Ιδιαίτερα σημαντική στο τεύχος αυτό είναι για ακόμη μία φορά η παρουσία των μαθητών, οι οποίοι δεν αποτελούν απλώς αποδέκτες εκπαιδευτικών δράσεων αλλά δημιουργούς, ερευνητές και συγγραφείς. Από πειράματα Φυσικής και Χημείας και εφαρμογές πράσινης τεχνολογίας έως την ανάπτυξη προσβάσιμων ψηφιακών παιχνιδιών, βιο-ρομποτικών συστημάτων, υποβρύχιων κατασκευών και τη διερεύνηση σύγχρονων επιστημονικών θεμάτων, τα μαθητικά άρθρα αναδεικνύουν τη δημιουργικότητα, την ερευνητική διάθεση και τη δυνατότητα σύνδεσης της σχολικής μάθησης με πραγματικά προβλήματα.

Παράλληλα, έχει ήδη ανοίξει η πρόσκληση για το 8ο τεύχος του WELCOME, με καταληκτική ημερομηνία υποβολής άρθρων την 15η Δεκεμβρίου 2026. Εκπαιδευτικοί, μαθητές, φοιτητές, ερευνητές και μέλη της ευρύτερης εκπαιδευτικής κοινότητας καλούνται να μοιραστούν πρακτικές, εμπειρίες, έρευνες και ιδέες, συμβάλλοντας στον ανοιχτό διάλογο για μια σύγχρονη, συνεργατική και δημιουργική εκπαίδευση.

Καλή σχολική χρονιά

Από τη συντακτική ομάδα

1st Model High School Thessaloniki Student

stefanoskyr09@gmail.com

Keywords: Plastic pollution, Bioplastic, Starch, Sustainability, Alternative.

Introduction

Plastic pollution is one of the most critical environmental challenges of the 21st century. Conventional plastics which are derived from petroleum might be durable and widely used but their resistance to decomposition leads to long-term environmental damage. Millions of tons of plastics are thrown in landfills and oceans every year, with microplastics infiltrating ecosystems, harming wildlife and affecting human health. These issues highlight the urgency for a sustainable alternative to common plastic.

Bioplastics are plastic-like materials made from biodegradable natural materials. In this research, bioplastics made from starch are investigated. These bioplastics are biodegradable and easy to produce, while they have similar properties to basic plastic. Starch derived from potatoes, corn and other sources is a polymer. When combined with plasticizers such as glycerol, and heated, it undergoes gelatinization and forms a polymer material similar to plastic in physical properties.

The theoretical background of this process is as follows: Starch is a natural polymer composed of two main polysaccharides, amylose (with linear chains) and amylopectin (with branched chains). When heated in the presence of water, starch absorbs moisture and undergoes the gelatinization process, where hydrogen bonds break allowing the chains to move freely. During this process, the plasticizer is added which inserts between these chains increasing flexibility. During the heating, excess water evaporates and the mix solidifies into a plastic material after it cools down.

Victoria Giakoumopoulou, PhD Physicist, Athens College

email: vgiakoumopoulou@athenscollege.edu.gr

Summary

Most energy in gasoline cars is lost as heat. Heat loss, however, can be recovered via the Seebeck effect, which allows temperature difference to create electric potential difference  and transform a thermocouple (tc) into an electric generator able to power small-scale car electronics. Using Peltier modules and regression analysis, it was confirmed that (i), in an open circuit, , and (ii), in a closed circuit with , maximum power  occurs when . Overall, although their efficiency is low, thermocouples can only reduce energy waste and improve fuel efficiency, for their operation relies solely on heat loss.

 Keywords: Gasoline cars, energy waste, Seebeck effect, 12th Sustainable Development Goal

Μαθητές/τριες Πρότυπου ΕΠΑ.Λ Κρύας Βρύσης

email: elefthsa24@sch.gr, katsogeo24@sch.gr, plloumpm24@sch.gr, tzakaflo24@sch.gr, tomidisa24@sch.gr, koutsouo24@sch.gr, topkasat24@sch.gr, chatzdi25@sch.gr, methasam25@sch.gr, kalaimyr25@sch.gr

Λέξεις κλειδιά: Hydrobot, Arduino, Μέτρηση pH.

