικής σύστασης και της ηλεκτρονιακής δομής ενώ θα γίνει μια εκτίμηση του πάχους των υμενίων καθώς και σύγκριση με την αναμενόμενη τιμή συμφωνα με την διαδικασία παρασκευής. Για οξείδια του βολφραμίου έγινε μελέτη τόσο της επιφανειακής χημικής σύστασης όσο και της ηλεκτρονιακής δομής της διεπιφάνειας του οξειδίου του βολφραμίου (WO3) με το υπόστρωμα P3HT:PCBM καθώς και μία σύγκριση των αποτελεσμάτων ανάμεσα στην εξάχνωση με δέσμη ηλεκτρονίων (Electron Beam Evaporation) και τη μέθοδο διαλύματος-πηκτώματος (Sol-Gel) τεχνικές οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για την εναπόθεση των υμενίων οξειδίου του βολφραμίου. / In the present work,studied thin films of aluminum oxide (Al2O3) and zirconium oxide (ZrO2) thin films. Atomic Layer Deposition technique (ALD) was used for the growth of oxide on the germanium (Ge) substrate. Also studied films of tungsten oxide (WO3), which were deposited with two different techniques, onto P3HT:PCBM substrate. The study was conducted under conditions of UHV (Ultra High Vacuum) using surface sensitive techniques. The main objective of this work was to investigate the chemical composition and electronic structure and make an estimate of the thickness of aluminum oxide and zirconium oxide thin films. The thickness was compared with the expected value according to the manufacturing process. For the tungsten oxides were studied the surface chemical composition and the electronic structure of the WO3/P3HT:PCBM interface as well as a comparison of results between the Electron Beam Evaporation and Sol-Gel method, techniques which were used for the deposition of thin films of tungsten oxide.

Η παρούσα ειδική ερευνητική εργασία συνιστά μια μελέτη των μη-γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων πέντε δειγμάτων νανοσωματιδίων οξειδίων μετάλλων. Κατ’ όνομα πρόκειται για το μονοξείδιο του Κοβαλτίου (CoO), το τετροξείδιο του Μαγγανίου (Mn3O4), το μονοξείδιο του Νικελίου (NiO), τον Αιματίτη (α-Fe2O3) και τον Μαγγεμίτη (γ-Fe2O3). Οι τρίτης τάξης οπτικές μη-γραμμικότητές τους διερευνήθηκαν με την πειραματική τεχνική Z-scan, της οποίας οι βασικές αρχές και οι πειραματικές λεπτομέρειες περιγράφονται στο δεύτερο κεφάλαιο της παρούσης. Ειδικότερα, δίδονται τεχνικές λεπτομέρειες για τις πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν, μελετώνται τα δύο κύρια φαινόμενα που αξιοποιεί η τεχνική, η μη-γραμμική διάθλαση και η μη-γραμμική απορρόφηση και γίνεται σύντομη μαθηματική περιγραφή και παράθεση της διαδικασίας ανάλυσης δεδομένων. Προηγείται των ανωτέρω μια περιεκτική θεωρητική θεμελίωση των βασικών αρχών της μη-γραμμικής οπτικής στο πρώτο κεφάλαιο. Αναπτύσσεται εκ των εξισώσεων Maxwell η μη-γραμμική κυματική εξίσωση. Περιγράφονται οι διεργασίες της γενέσεως δευτέρας αρμονικής, αθροίσματος και διαφοράς συχνοτήτων και διαδοχικά τα βαρύνουσας σημασίας φαινόμενα της αυτό-εστίασης, αυτό-απoεστίασης, κορέσιμης και ανάστροφα κορέσιμης απορρόφησης. Παρατίθεται εν συνεχεία ένας κβαντομηχανικός ορισμός της τρίτης τάξης μη-γραμμικής επιδεκτικότητος και τέλος περιγράφονται αναλυτικά οι μηχανισμοί συνεισφοράς στον μη-γραμμικό δείκτη διάθλασης, από την παραμόρφωση του ηλεκτρονικού νέφους, ως την ηλεκτροσυστολή και τα θερμικά φαινόμενα. