ISSN : 2241-4665

Αρχική σελίδα περιοδικού C.V.P. Παιδαγωγικής & Εκπαίδευσης

Σύντομη βιογραφία των συγγραφέων

Κριτικές του άρθρου

C.V.P. Παιδαγωγικής & Εκπαίδευσης ISSN: 2241-4665

Ημερομηνία έκδοσης: Αθήνα 3 Οκτωβρίου 2022

‘’ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ STEM ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ. ΥΠΟΔΕΙΓΜΑΤΙΚΟ ΜΑΘΗΜΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟΥ ΣΤΕΜ (ΣΕΙΣΜΟΓΡΑΦΟΣ) ‘’
 
΄΄ INVESTING THE PHENOMENON OF BULLYNG IN SCHOLS. COMPLETE STEM SAMPLE COURSE (SEISMOGRAPHER) ‘’

ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ

ΣΑΧΙΝΙΔΗΣ ΣΥΜΕΩΝ ΣΑΛΗΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ

Καθηγητής Φυσικός Καθηγητής (Μηχανολόγος Μηχανικός)

ΣΑΧΙΝΙΔΟΥ ΧΡΥΣΗ

Δασκάλα

Sachinidis Simeon Salis Anastasios

Physical Professor Professor Secondary (Mechanical Engineer) Education

Sachinidou Crisi

Teacher

Περίληψη

Στη διδασκαλία με μεθοδολογία STEM υπάρχει μετασχηματισμός της δασκαλοκεντρικής μεθόδου μάθησης σε ανακαλυπτική - διερευνητική μάθηση. STEM είναι η σύγχρονη και καινοτόμος διδακτική προσέγγιση που αξιοποιεί 4 κλάδους: Επιστήμη, Τεχνολογία, Μηχανική και Μαθηματικά. Η εκπαίδευση STEM διδάσκει την ανεξάρτητη καινοτομία και επιτρέπει στους μαθητές να εξερευνήσουν καλύτερα και εις βάθος όλα τα μαθήματα, χρησιμοποιώντας τις δεξιότητες που αποκτήθηκαν μέσω αυτής. Υποδειγματικό μάθημα ολοκληρωμένου STEM.

Summary
 
In teaching with STEM methodology there is a transformation of the teacher-centered learning method into exploratory-exploratory learning. STEM is the modern and innovative teaching approach that utilizes 4 disciplines: Science, Technology, Engineering and Mathematics. STEM education teaches independent innovation and allows students to better and in-depth explore all lessons, using the skills acquired through it. Exemplary integrated STEM course. (seismograph)
 

Εισαγωγή

Στη διδασκαλία με μεθοδολογία STEM υπάρχει μετασχηματισμός της δασκαλοκεντρικής μεθόδου μάθησης σε ανακαλυπτική - διερευνητική μάθηση. STEM είναι η σύγχρονη και καινοτόμος διδακτική προσέγγιση που αξιοποιεί 4 κλάδους: Επιστήμη, Τεχνολογία, Μηχανική και Μαθηματικά. Η εκπαίδευση STEM διδάσκει την ανεξάρτητη καινοτομία και επιτρέπει στους μαθητές να εξερευνήσουν καλύτερα και εις βάθος όλα τα μαθήματα, χρησιμοποιώντας τις δεξιότητες που αποκτήθηκαν μέσω αυτής.

Κυρίως Θέμα

Στη διδασκαλία με μεθοδολογία STEM υπάρχει μετασχηματισμός της δασκαλοκεντρικής μεθόδου μάθησης σε ανακαλυπτική - διερευνητική μάθηση. Το STEM είναι η σύγχρονη και καινοτόμος διδακτική προσέγγιση που αξιοποιεί 4 κλάδους: Επιστήμη, Τεχνολογία, Μηχανική και Μαθηματικά. Στη συνέχεια θα αναφερθεί παράδειγμα και θα γίνει απολύτως κατανοητό, τι είναι διδακτική με προσέγγιση των κλάδων S.T.E.M.(σεισμογράφο).

