Μαθητές ΓΕΛ

Nikimou09@gmail.com, melkaf14@gmail.com, helenkyriazis@gmail.com, georgakm@gmail.com

Ηλίας Αθανασόπουλος, Στασινός Γιαννέας

Φυσικός, Ελληνογαλλική Σχολή Ουρσουλινών, Φυσικός, Ελληνογαλλική Σχολή Ουρσουλινών

athnasopoulos@e-ursulines.gr, gianneas@e-ursulines.gr

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Το «πράσινο» υδρογόνο, το υδρογόνο δηλαδή που δεν έχει παραχθεί από ορυκτά καύσιμα, αποτελεί την καθαρή ενεργειακή λύση του μέλλοντος καθώς παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μέσω της ηλεκτρόλυσης νερού και θα συμβάλλει στην παγκόσμια απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, βωξίτης κ.α.) που έχουν δυσμενείς επιπτώσεις για το περιβάλλον. Η ηλεκτρόλυση του νερού, δηλαδή η διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο με την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, πραγματοποιείται μέσω μιας ειδικής συσκευής ηλεκτρόλυσης όπου εισάγονται δύο ηλεκτρόδια που είναι συνδεδεμένα με μια μπαταρία. Ύστερα, παρατηρείται ο σχηματισμός φυσαλίδων στα δύο ηλεκτρόδια σηματοδοτώντας την έναρξη της παραγωγής των δύο αερίων (υδρογόνο και οξυγόνο) που με το πέρασμα του χρόνου, αυξάνεται. Στο πείραμα χρησιμοποιήσαμε ένα φωτοβολταϊκό πάνελ ως μπαταρία, για να επιτευχθεί η ηλεκτρόλυση του νερού με χαμηλό κόστος και με περιβαλλοντικά επωφελή τρόπο, αξιοποιώντας την άφθονη ηλιακή ενέργεια. Ιδανικά, μπορούν να παραχθούν από 1 λίτρο νερό περίπου 1200 λίτρα υδρογόνου (και περίπου 600 λίτρα οξυγόνου) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο. Με την διαδικασία αυτή, καταλήξαμε στο συμπέρασμα πως με μια μεγαλύτερη ποσότητα νερού θα παραχθούν ακόμα περισσότερα λίτρα υδρογόνου που αργότερα θα τροφοδοτήσουν με ηλεκτρική ενέργεια κτήρια, βιομηχανίες, κοινόχρηστους χώρους (οδούς, πλατείες κλπ.) και με καύσιμη ύλη οχήματα Ι.Χ., μέσα μαζικής μεταφοράς μέχρι και διαστημικούς πυραύλους.

Λέξεις κλειδιά: οξυγόνο, υδρογόνο, ηλεκτρόλυση νερού, καύση.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η εξάντληση των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι ένα θέμα που καλούμαστε να αντιμετωπίσουμε στην εποχή μας. Πώς μπορούμε όμως να παράγουμε υδρογόνο από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα; Η ηλεκτρόλυση του νερού μπορεί να αποτελέσει μέρος της λύσης αυτού του προβλήματος. Στη συγκεκριμένη αυτή εργασία επικεντρωθήκαμε στο παραγόμενο υδρογόνο, που αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία ως φορέας καθαρής ενεργείας όσων αφορά ένα φιλικότερο για το κλίμα, μέλλον. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι δεν είναι όλες οι διαδικασίες παραγωγής υδρογόνου εξίσου βιώσιμες ή φιλικές προς το περιβάλλον. Για να αξιοποιηθούν στο έπακρο τα οφέλη του υδρογόνου ως καθαρή πηγή ενέργειας, είναι εξαιρετικά σημαντικό να χρησιμοποιούνται ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για την παραγωγή του. Η ηλεκτρόλυση είναι η περισσότερο υποσχόμενη διαδικασία καθώς επιτρέπει την φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή του υδρογόνου, κυρίως όταν η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και σε αυτή την περίπτωση, μέσω από ένα φωτοβολταϊκό πάνελ. Έτσι λοιπόν, η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, μπορεί να μειώσει σημαντικά τις εκπομπές CO2 στην παραγωγή υδρογόνου, καθιστώντας την πιο βιώσιμη.

ΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΜΑΣ

1.        i.          Να πετύχουμε την παραγωγή καθαρού «πράσινου» υδρογόνου και οξυγόνου.
2.      ii.          Να αναδείξουμε την χρήση υδρογόνου ως καθαρό καύσιμο σε κυψέλες καυσίμων.
3.    iii.          Να παρουσιάσουμε την χρήση υδρογόνου ως καθαρό καύσιμο για την τροφοδότηση μηχανών εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ).
4.    iv.          Να προτείνουμε τρόπους καύσης του οξυγόνου και του υδρογόνου.

ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΠΡΑΣΙΝΟ ΥΔΡΟΓΟΝΟ

Το «πράσινο» υδρογόνο, το υδρογόνο δηλαδή που δεν έχει παραχθεί από ορυκτά καύσιμα, αποτελεί την καθαρή ενεργειακή λύση του μέλλοντος καθώς παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μέσω της ηλεκτρόλυσης νερού και θα συμβάλλει στην παγκόσμια απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, βωξίτης κ.α.) που έχουν δυσμενείς επιπτώσεις για το περιβάλλον.

Σχήμα 1. Φωτοβολταϊκά και ανεμογεννήτριες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, για την παραγωγή H2 η οποία αποθηκεύεται και μεταφέρεται με βυτιοφόρο όχημα.

ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΥΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

Το «πράσινο» υδρογόνο, το υδρογόνο δηλαδή που δεν έχει παραχθεί από ορυκτά καύσιμα, αποτελεί την καθαρή ενεργειακή λύση του μέλλοντος καθώς παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μέσω της ηλεκτρόλυσης νερού και θα συμβάλλει στην παγκόσμια απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, βωξίτης κ.α.) που έχουν δυσμενείς επιπτώσεις για το περιβάλλον.

Σχήμα 2. Η διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα.( Διάσπαση νερού σε H2 και O2)

ΤΙ ΥΛΙΚΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΑΜΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

1.        i.          Ποτήρι ή δοχείο με νερό με λίγο θειικό οξύ για να αγώγιμο.
2.      ii.          Μία παροχή ρεύματος, στο συγκεκριμένο πείραμα ένα φωτοβολταϊκό πάνελ.
3.    iii.          Δύο ηλεκτρόδια.
4.    iv.          Καλώδια σύνδεσης.
5.       v.          Συσκευή ηλεκτρόλυσης Hoffman.

ΕΚΤΕΛΕΣΗ

1.        i.          Προετοιμασία διαλύματος:
2.      ii.          Αρχικά, γεμίζουμε ένα δοχείο με νερό στο οποίο προσθέτουμε θειικό οξύ έτσι ώστε να υπάρχουν αρκετά ιόντα για την εκτέλεση του πειράματος.
3.     iii.          Ύστερα γεμίζουμε τη συσκευή ηλεκτρόλυσης Hoffman με το με διάλυμα αυτό από το δοχείο του μεσαίου σωλήνα.
4.    iv.          Σύνδεση καλωδίων με τα ηλεκτρόδια:
5.      v.          Συνδέουμε στα δύο ηλεκτρόδια τα καλώδια παροχής.
6.    vi.          Σχηματισμός αερίων:
7.    vii.          Ενεργοποιούμε την παροχή ρεύματος και δίνουμε τάση 10 Volt.
8. Στην άνοδο, δηλαδή στον θετικό πόλο παράγεται οξυγόνο και παρατηρείται έντονος αφρισμός  ενώ στην κάθοδο, δηλαδή στον αρνητικό πόλο παράγεται υδρογόνο.

