Αυτή η μελέτη διερευνά την αποτελεσματικότητα μιας διδακτικής παρέμβασης που στοχεύει στη βελτίωση της κατανόησης των μαθητών Λυκείου της θερμοδυναμικής, με ιδιαίτερη έμφαση στον κύκλο Carnot. Η παρέμβαση, που εκτείνεται σε έξι διδακτικές ώρες χωρισμένες σε τρεις δίωρες συνεδρίες, σχεδιάστηκε για να αποσαφηνίσει τις θεμελιώδεις θερμοδυναμικές αρχές και να ενισχύσει την κατανόηση των μαθητών του ρόλου του κύκλου Carnot στην αύξηση της απόδοσης του κινητήρα. Ένας πειραματικός σχεδιασμός που περιλάμβανε αξιολογήσεις πριν και μετά την παρέμβαση χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση των αλλαγών στη γνώση, τις στάσεις και την εμπιστοσύνη των μαθητών.

Τα αρχικά ευρήματα από το ερωτηματολόγιο πριν από την παρέμβαση αποκάλυψαν σημαντικές παρανοήσεις και ποικίλα επίπεδα κατανόησης μεταξύ των μαθητών σχετικά με τον Πρώτο και τον Δεύτερο Νόμο της Θερμοδυναμικής, την εντροπία και τις διακρίσεις μεταξύ θερμότητας και έργου. Πολλοί μαθητές ήταν ασαφείς σχετικά με τις ιδιαιτερότητες του κύκλου Carnot και τη θεωρητική του αποτελεσματικότητα. Επιπλέον, οι μαθητές επέδειξαν μικτά επίπεδα ενδιαφέροντος και ενασχόλησης με το θέμα, παράλληλα με μια αξιοσημείωτη έλλειψη εμπιστοσύνης στις ικανότητές τους να κατανοήσουν και να εφαρμόσουν τις θερμοδυναμικές αρχές.

Τα αποτελέσματα μετά την παρέμβαση έδειξαν ουσιαστικές βελτιώσεις στην κατανόηση των βασικών θερμοδυναμικών εννοιών από τους μαθητές. Υπήρξε μια αξιοσημείωτη αύξηση στις σωστές απαντήσεις σε ερωτήσεις σχετικά με τον Δεύτερο Νόμο της Θερμοδυναμικής, τη φύση της εντροπίας και τις φάσεις του κύκλου Carnot. Το ενδιαφέρον των μαθητών για τη θερμοδυναμική και η αναγνώρισή τους για τη συνάφειά της με τις εφαρμογές του πραγματικού κόσμου αυξήθηκε επίσης σημαντικά. Η ενασχόληση με επιστημονικά θέματα εκτός της τάξης βελτιώθηκε και οι μαθητές εξέφρασαν μεγαλύτερη εμπιστοσύνη στην κατανόηση και την εφαρμογή των θερμοδυναμικών αρχών.

Παρά αυτά τα θετικά αποτελέσματα, ορισμένες παρανοήσεις παρέμειναν και ένα μέρος των μαθητών παρέμεινε ουδέτερο ή αβέβαιο για τις ικανότητές του. Η μελέτη προτείνει ότι ενώ η διδακτική παρέμβαση ήταν σε μεγάλο βαθμό επιτυχής, είναι απαραίτητη η συνεχής έμφαση στην ενίσχυση των βασικών εννοιών, στη διαφοροποίηση των θεωρητικών μοντέλων από τις πρακτικές εφαρμογές και στην παροχή πρόσθετης υποστήριξης και ευκαιριών δέσμευσης.

Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί σε διαχρονικές μελέτες για την παρακολούθηση της διατήρησης της γνώσης, τις συγκριτικές αναλύσεις διαφορετικών μεθοδολογιών διδασκαλίας και την ενσωμάτωση προηγμένων τεχνολογικών εργαλείων στη διδασκαλία. Η αντιμετώπιση συγκεκριμένων παρανοήσεων, η διερεύνηση της μάθησης με τη βοήθεια ομοτίμων και η εξέταση της επιρροής του πολιτιστικού και εκπαιδευτικού υπόβαθρου θα ενισχύσουν περαιτέρω την αποτελεσματικότητα της εκπαίδευσης στη θερμοδυναμική. Αυτή η μελέτη καταδεικνύει ότι οι στοχευμένες εκπαιδευτικές παρεμβάσεις μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την κατανόηση και την εκτίμηση των μαθητών περίπλοκων επιστημονικών εννοιών όπως η θερμοδυναμική.

This study investigates the effectiveness of a targeted teaching intervention aimed at improving students' understanding of thermodynamics, with a particular focus on the Carnot cycle. The intervention, spanning six teaching hours divided into three two-hour sessions, was designed to clarify fundamental thermodynamic principles and enhance students' comprehension of the Carnot cycle's role in increasing engine efficiency. An experimental design involving pre- and post-intervention evaluations was employed to assess changes in students' knowledge, attitudes, and confidence.

Initial findings from the pre-intervention questionnaire revealed significant misconceptions and varied levels of understanding among students regarding the First and Second Laws of Thermodynamics, entropy, and the distinctions between heat and work. Many students were unclear about the specifics of the Carnot cycle and its theoretical efficiency. Furthermore, students displayed mixed levels of interest and engagement with the subject, alongside a notable lack of confidence in their abilities to understand and apply thermodynamic principles.

Post-intervention results demonstrated substantial improvements in students' comprehension of key thermodynamic concepts. There was a marked increase in correct responses to questions about the Second Law of Thermodynamics, the nature of entropy, and the phases of the Carnot cycle. Students' interest in thermodynamics and their recognition of its relevance to real-world applications also increased significantly. Engagement with scientific topics outside the classroom improved, and students expressed greater confidence in their understanding and application of thermodynamic principles.

Despite these positive outcomes, some misconceptions persisted, and a portion of students remained neutral or unsure about their abilities. The study suggests that while the teaching intervention was largely successful, continued emphasis on reinforcing key concepts, differentiating theoretical models from practical applications, and providing additional support and engagement opportunities is necessary.

Future research should focus on longitudinal studies to track knowledge retention, comparative analyses of different teaching methodologies, and the integration of advanced technological tools in teaching. Addressing specific misconceptions, exploring peer-assisted learning, and examining the influence of cultural and educational backgrounds will further enhance the effectiveness of thermodynamics education. This study demonstrates that targeted educational interventions can significantly improve students' understanding and appreciation of complex scientific concepts like thermodynamics.