Συγκεκριμένα, το STEM αποτελεί μια προσέγγιση στην εκπαίδευση η οποία σχεδιάζεται με τέτοιο τρόπο, ώστε η διδασκαλία των Μαθηματικών και των Φυσικών Επιστημών, να καθίστανται απαραίτητες για την κατανόηση των κλάδων των επιστημών που σχετίζονται με τις επιστήμες των Τεχνολογιών. (Ματσαγγούρας., 2012).
Η εκπαίδευση STEM διδάσκει την ανεξάρτητη καινοτομία και επιτρέπει στους μαθητές να εξερευνήσουν καλύτερα και εις βάθος όλα τα μαθήματα, χρησιμοποιώντας τις δεξιότητες που αποκτήθηκαν μέσω αυτής. Αυτό θα αποτελέσει ένα σοβαρό εφόδιο για το μέλλον, καθώς όλα τα επαγγέλματα απαιτούν πλέον εργαζόμενους οι οποίοι θα έχουν την ικανότητα να σκέφτονται κριτικά, να δουλεύουν ως μέλη μιας ομάδας και συγχρόνως ανεξάρτητα και να διαθέτουν δεξιότητες STEM (Fioriello.,2015).

Ο σκοπός, λοιπόν, της εκπαίδευσης STEM είναι να προετοιμάσει τους μαθητές της πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης να μπορούν να προσαρμόζονται, να διαχειρίζονται και να αναπτύσσουν καινοτόμες δραστηριότητες, ώστε στην δευτεροβάθμια εκπαίδευση και ιδιαίτερα στις τάξεις του λυκείου να έχουν την δυνατότητα να τις διαχειριστούν ως πραγματικά πλαίσια γνώσεων.

Στη διδασκαλία με μεθοδολογία STEM προβάλλεται η ενεργητική μάθηση
μέσα σε ένα μαθητοκεντρικό μαθησιακό περιβάλλον. Με την καθοδήγηση
του εκπαιδευτικού, οι μαθητές συμμετέχουν στη διατύπωση ερωτημάτων, στην
επίλυση προβλημάτων και σε δραστηριότητες που απαιτούν πρακτική
εξάσκηση και καινοτόμες δραστηριότητες.

Με τις καινοτόμες δραστηριότητες μπορούν να διαχειριστούν και να προσεγγίζουν πραγματικές καταστάσεις που συμβαίνουν σε πραγματικούς χρόνους.

Με αυτό τον τρόπο οι μαθητές:

▪ αποκτούν τη δυνατότητα να απαντούν σε σύνθετα ερωτήματα,
▪ συνεργάζονται και επικοινωνούν αποτελεσματικά, αξιοποιώντας το
περιεχόμενο των επιστημών, της τεχνολογίας, της φυσικής (μηχανικής) και
των μαθηματικών.

Η εκπαιδευτική προσέγγιση της δραστηριότητας πραγματοποιείται με βάση τη σύγχρονη επιστημονική θεωρία μάθησης του εποικοδομισμού.

Η θεωρία μάθησης είναι ένα εννοιολογικό πλαίσιο το οποίο στοχεύει στο να περιγράψει και να εξηγήσει τους μηχανισμούς της ανθρώπινης μάθησης, δηλαδή να εξηγήσει το πώς μαθαίνει ο άνθρωπος. (Σαχινίδης κ.ά.,2022)

Η συγκεκριμένη εργασία εστιάζει στην ανάπτυξη εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων STEM, για το Πρόγραμμα Σπουδών Β/θμιας Εκπ/σης, με σκοπό τον προσανατολισμό των μαθητών στην κατανόηση της δημιουργίας σεισμών και αναζήτησης της εστίας ενός σεισμού μέσα από λογισμικά και τεχνικών. Τις τεχνικές αυτές εύκολα μπορούν να διαχειριστούν οι μαθητές της Γ λυκείου ΕΠΑΛ και ΓΕΛ μέσα από γνώσεις που έχουν αποκτήσει.