Διακρίνουμε την παραγωγή φυσαλίδων και στους δύο σωλήνες ενώ παρατηρούμε το ότι ο όγκος του παραγόμενου υδρογόνου είναι διπλάσιος από τον όγκο του παραγόμενου οξυγόνου. Η στάθμη του διαλύματος στο σωλήνα μέσα στον οποίο παράγεται το υδρογόνο ελαττώνεται αρκετά σε σχέση με του οξυγόνου.

Σχήμα 3. Πείραμα ηλεκτρόλυσης που πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο του σχολείου μας.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Μετά την ηλεκτρόλυση παράγεται υψηλής καθαρότητας υδρογόνου. Πιο συγκεκριμένα, στην κάθοδο, ιόντα υδρογόνου (πρωτόνια) ανάγονται σε υδρογόνο ενώ στην άνοδο, το νερό οξειδώνεται σε οξυγόνο και πρωτόνια. Οι διεργασίες αυτές περιγράφονται αντίστοιχα από τις παρακάτω αντιδράσεις

2H+(aq) + 2e- → H2(g) (κάθοδος)

και

2H2O(liq) → O2 + 4H+(aq) + 4e- (άνοδος)

οι οποίες μας δίνουν το συνολικό μηχανισμό της ηλεκτρόλυσης

2H2O(liq) → O2(g) + 2H2(g)

 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Από τα αποτελέσματα του πειράματος της ηλεκτρόλυσης νερού προκύπτουν τα παρακάτω συμπεράσματα:

1.        i.          Το νερό μπορεί να διασπαστεί σε δύο απλούστερες ουσίες: το υδρογόνο και το οξυγόνο άρα, είναι σύνθετη ουσία.
2.      ii.          Το υδρογόνο είναι καύσιμο και το οξυγόνο είναι οξειδωτικός παράγοντας για καύση.
3.     iii.          Όσες φορές και αν διασπάσουμε οποιαδήποτε ποσότητα νερού, θα προκύπτει η ίδια αναλογία όγκου και μάζας υδρογόνου – οξυγόνου. Επομένως, το νερό έχει σταθερή σύσταση.
4.    iv.          Ο όγκος του υδρογόνου είναι διπλάσιος από τον όγκο του οξυγόνου.
5.      v.          Το υδρογόνο που παράγεται είναι υψηλής καθαρότητας.
6.    vi.          Το παραγόμενο οξυγόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για βιομηχανική ή άλλη χρήση όπως για παράδειγμα: σε διαστημικές αποστολές η διάσπαση του νερού θα μπορούσε να παράγει υδρογόνο και οξυγόνο για να καλύψει τις ανάγκες των αστροναυτών
7.   vii.          Το παραγόμενο υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο οχημάτων.

ΧΡΗΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟ ΩΣ ΚΑΥΣΙΜΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ

Το υδρογόνο μπορεί να χαρακτηριστεί σαν το απόλυτο καύσιμο, διότι δεν έχει αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον καθώς κατά την καύση του παράγεται μόνο νερό και καθόλου ρύποι. Ο 21ος αιώνας προβλέπεται να είναι ο αιώνας του υδρογόνου, της μηδενικής εκπομπής ρύπων καυσίμου και της σταδιακής εγκατάλειψης των ορυκτών καυσίμων και των προβλημάτων που συσσώρευσαν στο περιβάλλον μας. Ενδεικτικά, η Ισλανδία, προσβλέπει σε μία υποδομή πλήρως βασισμένη στο υδρογόνο μέχρι το 2030-2040, ενώ μέχρι το 2030 στόχος του υπουργείου ενέργειας των Η.Π.Α. είναι η αντικατάσταση του 10% της ενεργειακής κατανάλωσης από ενέργεια υδρογόνου.

Κυψέλες καυσίμου (Fuelcell):Οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να χαρακτηριστούν σαν κέντρα ενός συστήματος το οποίο χρησιμοποιεί το υδρογόνο ως καύσιμο και αναλαμβάνουν τη μετατροπή του καυσίμου σε χρήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Δεν αποτελούν δηλαδή τον ίδιο τον κινητήρα αλλά το μέσο που παράγει ενέργεια για να τροφοδοτήσει ένα κινητήρα. Στην προκειμένη περίπτωση παράγεται ηλεκτρισμός για κάποιο ηλεκτρικό μοτέρ, που με τη σειρά του θα κινήσει το αυτοκίνητο.

Σχήμα 4. Απεικονίζεται η ηλεκτροχημική αντίδραση στην κυψέλη καυσίμου. Το υδρογόνο οξειδώνεται στην άνοδο, ενώ το οξυγόνο ανάγεται στην κάθοδο, απελευθερώνοντας ενέργεια.

Οχήματα υδρογόνου (FCEV): Τα οχήματα υδρογόνου, FCEV (Fuel Cell Electric Vehicles), αποτελούν ηλεκτρικά αυτοκίνητα τα οποία διαθέτουν ως καύσιμο υγροποιημένο ή αέριο υδρογόνο που έχει παραχθεί με τη βοήθεια της ηλεκτρόλυσης, αποθηκευμένο σε κάποιο ρεζερβουάρ υψηλής πίεσης.

Η ηλεκτρόλυση λαμβάνει χώρα εντός της κυψέλης καυσίμου, δηλαδή του ηλεκτρολυτικού κελιού που διαχωρίζει τα δύο στοιχεία με μία μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίου (PEM). Από τη μία, εισάγεται το υδρογόνο και από την άλλη αέρα από το περιβάλλον. Ο στόχος, στην προκειμένη περίπτωση είναι να δημιουργηθεί μία αντίδραση μεταξύ του υδρογόνου και του οξυγόνου του αέρα, παράγοντας ρεύμα και νερό. Μία κυψέλη καυσίμου μπορεί να παράγει σταθερά περίπου 0,7 Volt. Αυτά μπορεί να μην δείχνουν σπουδαία, χρησιμοποιώντας όμως μία σειρά από τέτοιες κυψέλες, εύκολα παράγεται ικανή ενέργεια για να τροφοδοτήσει ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Επιπλέον, στην πράξη το μόνο «απόβλητο» μίας μονάδας fuel cell είναι η παραγωγή υδρατμών, που αποβάλλονται απροβλημάτιστα στο περιβάλλον με αποτέλεσμα να μειώνεται η ρύπανση του.

