Το βιβλίο αυτό αποτελείται από δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος του βιβλίου παρουσιάζονται και αναλύονται κάποια βασικά θέματα της διδακτικής των φυσικών επιστημών (φ.ε.). Συγκεκριμένα, γίνεται μια απόπειρα διερεύνησης της έννοιας του επιστημονικού γραμματισμού, παρουσιάζονται τα δύο σημαντικότερα θεωρητικά ρεύματα που επηρέασαν και επηρεάζουν τη διδακτική των φ.ε. (η εννοιολογική αλλαγή και η κοινωνικο-πολιτισμική προσέγγιση), σχολιάζονται οι εναλλακτικές ιδέες των μαθητών και αναπτύσσονται τεχνικές αναγνώρισης και ανάδειξής τους, ενώ προτείνονται και τρόποι χειρισμού τους.
Στο πρώτο μέρος γίνεται επίσης παρουσίαση και ανάλυση των κυρίαρχων διδακτικών μοντέλων διδασκαλίας και των επιμέρους στρατηγικών διδασκαλίας, οι οποίες μπορούν να αξιοποιηθούν στο πλαίσιο των μοντέλων αυτών.
Επιπλέον, παρουσιάζονται ορισμένα διδακτικά εργαλεία, όπως είναι τα μοντέλα, οι αναλογίες και οι μεταφορές, τα νοητικά πειράματα και οι εννοιολογικοί χάρτες. Τα εργαλεία αυτά είναι καθοριστικά για τη διδασκαλία σύνθετων εννοιών και βοηθούν τους μαθητές να αισθητοποιήσουν σύνθετα φαινόμενα.
Στο τέλος του πρώτου μέρους γίνεται αναλυτική παρουσίαση των άτυπων μορφών γνώσης και μάθησης στις φυσικές επιστήμες. Στις μέρες μας, αυτές οι μορφές μάθησης διεκδικούν ένα πολύ σοβαρό μερίδιο από την εκπαίδευση των μαθητών. Χαρακτηρίζονται από μια πολυμορφία και συνθετότητα που δύσκολα ελέγχονται. Όμως, οι εκπαιδευτικοί οφείλουν να γνωρίζουν πώς να τις αξιολογούν, ώστε να μπορούν και να τις αξιοποιούν αποτελεσματικά.
Το δεύτερο μέρος του βιβλίου ξεκινά με ένα μικρό κεφάλαιο παράθεσης της λογικής ενός σχεδίου μαθήματος και ακολουθούν 5 κεφάλαια αφιερωμένα σε ισάριθμες θεματικές ενότητες (μηχανική, ηλεκτρισμός, θερμότητα, οπτική, φωτοσύνθεση). Κάθε θεματική ενότητα περιλαμβάνει 4 μέρη:
α) μια πολύ σύντομη αναφορά στις σχετικές έννοιες (στο επιστημονικό περιεχόμενο), η οποία έχει στόχο να υπενθυμίσει απλώς στον αναγνώστη τις σχετικές γνώσεις και να τον παρακινήσει να ανατρέξει σε άλλες πιο συστηματικές πηγές αναφοράς.
β) μια σύντομη ιστορική αναδρομή στην πορεία διαμόρφωσης των σχετικών επιστημονικών εννοιών από την αρχαιότητα ως σήμερα. Η ιστορική αυτή αναδρομή έχει στόχο να βοηθήσει τους εκπαιδευτικούς να συνειδητοποιήσουν ότι: 1. οι έννοιες που διδάσκουν δεν προέκυψαν "ως διά μαγείας", αλλά διαμορφώθηκαν σε συγκεκριμένες κοινωνικές και πολιτισμικές συνθήκες και -ως εκ τούτου- εμπεριέχουν το εννοιολογικό βάρος όλης αυτής της πορείας, και 2. οι ιδέες των παιδιών -σε αρκετές περιπτώσεις- παρουσιάζουν ομοιότητες με κάποιες από τις ιδέες που διατυπώθηκαν από τους φιλοσόφους ή επιστήμονες άλλων εποχών. Επιπλέον, να τους παρακινήσει να ανατρέξουν σε άλλες πιο συστηματικές πηγές για πιο ενδελεχή μελέτη και κατανόηση του θέματος.
γ) τις (εναλλακτικές) ιδέες των μαθητών για τις συγκεκριμένες έννοιες, πράγμα που αποτυπώνει τον καθημερινό τρόπο σκέψης των μαθητών. Έχει στόχο να βοηθήσει τους εκπαιδευτικούς να συνειδητοποιήσουν τον δύσκολο δρόμο που έχουν να διανύσουν οι μαθητές από τον καθημερινό (και εμπειρικό) τρόπο σκέψης στον επιστημονικό (και πέρα από τις αισθήσεις) "τρόπο σκέψης".
δ) τη διδακτική πορεία αναδόμησης κάποιων από τις ιδέες αυτές (ή συνειδητοποίησης της διαφοράς του δικού τους και του επιστημονικού τρόπου σκέψης) και την οικοδόμηση της σχετικής επιστημονικής γνώσης στη σχολική της εκδοχή. Παρουσιάζονται τόσο τα προβλήματα που έχει η διδασκαλία της καθεμιάς από τις παρουσιαζόμενες θεματικές περιοχές, οι ενέργειες του εκπαιδευτικού και τα φύλλα εργασίας. Δόθηκε έμφαση στο μοντέλο διδασκαλίας του κοινωνικού κονστρουκτιβισμού, γιατί είναι μια σύνθετη στρατηγική -εν πολλοίς άγνωστη στη σχολική πρακτική της Ελλάδας-, η οποία δίνει ιδιαίτερη έμφαση στη φυσική σημασία του περιεχομένου και -κατά περίπτωση- ενσωματώνει πρακτικές από άλλα μοντέλα διδασκαλίας (ανακαλυπτικό, μεταφοράς).
Η Κρυσταλλία Χαλκιά γεννήθηκε στην Αθήνα. Σπούδασε Φυσική στο Πανεπιστήμιο της Θεσσαλονίκης και πραγματοποίησε μεταπτυχιακές σπουδές στο Πανεπιστήμιο του Σάσεξ στην Αγγλία, απ' όπου πήρε το διδακτορικό της δίπλωμα στη Θεωρητική Πυρηνική Φυσική. Επιστρέφοντας στην Ελλάδα, η ενασχόλησή της με την εκπαίδευση την έκανε να στρέψει τα ερευνητικά ενδιαφέροντά της σε θέματα διδασκαλίας των Φυσικών Επιστημών και να αποκτήσει διδακτορικό δίπλωμα στη Διδακτική της Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Αθήνας. Εργάστηκε αρκετά χρόνια στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση, όπου δίδαξε μαθήματα των Φυσικών Επιστημών, καθώς και σε επιμορφωτικά κέντρα των εκπαιδευτικών της πρωτοβάθμιας και της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, όπου δίδαξε "Φυσική και Διδακτική των Φυσικών Επιστημών". Το 1999 εκλέχτηκε στο Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης του Πανεπιστημίου της Αθήνας, στο οποίο υπηρετεί σήμερα ως επίκουρη καθηγήτρια με κύριο αντικείμενό της τη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών. Παράλληλα διδάσκει στο ΣΕΜΦΕ του ΕΜΠ το μάθημα "Διδακτική της Φυσικής" και είναι επιστημονική υπεύθυνη για τον Επιστημονικό Γραμματισμό στα Σχολεία Δεύτερης Ευκαιρίας.