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται θεωρητικά στοιχεία για τις ιδιότητες των νανοσωματιδίων οξειδίων μετάλλων, την επίδραση του μεγέθους στις εγγενείς ιδιότητες της ύλης και παραδείγματα των πιο ευρέως διαδεδομένων εφαρμογών τους. Εν συντομία δίδονται οι τεχνικές σύνθεσης και οι ενδελεχείς χαρακτηρισμοί που εφαρμόστηκαν με σκοπό να φωτιστούν πλευρές της κρύφιας και ασαφούς φύσης των νανοσωματιδίων. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρατίθενται λεπτομερώς οι πειραματικές μετρήσεις, από τα φάσματα απορρόφησης που ελήφθησαν για κάθε παρασκευασθείσα συγκέντρωση διεσπαρμένων νανοσωματιδίων, ως τις γραφικές παραστάσεις που αντιστοιχούν στην τεχνική Z-scan. Συγκεντρώνονται σε πίνακες όλες οι μη-γραμμικές οπτικές παράμετροι που υπολογίστηκαν και λαμβάνει χώρα αναλυτική συζήτηση για τα αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα ομαδοποιούνται, εξάγονται ενδιαφέροντα συμπεράσματα και γίνεται σύγκριση με τη βιβλιογραφία. / The present work, a master thesis, is a study of the nonlinear optical properties of five metal oxide nanoparticles, namely Cobalt monoxide (CoO), Manganese tetroxide (Mn3O4), Nickel monoxide (NiO), Hematite (α-Fe2O3) and Maghemite (γ-Fe2O3). Their third ordrer optical nonlinearities were investigated by the means of the Z-scan experimental technique. The basic principles and the experimental details of this technique are described in the second chapter of the present work. Moreover, technical details of the experimental setups used are presented, the two most important phaenomena involved in Z-scan, nonlinear absorption and nonlinear refraction are described, a brief mathematical description and the data analysis details are given. In the first chapter, a comprehensive theoretical basis of the principles of Non-linear Optics is firstly established. Initiating from Maxwell’s equations, the non-linear wave equation is developed step-by-step. The non-linear optical processes of second harmonic generation and sum/difference frequency generation are presented. Consecutively, the very important phaenomena of self-focusing, self-defocusing, saturable and reverse saturable absorption are described. In addition, a quantum-mechanic description of third order nonlinear susceptibility is briefly developed. At last, the contribution mechanisms to the nonlinear refractive index, from the deformation of the electron cloud to the electrostriction and the thermal effects are presented. In the third chapter, some theoretical information about the properties of metal oxides nanoparticles, along with the effects of their size to their behavior and their widely known applications are listed. In brief, the unique details of the synthesis and the assiduous characterization techniques, which were applied in order to illuminate the fringe nature of these nanoscale particles, are given. In the fourth chapter the experimental measurements are apposed in detail, from the UV-Vis-NIR spectra received for every one of the prepared dispersions, to the graphs built on the Z-scan experimental curves. All nonlinear optical parameters deduced, are summed into analytical tables and a lengthy discussion is taking place over all these results. Results are grouped and studied from different perspectives and a bibliographical comparison is done.