Σχήμα 5. Διάγραμμα οχήματος με κυψέλη καυσίμου, που απεικονίζει τα βασικά εξαρτήματα και τη ροή ε-νέργειας: Ηλεκτρισμός, Υδρογόνο, Πρόωση

BOSCH

«Το μέλλον της αυτοκίνησης είναι η ηλεκτροκίνηση με κυψέλες υδρογόνου.»: Για την Bosch το μέλλον της αυτοκίνησης είναι η ηλεκτρική ενέργεια, πόσο μάλλον, όταν η εταιρεία θεωρεί την ηλεκτροκίνηση σημαντικό παράγοντα για την μείωση των εκπομπών CO2 στην ατμόσφαιρα. Γι’ αυτό η Bosch αναπτύσσει ένα σύστημα κίνησης κυψελών καυσίμου υδρογόνου με έμφαση στα φορτηγά, το οποίο σχεδιάζει να βγάλει στη παραγωγή το 2022-2023. Με το συγκεκριμένο σύστημα κινητήρα κυψελών καυσίμου, ακόμη και φορτηγά 40 τόνων θα μπορούν να διανύσουν πάνω από 1.000 χλμ. σε ηλεκτρική λειτουργία. Το νέο αυτό σύστημα μετάδοσης κίνησης αναμένεται να καθιερωθεί σταδιακά και στα επιβατικά οχήματα.

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

Η συμμετοχή μας στον διαγωνισμό ACSTAC αποτέλεσε μια μοναδική εμπειρία που θα μας συνοδεύει στο υπόλοιπο της ακαδημαϊκής μας σταδιοδρομίας καθώς είχαμε την δυνατότητα όχι μόνο να παρουσιάσουμε την έρευνά μας αλλά ταυτόχρονα να παρακολουθήσουμε ενδιαφέρουσες εργασίες παιδιών, που μας προσέφεραν πολλές καινούργιες πληροφορίες σε διάφορους τομείς. Συνεπώς, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε το Αμερικανικό Κολλέγιο Ανατόλια, που μας έδωσε την ευκαιρία να συμμετέχουμε στον διαγωνισμό και στα workshop που οργανωθήκαν, τα οποία μας βοήθησαν να καταλάβουμε με πόσους διαφορετικούς τρόπους μπορούμε να συμβάλλουμε στη περίθαλψη του πλανήτη μας. Επιπλέον, θα θέλαμε να εκφράσουμε την ευγνωμοσύνη που νιώθουμε για την βοήθεια και καθοδήγηση που μας προσέφεραν οι καθηγητές μας και για την ατέλειωτη υποστήριξη που λάβαμε από τη διεύθυνση του σχολείου μας, «Ελληνογαλλική Σχολή Ουρσουλινών». Τέλος, ελπίζουμε να σας κινήσει το ενδιαφέρον το άρθρο μας, έτσι ώστε να συμβάλλουμε όλοι μαζί στην προστασία του περιβάλλοντος.

ΑΝΑΦΟΡΕΣ

ΕΚΕΦΕ ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ- Γραφείο Εκπαίδευσης: Ηλεκτρόλυση νερού. Διαθέσιμο online:.

CHEMNOESIS: Η ηλεκτρόλυση του νερού. Διαθέσιμο online: https://chem.noesis.edu.gr/I-ilektrolysi-tou-nerou

Ιστολόγιο Αλευρά Πέτρο: 2.6.1 ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ – ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ – ΧΗΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ. Διαθέσιμο online: https://blogs.sch.gr/petalevras

Wikipedia: Ηλεκτρόλυση. Διαθέσιμο στο https://el.wikipedia.org/wiki/Ηλεκτρόλυση

Wikipedia: Κυψέλη_καυσίμου https://el.wikipedia.org/wiki/Κυψέλη_καυσίμου

CAR AND DRIVER: Υδρογόνο: Πώς λειτουργεί ένα αυτοκίνητο με κυψέλες καυσίμου. Διαθέσιμο Online:https://www.caranddriver.gr/texnologia/arthro/ydrogono_kai_kypseles_kaysimou_h_arxi_leitourgias_video-7737072/

Wikipedia. Solid oxide fuel cell (protonic). Διαθέσιμο online:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/Solid_oxide_fuel_cell_protonic.svg/200px-Solid_oxide_fuel_cell_protonic.svg.png

BOSCH: Το μέλλον της αυτοκίνησης είναι η ηλεκτροκίνηση με κυψέλες υδρογόνου. Διαθέσιμο online: https://www.bosch.gr/news-and-stories/fuel-cells/

Χημεία (Β΄ Γυμνασίου) – Βιβλίο Μαθητή (Εμπλουτισμένο): 2.6 Διάσπαση του νερού – Χημικές ενώσεις και χημικά στοιχεία. Διαθέσιμο online:http://ebooks.edu.gr/ebooks/v/html/8547/2206/chimeia_b-gymnasiou_html-empl/index2_6.html

Europosters: Green hydrogen production from ecological renewable power generation outline diagram. Διαθέσιμο online: https://www.europosters.gr/green-hydrogen-production-from-ecological-renewable-power-generation-outline-diagram-f532737070

Atlas Copco: Παραγωγή υδρογόνου: Πώς γίνεται το υδρογόνο και τι είναι; Διαθέσιμο online: https://www.atlascopco.com/el-gr/compressors/air-compressor-blog/what-is-hydrogen-and-how-is-it-

Νηπιαγωγός, ΜEd, ΥΠΑΙΘ (1), Νηπιαγωγός, Msc, ΥΠΑΙΘ (2), Νηπιαγωγός,  ΥΠΑΙΘ (3)

 efthbaki@gmail.com (1), mabeglopou@sch.gr (2),  tevangel@sch.gr (3)

Περίληψη

Σε έναν κόσμο που συνεχώς αλλάζει αλλά και είναι απρόβλεπτος, συχνά καλούμαστε να αντιμετωπίσουμε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης όπως π.χ. οι σεισμοί. Στόχος του συγκεκριμένου εκπαιδευτικού σεναρίου είναι οι μικροί μαθητές του Νηπιαγωγείου, να κατανοήσουν το φυσικό φαινόμενο του σεισμού, τις αιτίες του φαινομένου και να αποκτήσουν δεξιότητες επιβίωσης με τη λήψη μέτρων πρόληψης και προστασίας. Το θέμα σχετίζεται με την εκπαίδευση STE(A)M, καθώς το περιεχόμενο, οι δραστηριότητες και τα παιδαγωγικά εργαλεία προέρχονται από θέματα Επιστήμης, Μαθηματικών, Τεχνολογίας, Γλώσσας και Τέχνης. Οι μαθητές συμμετέχουν στη μάθηση και εμβαθύνουν στο θέμα με βιωματικές δραστηριότητες ενώ ερευνούν με μοντέλα. Η ανάπτυξη των δραστηριοτήτων βασίζεται στο μοντέλο 5Ε, με την ανάπτυξη των δραστηριοτήτων σε πέντε φάσεις, ενώ αξιοποιείται η διερευνητική, παιγνιώδης και συνεργατική μάθηση. Η εφαρμογή του εκπαιδευτικού σεναρίου πραγματοποιήθηκε σε συνθήκες δια ζώσης εκπαίδευσης, με τη χρήση πραγματικών αντικειμένων, χειραπτικού υλικού, ψηφιακών και εποπτικών εργαλείων, αλλά και με συμβολικό τρόπο.