1. Εισαγωγή

Το πρόγραμμα Hydrobot ξεκίνησε το 2011 από την ομάδα της Διαδραστικής Έκθεσης Επιστήμης & Τεχνολογίας του Ιδρύματος Ευγενίδου. Αποτελεί ένα εκπαιδευτικό εργαλείο που επιτρέπει σε μαθητές γυμνασίου και λυκείου να κατασκευάσουν ένα απλό, τηλεκατευθυνόμενο υποβρύχιο όχημα (ROV – Remotely Operated Vehicle) για την εξερεύνηση του υδάτινου περιβάλλοντος.

Image 1. Υλικά Hydrobot

Η ομάδα ρομποτικής του σχολείου μας προχώρησε στην αναβάθμιση του Hydrobot, προσθέτοντας ένα σύστημα δειγματοληψίας νερού για τη συλλογή δειγμάτων από διαφορετικά βάθη και ένα σύστημα μέτρησης pH για την ανάλυση της ποιότητας του νερού στο εργαστήριο.

Image 2. Αναβάθμιση σε EcoSub

Η πρωτοβουλία αυτή δίνει τη δυνατότητα στους μαθητές να εφαρμόσουν γνώσεις STEM (Επιστήμη, Τεχνολογία, Μηχανική, Μαθηματικά) στην πράξη, αναπτύσσοντας τόσο τεχνικές δεξιότητες όσο και δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων. Το έργο έχει ως στόχο όχι μόνο την τεχνική εξέλιξη του Hydrobot αλλά και τη βαθύτερη κατανόηση της λειτουργίας υποβρύχιων συστημάτων και της ποιότητας του νερού ως περιβαλλοντικής παραμέτρου.

Η εκπόνηση της εργασίας πραγματοποιήθηκε μέσα από διαδοχικά στάδια. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε εκτενής έρευνα και μελέτη επιστημονικών πηγών για την κατανόηση των αρχών λειτουργίας των υποβρύχιων συστημάτων και των αισθητήρων. Ακολούθησε ο σχεδιασμός και η υλοποίηση του συστήματος δειγματοληψίας και της μέτρησης pH. Για την εξασφάλιση της ακρίβειας, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές και βαθμονόμηση των αισθητήρων. Στη συνέχεια, έγινε καταγραφή και ανάλυση των δεδομένων που συλλέχθηκαν από πειράματα σε πραγματικές συνθήκες. Τέλος, η εργασία τεκμηριώθηκε λεπτομερώς και τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν συστηματικά.

Για την υλοποίηση της εργασίας χρησιμοποιήθηκαν τόσο υλικά όσο και λογισμικά εργαλεία. Από το υλικό, χρησιμοποιήθηκαν δύο μονάδες Arduino Uno, ένας αισθητήρας πίεσης νερού με εύρος 0,5~4,5V, ένας αισθητήρας pH, μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα 12V και λαστιχένια μπαλόνια μίας χρήσης. Στο λογισμικό, χρησιμοποιήθηκε η πλατφόρμα Arduino IDE για την ανάπτυξη και τον προγραμματισμό και την απεικόνιση των τιμών.

Ο ειδικός στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός βελτιωμένου Hydrobot που θα μπορεί να συλλέγει δείγματα νερού από προκαθορισμένα βάθη και να μετρά την τιμή του pH, προσφέροντας έτσι ένα ολοκληρωμένο εργαλείο εξερεύνησης του υδάτινου περιβάλλοντος με επιστημονική ακρίβεια.

2. Στόχοι του Έργου

Ο κύριος στόχος του έργου είναι η δημιουργία ενός αυτοματοποιημένου συστήματος συλλογής δειγμάτων νερού από προκαθορισμένα βάθη. Για την ακριβή καταγραφή του βάθους χρησιμοποιείται αισθητήρας πίεσης, ο οποίος επιτρέπει τον αξιόπιστο υπολογισμό της υδροστατικής πίεσης. Παράλληλα, το σύστημα πραγματοποιεί ανάλυση της ποιότητας του νερού μέσω της μέτρησης του pH, παρέχοντας έτσι ολοκληρωμένα δεδομένα για το υδάτινο περιβάλλον. Το έργο στοχεύει επίσης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων προγραμματισμού και ηλεκτρονικών εφαρμογών, καθώς και στην καλλιέργεια συνεργατικού πνεύματος και επίλυσης προβλημάτων μέσα από την ομαδική εργασία.