Οι μερικές διαφορικές εξισώσεις (ΜΔΕ), σε πολλές περιπτώσεις πρακτικού ενδιαφέροντος, δέχονται μια επίλυση μέσω της "μεθόδου ομοιότητας". Σε αντίθεση με τη γνωστή μέθοδο του χωρισμού των μεταβλητών, η μέθοδος ομοιότητας βασίζεται σε έναν εύστοχο συνδυασμό των μεταβλητών, μετατρέποντας την αρχική ΜΔΕ σε μια συνήθη διαφορική εξίσωση (ΣΔΕ) μιας και μοναδικής συνδυασμένης μεταβλητής. Η μετατροπή αυτή όχι μόνο αποτελεί το πλέον καθοριστικό βήμα προς τη ζητούμενη λύση αλλά ταυτόχρονα μας αποκαλύπτει και πολλά χαρακτηριστικά από την ουσιαστική φύση του ίδιου του προβλήματος. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάμε μερικά αντιπροσωπευτικά παραδείγματα της μεθόδου από τη Μηχανική των Ρευστών, όπως το "πρώτο πρόβλημα του Stokes" (περί της ροής πάνω από μια οριζόντια πλάκα που μέσω μιας ξαφνικής ώθησης τίθεται σε μια ευθύγραμμη ομαλή κίνηση) και το "πρόβλημα του Blasius" περί του συνοριακού στρώματος. Τέλος, στο πλαίσιο του βασικού ερωτήματος πότε ένα πρόβλημα ΜΔΕ δέχεται μια λύση ομοιότητας και πότε όχι, θα συζητήσουμε και το "δεύτερο πρόβλημα του Stokes", περί της ροής πάνω από μια οριζόντια πλάκα που ταλαντώνεται περιοδικά από τα αριστερά προς τα δεξιά και αντίστροφα. Αυτό το πρόβλημα αποτελεί ένα αντιπαράδειγμα για την καθολικότητα της μεθόδου, δείχνοντας ότι αυτή δεν εφαρμόζεται όταν υπάρχουν προκαθορισμένες χωρικές ή χρονικές κλίμακες στο σύστημα. / --

Η παρούσα εργασία μελετά αναλυτικά – αριθμητικά υπό συνθήκες επίπεδης παραμόρφωσης τη δυναμική απόκριση οδοστρώματος επί εδάφους δύο στρώσεων σε κινούμενα με σταθερή ταχύτητα φορτία. Η ανώτερη στρώση αποτελείται από ασφαλτικό σκυρόδεμα, η μεσαία στρώση από ποροελαστκό υλικό χωρίς νερό στους πόρους και το κατώτερο στρώμα με ποροελαστικό πλήρως κορεσμένο υλικό. Το όλο σύστημα υποστηρίζεται από απαραμόρφωτο βραχώδες υλικό. Στο σύστημα οδοστρώματος – εδάφους χρησιμοποιήθηκε η θεωρία του Biot με την τροποποίηση των Mei and Foda για το μεσαίο και το κατώτερο στρώμα και η θεωρία ιξωδοελαστικότητας των Sousa and Monismith για το ασφαλτικό σκυρόδεμα. Το φορτίο καθώς και η απόκριση προσομοιώνονται με σειρές Fourier. Έτσι οι εξισώσεις για κάθε στρώση καταλήγουν σε συνήθεις διαφορικές που επιλύονται αναλυτικά. Για τις συνοριακές συνθήκες του προβλήματος ισχύει η ισορροπία των ενεργών τάσεων και πιέσεων και η συνέχεια των μετακινήσεων και έτσι δημιουργείται ένα σύστημα 14 εξισώσεων με 14 αγνώστους. Η λύση του συστήματος δίνει τα διαγράμματα των τάσεων, των παραμορφώσεων και της πίεσης του νερού των πόρων σε οποιοδήποτε σημείο του εδαφικού όγκου, κάθε χρονική στιγμή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται γραφικά και συγκρίνονται για διάφορες τιμές των παραμέτρων με αντίστοιχα άλλων εργασιών. Η παρούσα μέθοδος περιγράφει επαρκώς τόσοτην απόκριση ενός μέσου τριών στρώσεων που υπόκεινται σε κινούμενη φόρτιση, όσο και την εξάρτηση των παραμέτρων αυτών μεταξύ τους. / -