Λέξεις κλειδιά: νηπιαγωγείο, steam, νέες τεχνολογίες, φυσικές επιστήμες, σεισμός

Εισαγωγή

Προκειμένου να εμπνεύσουμε τους μικρούς μαθητές ώστε να αντιληφθούν την προστιθέμενη αξία των STE(A)M δραστηριοτήτων, συμβάλλοντας με αυτόν τον τρόπο στο να κεντρίσουμε το ενδιαφέρον τους για την Επιστήμη, χρειάζεται ένας ολιστικός τρόπος διδασκαλίας. Πιο συγκεκριμένα, υπάρχει ανάγκη να συνδυαστούν τα μαθήματα των Φυσικών Επιστημών με άλλους κλάδους, διασφαλίζοντας ότι η ολοκληρωμένη εκπαίδευση STE(A)M θα ενσωματώσει τη διδασκαλία με τέτοιο τρόπο ώστε να γίνεται ελκυστική για κάθε μαθητή. Στο παρόν εκπαιδευτικό σενάριο, γίνεται μια προσπάθεια υλοποίησης ενός σεναρίου βασισμένο σε δραστηριότητες STE(A)M, αλλά και σε δραστηριότητες που δεν είναι προσανατολισμένες στο STE(A)M, με σκοπό την ολοκληρωμένη εκπαίδευση μέσω STE(Α)M. Αν δεχτούμε σύμφωνα και με τον Καριώτογλου (2006) ότι οι μαθητές έχουν διαμορφωμένες ιδέες για τις έννοιες των Φυσικών Επιστημών και την ερμηνεία των φαινομένων πριν από την τυπική έναρξη της διδασκαλίας καθώς και ότι έχουν διαμορφώσει άποψη αλλά και ερμηνεία για διάφορα φυσικά φαινόμενα πριν την φοίτηση τους στο σχολείο (Driver, 1998), τότε η επιλογή της προσέγγισης του θέματος μέσω της εκπαίδευσης STE(Α)M με τον εμπλουτισμό της μαθησιακής εμπειρίας των μαθητών βοηθά τους μαθητές να μεταφέρουν τη γνώση τους, να λύσουν νέα προβλήματα και να εξάγουν συμπεράσματα βασιζόμενοι σε προηγούμενες αρχές που εφάρμοσαν μέσω φυσικών επιστημών, τεχνολογίας, μηχανικής, και μαθηματικών (Roberts, 2012). Η δημιουργία και η εφαρμογή του παραπάνω πλαισίου είναι εξάλλου ιδιαίτερη σημαντική για τους μαθητές ώστε να συνδέσουν τα θέματα STE(Α)M και τη χρήση τους με την καθημερινότητά τους, αλλά κυρίως με τις μελλοντικές επαγγελματικές τους διαδρομές (Kurup et al., 2017). Ένα ολοκληρωμένο σχέδιο μαθήματος STE(A)M είναι η λεπτομερής περιγραφή της πορείας της διδασκαλίας ή της «μαθησιακής τροχιάς» από έναν εκπαιδευτικό για ένα μάθημα, που θα βελτιώνεται και θα ενημερώνεται συνεχώς. Είναι περίπου ο σχεδιασμός εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων που διευκολύνουν τη βαθιά μάθηση για την ενίσχυση των δεξιοτήτων του 21ου αιώνα, όπως η κριτική σκέψη, η συνεργασία, η επικοινωνία, η δημιουργικότητα και η αποκλίνουσα σκέψη (Cevic, 2018). Ο σχεδιασμός μιας διαδρομής που βασίζεται σε μεθοδολογίες όπως το πρόβλημα, το έργο και η μάθηση βάσει πρόκλησης επιτρέπουν την ενσωμάτωση της μάθησης επίλυσης προβλημάτων, διερεύνησης και σχεδιασμού στη διδακτική δραστηριότητα, φροντίζοντας για πραγματικές προκλήσεις σε ένα αυθεντικό πλαίσιο, αυτό του κόσμου μας. Έχοντας αυτό υπόψη, μια ολοκληρωμένη προσέγγιση STE(Α)M θα αναπτύξει ικανούς πολίτες που προσωπικά και επαγγελματικά θα λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις στην καθημερινή τους ζωή και θα έχουν τη δύναμη να ακολουθούν τη σταδιοδρομία STE(Α)M και να καθοδηγούν την καινοτομία σε οποιαδήποτε ηλικία (Akcansa, 2020; McClure et al., 2017).

Η παρούσα εργασία αφορά το φαινόμενο του σεισμού (Καλίτσης, 2015; Παπαζαχαρίου & Κυρίτση, 2020) και υλοποιήθηκε σε τρία νηπιαγωγεία. Οι μικροί μαθητές καλούνται μέσω διαφορετικών δραστηριοτήτων να ανακαλύψουν τη γνώση μέσω πειραμάτων, δοκιμών και επαλήθευσης, καθώς επίσης να είναι σε θέση να κατανοήσουν πώς αυτή η γνώση μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση ή επίλυση καθημερινών προβλημάτων. Μέσω αυτού του σεναρίου μάθησης οι μαθητές θα:

• Γνωρίσουν για το σεισμό και γιατί προκαλείται

• Μάθουν τα προληπτικά μέτρα σε περίπτωση σεισμού

• Κατανοήσουν τη σημασία ενός καλά μελετημένου σχεδίου έκτακτης ανάγκης για χρήση μετά από μια μεγάλη καταστροφή

• Μάθουν να συνεργάζονται

• Κατανοήσουν την αξία της ομαδικής εργασίας

• Έρθουν σε επαφή με τα εργαλεία Web 2.0 και θα εκπαιδευτούν να τα χρησιμοποιούν

Το εκπαιδευτικό σενάριο θα ενισχύσει μεταξύ των μαθητών τις ακόλουθες δεξιότητες, που ορίζονται ως  δεξιότητες του 21ου αιώνα:

Κριτική σκέψη: οι μαθητές θα διερευνήσουν ιδέες, θα αιτιολογήσουν και θα εξετάσουν άλλες απόψεις
Δημιουργική σκέψη: οι μαθητές θα δημιουργήσουν ιδέες και θα ολοκληρώσουν έργα, μαθαίνοντας πώς να ανταποκρίνονται δημιουργικά σε μια πρόκληση
Συνεργασία: οι μαθητές θα ολοκληρώσουν δραστηριότητες, ενώ εργάζονται σε ζευγάρια και ομάδες
Επικοινωνία: οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες και θα ασκήσουν τις δεξιότητες ανάγνωσης, γραφής, ομιλίας και ακρόασης, προκειμένου να συμμετάσχουν σε παραγωγικές συζητήσεις και να επιτύχουν κοινούς στόχους
Πληροφοριακός αλφαβητισμός: οι μαθητές, με τη βοήθεια της νηπιαγωγού λόγω της ηλικίας τους, θα αναζητήσουν πληροφορίες στο διαδίκτυο και θα χρησιμοποιήσουν μια μεγάλη ποικιλία εργαλείων, όπως ιστοσελίδες και εφαρμογές
Γραμματισμός στα μέσα ενημέρωσης: ενώ αναζητούν πληροφορίες στο διαδίκτυο, οι μαθητές θα μάθουν πώς να αναλύουν και να επιλέγουν τους κατάλληλους πόρους
Τεχνολογικός αλφαβητισμός: οι μαθητές θα διεξάγουν έρευνα σχετικά με την εικόνα που τους έχει ανατεθεί και θα εξετάζουν τις διαθέσιμες πληροφορίες
Παραγωγικότητα: ολοκληρώνοντας τα καθήκοντα που τους ανατίθενται, οι μαθητές θα αναπτύξουν την ικανότητα να πετυχαίνουν στόχους
Ηγεσία: δουλεύοντας σε ομάδες, οι μαθητές θα αναπτύξουν αυτή την έμφυτη ικανότητα να είναι σε θέση να καθοδηγήσουν, να παρακινήσουν και να προτρέψουν τα μέλη της ομάδας τους προς φιλόδοξους στόχους.