3. Αναβάθμιση του Hydrobot

3.1 Σύστημα Δειγματοληψίας Νερού

Η αναβάθμιση του Hydrobot περιλαμβάνει την προσθήκη ενός συστήματος δειγματοληψίας νερού. Για τη συλλογή των δειγμάτων, χρησιμοποιείται ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα 12V, η οποία τοποθετήθηκε στο υποβρύχιο όχημα και ελέγχεται από ένα επιπλέον κουμπί στο χειριστήριο. Η διαδικασία συλλογής πραγματοποιείται με τη χρήση εύκαμπτων λαστιχένιων μπαλονιών μίας χρήσης, τα οποία επιλέχθηκαν ώστε να μειώνεται το βάρος και να αποφεύγεται η μόλυνση από την επαναχρησιμοποίηση.

3.2 Σύστημα Μέτρησης Βάθους

Για τη μέτρηση του βάθους, το Hydrobot είναι εξοπλισμένο με αισθητήρα πίεσης νερού που λειτουργεί στην περιοχή 0,5~4,5V. Ο αισθητήρας αυτός είναι συνδεδεμένος με ένα Arduino Uno, το οποίο καταγράφει την πίεση σε πραγματικό χρόνο. Ο υπολογισμός του βάθους βασίζεται στην υδροστατική εξίσωση, σύμφωνα με την οποία κάθε μέτρο βάθους αντιστοιχεί σε αύξηση πίεσης περίπου 9800 Pascal (Pa).

Image 3. Σύνδεση Αισθητήρας Σύνδεσης Νερού

3.3 Διαδικασία Βαθμονόμησης Αισθητήρα Πίεσης

Η βαθμονόμηση του αισθητήρα πίεσης είναι απαραίτητη για την ακριβή μέτρηση του βάθους. Η διαδικασία ξεκινά με τη σύνδεση του αισθητήρα στο Arduino και την εκτέλεση προγράμματος για την καταγραφή της τάσης χωρίς βύθιση. Στη συνέχεια, πραγματοποιούνται μετρήσεις σε γνωστά βάθη για την επαλήθευση της ακρίβειας του αισθητήρα.

4. Μέτρηση pH στο Εργαστήριο

Για την ανάλυση της οξύτητας ή της αλκαλικότητας του νερού, το EcoSub διαθέτει αισθητήρα pH, ο οποίος είναι συνδεδεμένος με ένα δεύτερο Arduino. Η βαθμονόμηση του αισθητήρα πραγματοποιείται με τη μέθοδο δύο σημείων, χρησιμοποιώντας ρυθμιστικά διαλύματα pH 7.0 και pH 4.0, προκειμένου να διασφαλιστεί η ακρίβεια των μετρήσεων. Τα δεδομένα που συλλέγονται από τον αισθητήρα προβάλλονται σε πραγματικό χρόνο στην οθόνη του υπολογιστή, επιτρέποντας τη συνεχή παρακολούθηση των τιμών pH.

Image 4. Μέτρηση PH με Arduino

5. Μεθοδολογία και Λειτουργία

Η λειτουργία του Hydrobot ακολουθεί μια προκαθορισμένη μεθοδολογία. Αρχικά, το υποβρύχιο βυθίζεται σε προκαθορισμένο βάθος, το οποίο προσδιορίζεται με βάση τις ενδείξεις του αισθητήρα πίεσης. Στη συνέχεια, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ενεργοποιείται για τη συλλογή του δείγματος νερού. Το υποβρύχιο επιστρέφει στην επιφάνεια, όπου το δείγμα αναλύεται στο εργαστήριο για τον προσδιορισμό του pH.

6. Συμπεράσματα

Η αναβάθμιση του Hydrobot με το σύστημα δειγματοληψίας νερού και τη μέτρηση pH ενισχύει τις δυνατότητες εξερεύνησης και ανάλυσης του υδάτινου περιβάλλοντος. Μέσα από το έργο, οι μαθητές εξοικειώνονται με θεμελιώδεις έννοιες όπως η αισθητήρια τεχνολογία, η υδροστατική πίεση και η βαθμονόμηση. Το έργο προάγει τη διεπιστημονική μάθηση, συνδυάζοντας γνώσεις από την πληροφορική, τη φυσική και τη χημεία. Επιπλέον, η ανάπτυξη πρακτικών δεξιοτήτων στον προγραμματισμό και στη χρήση αισθητήρων αποτελεί σημαντικό εκπαιδευτικό όφελος, ενισχύοντας τη μαθησιακή εμπειρία και την επίλυση πραγματικών προβλημάτων.