Στην παρούσα ερευνητική εργασία μελετάται η φωτοηλεκτροχημική διάσπαση δύο οργανικών ενώσεων: της χρωστικής Methylene Blue (MB), και της γλυκόζης. Η φωτοκαταλυτική διεργασία πραγματοποιήθηκε με φωτοβόληση υπεριώδους ακτινοβολίας UV (λάμπα Hg, 125 W). Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν δύο φωτοκαταλύτες: η νανοκρυσταλλική τιτάνια (TiO2) και το οξείδιο του βολφραμίου (WO3). Η φωτοδιάσπαση των οργανικών ρύπων πραγματοποιήθηκε σε μία φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα, η οποία αποτελείται από τα εξής μέρη: 1)Το ηλεκτρόδιο της ανόδου το οποίο φέρει το φωτοκαταλύτη. Στη φωτοάνοδο παράγονται τα ηλεκτρόνια και πραγματοποιόυνται οι αντιδράσεις οξείδωσης. 2)Το ηλεκτρόδιο της καθόδου, το οποίο φέρει τον ηλεκτροκαταλύτη, ο οποίος διευκολύνει τη μεταφορά των ηλεκτρονίων από το ηλεκτρόδιο στο διάλυμα. Στη φωτοκάθοδο πραγματοποιούνται αντιδράσεις αναγωγής. Ως ηλεκτροκαταλύτης χρησιμοποιήθηκε ο λευκόχρυσος ο οποίος είναι ευγενές μέταλλο. 3)Τον ηλεκτρολύτη, ο οποίος ρυθμίζει το pH του διαλύματος και αυξάνει την ιοντική αγωγιμότητα. Ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιήθηκε είναι το καυστικό νάτριο (NaOH). Όταν ο φωτοκαταλύτης διεγείρεται με ακτινοβολία ενέργειας ίσης ή μεγαλύτερης του ενεργειακού του χάσματος, δημιουργούνται ζεύγη οπών-ηλεκτρονίων. Ένα μέρος των δημιουργούμενων ζευγών φορτίου επανασυνδέονται χάνοντας τη φωτεινή ενέργεια σε θερμότητα. Οι οπές οξειδώνουν το ρύπο απελευθερώνοντας ιόντα υδρογόνου. Τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος στην κάθοδο, όπου αντιδρούν με τα ιόντα υδρογόνου, σχηματίζοντας είτε μοριακό υδρογόνο (υπό αναερόβιες συνθήκες), είτε νερό (υπό αερόβιες συνθήκες). Το πρώτο και σημαντικότερο στάδιο της φωτοκαταλυτικής διεργασίας είναι η προσρόφηση του ρύπου στην επιφάνεια του φωτοκαταλύτη. Ο μηχανισμός προσρόφησης γίνεται σύμφωνα με το κινητικό μοντέλο Langmuir-Hinshelwood. To TiO2 αποτελεί έναν από τους πιο διαδεδομένους και αποδοτικούς φωτοκαταλύτες. Τα υμένια TiO2 εναποτέθηκαν σε υπόστρωμα γυαλιού με τη μέδοδο Doctor Blade. Το WO3 είναι ένας εξίσου αποδοτικός φωτοκαταλύτης με το TiO2, αλλά λιγότερο δημοφιλής. Η εναπόθεση των υμενίων WO3 σε γυάλινα υποστρώματα έγινε με τη μέθοδο του ψεκασμού. Η παρασκευή του αντιηλεκτροδίου, δηλαδή του ηλεκτροδίου της καθόδου, έγινε με τη μέθοδο της ηλεκτροαπόθεσης. Το υψηλό pH του ηλεκτρολύτη (NaOH) είναι απαραίτητο για τη φωτοδιάσπαση οργανικών ενώσεων. Εκτός από την ιοντική αγωγιμότητα που προσφέρει στο φωτοηλεκτροχημικό κελί, επηρεάζει και την επιφανειακή φόρτιση του φωτοκαταλύτη. Η αύξηση της συγκέντρωσης του NaOH, δηλαδή η αύξηση των ιόντων ΟΗ-, είχε σαν αποτέλεσμα την αύξηση της σταθεράς ταχύτητας της φωτοκαταλυτικής αντίδρασης kapp και επομένως ταχύτερη φωτοδιάσπαση του ρύπου. Στα διαλύματα με τις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις ηλεκτρολύτη ο χρόνος ημιζωής του ρύπου είναι πολύ μικρότερος συγκριτικά με τα διαλύματα χαμηλής συγκέντρωσης NaOH. Η μέτρηση της συγκέντρωσης των οργανικών ενώσεων στα υδατικά διαλύματα έγινε με φασματοφωτομετρία απορρόφησης ορατού-υπεριώδους (UV/vis). Οι φωτοαποικοδομούμενες ουσίες, λειτουργούν ως «θυσιαστήριες ενώσεις», αφού μειώνουν το ρυθμό επανασύνδεσης ηλεκτρονίων-οπών και επομένως συμβάλλουν στην αύξηση της απόδοσης του συστήματος, ενώ παράλληλα η διάσπασή τους προσφέρει τεράστιο περιβαλλοντικό όφελος. Από τις δύο οργανικές ενωσεις που μελετήθηκαν, μόνο η χρωστική Methylene Blue λειτούργησε αποτελεσματικά ως θυσιαστήρια ένωση. Αντιθέτως η γλυκόζη, που είναι πολύπλοκο μόριο, δεν κατάφερε να διασπαστεί. Τέλος έγινε