Κύριος στόχος των εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων STEM οι οποίες θα αναπτυχθούν, θα είναι η κατανόηση συγκεκριμένων εννοιών οι οποίες θα αναδυθούν από κάθε δραστηριότητα. Το συγκεκριμένο θέμα άπτεται διεπιστημονικής προσέγγισης STEM, καθώς περιλαμβάνει θεωρητικές έννοιες αρκετών επιστημών όπως, Φυσική, Γεωγραφία και Περιβάλλον κ. ά., επιδρώντας ταυτόχρονα σε θέματα επιστημονικής σκέψης, διερευνητικής μάθησης και κριτικής σκέψης.

Επιπλέον στόχος είναι η εξοικείωση με την επιστημονική οπτική αντιμετώπισης των προβλημάτων. Για να επιτευχθεί, όμως, αυτός ο στόχος, θα πρέπει οι μαθητές να απαγκιστρωθούν από την πρακτικό-βιωματική γνώση, η οποία θεωρείται ως το μοναδικό ερμηνευτικό πλαίσιο.

Βασικός σκοπός της έρευνας μας είναι οι μαθητές:

- Να κατακτήσουν τη γνώση πάνω στους σεισμούς.

-Να μπορούν να αναγνωρίζουν τα κύματα S και P.

-Nα διακρίνουν σε σύντομο χρονικό διάστημα την διαφορά των κυμάτων S και P.

-Να μπορούν να υπολογίζουν την ταχύτητα των S και P από τα διαγράμματα.

-Να αποτελέσει η ερεύνα αυτή πολύτιμο εργαλείο για την προβολή του σχολείου εφόδιο για την εργασιακή τους πορεία στο μέλλον.

Οι μαθητές θέτοντας στόχους είναι σε θέση να:

- προβάλουν το σχολείο τους και τις προοπτικές της επαγγελματικής εκπαίδευσης μέσω της νέας έρευνας μας

- παρουσιάζουν με επίδειξη στους συμμαθητές τους την καινοτόμα δραστηριότητα, συλλέγοντας οι ίδιοι τα δεδομένα και από άλλους σεισμογράφους που υπάρχουν στην χώρα μας.

- ενδυναμώσουν το βιογραφικό τους με αυτή τη γνώση, στην ακαδημαϊκή τους σταδιοδρομία ή όταν διεκδικήσουν θέσεις εργασίας ή εργαστούν ως ελεύθεροι επαγγελματίες.

- βιώσουν την εμπειρία της ομαδικής συνεργασίας για το κοινό καλό του σχολείου

Είναι προφανές ότι οι αντιλήψεις που έχει ένας εκπαιδευτικός και ο τρόπος που ο ίδιος κατανοεί ένα φαινόμενο θα επηρεάσουν και τον τρόπο που εξηγεί το ίδιο το φαινόμενο στους μαθητές του. Επιπλέον, ο κάθε εκπαιδευτικός έχει διαμορφώσει τις δικές του απόψεις για τις ανάγκες των μαθητών του, για το τι είναι αποτελεσματικό και τι όχι στη διδασκαλία και ποιος είναι ο δικός του ρόλος στη διδακτική διαδικασία.
(Κουλαϊδής., 2001)

Υποδειγματικό μάθημα ολοκληρωμένου STEM ( σεισμογράφος).

Η εκπαιδευτική διαδικασία που θα ακολουθήσουμε είναι μεθοδολογία STEM γιατί συνδυάζει την Φυσική και την Πληροφορική.

Ο στόχος του μαθήματος είναι οι μαθητές να έχουν την δυνατότητα να παρατηρούν τους σεισμούς είτε από τον σεισμογράφο σε πραγματικό χρόνο στο σχολείο ή τον πειραματικό σεισμογράφο στο εργαστήριο.

Απαραίτητες γνώσεις πάνω στους σεισμούς.

Σεισμός ονομάζεται μια αισθητή ανατάραξη της επιφάνειας του φλοιού της Γης.

Ο σεισμός προκαλείται από ξαφνική απελευθέρωση ενέργειας στο φλοιό και μπορεί να οφείλεται σε φυσική διεργασία όπως η μετακίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών ή σε μια ανθρώπινη δραστηριότητα όπως μια πυρηνική έκρηξη. Ένας σεισμός συνοδεύεται από σεισμικά κύματα S και P που μεταφέρουν την ενέργεια που ελευθερώνεται και επιτρέπουν την καταγραφή του.

