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 14 Ιουνίου 2022

‘’ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ STEM ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ. ΥΠΟΔΕΙΓΜΑΤΙΚΟ ΜΑΘΗΜΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟΥ ΣΤΕΜ ‘’

ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ

ΣΑΧΙΝΙΔΗΣ ΣΥΜΕΩΝ ΣΑΛΗΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ

Καθηγητής Φυσικός Καθηγητής (Μηχανολόγος Μηχανικός)

ΣΑΧΙΝΙΔΗΣ ΕΛΕΥΘΕΡΙΟΣ

ΓΕΩΠΟΝΟΣ ( ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ)

Sachinidis Simeon Salis Anastasios

Physical Professor Professor Secondary (Mechanical Engineer) Education

Sachinidis Elefterios

Agriculturist (Food Quality)

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.

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. 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. (Ιντερνετ 1)

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 και των Μηχανικών, και αποτελούν για τον άνθρωπο τα μέσα αλληλεπίδρασης με το σύμπαν (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 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 μηχανικής και των μαθηματικών (Maryland State Department of Education,2012).

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.

Η θεωρία της μάθησης είναι κατά βάση ένα περιγραφικό θεωρητικό μοντέλο, δηλαδή ένα μοντέλο το οποίο περιγράφει το φαινόμενο της μάθησης, εισάγοντας τα κατάλληλα εννοιολογικά εργαλεία, διερευνά πειραματικά την σχέση μεταξύ των βασικών παραμέτρων της έρευνας και διατυπώνει συμπεράσματα, τα οποία είναι ερευνητικά θεμελιωμένα και τα οποία φωτίζουν τις- βασικές τουλάχιστον- πτυχές της μάθησης.

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 του προβλήματος υγείας για παράδειγμα έλκος, το οποίο δημιουργείται με τα βακτήρια που βρίσκονται σε σφουγγάρι το οποίο χρησιμοποιείται για το πλύσιμο των πιάτων.

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, Βιολογία, Χημεία, 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 πρακτικο-βιωματική γνώση, η οποία θεωρείται ως το μοναδικό ερμηνευτικό πλαίσιο.

Βασικός σκοπός της έρευνας μας είναι οι μαθητές:

- να κατακτήσουν τη γνώση πάνω στους μικροοργανισμούς. Ειδικότερα αυτή των βακτηρίων.

-να μπορούν να αναγνωρίζουν το πολύ μικρό μέγεθος των προκαρυωτικών κυττάρων.

-να μπορούν να διακρίνουν σε σύντομο χρονικό διάστημα την διαφορά αυτών των βακτηρίων κατά την παρατήρηση μέσω μικροσκοπίου και με την χρήση νωπών παρασκευασμάτων, όπως αυτά της έρευνας μας. Παράλληλα, να έχει την δυνατότητα κάθε μαθητής να συλλέξει άμεσα και χωρίς άγχος το δείγμα της έρευνας.

-να διαπιστώσουν οι μαθητές την διαφορά εικόνας (μικροσκοπίου) και video στην παρατήρηση των βακτηρίων.

-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 δείγματα και χωρίς να χρησιμοποιούν έτοιμα παρασκευάσματα.

- 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.

Ο εκπαιδευτικός ακολουθώντας μια πιο εποικοδομητική διδακτική προσέγγιση , βοηθά τους μαθητές να συνειδητοποιήσουν τα όρια των δικών τους αντιλήψεων και να αναζητήσουν νέες, πιο ικανοποιητικές και καρποφόρες λύσεις. Επιπλέον, ενθαρρύνει τους μαθητές να μάθουν ο ένας από τον άλλον, να συνεργαστούν, να επικοινωνήσουν και να ανταλλάξουν τις ιδέες και τις απόψεις τους. (Κουλαϊδής,2001)

Υποδειγματικό μάθημα ολοκληρωμένου STEM.

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

Ο στόχος του μαθήματος είναι αν έχουμε την δυνατότητα να παρατηρήσουμε τα βακτήρια χωρίς την χρήση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου αλλά με διαφορετικά μέσα - τρόπους.

