Η Διδακτική των Φυσικών Επιστημών προέκυψε από την ανάγκη για οικοδόμηση νέων διδακτικών προσεγγίσεων, εναρμονισμένων με τις σύγχρονες επιστημονικές και παιδαγωγικές αντιλήψεις. Η Ελλάδα αποτέλεσε φυσικά χώρο υποδοχής της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών με μια πληθώρα ερευνητικών ομάδων να εμφανίζονται τα τελευταία 25 χρόνια. Η υπόθεση πάνω στην οποία βασίστηκε η παρούσα μελέτη είναι η απουσία συνεργασίας μεταξύ των ελληνικών ομάδων Διδακτικής Φυσικών Επιστημών. Για τον έλεγχο της υπόθεσης αναλύθηκαν βιβλιομετρικά δεδομένα από τις ελληνικές δημοσιεύσεις των σημαντικότερων ομάδων Διδακτικής στα πρακτικά των συνεδρίων που έλαβαν χώρα από το 1997 έως το 2009. Τα αποτελέσματα της συγκριτικής αυτής αξιολόγησης έδωσαν στοιχεία τόσο για την ερευνητική δραστηριότητα και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά κάθε ομάδας όσο και για τον βαθμό συνεργασίας αυτών των ομάδων στον Ελλαδικό χώρο. Η μελέτη των αποτελεσμάτων ανέδειξε την απουσία συνεργασίας των ελληνικών ομάδων Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών, γεγονός που δεν δικαιολογείται από την διαφορετική ερευνητική δυναμική και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά κάθε ομάδας. / Science Education arose from the need to build new teaching approaches, harmonized with modern scientific and pedagogical ideas. Science education reached Greece and a variety of research groups appeared over the last 25 years. The hypothesis, on which the present study is based, is the absence of cooperation between the Greek research groups of Science Education. To control the hypothesis, bibliometric data of the Greek publications of the major groups from all conferences that took place from 1997 to 2009 were analyzed. The results of this comparative evaluation provided information for both the research activity and the qualitative characteristics of each group and the degree of cooperation among these groups in Greece. The study of the results has revealed the absence of cooperation of the Greek science education groups, which is not justified by the different research dynamic and qualitative characteristics of each group.

Ανάλυση των δεδομένων της αγοράς φυσικών καλλυντικών. Παρουσίαση στοιχείων εταιρείων φυσικών καλλυντικών ( Κορρές, Apivita),όπου φαίνεται η αύξηση του μεριδίου αγοράς που κατέχουν. Επιβεβαίωση της στροφής της αγοράς στα φυσικά καλλυντικά. / Analyzation of data market of natural cosmetics. Presentation of data by companies of natural products (korres,apivita) where is obvious there increase in share market.Confirmation of turn of market in natural products.