Σε κάθε σεισμό προσδιορίζονται:

q Η εστία, το ακριβές σημείο που έγινε ο σεισμός.

q Το επίκεντρο, το σημείο στην επιφάνεια της Γης που βρίσκεται στην ίδια κατακόρυφη με την εστία του σεισμού.

q Το εστιακό βάθος, η απόσταση της εστίας από το επίπεδο της επιφάνειας της θάλασσας.

q Το μέγεθος, που σχετίζεται με την ενέργεια που απελευθερώνεται σε έναν σεισμό. Η ποσότητα αυτή είναι μοναδική για κάθε σεισμό.

Το μέγεθος μετράται με την κλίμακα Richter.

Σεισμογράφος είναι το όργανο με το οποίο γίνεται η παρατήρηση και η καταγραφή των σεισμών.

Η χρησιμότητα του σεισμογράφου

Ένας σεισμογράφος δεν προβλέπει σεισμούς αλλά τους καταγράφει.

Η γνώση του μεγέθους ενός σεισμού καθορίζει το μέγεθος της κινητοποίησης της κρατικής μηχανής για την αντιμετώπιση των συνεπειών του.

Το Μοντέλο του Σεισμογράφου μέσα από το σχολικό εργαστήριο.

Γνώσεις που έχουν αποκτηθεί στο σχολείο με την εφαρμογή τους στο πειραματικό σεισμογράφο.

Τις σεισμικές δονήσεις αντιλαμβάνεται ένα εκκρεμές που αποτελείται από ελαφριά ράβδο με ένα μαγνήτη στερεωμένο στο κάτω άκρο της. Eικόνα 1

Εικόνα 1. Εργαστηριακός ταλαντωτής.

Το Σύστημα Απόσβεσης

Απαιτείται ένα σύστημα απόσβεσης ώστε το εκκρεμές να σταματά αμέσως μετά το τέλος του σεισμού. (Εικόνα 2)

Εικόνα 2. Ταλαντωτής με το σύστημα απόσβεσης.

Το σύστημα καταγραφής των δονήσεων

Επιλέχθηκε να στηριχθεί η καταγραφή στο φαινόμενο της επαγωγής:

Η μεταβολή της μαγνητικής ροής σε ένα πηνίο έχει ως αποτέλεσμα
την εμφάνιση επαγωγικής τάσης στα άκρα του.

Επομένως, η κίνηση ενός ταλαντούμενου μαγνήτη μπροστά από ένα πηνίο παράγει επαγωγική τάση στα άκρα του. Εικόνα 3

Εικόνα 3 .Μεταφορά αναλαγικού σήματος σε ψηφιακό.

Το λογισμικό Audacity επιτρέπει:

ü συνεχή καταγραφή του σήματος από το σεισμόμετρο.

ü δυνατότητα αποθήκευσης.

ü δυνατότητα αποστολής.

ü δυνατότητα ηχητικής αναπαραγωγής.

ü εξ αποστάσεως παρακολούθηση μέσω ενός λογισμικού όπως το Τeamviewer.

άμεσο υπολογισμό του χρόνου εκδήλωσης του σεισμού, της διάρκειας του και της σχετικής έντασης των σεισμικών κινήσεων ( Ιντερνετ 1). (Εικόνα 4)

Εικόνα 4. https://slideplayer.gr/slide/13920019/

Για να συμβεί αυτό, συνήθως συνδυάζονται ενδείξεις από διάφορους σεισμογραφικούς σταθμούς. Όταν συμβαίνει ένας σεισμός, οι σεισμογράφοι καταγράφουν τους χρόνους άφιξης των Ρ και S κυμάτων. (Εικόνα 5). Υπολογισμός της ταχύτητας των κυμάτων μέσω διαγραμμάτων (Εικόνα 6)