Η επίλυση προβλήματος είναι η χρήση laser

Τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερες εφαρμογές πραγματοποιούνται με τη χρήση ακτινοβολιών laser. Η χρήση συσκευών παραγωγής ακτινοβολίας laser υπάρχει σχεδόν παντού: στην Ιατρική, την επιστημονική έρευνα, την βιομηχανία, την ναυπηγική, τον στρατό, τις κατασκευές, τις τέχνες. Όμως, χωρίς τον κατάλληλο χειρισμό, η χρήση τους μπορεί να προκαλέσει βλάβες στον ανθρώπινο οργανισμό, ιδιαίτερα στα μάτια και στο δέρμα.

Ο όρος laser προέρχεται από το αγγλικό ακρωνύμιο των λέξεων Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, που αποδίδεται στα Ελληνικά ως «Ενίσχυση Φωτός με Εξαναγκασμένη Εκπομπή Ακτινοβολίας» και αναφέρεται τόσο στο να χαρακτηρίσει το συγκεκριμένο είδος ακτινοβολίας όσο και τις συσκευές που την παράγουν. Το Φως του λέιζερ μπορεί να εστιαστεί με ακρίβεια σε μικρά σημεία με πολύ υψηλή ενέργεια ( ίντερνετ 2).

Με σκοπό την παρατήρηση των βακτηρίων με διαφορετικά μέσα εκτός του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, οι μαθητές θα πρέπει αρχικά να κάνουν κάποιες υποθέσεις οι οποίες σχετίζονται με το δείγμα προς εξέταση.

Τα βακτήρια είναι μικροσκοπικοί οργανισμοί. Πολλοί από αυτούς τους οργανισμούς που βρίσκονται στο νερό δεν εμπνέουν καμία ανησυχία ως προς την υγεία, δεδομένου ότι δεν προκαλούν καμία ασθένεια. Υπάρχουν και περιπτώσεις βακτηρίων που
είναι εξαιρετικά έως πολύ επικίνδυνα όπως το γνωστό  σε όλους το Εσερίχια κόλι (e-coli), οι ψευδομονάδες , εντερόκοκκοι η και άλλα.

Οι μαθητές στη συνέχεια καλούνται να συλλέξουν δείγματα βακτηριδίων από διάφορες εστίες μόλυνσης. Υπάρχουν αρκετά σημεία συλλογής, ωστόσο, μεγάλο ποσοστό μαθητών σκεφτήκαν το σφουγγάρι το οποίο χρησιμοποιείται για το πλύσιμο των πιάτων. Ως δείγμα χρησιμοποιούμε συνήθως το στράγγισμα (νερού) από σφουγγάρι που χρησιμοποιήθηκε τουλάχιστον 8 ώρες μετά το πλύσιμο των πιάτων. Το δείγμα συλλέγεται με μια σύριγμα 10 ml. Διάρκεια ζωής του δείγματος τουλάχιστον 2 ημέρες. Το δείγμα θα πρέπει να ανανεώνεται. Στην συνέχεια το δείγμα με την σύριγγα θα τοποθετηθεί στην διάταξη. Στην προσωπική ιστοσελίδα μας (Επίδειξη στο 3 γυμνάσιο Δράμας) παρουσιάζεται το αποτέλεσμα της διάταξης με την μορφή εικόνας και video. (ίντερνετ 3)

Η διαδικασία βιντεοσκοπείται.

Η βίντεοανάλυση είναι ένα πανίσχυρο εργαλείο για τη μελέτη της κίνησης των βακτηρίων.

Η πρακτική επίλυσης προβλήματος στο εργαστήριο ιδιαίτερα για τη Βιολογία γίνεται πιο αποδοτική και πρόσφορη με τη βίντεοανάλυση της κίνησης, καθώς αυτή εξαφανίζει τους περισσότερους φραγμούς για την ενσωμάτωση των ερευνών του πραγματικού κόσμου των βακτηρίων.