Ευχαριστίες

Ευχαριστούμε το Ίδρυμα Ευγενίδου για την παροχή του αρχικού εξοπλισμού και την υποστήριξη του προγράμματος Hydrobot.

Βιβλιογραφία

Arduino (2023). «Arduino Uno Documentation». Διαθέσιμο: https://www.arduino.cc.

Ευγενίδειο Ίδρυμα (2011). «Hydrobot: Εκπαιδευτικό Υλικό».

Στάμου, Ι. (2018). «Υδροστατική Πίεση και Εφαρμογές». Αθήνα: Εκδόσεις Τεχνολογία.

http://hydrobots.gr/index/?page_id=88

http://ebooks.edu.gr/ebooks/v/html/8547/2204/Fysiki_B-Gymnasiou_html-empl/index4_2.html

DFRobot. Gravity: Water Pressure Sensor Wiki. https://wiki.dfrobot.com/Gravity__Water_Pressure_Sensor_SKU__SEN0257

DFRobot. Gravity: Analog pH Sensor Meter Kit V2 Wiki. https://wiki.dfrobot.com/Gravity__Analog_pH_Sensor_Meter_Kit_V2_SKU_SEN0161-V2

DFRobot Product Page. https://www.dfrobot.com/product-1782.html?srsltid=AfmBOopHuU8B2ExjxgcfOtVgcLaJnvf1_ZP8BBoZhED7vSxGQThJOMTX

email: makedosb@sparmatseto.gr

Λέξεις-κλειδιά: Ποιότητα Αέρα, Βιο-ρομποτική, Τεχνητή Νοημοσύνη, Explainable AI, Ευεξία Μαθητών.

Το Πρόβλημα που Αντιμετωπίζουμε

Το πρόβλημα που πρόκειται να αντιμετωπίσει η κατασκευή αφορά την «αόρατη» σημαντικότατη υποβάθμιση της ποιότητας του αέρα στις σχολικές αίθουσες και την έλλειψη αντικειμενικής πληροφόρησης για τις επιπτώσεις της στην ευεξία και τη συγκέντρωση των μαθητών. Το βασικό ερώτημα που διερευνά η εργασία είναι κατά πόσο ένα αυτόνομο ρομποτικό σύστημα μπορεί να υποστηρίξει την παρακολούθηση της ποιότητας αέρα και την ευεξία των μαθητών σε πραγματικές σχολικές συνθήκες.

Στην καθημερινή σχολική ζωή, ο αερισμός των αιθουσών βασίζεται κυρίως στη διαίσθηση και όχι σε πραγματικά δεδομένα. Αυξημένα επίπεδα , αιωρούμενων σωματιδίων (PM2.5) και πτητικών οργανικών ενώσεων (TVOCs) δεν είναι αντιληπτά άμεσα, αλλά μπορούν να επηρεάσουν τη γνωστική απόδοση και να προκαλέσουν κόπωση, γεγονός που επιδρά σημαντικά στην συγκέντρωση των σκληρά εργαζόμενων μαθητών.

Παράλληλα, οι περισσότερες μετρήσεις είναι, δυστυχώς, στατικές και δεν αποτυπώνουν τη δυναμική του χώρου. Ως μαθητές αναγνωρίζουμε το πρόβλημα αφορά άμεσα τη σχολική κοινότητα, καθώς επηρεάζει την καθημερινή εμπειρία μαθητών και εκπαιδευτικών σε πραγματικές συνθήκες διδασκαλίας. Η ομάδα εντόπισε την ανάγκη για ένα χαμηλού κόστους, αξιόπιστο και εκπαιδευτικά χρησιμότατο σύστημα που θα καταγράφει σε πραγματικό χρόνο την ποιότητα του αέρα και θα συνδέει τα δεδομένα αυτά με δείκτες ευεξίας των μαθητών, χωρίς παρεμβατικό ή ιατρικό χαρακτήρα.

Περιγραφή της Ιδέας και της Προτεινόμενης Λύσης

Κατασκευάσαμε ένα αυτόνομο βιο-ρομποτικό σύστημα για τη συνεχή παρακολούθηση της ποιότητας αέρα και της ευεξίας των μαθητών σε σχολικές αίθουσες. Το σύστημα συνδυάζει ρομποτική, φορετή τεχνολογία και τεχνητή νοημοσύνη, λειτουργώντας ως «τεχνητό αισθητηριακό σύστημα» που επεκτείνει τις ανθρώπινες δυνατότητες αντίληψης.