Θεωρητικό υπόβαθρο

Το ιδανικό κίνητρο για μάθηση είναι το ενδιαφέρον των παιδιών για το σχέδιο μαθήματος που προετοιμάζεται. Η μάθηση βάσει έργου (Problem-Based Learning), είναι ένα μοντέλο με επίκεντρο τους μαθητές, που οργανώνει τη μάθηση γύρω από έργα για την ανάπτυξη δεξιοτήτων κριτικής σκέψης, συνεργασίας και επικοινωνίας (Ζαφειροπούλου, 2021). Αντίθετα, τα έργα (projects) είναι σύνθετες εργασίες, βασισμένα σε πραγματικά προβλήματα, απαιτητικές ερωτήσεις που εμπλέκουν τους μαθητές σε διαδικασίες όπως η επίλυση προβλημάτων, ο σχεδιασμός, η λήψη αποφάσεων, η έρευνα και τέλος, η παραγωγή παρουσιάσεων ή ενός πραγματικού προϊόντος. Έτσι, η μάθηση βάσει έργου διασφαλίζει ότι η μάθηση προκύπτει από τις αυτόνομες εμπειρίες των μαθητών. Η μάθηση που βασίζεται στη διερευνητική μάθηση, βασίζεται στη σταδιακή οικοδόμηση της γνώσης μέσω της διατύπωσης ερωτήσεων από τους μαθητές. Οι μαθητές ανακαλύπτουν τη γνώση μέσω πειραμάτων, δοκιμών, επαλήθευσης. Η διαθεματική προσέγγιση που βρίσκεται στη βάση της διερευνητικής μάθησης αποτελεί το πλαίσιο επιλογής που καταργεί τον κατακερματισμό της γνώσης και την αντιμετωπίζει ως ολότητα. Η κατάλυση των ορίων μεταξύ των επιμέρους επιστημονικών πεδίων επιτρέπει την ενοποίηση των γνώσεων που έχουν κοινά χαρακτηριστικά σε όλες τις επιστήμες προωθώντας τη διεπιστημονική διασύνδεση (Πεντέρη κ.ά., 2021α; 2021β). Η επιστημονική εκπαίδευση με βάση την έρευνα είναι ζωτικής σημασίας για τη διδασκαλία STE(Α)M, επειδή οι μαθητές εργάζονται αναζητώντας πραγματικές λύσεις σε προβλήματα ή ερωτήματα μέσω της έρευνας. Αμφισβητούν κάθε αρχή που έχουν διδαχθεί και το δοκιμάζουν στην τάξη μέσα από εργαστηριακές δραστηριότητες. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να επικυρώσουν ή να απορρίψουν τη θεωρία στην οποία εισήχθησαν, απορρίπτοντας την παθητική γνώση και υποστηρίζοντας την απτή εφαρμογή της γνώσης. Η διεπιστημονική διδασκαλία είναι μια εκπαιδευτική διαδικασία στην οποία ενσωματώνονται δύο ή περισσότερες γνωστικές περιοχές προκειμένου να ενισχυθεί περαιτέρω η μάθηση. Η συνεργατική μάθηση, όπου τα μέλη της ομάδας αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ανταλλάσσοντας εμπειρίες και γνώσεις βασίζεται στον κονστρουκτιβισμό, όπου ο μαθητής εργάζεται σε ομάδες για την επίτευξη κοινών στόχων, τόσο μεμονωμένα όσο και σε ομάδες. Σύμφωνα με τον Eraut (1995), η ομαδοσυνεργατική μέθοδος με τη χρήση Τ.Π.Ε προσφέρει δυνατότητες αλληλεπίδρασης μέσω των οποίων μπορεί να οικοδομηθεί συλλογικά μια κοινή λύση στην επίλυση των διαφόρων ζητημάτων.

Η εξασφάλιση διαφορετικών δραστηριοτήτων και η επανάληψη τους σε τακτά χρονικά διαστήματα, ενισχύει τις αναδυόμενες δεξιότητες, στοχεύοντας στην απόκτησή τους, παρέχοντας στους μαθητές νέες εμπειρίες μέσω επικοινωνίας, ομαδικής εργασίας και πληροφοριών που αναζητούν δραστηριότητες. Το θέμα συνδέθηκε με την εκπαίδευση STE(A)M, καθώς το περιεχόμενο, οι δραστηριότητες και τα παιδαγωγικά εργαλεία προέρχονται από θέματα Επιστήμης, Μαθηματικών, Τεχνολογίας, Γλώσσας και Τέχνης. Είναι ενσωματωμένα σε ένα μάθημα με σκοπό να τονώσουν το ενδιαφέρον των μαθητών μέσα από την εξεύρεση λύσεων. Για το σκοπό αυτό, εκτός από τη βιωματική μάθηση, που είναι η κύρια προσέγγιση, οι δραστηριότητες επίλυσης προβλημάτων, η ανταλλαγή ιδεών, οι διαδικτυακές εφαρμογές, οι δραστηριότητες μοντελοποίησης και η συνεργατική μάθηση χρησιμοποιούνται για τον περαιτέρω εμπλουτισμό και υποστήριξη της διδακτικής διαδικασίας (Kaufman et al., 2015).

Δραστηριότητες

Σύμφωνα με τη Θεοδόση (2021) βασικά συστατικά στην εφαρμογή ενός αποτελεσματικού εκπαιδευτικού σχεδιασμού διδασκαλίας με μεθοδολογία STEAM αποτελούν τα “5 Ε”: Engagement, Elaboration, Exploration, Explanation, Evaluation (Ενασχόληση, Επεξεργασία, Εξερεύνηση, Εξήγηση και Αξιολόγηση). Αυτό το μοντέλο είναι τελείως διαφορετικό από την παραδοσιακή διδασκαλία (Mayes & Jackson, 2016) και προάγει τη βιωματική και μαθητοκεντρική μάθηση καθώς και την ομαδοσυνεργατική διδασκαλία. Οι δραστηριότητες του εκπαιδευτικού σεναρίου αναπτύχθηκαν σε πέντε φάσεις με βάση το μοντέλο 5Ε, όπως αυτό περιγράφεται και στο Νέο Πρόγραμμα Σπουδών για το Νηπιαγωγείο (Πεντέρη κ.ά., 2021α; 2021β).

Α΄ Φάση Εξοικείωση:

• Εισαγωγή του θέματος στους μαθητές και παρουσίαση του βίντεο ">“What Is An Earthquake?”.