Εικόνα 5. Κύματα S P

Εικόνα 6. https://www.gein.noa.gr/HTML/WEB-EDU/epi-location.htm

Από τη διαφορά άφιξης των εγκάρσιων και διαμηκών κυμάτων προσδιορίζεται η απόσταση του σεισμού από το σταθμό που τον κατέγραψε. Χρειάζεται η ο συνδυασμός των μετρήσεων από τρεις τουλάχιστον σταθμούς για να προσδιοριστεί το επίκεντρο. (Εικόνα 7 )

Εικόνα 7. Τμήμα σεισμογράμματος με τα διάφορα είδη κυμάτων, των οποίων τα πλάτη χρησιμεύουν για τον υπολογισμό του μεγέθους του σεισμού (Δεξιά της εικόνας)

Από τη μελέτη πολλών σεισμικών κυμάτων που έχουν προέλθει από διαφορετικούς σεισμούς, προκύπτουν κάποια συμπεράσματα για τη σύσταση του εσωτερικού της γης.

Έτσι, επειδή τα εγκάρσια κύματα S δεν περνούν καθόλου από τον εξωτερικό πυρήνα αλλά αποκλίνουν, συμπεραίνουμε ότι η περιοχή αυτή του πυρήνα βρίσκεται σε υγρή κατάσταση (Θυμίζουμε ότι τα εγκάρσια κύματα δεν περνούν από το εσωτερικό των υγρών).

Όταν γίνεται ένας μεγάλος σεισμός, το πρώτο πράγμα που θέλουμε να μάθουμε είναι το επίκεντρο του και το μέγεθος του. Το μέγεθος του σεισμού, συνήθως, δίνεται σε νούμερα μιας βαθμολογημένης κλίμακας, της κλίμακας Richter. Το κάθε νούμερο σ' αυτή την κλίμακα αντιπροσωπεύει το ποσόν της ενέργειας που απελευθερώνεται και μεταφέρεται από τα σεισμικά κύματα. Για παράδειγμα, ένας σεισμός μεγέθους 5 Richter απελευθερώνει ενέργεια 6x10¹⁰ J. Η διαφορά κατά ένα βαθμό στην κλίμακα Richter σημαίνει μια αρκετά μεγάλη διαφορά ως προς την ενέργεια που απελευθερώνεται. Όταν αυξάνει το μέγεθος του σεισμού κατά 1 βαθμό στην κλίμακα Richter, η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια του σεισμού είναι 30 φορές μεγαλύτερη. Αυτό σημαίνει ότι, αν συγκρίνουμε δύο σεισμούς με μεγέθη 4 και 7 Richter, θα διαπιστώσουμε ότι στο δεύτερο σεισμό απελευθερώνεται 30x30x30=27.000 φορές περισσότερη ενέργεια. (Ιντερνετ 2)

Τμήμα σεισμογραφήματος με τα διάφορα είδη κυμάτων, των οποίων τα πλάτη χρησιμεύουν για τον υπολογισμό του μεγέθους του σεισμού. ( Εικόνα 8)

Εικόνα 8. https://simigis.blogspot.com/2013/10/blog-post_19.html

Υπολογισμός απόστασης και Μεγέθους Σεισμού με ένα εικονικό παράδειγμα.

Ξεκινάει" ο σεισμός. Αρχίζει και "ζωγραφίζει" η γραφίδα του σεισμογράφου. Έρχονται πρώτα τα κύματα Ρ (Πρωτεύοντα) και ακολουθούνε μετά από κάποια δευτερόλεπτα, τα καταστροφικά κύματα S (Δευτερεύοντα).

Πόσα δευτερόλεπτα μετά; Όπως βλέπουμε στο πάνω μέρος της εικόνας είναι 24 δευτερόλεπτα (S-P), τα οποία μετρούνται με ένα υποδεκάμετρο (24 χιλιοστά). Στη συνέχεια πάμε στην αριστερή κατακόρυφη βαθμονομημένη στήλη. Στη δεξιά της πλευρά, φαίνονται τα δευτερόλεπτα. Σημαδεύουμε το σημείο και βλέπουμε, σε τι απόσταση αντιστοιχεί (220 χιλιόμετρα).