σύγκριση της δραστικότητας των δύο φωτοκαταλυτών, κατά τη φωτοαποικοδόμηση των οργανικών ρύπων που μελετήθηκαν. Παρατηρήθηκε ότι και το TiO2 και το WO3 είναι εξίσου αποδοτικοί φωτοκαταλύτες. Σε αντίθεση με το TiO2, το WO3 δεν είναι ανθεκτικό στη φωτοδιάβρωση, καθιστώντας αδύνατη την επαναχρησιμοποίησή του σε περισσότερες από δύο φωτοκαταλυτικές διεργασίες. / The present study deals with the photo electrochemical degradation of two organic compounds, namely Methylene Blue and glucose. The photocatalytic process was carried out using UV radiation (Hg lamp, 125 W). The employed photo catalysts were titanium dioxide (TiO2) and tungsten oxide (WO3) deposited in the form of thin films on SnO2:F-coated glass. The photodecomposition of organic wastes was carried out in a photo electrochemical (PEC) cell with the following components: 1) The anode electrode which carries the photo catalyst. The photo anode produces electrodes and oxidation reactions take place there. 2) The cathode electrode, which carries the electro catalyst and facilitates the transfer of electrons from the cathode to the liquid phase. Reduction reactions take place at the cathode. In this study, a noble metal, Pt was used as electro catalyst. Thin films of Pt were obtained by electrodeposition on SnO2:F-coated glass slides. 3) The electrolyte which is added to adjust the Ph in order to increase the ionic conductivity. In this study, an aqueous solution of NaOH has been used as electrolyte. The operation of such a PEC cell is as follows: The absorption of photons by the photocatalyst leads to the creation of electron-hole pairs. The photodegradable substance is oxidized by the holes, liberating hydrogen ions in the aqueous solution. Electrons are transferred through the external circuit towards the cathode, where they reduce hydrogen ions producing hydrogen molecules (in the absence of oxygen). The initial step of the photoelectrocatalytic decomposition is the adsorption of the organic waste on the surface of the photocatalyst according to the Langmuir-Hinshelwood mechanism. TiO2 is among the most successful photo catalysts for heterogeneous photo catalytic degradation of organic wastes. Thin films of nano crystalline titania were deposited on glass substrates using the Doctor Blade method. Another wide band gap semiconductor with that can be used in heterogeneous photo catalysis is WO3. It was also tested and compared with TiO2. The pH value of the electrolyte (NaOH) was found to affect strongly the process. High pH values were required to obtain high OH- concentration because efficient hole scavenging and production of hydrogen radicals is ensured, especially when an organic sacrificial agent is added. As a consequence, the apparent rate constant kapp was increased with increasing NaOH concentrations. The photodegradable substances act like “sacrificial agents” preventing the recombination of electron-hole pairs, which is the main cause for low efficiencies. Of the two organic wastes that have been studied, only MB could be successfully degraded. Finally, the photo catalytic activity of TiO2 and WO3 was compared. Although both catalysts were equally efficient, WO3 is characterized by low stability. .