• Στη συνέχεια, ο/η εκπαιδευτικός ρωτάει τους μαθητές τι γνωρίζουν για τους σεισμούς και τι προφυλάξεις μπορούμε να λάβουμε σε περίπτωση σεισμού. Ακολουθεί καταιγισμός ιδεών και φτιάχνουν έναν νοητικό χάρτη με αυτά που γνωρίζουν (προϋπάρχουσες γνώσεις) και αυτά που θέλουν να μάθουν σε coggle.it (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 1).

                                                                  Σχήμα 1: Καταιγισμός ιδεών και συζήτηση, εννοιολογικός χάρτης στο coggle.it

• Οι μαθητές καλούνται σε πρόκληση. Παρακολουθούν μια παρουσίαση  (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 2) με τις οδηγίες που πρέπει να ακολουθήσουν και περιηγούνται στην πόλη τους μέσω Google Maps. Οι διαφάνειες της παρουσίασης μπορούν να κοπούν σε μικρές κάρτες  και να αναρτηθούν στον τοίχο. Παρατηρούν τα κτίρια, βρίσκουν τα σπίτια τους και αποφασίζουν να χτίσουν τα δικά τους κτίρια-σπίτια.

                                      Σχήμα 2: Πρόκληση – Εικονική περιήγηση

• Στην Εικόνα 3 παρουσιάζεται η αξιολόγηση της δραστηριότητας με Google 

Σχήμα 3: Τεχνολογία – Αξιολόγηση φόρμες Google

B΄ Φάση Επισκόπηση:

• Προκειμένου να ενθαρρυνθούν οι μαθητές να συνεργαστούν, ο/η εκπαιδευτικός τους χωρίζει σε ζευγάρια. Κάθε ζευγάρι παίρνει μια καρέκλα και πρέπει να την χρησιμοποιήσει για να χτίσει κτίρια με το σώμα του. Ο/Η εκπαιδευτικός τους ενθαρρύνει συνεχώς να πιστεύουν ότι μπορούν να βάλουν το σώμα τους σε διαφορετικές θέσεις π.χ. ξαπλωμένοι, σκυφτοί, γονατιστοί, με διάφορα σχήματα με τα χέρια και τα πόδια τους. Τα παιδιά πρέπει να ονομάσουν τις κατασκευές τους, να τις περιγράψουν, να δικαιολογήσουν τις επιλογές τους, να συγκρίνουν (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 4).

Σχήμα 4: Κατασκευές με το σώμα

• Κατόπιν, τα ζευγάρια χτίζουν κτίρια με κουτιά συσκευασίας (όπως εμφανίζεται στις Εικόνες 5,6). Πρώτα θα χρησιμοποιήσουν δύο κουτιά και μετά τρία. Θα συνεργαστούν για να χτίσουν το ψηλότερο, το χαμηλότερο, ισόγειο, διώροφο κτίριο. Πρέπει να κάνουν όσο περισσότερους συνδυασμούς μπορούν. Κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας θα πρέπει να καταγράφουν τι κάνουν χρησιμοποιώντας μια κάμερα, έτσι ώστε να θυμούνται πόσα διαφορετικά κτίρια έχτισαν για να τα δείξουν και να τα εξηγήσουν στα άλλα παιδιά. Στην ολομέλεια θα εξετάσουν τις φωτογραφίες των κατασκευών τους και θα επισημάνουν προφορικά τα χαρακτηριστικά και τους κανόνες που ανακάλυψαν κατά την προηγούμενη φάση. Ο/Η εκπαιδευτικός, ξαναγράφει τις φράσεις των παιδιών, αφενός για να κάνει όλα τα παιδιά να καταλάβουν τι λέγεται και αφετέρου να εξοικειωθούν με το κατάλληλο μαθηματικό λεξιλόγιο. Η δραστηριότητα είναι διασκευή της δραστηριότητας των “πύργων” από το βιβλίο των Cook et al. (1997). Επέκταση: Χρήση χρωμάτων για την κατασκευή κτιρίων – πύργων και κατασκευή κτιρίων με γεωμετρικά σχήματα με τη μορφή κολάζ (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 7).

Σχήμα 5: Κατασκευές με κουτιά συσκευασίας

Σχήμα 6: Κατασκευές με κουτιά συσκευασίας

Σχήμα 7: Κατασκευές με τη μορφή κολάζ

Γ΄ Φάση Επεξήγηση:

• Οι μαθητές παρακολουθούν το βίντεο ">Earthquake – Πώς συμβαίνουν οι σεισμοί για να μάθουν για αυτό το φυσικό φαινόμενο και στη συνέχεια ακολουθεί η κύρια δραστηριότητα (Επιστήμη)

• Στην κύρια δραστηριότητα τα παιδιά χρησιμοποιούν υλικά όπως: χαρτόνι συσκευασίας, γλωσσοπίεστρο, ξυλάκια για σουβλάκι, καλαμάκια, χαρτοπετσέτα έτσι ώστε να χτίσουν άλλα κτίρια που αυτή τη φορά θα δοκιμάσουν την αντοχή τους στο «σεισμό» (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 8).

• Επίσης κατασκευάζουν και δοκιμάζουν τον δικό τους σεισμογράφο σύμφωνα με τις οδηγίες για να κατανοήσουν τις βασικές αρχές της σεισμικής μηχανικής και του σχεδιασμού, συμπεριλαμβανομένης της σημασίας μιας σταθερής βάσης  (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 9).

• Προκειμένου οι μαθητές να κατανοήσουν τη σημασία ενός καλά μελετημένου σχεδίου έκτακτης ανάγκης μετά από μια μεγάλη καταστροφή και να ενισχύσουμε τη δημιουργικότητά τους, παρουσιάζουμε το ακόλουθο σενάριο. Φανταζόμαστε ότι μόλις συνέβη ένας τεράστιος σεισμός στην πόλη μας. Αυτή η καταστροφή οδήγησε σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης καθώς προκλήθηκαν κατολισθήσεις, δρόμοι αποκλείστηκαν και ξέσπασαν πυρκαγιές. Οι μαθητές πρέπει να σκεφτούν τους κατάλληλους τρόπους αντιμετώπισης της κατάστασης, τι είδους οχήματα πρέπει να στείλουν και πώς πρέπει να τα σχεδιάσουν και να τα κατασκευάσουν. Τα παιδιά καλούνται να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν οχήματα με Lego (ή ισοδύναμα εξαρτήματα) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση προβλημάτων μετά το σεισμό. Εργάζονται σε ζευγάρια, καθώς σχεδιάζουν τα οχήματά τους, ανταλλάσσουν ιδέες και συνεργάζονται.