Το όργανο επίδειξης είναι μια κατασκευή που την εγκαταστήσαμε στο σχολείο και υπάρχει η δυνατότητα να εγκατασταθεί σε κάθε σχολείο αν χρειαστεί, για ώστε να έχουν την δυνατότητα οι συνάδελφοι Καθηγητές και οι μαθητές να γνωρίσουν καλύτερα αυτήν την καινοτόμα δραστηριότητα. Στόχος αυτή η δραστηριότητα να τραβήξει το ενδιαφέρον όλων, ειδικότερα να κεντρίσει το ενδιαφέρον των μαθητών για έρευνα.

Το όργανο, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την παρατήρηση είναι μια ηλεκτρονική διάταξη με λέιζερ συγκεκριμένης συχνότητας, ώστε να μπορεί να ενεργοποιεί τα βακτήρια και να παρέχει μια μεγέθυνση με συνδυασμό την μεγέθυνση που προσφέρει μια σταγόνα νερού. Το δείγμα βρίσκεται σε παλλόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που σκοπό έχει να προκαλεί κίνηση στα βακτήρια.

Αυτό το οποίο κεντρίζει το ενδιαφέρον των μαθητών, είναι η κινητικότητα των βακτηρίων άτακτη ή προσανατολισμένη ανάλογα με τις απαιτήσεις μας και φυσικά η μαύρη κηλίδα στο κέντρο τους λόγω της έλλειψης πυρήνα.

Οι μαθητές έχουν την δυνατότητα να χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία της εικονικής περιήγησης μέσω του βίντεο και της φωτογραφίας με σκοπό να δείξουν την έρευνά τους στους συμμαθητές, γονείς και σε ευρύτερους φορείς. Οι μαθητές με τη χρήση μιας ειδικής κάμερας έχουν τη δυνατότητα να φωτογραφήσουν την έρευνα και με τη χρήση μιας online περιήγησης όπου κάθε χρήστης μπορεί να περιηγηθεί μέσα σε αυτό. Σκοπός της έρευνας είναι η ανάδειξη των χώρων του σχολείου συγκεκριμένα του εργαστηρίου, με μια μέθοδο πραγματικά δια δραστική, μέσω της οποίας κάθε χρήστης του διαδικτύου θα έχει τη δυνατότητα να βιώσει το πείραμα, με την αίσθηση ότι βρίσκεται και ο ίδιος μέσα στο εργαστήριο.

Η εικονική περιήγηση θα δημοσιοποιηθεί μέσα από την ιστοσελίδα του σχολείου αλλά και σε ιστοσελίδες φορέων, οι οποίοι θα συνεργαστούν με το σχολείο.

Η παρουσίαση της εικονικής περιήγησης 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 την ακτινοβόληση τροφίμων και την επίδραση της στην ασφάλεια και την ποιότητα τροφίμων.
• 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.

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

Maryland State Department of Education, Maryland State STEM 2012.

Standards of Practice Framework Grades K-5, 2012.
http://mdk12.org/instruction/academies/MDSTEM_Framework_GradesK-
5.pdf

Ιντερνετ 1 https://www.esos.gr/arthra/51792/stem-stin-ekpaideysi

Ιντερνετ 2. https://www.lasersafetyfacts.com/laserclasses.html

Ιντερνετ 3 https://blogs.sch.gr/sachinidi/2021/03/02/paroysiasi-vaktiridion-sto-1o-epal-dramas-sta-paidia-tis-g-mathima-chimeia-deigma-neroy-apo-sfoyggari-piaton-2-imeron/

Κουλαιδής, Β., Χατζηνικήτα Β., Χρηστίδου, Β., Bliss , J., Cooper, G.,
Κολιόπουλος, Δ., Ραβάνης, Κ., Solomon, J., Τσατσαρώνη, Α., Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Τόμος Ι, Ελληνικό Ανοιχτό Πανεπιστήμιο, Σχολή
Ανθρωπιστικών Επιστημών, Πάτρα, σελ. 33,51,56,61,64,71, 2001.

© Copyright-VIPAPHARM. All rights reserved