Η παρούσα εργασία, με τίτλο «Διερεύνηση των Εναλλακτικών Αντιλήψεων των Μαθητών για τη Διατήρηση της Μηχανικής Ενέργειας και η Επίδραση της Χρήσης Προσομοιώσεων PhET στη διδασκαλία και στη μάθηση για την Ενέργεια στην Ύστερη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση», διερευνά τις εναλλακτικές αντιλήψεις των μαθητών της Α΄ Λυκείου σχετικά με τη μηχανική ενέργεια και την αρχή διατήρησής της, καθώς και την επίδραση διαφορετικών μορφών διδασκαλίας στην εννοιολογική τους κατανόηση.

Στην έρευνα συμμετείχαν 108 μαθητές της Α΄ τάξης γενικού Λυκείου. Η μεθοδολογική προσέγγιση ήταν μικτή, με αξιοποίηση ποσοτικών και ποιοτικών δεδομένων. Για τη συλλογή των δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν ερωτηματολόγιο προ-ελέγχου και μετά-ελέγχου, καθώς και ερωτηματολόγιο τύπου Likert για τη διερεύνηση των στάσεων των μαθητών απέναντι στη μαθησιακή διαδικασία. Οι μαθητές χωρίστηκαν σε ομάδα ελέγχου, η οποία διδάχθηκε με παραδοσιακή προσέγγιση, και σε πειραματική ομάδα, στην οποία η διδασκαλία εμπλουτίστηκε με τη χρήση προσομοιώσεων PhET Interactive Simulations.

Τα αποτελέσματα ανέδειξαν ότι πριν από τη διδακτική παρέμβαση οι μαθητές διέθεταν σαφώς διαμορφωμένες εναλλακτικές αντιλήψεις σχετικά με την έννοια της ενέργειας, τη μετατροπή και τη διατήρησή της. Μετά την ολοκλήρωση της παρέμβασης παρατηρήθηκε βελτίωση της εννοιολογικής κατανόησης και στις δύο ομάδες. Ωστόσο, το σημαντικότερο εύρημα της έρευνας ήταν ότι  η αξιοποίηση των προσομοιώσεων δεν οδήγησε σε καθολική υπεροχή της πειραματικής ομάδας σε όλες τις εννοιολογικές κατηγορίες, αλλά συνδέθηκε με μεγαλύτερη μείωση ορισμένων εναλλακτικών αντιλήψεων και κυρίως, με θετικότερες στάσεις, αυξημένο ενδιαφέρον και υψηλότερη μαθησιακή εμπλοκή των μαθητών.

Συμπερασματικά, η μελέτη υποστηρίζει ότι η διδασκαλία της ενέργειας είναι αποτελεσματικότερη όταν λαμβάνει υπόψη τις προϋπάρχουσες αντιλήψεις των μαθητών και όταν συνδυάζει διαφορετικές παιδαγωγικά τεκμηριωμένες προσεγγίσεις, στις οποίες οι ψηφιακές προσομοιώσεις μπορούν να λειτουργήσουν ως ουσιαστικό υποστηρικτικό εργαλείο.

This thesis, entitled “Exploring Students’ Pre-Instructional Ideas on the Conservation of Mechanical Energy and the Impact of Using PhET Simulations on Teaching and learning about Energy in Upper Secondary Education”, investigates upper secondary students’ pre-existing conceptions regarding mechanical energy and its conservation, as well as the impact of different instructional approaches on their conceptual understanding.

The study involved 108 first-grade upper secondary students. A mixed-methods research design was adopted, combining quantitative and qualitative data. Data were collected through pre-test and post-test questionnaires, as well as a Likert-type questionnaire examining students’ attitudes towards the learning process. Participants were divided into a control group, which followed a conventional instructional approach, and an experimental group, whose teaching was enriched using PhET Interactive Simulations.

The findings revealed that, prior to instruction, students held clearly formed alternative conceptions concerning the meaning of energy, energy transformations and the principle of conservation of mechanical energy. Following the instructional intervention, both groups showed improvement in conceptual understanding. However, the most significant finding was that the use of simulations did not lead to a uniform superiority of the experimental group across all conceptual categories. Instead, the use of simulations was associated with greater reduction of certain alternative conceptions and, more importantly, with more positive attitudes, stronger interest and higher levels of student engagement.

Overall, the study suggests that teaching about energy becomes more effective when students’ prior conceptions are explicitly considered and when different pedagogically grounded approaches are combined. Within this framework, digital simulations can serve as a meaningful supportive tool for conceptual learning in physics education.