Το σύστημα αποτελείται από δύο συνεργαζόμενες μονάδες:

• Φορητή και φορετή μονάδα μαθητή (wearable): Με χρήση Beetle ESP32-C3, συλλέγει ανώνυμα βιομετρικούς δείκτες (καρδιακό ρυθμό και κορεσμό οξυγόνου).
• Κινητή ρομποτική μονάδα περιβάλλοντος: Εξοπλισμένη με Arduino Uno Q που ελέγχει αισθητήρες , PM2.5, TVOCs λειτουργώντας, παράλληλα, και ως κεντρική μονάδα επεξεργασίας AI και ένα Arduino Uno που ελέγχει τον υπερηχητικό αισθητήρα και την κίνηση του ρομπότ.

Το ρομπότ κινείται αυτόνομα με βιομιμητικό αλγόριθμο Run and Tumble, εμπνευσμένο από το βακτήριο E. coli.

Πολυεπίπεδη Τεχνητή Νοημοσύνη

Το πρώτο μοντέλο ταξινομεί την κατάσταση (ασφαλής / επικίνδυνη / επηρεασμός μαθητών). Το δεύτερο μετατρέπει το αποτέλεσμα σε κατανοητό κείμενο (Explainable AI). Εκπαιδεύτηκαν με DecisionTreeClassifier και RandomForestClassifier για διαφάνεια και ερμηνευσιμότητα.

Σύγκριση προσέγγισης με και χωρίς τη χρήση AI

Αποτελέσματα Δοκιμών

Το σύστημα δοκιμάστηκε σε σχολική αίθουσα. Παράδειγμα: σε διδακτική ώρα με κλειστά παράθυρα, το  αυξήθηκε από 420 ppm σε 1.150 ppm μέσα σε 40 λεπτά, ενώ ο μέσος καρδιακός ρυθμός αυξήθηκε κατά 7 bpm. Το σύστημα ταξινόμησε την κατάσταση ως «επηρεασμός μαθητών» and έδωσε την ειδοποίηση: «Η αυξημένη συγκέντρωση  μπορεί να επηρεάζει τη συγκέντρωση. Προτείνεται άμεσος αερισμός.» Τα μοντέλα AI εκπαιδεύτηκαν με συνθετικά δεδομένα βασισμένα στις μετρήσεις και τη βιβλιογραφία, επιτυγχάνοντας υψηλή ακρίβεια.

Σχήμα 1. Χρονοσειρά Σχολικής Ημέρας — Συγκέντρωση CO_2 (ppm) ανά ώρα της ημέρας

Η προσέγγιση ακολουθεί κύκλο μηχανικού σχεδιασμού: εντοπισμός προβλήματος  κατασκευή  συλλογή δεδομένων  ανάλυση  βελτιστοποίηση. Το σύστημα έχει εκπαιδευτικό χαρακτήρα, με πλήρη ανωνυμία και χωρίς διαγνωστική χρήση, συνδέοντας επιστήμη και τεχνολογία με μετρήσιμο αντίκτυπο.

Αντίκτυπος της Κατασκευής στην Κοινότητα

Η προτεινόμενη λύση έχει άμεσο θετικό αντίκτυπο στη σχολική κοινότητα, ενισχύοντας την περιβαλλοντική επίγνωση και την καλή κατάσταση μαθητών και εκπαιδευτικών. Μέσα από αντικειμενικά δεδομένα, το σύστημα βοηθά στην κατανόηση της σημασίας της ποιότητας του αέρα και στη λήψη τεκμηριωμένων αποφάσεων για τον αερισμό των αιθουσών.

Παράλληλα, συνδέει την επιστήμη με την κοινωνική προσφορά, καθώς αξιοποιεί τεχνολογίες αιχμής (ρομποτική, αισθητήρες, τεχνητή νοημοσύνη) για την επίλυση ενός πραγματικού προβλήματος που αφορά την υγεία και την καθημερινότητα των μαθητών. Η χαμηλού κόστους και αναπαραγώγιμη φύση του συστήματος επιτρέπει την εφαρμογή του και σε άλλα σχολεία. Επιπλέον, το έργο λειτουργεί εκπαιδευτικά, ενισχύοντας τον επιστημονικό γραμματισμό, την υπευθυνότητα και τη συμμετοχή των μαθητών σε ζητήματα που αφορούν το κοινό καλό.