Σχήμα 8: Κατασκευή με χαρτόνι συσκευασίας, γλωσσοπίεστρο, ξυλάκια για σουβλάκι, καλαμάκια, ταινία χαρτιού

Σχήμα 9: Κατασκευή σεισμογράφου

• Ο/Η εκπαιδευτικός και οι μαθητές αποφασίζουν από κοινού, έτσι ώστε να πραγματοποιήσουν μια άσκηση σεισμού χρησιμοποιώντας την τεχνική του θεατρικού παιχνιδιού. Ο δάσκαλος εξηγεί αναλυτικά όλα τα βήματα που πρέπει να ακολουθήσουν οι μαθητές (π.χ. μπαίνουμε κάτω από τα θρανία, όταν ο σεισμός σταματάει και ήσυχα χωρίς πανικό μεταβαίνουμε στην αυλή του σχολείου και απομακρυνόμαστε από το κτίριο). Μόλις χτυπήσει το κουδούνι, οι μαθητές εκτελούν την άσκηση. Στο τέλος της άσκησης σεισμού συζητούν τη συνολική πορεία της, για πιθανά λάθη και για το τι θα μπορούσε να βελτιωθεί.

Δ’ Φάση Εμπλουτισμός:

• Ο/Η εκπαιδευτικός έχει ετοιμάσει ένα παιχνίδι στο λογισμικό Kidspiration (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 10) και δίνει τις απαραίτητες οδηγίες στους μαθητές. Οι μαθητές θα πρέπει να χρησιμοποιούν την τεχνική «drag and drop» και χρησιμοποιώντας τον διαδραστικό πίνακα της τάξης μετακινούν στο σακίδιο όσα αντικείμενα και αυτά που θα είχαμε μαζί μας σε περίπτωση σεισμού (π.χ. σφυρίχτρα, φακός κ.λπ.)

Σχήμα 10: Παιχνίδι στο λογισμικό Kidspiration

• Οι μαθητές χωρίζονται σε πέντε ομάδες και ζωγραφίζουν σε λευκά χαρτιά όλα τα βήματα που πρέπει να ακολουθήσουν σε περίπτωση σεισμού. Οι εικόνες τοποθετούνται σε ένα πλαίσιο στο πάτωμα, δημιουργώντας ένα παιχνίδι δαπέδου. Ο στόχος είναι το ρομπότ δαπέδου Beebot να περάσει από όλες τις εικόνες με τα βήματα που πρέπει να ακολουθήσουν οι μαθητές σε περίπτωση σεισμού. Μια ομάδα τριών μαθητών δημιουργεί τον αλγόριθμο χρησιμοποιώντας τις κάρτες του Beebot με τα βέλη για ολόκληρη τη διαδρομή του επιδαπέδιου ρομπότ Beebot (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 11). Μια άλλη ομάδα δύο παιδιών προγραμματίζει το ρομπότ, σύμφωνα με τον αλγόριθμο. Όταν ολοκληρωθεί η δραστηριότητα, ο/η εκπαιδευτικός τοποθετεί τις κάρτες σε διαφορετικές θέσεις και η δραστηριότητα ξεκινά και πάλι από την αρχή με άλλες ομάδες μαθητών.

Σχήμα 11: Παιχνίδι δαπέδου με το επιδαπέδιο ρομπότ Beebot

• Ο/Η εκπαιδευτικός συζητάει με τους μαθητές για το τι είδαμε και μάθαμε για τον σεισμό τις προηγούμενες ημέρες. Καταγράφει τις απαντήσεις και καλεί τα παιδιά να φανταστούν πώς θα αντιδρούσαν τα σώματά τους αν ήταν κτίρια και γινόταν σεισμός. Οι μαθητές ονομάζουν τα κτίρια που παρουσιάζουν με τα σώματά τους (όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 12). Μοιράζονται τις ιδέες τους. Στη συνέχεια αποφασίζουν να παίξουν με το σώμα τους και τη μουσική υπόκρουση. Καθώς ακούγεται το πρώτο μουσικό κομμάτι, τα παιδιά σχηματίζουν τα κτίρια με το σώμα τους. Ο/Η εκπαιδευτικός ρωτά τους μικρούς μαθητές για τα κτίρια που χτίζουν με το σώμα τους. Π.χ. Γέφυρα, μνημείο, σπίτι κ.λπ. Στη συνέχεια, η μουσική αλλάζει, γίνεται δυνατή, τα κτίρια σώματα των παιδιών ταλαντεύονται (όσο διαρκεί η μουσική) κάποια πέφτουν, άλλα παραμένουν όρθια. Όταν η μουσική αλλάζει πάλι σε ήρεμη, σταματούν να ταλαντεύονται και ρωτάμε τους μαθητές γιατί κάποιοι έπεσαν και άλλοι στάθηκαν όρθιοι στον σεισμό. Ακολουθεί συζήτηση, όπου ακούγονται οι απόψεις όλων των μαθητών καθώς αιτιολογούν τις απόψεις τους.

 Σχήμα 12: Οι μαθητές εκφράζονται βιωματικά και δημιουργικά μέσω της μουσικής

• Συζητάμε τι μπορούμε να κάνουμε για να προστατευτούμε από τον σεισμό, μετά από όλα όσα είδαμε και μάθαμε σε προηγούμενα μαθήματα. Ο/Η εκπαιδευτικός ρωτάει τους μαθητές, πώς μπορούν να παρουσιάσουν αυτά που έμαθαν για την προστασία από τους σεισμούς. Τα παιδιά προτείνουν να εργαστούν σε μικρές ομάδες και να ζωγραφίσουν τα μέτρα αντισεισμικής προστασίας καθώς και να χρησιμοποιούν εικόνες περιοδικών (συνδυασμός ζωγραφικής – κολάζ).  Όλες μαζί οι δημιουργίες των παιδιών, θα γίνουν αφίσα, με τίτλο: «Μείνετε ασφαλείς την ώρα του σεισμού»

Ε΄ Φάση Εκτίμηση:

Οι μαθητές παρουσιάζουν την αφίσα στη σχολική κοινότητα καθώς και στους γονείς των μαθητών. Επιπλέον, δημιουργούν εκ νέου έναν νοητικό χάρτη στο coogle.it, τον συγκρίνουν με τον αρχικό και συμπληρώνουν φύλλα εργασίας. Μέσα από τις δραστηριότητες, τις ερωτήσεις και τα αποτελέσματα της εργασίας των μαθητών, ο/η εκπαιδευτικός κατανοεί τον τρόπο με τον οποίο οι μαθητές συνεργάστηκαν, κατανόησαν και εμπλούτισαν τις γνώσεις τους σχετικά με το μάθημα. Οι εκπαιδευτικοί παρέχουν ανατροφοδότηση σχετικά με τον τρόπο υλοποίησης των μαθημάτων, λαμβάνοντας υπόψη την ηλικία και τα ενδιαφέροντα των μαθητών. Κατά την υλοποίηση των μαθημάτων, το ενδιαφέρον των μαθητών και η ενεργός συμμετοχή τους στα μαθήματα, καθώς και τα αποτελέσματα των δράσεων που κλήθηκαν να υλοποιήσουν, ήταν προϋπόθεση για τη βελτίωση και διεύρυνση των γνώσεων των μαθητών. Κατά τη διάρκεια της εφαρμογής των μοντέλων, οι μαθητές εργάστηκαν με ενθουσιασμό, ανακαλύπτοντας νέες πληροφορίες μάθησης σχετικά με το φυσικό φαινόμενο του σεισμού. Ο κύριος στόχος ήταν να εξοικειωθούν με τον σεισμό και να κατανοήσουν τα μέτρα προστασίας, σε σημείο που να είναι σε θέση να προστατευτούν σε μια τέτοια περίπτωση.