Parkinson’s disease (PD) is a degressive, neurodegenerative disease that affects approximately four million people worldwide. The disease is characterized by the progressive loss of midbrain dopaminergic (DAergic) neurons, which are highly related with the motor control. As the disease progresses, movement disorders appear such as tremor, rigidity, and bradykinesia, but also disorders in speech and neuropsychiatric disturbances occur.Current therapies for PD focus on symptomatic treatment, while pharmacological methods to prevent or delay the degeneration of neurons have not been discovered yet. The Nurr1 nuclear receptor, which is expressed predominantly in the substantia nigra of the midbrain, has emerged as a target for the treatment of Parkinson’s disease due to its neuroprotective action and contribution in DAergic neuron development. It has been shown that partial loss of Nurr1 function in people due to mutations leads to neuronal death. Thus, the reinforcement of Nurr1 operation via the discovery of novel potent agonists is imperative. Unfortunately, the accomplishment of this task is complicated as Nurr1 ligand binding domain (LBD) lacks a cavity for ligand binding due to the tight packing chains from several hydrophobic amino-acids in the region normally occupied by ligands in other nuclear receptors. However, the activation of Nurr1 can be feasible through heterodimer formation with Retinoid X Receptors (RXR) and especially with RXRα, which are all capable of binding ligands and therefore, mediate Nurr1 expression in midbrain. Therefore, we seek here to identify potent binders of RXRα as a means to increase Nurr1 levels. Based on the fact that multiple RXRα receptor conformations exist depending on binding of RXRα to different heterodimerization partners, we aim to increase the specificity of identified binders for the heterodimer Nurr1/RXRα. For this purpose, we describe here a new computational protocol for the selection of RXRα receptor structures that is used to perform Structure-Based Virtual Screening (SBVS) calculations for the discovery of NURR1 activators. In our study, we developed a computational protocol, where the choice of RXRα conformations for performing the SBVS is based on four criteria: (a) Pairwise comparison of the receptor conformations according to RMSD calculations, (b) analysis and clustering of RXRα structures comparing the binding-site shape and volume using SiteMap, (c) docking of a small-database of known actives for a specific heterodimer partner to the resulting shape-diverse subset of binding sites from (a) and (b) using Glide 5.8 SP and XP, and (d) retrieving representative protein conformations for the structure of interest from MD simulations using GROMACS. Virtual Screening was performed on three different subsets of RXRα receptor conformations, based on their binding to different heterodimerization partners. The final RXRα receptors to be used in SBVS were selected as mentioned above aiming to enhance the success rate and the selectivity of the hits. The Maybridge Hitfinder and Zinc databases were used in this SBVS exercise by first applying the SP filter on the full database and then the XP filter on the top 10,000 compounds of the Maybridge database and the top 40,000 compounds of the ZINC database. Compounds were selected as follows: Molecules that scored high when docked in the RXRα protein ensemble that bind to the heterodimer partner of interest and at the same time scored low for RXRα structures that bind to heterodimer partners of no interest, were selected in order to achieve selectivity. The efficiect selection was also based on their different orientation at the binding site of the various RXRα structures and different interactions with specific surrounding residues in order to maximize their selectivity potential. Finally, a post-processing step was imposed to the top-scoring compounds by using Chembioserver and FAF-Drugs2 filtering tools as well as pharmacological property prediction with the QikProp software. In vitro agonism of these compounds is still pending experimental testing. The workflow of this protocol is shown in Fig. 1. Figure 1: SBVS protocol developed for the discovery of novel selective Nurr1/RXRα agonists. / --