Για την επίλυση προβλημάτων πολλαπλών πεδίων / πολλαπλών φυσικών έχουν προταθεί διάφορες τεχνικές στη βιβλιογραφία. Οι μέθοδοι χαλάρωσης στις διεπαφές είναι μια ενδιαφέρουσα προσέγγιση για την επίλυση αυτών των προβλημάτων. Υποθέτοντας κάποιες αρχικές τιμές στις διεπαφές του προβλήματος, οι μέθοδοι χαλάρωσης στις διεπαφές επιλύουν επαναληπτικά τα υποπροβλήματα και χαλαρώνουν τις τιμές στις διεπαφές έως ότου επιτευχθεί σύγκλιση. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα των μεθόδων αυτών είναι ότι οι ρυθμοί σύγκλισής τους εξαρτώνται μόνο από τις παραμέτρους των ίδιων των προβλημάτων, τις παραμέτρους που σχετίζονται με την ανάλυση των προβλημάτων σε υποπροβλήματα και τις παραμέτρους που σχετίζονται με τον τελεστή που εφαρμόζεται στις διεπαφές. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία παρουσιάζεται μια νέα υλοποίηση μιας μεθόδου χαλάρωσης στις διεπαφές, της μεθόδου GEO. Η GEO βασίζεται σε έναν απλό μηχανισμό γεωμετρικής διόρθωσης και δρα επαναληπτικά, ώστε να χαλαρώσει τις τιμές στις διεπαφές. Πιο συγκεκριμένα, προσθέτει στις παλιές τιμές των διεπαφών έναν γεωμετρικά σταθμισμένο συνδυασμό των κανονικών παραγώγων των οριακών σημείων των γειτονικών πεδίων. Η υλοποίηση της μεθόδου GEO γίνεται στην πλατφόρμα FEniCS, η οποία είναι μια συλλογή ελεύθερου λογισμικού για την αυτοματοποιημένη, αποδοτική υλοποίηση διαφορικών εξισώσεων. Η υλοποίηση πραγματοποιείται με τρόπο τέτοιο που ο χρήστης να μπορεί εύκολα να ορίζει τις ιδιότητες των πεδίων του προβλήματος (όπως, γεωμετρία του προβλήματος, τελεστής μερικής διαφορικής εξίσωσης, οριακές συνθήκες, συνθήκες διεπαφών). Στο παρασκήνιο γίνεται η δημιουργία ή / και η βελτιστοποίηση των πλεγμάτων (τριγωνικά στοιχεία) για κάθε πεδίο του προβλήματος, η επίλυση των τοπικών προβλημάτων μερικών διαφορικών εξισώσεων και η εμφάνιση των υπολογισμένων τιμών για το πρόβλημα συνολικά και για τις διεπαφές. Η κυριότερη πρόκληση της υλοποίησης είναι η πρόσβαση στις τιμές των λύσεων στις διεπαφές και η εισαγωγή των χαλαρωμένων τιμών πίσω στα υποπροβλήματα για να αποτελέσουν τις οριακές συνθήκες των υποπροβλημάτων. Πραγματοποιούνται πειράματα σε προβλήματα-μοντέλα, ώστε να ελεγχθεί η εφαρμοσιμότητα και η σύγκλιση της μεθόδου. Στη συνέχεια, υλοποιείται μια παράλληλη έκδοση της μεθόδου και πραγματοποιούνται συγκριτικά πειράματα απόδοσης. Η παράλληλη υλοποίησή μας αποδεικνύεται πολύ χρήσιμη, ειδικά για μεγάλα προβλήματα. / Several approaches have been suggested in the literature for the solution of multiphysics / multidomain problems. Interface Relaxation (IR) methods are an interesting approach for the solution of these problems. Assuming initial guesses on the interfaces of the original problem, IR methods iteratively solve the subproblems and relax for new values on the interfaces until convergence is succeeded. Their main advantages are that their rates of convergence only depend on the parameters of the problem itself, the parameters related to its decomposition into subproblems and the parameters related to the operator imposed on the interfaces. In the present master thesis a new implementation of an IR method named GEO is presented. GEO is based on a simple geometric correction mechanism and acts iteratively so as to relax the values of the solution on the interfaces. In particular, it adds to the old interface values a geometrically weighted combination of the normal boundary derivatives of the adjacent subdomains. In this thesis GEO is implemented in FEniCS. The FEniCS project is a collection of free software for automated, efficient solution of differential equations. In order to evaluate the GEO implementation, it is applied on two different PDE problems with the same differential equation and boundary conditions and different domains. FEniCS methods are used to specify the problem's subdomains properties (i.e. geometry, PDE operator and boundary/interface conditions). They are also used to generate and/or refine meshes (triangular elements) for each subdomain, solve the local PDE problems and show the computed results in the global domain and on the interfaces. Getting values of the solutions on the interface (boundaries of the subproblems) and passing the new relaxed values back to the subproblems as updated values for the boundary conditions is the main challenge of the IR methodology implementation. Experiments are performed for 2-dimensional elliptic partial differential model problems with partitions in multiple subdomains and the results are examined in terms of the method's applicability and convergence. A parallel implementation of the GEO method using FEniCS is also presented, as well as its performance comparison to the serial implementation. The parallel implementation proves to be really useful, especially for large problems.

Στην εργασία επιχειρείται η καταγραφή και στη συνέχεια ο μετασχηματισμός βιωματικών νοητικών παραστάσεων μαθητών ηλικίας 12 -16 ετών, για τα φαινόμενα του σχηματισμού φωτεινών προβολών και σκιών από εκτεταμένες φωτεινές πηγές. Το μεθοδολογικό σχέδιο που χρησιμοποιείται βασίζεται στην αξιοποίηση δεδομένων από την Ιστορία της Επιστήμης: Η ανίχνευση και ανάλυση των παραστάσεων των μαθητών επιτελείται στη βάση των εναλλακτικών επιστημονικών μοντέλων που διατυπώθηκαν στην ιστορική εξέλιξη της Επιστήμης για την ερμηνεία ενός οπτικού φαινομένου - γρίφου, ενώ η διδακτική παρέμβαση, η οποία πραγματοποιείται στα πλαίσια ενός αλληλεπιδραστικού μαθησιακού περιβάλλοντος, συνίσταται στη συστηματική διαμεσολάβηση του διδάσκοντος και την παρουσίαση του ορθού προτύπου, τα χαρακτηριστικά του οποίου αντλούνται από το σχετικό ιστορικό πείραμα του J. Kepler. / The purpose of the study is the recording and following then the restructure of students.