Στο τέλος κάθε φάσης υπήρχε ένα είδος αξιολόγησης, αν οι μαθητές απέκτησαν και επέκτειναν τις γνώσεις τους, με αντίστοιχα φύλλα εργασίας και βιωματικά παιχνίδια. Τι είναι ο σεισμός, τι χρειαζόμαστε σε περίπτωση σεισμού, πώς προστατεύουμε τους εαυτούς μας κατά τη διάρκειά του και τι κάνουμε στη συνέχεια. Με τη δημιουργία της αφίσας στο τέλος, οι μαθητές παρουσίασαν αυτό που έμαθαν και αυτός είναι ίσως ο καλύτερος τρόπος για να αξιολογήσουν το σενάριο μάθησης.

Συμπεράσματα

Κρίνεται σημαντική η ένταξη των προγραμμάτων STE(A)M, με σκοπό την ανάπτυξη δεξιοτήτων, κριτικής ικανότητας, αυτονομίας και αυτενέργειας των μαθητών, που θα τους καταστήσουν πολίτες με ανεπτυγμένη κριτική σκέψη, ικανότητα επίλυσης προβλημάτων και αντιμετώπισης των προβλημάτων της σύγχρονης ζωής. Η περαιτέρω επιμόρφωση και κατάρτιση των εκπαιδευτικών προσχολικής αγωγής θα συμβάλλει στην οργάνωση και υλοποίηση προγραμμάτων STE(A)M, τα οποία θα βασίζονται στους παράγοντες επιτυχίας του μοντέλου που υποστηρίζει τις δεξιότητες και την αποτελεσματικότητα των εκπαιδευτικών, την εφαρμογή κατάλληλων διδακτικών πρακτικών και την χρήση ποικίλων υλικών και πόρων. Όσον αφορά στο παρόν εκπαιδευτικό σενάριο θα ήταν χρήσιμο και σκόπιμο να επαναληφθεί μέρος των δραστηριοτήτων στη διάρκεια της χρονιάς, έτσι ώστε οι μαθητές να εμπεδώσουν τις γνώσεις που απέκτησαν για το φαινόμενο που μελετήθηκε και να καταστούν περισσότερο ικανοί και έτοιμοι να το αντιμετωπίσουν αν και εφοσον παραστεί η ανάγκη.

Αναφορές

Ζαφειροπούλου, Σ. (2021). Διδασκαλία και εκμάθηση των μαθηματικών στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση σε ένα CSCL περιβάλλον μέσω μιας διεπιστημονικής (STEM) προσέγγισης. [Δημοσιευμένη Διπλωματική Διατριβή]. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Ελλάδα.                           http://dx.doi.org/10.26267/unipi_dione/1007.

Θεοδόση, Α. (2021). Η εφαρμοσιμότητα των προγραμμάτων STEM στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση:Μια εμπειρική μελέτη. [Αδημοσίευτη Διπλωματική Διατριβή]. Πανεπιστήμιο Πατρών, Ελλάδα.

Καλίτσης, Π. (2015). Η σεισμικότητα της Ελλάδας, Ψηφιακό Διδακτικό Σενάριο. Πλατφόρμα “Αίσωπος”. Ινστιτούτο Εκπαιδευτικής Πολιτικής (Ι.Ε.Π.). Ανακτήθηκε στις 7/7/2022 από την διεύθυνση http://aesop.iep.edu.gr/node/24473.

Καριώτογλου, Π. (2006). Παιδαγωγική γνώση περιεχομένου Φυσικών Επιστημών. Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Γράφημα.

Παπαζαχαρίου, Ε., & Κυρίτση, Ε. (2020). Δε φοβάμαι το σεισμό, είμαι σεισμοειδικός. Open Schools Journal for Open Science, 3(5). https://doi.org/10.12681/osj.24088

Πεντέρη, Ε., Χλαπάνα, Ε., Μέλλιου, Κ., Φιλιππίδη, Α., & Μαρινάτου, Θ. (2021α). Οδηγός νηπιαγωγού – Υποστηρικτικό υλικό. Πυξίδα: Θεωρητικό και μεθοδολογικό πλαίσιο-Διδακτικοί σχεδιασμοί. Στο πλαίσιο της Πράξης Αναβάθμιση των Προγραμμάτων Σπουδών και Δημιουργία Εκπαιδευτικού Υλικού Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης του ΙΕΠ με MIS 5035542.

Πεντέρη, Ε., Χλαπάνα, Ε., Μέλλιου, Κ., Φιλιππίδη, Α., & Μαρινάτου, Θ. (2021β). Πρόγραμμα Σπουδών Προσχολικής Εκπαίδευσης – Νηπιαγωγείου. Στο πλαίσιο της Πράξης Αναβάθμιση των Προγραμμάτων Σπουδών και Δημιουργία Εκπαιδευτικού Υλικού Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης του ΙΕΠ με MIS 5035542.

Akcansa, N. (2020). 21st Century Skills: The Predictive Role of Attitudes Regarding STEM Education and Problem-Based Learning. International Journal of Progressive Education, 16(5), 443-458. https://doi.org/10.29329/ijpe.2020.277.27

Cevik, M. (2018). Investigating STEM Semantics and Perceptions of Engineer Candidates and Pre-service Teachers: A Mixed Method Study. International Journal of Educational Technology, 5(2), 1-17.

Cook, G., Jones, L., Murphy, C. and Thumpston, G. (1997). Enriching early mathematical learning. Open University Press.

Driver, R., Squires, A., Rushworth, P. & Wood-Robinson, V. (1998). Οικοδομώντας τις έννοιες των Φυσικών Επιστημών – Μία παγκόσμια σύνοψη των ιδεών των παιδιών, Αθήνα: Τυπωθήτω

Eraut, M. (1995). Group Work with Computers in British Primary Schools. Journal of Educational Computing Research, Vol. 13, pp. 61-87.

Kaufman, M. J., Kaufman, S. R., & Nelson, E. C. (2015). Learning Together: The Law, Politics, Economics, Pedagogy, and Neuroscience of Early Childhood Education. Rowman & Littlefield.

Kurup, P. M., Brown, M., Powell, G., & Li, X. (2017). Future Primary Teachers’ Beliefs, Understandings and Intentions to Teach STEM. Journal of Education, 5. https://doi.org/10.22492/IJE.5.SI.07.

Mayes, R.L. Dr. & Jackson, S. (2016). 21st Century STEM Reasoning [Paper Presentation]. Interdisciplinary STEM Teaching & Learning Conference. Georgia Southern University, U.S.A. https://digitalcommons.georgiasouthern.edu/stem/2016/2016/5/.

McClure, E. R., Guernsey, L., Clements, D. H., Bales, S. N., Nichols, J., Kendall-Taylor, N., & Levine, M. H. (2017). STEM starts early: Grounding science, technology, engineering, and math education in early childhood. New York: The Joan Ganz Cooney Center at Sesame Workshop.

Roberts, A. (2012). A Justification for STEM Education. Technology and Engineering Teacher. Ανακτήθηκε στις 7/7/2022 από την διεύθυνση: https://www.iteea.org/File.aspx?id=86478&v=5409fe8e