Μετράμε με ένα υποδεκάμετρο το πλάτος (το μέγιστο στα Δευτερεύοντα κύματα από τον άξονα ηρεμίας), το οποίο είναι 23 χιλιοστά. Σημαδεύουμε το σημείο στη δεξιά κατακόρυφη βαθμονομημένη στήλη. Ενώνουμε τα δυο σημεία με την κόκκινη γραμμή και βλέπουμε, ότι περνάει από τη μεσαία κατακόρυφη στήλη, στο σημείο που αντιστοιχεί στο 5 (Ρίχτερ).

Άρα ο σεισμός έγινε σε απόσταση 220 χιλιόμετρα και είχε μέγεθος 5 Ρίχτερ. ( Ιντερνετ 3).

Η παρουσίαση της εικονικής περιήγησης ενός σεισμού-σεισμόγραμα είναι δυνατόν να γίνει και με ζωντανή διαδικτυακή μετάδοση κατά την οποία θα υπάρχει αλληλεπίδραση, στην οποία ο υπεύθυνος έργου και οι μαθητές θα δείχνουν στους συμμετέχοντες το έργο τους και ταυτόχρονα θα τους εξηγούν τις δράσεις και τα αποτελέσματα τους.

Η μέθοδος που ακολουθήθηκε στην παρούσα εργασία έχει τον εξής πυλώνα:

• Παιδαγωγική ανάλυση του βαθμού αντίληψης των διάφορων παρεμβάσεων STEM στην εκπαίδευση από τους μαθητές και της επίδρασης των διεπιστημονικών αυτών προσεγγίσεων, σε θέματα κατανόησης βασικών εννοιών γνωστικών αντικειμένων καθώς και σε θέματα διερευνητικής μάθησης, επιστημονικής και κριτικής σκέψης.

Τα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία είναι:

• Επιστημονικά άρθρα που είναι σχετικά με τον σεισμό

• Σχετικές ιστοσελίδες του διαδικτύου.

• Εξειδικευμένα βιβλία που αφορούν τη διδακτική των Φυσικών Επιστημών μέσω της προσέγγισης STEM.

Συμπεράσματα:

Το STEM παρέχει ευκαιρίες για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ενθαρρύνοντας τα παιδιά να απαντούν σε ερωτήματα και να εμπλέκονται σε παιγνιώδεις δραστηριότητες με θέματα την επιστήμη, τα μαθηματικά, τη μηχανική και την τεχνολογία. Είναι πραγματικά εντυπωσιακή η αλλαγή της εμπλοκής και του ενδιαφέροντος που εμφανίζουν  τα παιδιά με τα επιστημονικά πεδία του STEM. Με την εφαρμογή του STEM μέσω projects, οι εκπαιδευόμενοι μαθαίνουν να αναστοχάζονται στη διαδικασία της επίλυσης αυθεντικών προβλημάτων και αποκτούν δεξιότητες που είναι σχετικές με την παγκοσμιοποίηση στην εκπαίδευση, καθώς εστιάζει στην κριτική σκέψη και στην εργασία σε ομάδες (ομαδοσυνεργατική).

Βιβλιογραφία

Fioriello, P., Understanding the Basics of STEM Education, 2015.

Ιντερνετ 1. https://slideplayer.gr/slide/13920019/

Ιντερνετ 2 https://simigis.blogspot.com/2013/10/blog-post_19.html

Ιντερνετ 3 https://simigis.blogspot.com/2013/10/blog-post_19.html

Κουλαιδής, Β., Χατζηνικήτα Β., Χρηστίδου, Β., Bliss , J., Cooper, G.,

Ματσαγγούρας, Η., Η Διαθεματικότητα στη Σχολική Γνώση, Αθήνα:
Γρηγόρη, 2012..

Σαχινίδης Συμεών Σαλής Αναστάσιος Σαχινίδης Ελευθέριος. Η σημασία των ΣΤΕΜ στην εκπαιδευτική διαδικασία. Υποδειγματικό μάθημα ολοκληρωμένου ΣΤΕΜ. ISSN:2241-4665.. 14-6-22

Εικόνα 6 https://www.gein.noa.gr/HTML/WEB-EDU/epi-location.htm

© Copyright-VIPAPHARM. All rights reserved