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να μελετήσουμε τις εικόνες στα βιβλία των Φυσικών Επιστημών της ΣΤ΄ Δημοτικού που αναφέρονται σε έννοιες Βιολογίας ως ένα κοινωνικο – εποικοδομιστικό εργαλείο μάθησης. Η μελέτη προσανατολίστηκε σε δύο κατευθύνσεις. Αφενός μεν πώς οι εικόνες παρουσιάζονται στα βιβλία έχοντας κοινωνικά προσδιορισμένη λειτουργία (Σημειωτική προσέγγιση) και αφετέρου πώς τις κατανοούν οι μαθητές και αν μπορούν να λειτουργήσουν ως μέσο μάθησης και οικοδόμησης της γνώσης (Εποικοδομιστική προσέγγιση). Αρχικά οι εικόνες σε όλες τις θεματικές ενότητες της βιολογίας ταξινομήθηκαν ανάλογα με το είδος και τη λειτουργία. Στη συνέχεια επιλέχτηκαν κάποιες εικόνες που αφορούσαν το Αναπνευστικό και Κυκλοφορικό Σύστημα του ανθρώπου οι οποίες παρουσιάστηκαν με το συνοδεύον γραπτό κείμενο στους μαθητές για να δούμε πώς τις διαχειρίζονται, αν τις κατανοούν και τι δυσκολίες αντιμετωπίζουν. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, (α) Οι εικόνες στα βιβλία ανάλογα με το περιεχόμενο (είδος και λειτουργία) είναι ρεαλιστικές παρά συμβατικές έχοντας ένα παιδαγωγικό ρόλο που συνάδει με την ηλικία των μαθητών και (β) οι μαθητές στις επιλεγμένες εικόνες αντιμετωπίζουν προβλήματα τόσο στη διαχείριση όσο και στην κατανόηση των εικόνων που οφείλονται όχι μόνο στις αδυναμίες που έχουν στην περιοχή της βιολογίας αλλά επιπλέον στην απουσία ικανοτήτων οπτικού γραμματισμού. / The present study aims at analyzing visual images, included in the sixth grade’s Natural Science textbooks, referring in biology concepts as a socio-constructivist learning tool. The analysis took two different approaches; on the one hand, researching how these images are presented in the textbooks while having a social pre-identified function (Semiotics approach) and on the other hand, researching how sixth grade students can understand these images and if they can serve as means of learning and constructing knowledge (Constructivist approach). Initially, the images in all biological topics were classified in relation with their type and function. The research then proceeded by selecting certain images concerning the human Respiratory and Circulatory System, which were presented with accompanying written text to the students in order to determine how they can handle them, if they understand them and what difficulties they face during this process. The results of this research showed that (i) the images in the books depending on their content (type and function) are naturalistic rather than abstract while having a pedagogical function consistent with the age of the students and (ii) the students in selected images encounter problems both in handling and understanding not only due to knowledge deficit in the area of biology but due to the absence of visual literacy skills as well.

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια στροφή της αγοράς καλλυντικών προς τα φυσικά καλλυντικά, σε παγκόσμιο επίπεδο. Αυτή η στροφή είναι αποτέλεσμα του υποστηρικτικού Marketing των εταιρειών φυσικών καλλυντικών καθώς και της εν γένει αντίληψης του κοινού περί αγνότητας των φυσικών καλλυντικών. Διερεύνηση των οικονομικών μεγεθων της αγοράς καθώς και συμπλήρωση αντίστοιχου ερωτηματολογίου προς τεκμηρίωση της ανωτέρω στροφής. / In the past few year is observed a turn of purchase of cosmetics to the natural cosmetics, in worldwide range. This turn is result of supporting Marketing of companies of natural cosmetics as well as in general perception of public chastity of natural cosmetics. Investigation of economic sizes of market as well as completion of corresponding questionnaire to documentation of above turn