Η εργασία πραγματεύεται το θέμα της ένταξης των δικαιωμάτων του παιδιού στην εκπαιδευτική δραστηριότητα του νηπιαγωγείου. Η έρευνα πραγματοποιείται στα νηπιαγωγεία της Πάτρας. Σκοπός της εργασίας είναι να διαπιστωθεί κατά πόσο οι νηπιαγωγοί γνωρίζουν για τα δικαιώματα του παιδιού και τα συμπεριλαμβάνουν στην εκπαιδευτική τους δραστηριότητα. Η έρευνα γίνεται μέσω ερωτηματολογίων που απαντούν εθελοντικά οι νηπιαγωγοί και η ανάλυση γίνεται με την μέθοδο SPSS. / -

Μεγάλο είναι το ερευνητικό ενδιαφέρον της εκπαιδευτικής κοινότητας για τις αντιλήψεις των μαθητών, που αφορούν στις έννοιες και τα φαινόμενα των φυσικών επιστημών. Αντιλήψεις, οι οποίες συγκροτούνται στη βάση της καθημερινής εμπειρίας και που παρέχουν στο μαθητή τη δυνατότητα να ερμηνεύει τα φαινόμενα του φυσικού κόσμου, συγκροτώντας επεξηγηματικά πρότυπα που, σε πολλές περιπτώσεις, έρχονται σε αντίθεση με τις επιστημονικές θεωρίες, που είναι σήμερα αποδεκτές. Από την άλλη πλευρά, η καινοτομική αντίληψη για τη μάθηση και τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών, θεωρεί ότι η ανάπτυξη της επιστημονικής καλλιέργειας των μαθητών και των εκπαιδευτικών, αναφέρεται στη διάδοση των τριών βασικών συνιστωσών της επιστημονικής γνώσης: - της εννοιολογικής συνιστώσας, που συγκροτείται από τις έννοιες των φυσικών επιστημών, - της μεθοδολογικής συνιστώσας, που σχετίζεται με τις διάφορες μεθοδολογικές στρατηγικές και τεχνικές με τις οποίες επιλύονται τα προβλήματα στις φυσικές επιστήμες και - της πολιτισμικής συνιστώσας, που αφορά στο σύνολο των σχέσεων που αναπτύσσουν οι φυσικές επιστήμες με την κοινωνία, όπως για παράδειγμα η σχέση των φυσικών επιστημών με την τεχνολογία, τα προβλήματα και τις εμπειρίες της καθημερινής ζωής, η κατανόηση της ιστορικότητας της επιστημονικής γνώσης κ.α. Η μελέτη του απλού εκκρεμούς, χαρακτηρίζεται από το πλούσιο εννοιολογικό, μεθοδολογικό και πολιτισμικό περιεχόμενο, που αυτό παρουσιάζει. Η μελέτη της κίνησης του, δίνει την ευκαιρία στους μαθητές: - Να έρθουν σε επαφή με θεμελιώδεις επιστημονικές γνώσεις, όπως οι νόμοι της πτώσης και της κίνησης και οι αρχές διατήρησης της ορμής και της ενέργειας. - Να ασκηθούν στη χρήση ουσιαστικών στοιχείων της επιστημονικής έρευνας, όπως η παρατήρηση, η μέτρηση, η συλλογή δεδομένων, ο έλεγχος μεταβλητών και η χρήση διαφόρων μορφών μαθηματικών αναπαραστάσεων. - Να μάθουν σημαντικές όψεις της συσχέτισης της επιστήμης με την κοινωνία, τον πολιτισμό και την τεχνολογία, όπως φανερώνει η χρήση του εκκρεμούς στη χρονομέτρηση, στον προσδιορισμό του γεωγραφικού μήκους, στον καθορισμό μονάδας μέτρησης του μήκους κ.α. Η παρούσα εργασία, έχει ως στόχο τη διερεύνηση των βιωματικών αντιλήψεων των μαθητών της Γ’ Γυμνασίου, που αφορούν στη μέτρηση του χρόνου με τρεις ιστορικούς μηχανισμούς μέτρησης του χρόνου και στη μελέτη της κίνησης του απλού εκκρεμούς. Ειδικότερα, διερευνώνται οι αντιλήψεις των μαθητών που σχετίζονται με την εννοιολογική, τη μεθοδολογική και την πολιτισμική συνιστώσα της γνώσης που σχετίζεται με την ισόχρονη κίνηση του απλού εκκρεμούς. Στο πρώτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται το θεωρητικό πλαίσιο της έρευνας, που απαρτίζεται από: - τη γνώση αναφοράς, δηλαδή το ιστορικό πρόβλημα της μέτρησης του χρόνου και τη σχέση του με το απλό εκκρεμές, - τις αντιλήψεις των μαθητών για το απλό εκκρεμές και - τους στόχους της έρευνας. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η μεθοδολογική προβληματική της μελέτης, που αφορά: - στις στρατηγικές και - στο δείγμα της έρευνας. Στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης των δεδομένων. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο, διατυπώνονται τα συμπεράσματα της μελέτης των αντιλήψεων των μαθητών, στη βάση των ερευνητικών στόχων και συζητούνται οι ενδεχόμενες επιπτώσεις τους στη διδασκαλία του απλού εκκρεμούς στην εκπαιδευτική βαθμίδα του γυμνασίου, καθώς και μία πρόταση επέκτασης της έρευνας. / -