Το σύστημα δεν λέει απλώς τιμές· αλλάζει συμπεριφορά στη σχολική αίθουσα και οδηγεί σε άμεσες, απλές παρεμβάσεις με μετρήσιμο αποτέλεσμα. Τέλος το project μας συνδυάζει υπεύθυνη τεχνητή νοημοσύνη, βιομιμητική ρομποτική και εκπαιδευτικό σχεδιασμό για την επίλυση ενός καθημερινού προβλήματος με μετρήσιμο κοινωνικό αντίκτυπο. Η χαμηλού κόστους και αναπαραγώγιμη φύση του συστήματος επιτρέπει την ευρύτερη αξιοποίησή του, ενώ η ιδέα θα μπορούσε να εξελιχθεί σε εκπαιδευτικό ή κοινωνικό εργαλείο για σχολεία, συνδυάζοντας STEM, καινοτομία και κοινωνική προσφορά.

Μελλοντική Εξέλιξη της Ιδέας

Η μελλοντική εξέλιξη της ιδέας περιλαμβάνει την επέκταση του συστήματος με επιπλέον αισθητήρες περιβάλλοντος, όπως θερμοκρασία, υγρασία και θόρυβο, ώστε να αποτυπώνεται συνολικά η ποιότητα του σχολικού χώρου. Παράλληλα, σχεδιάζεται μακροχρόνια συλλογή δεδομένων για τη μελέτη εποχικών και ημερήσιων μεταβολών. Σε τεχνολογικό επίπεδο, το σύστημα θα μπορούσε να συνδεθεί με αυτοματοποιημένους μηχανισμούς αερισμού ή ειδοποίησης, διατηρώντας πάντα τον υποστηρικτικό και μη παρεμβατικό χαρακτήρα του.

Σε εκπαιδευτικό επίπεδο, η ιδέα μπορεί να αξιοποιηθεί ως ανοιχτή πλατφόρμα μάθησης STEM, δίνοντας τη δυνατότητα σε μαθητές να πειραματιστούν με δεδομένα, αλγορίθμους και πραγματικά προβλήματα. Παρά τα υψηλά ποσοστά ακρίβειας των μοντέλων μας, αναγνωρίζουμε ότι η χρήση συνθετικών δεδομένων αποτελεί μια αρχική προσέγγιση. Στόχος μας είναι στο μέλλον να τροφοδοτήσουμε το σύστημα με ακόμη μεγαλύτερο όγκο δεδομένων από διαφορετικές σχολικές αίθουσες για να ενισχύσουμε τη γενίκευση (generalization) του αλγορίθμου. Μακροπρόθεσμα, το έργο θα μπορούσε να αποτελέσει πρότυπο για σχολικά δίκτυα παρακολούθησης περιβάλλοντος, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα και την υγεία της σχολικής κοινότητας.

Βιβλιογραφία

Alter, Naomi C., et al. “Quantifying the association between PM2.5 air pollution and IQ loss in children: a systematic review and meta-analysis.” Springer Nature Link, 2024, https://link.springer.com/article/10.1186/s12940-024-01122-x. Accessed 02 01 2026.

Khosravi, Sara, et al. “Wearable Sensors for Learning Enhancement in Higher Education.” MDPI, 2022, https://www.mdpi.com/1424-8220/22/19/7633. Accessed 04 01 2026.

Li, Hao, et al. “A Survey on Biomimetic and Intelligent Algorithms with Applications.” National Library Of Medicine, 2024. Accessed 02 01 2025.

Oluyemi, Toyinbo. “Indoor Environmental Quality, Pupils’ Health, and Academic Performance—A Literature Review.” MDPI, 2023, https://www.mdpi.com/2075-5309/13/9/2172. Accessed 02 01 2025.

“Futuristic office with holographic screen and robotic arm in a high-tech environment» prompt. Gemini, Google, 19 Ιαν. 2026.

Ευσταθοπούλου Δανάη, Λύκειο Κολλεγίου Αθηνών

Χαρατσής Ευάγγελος, Βιολόγος, Λύκειο Κολλεγίου Αθηνών
eharatsis@athenscollege.edu.gr

Περίληψη

Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της σύγχρονης Βιολογίας και της Ιατρικής, είναι η κατανόηση των μηχανισμών καρκινογένεσης και η αποτελεσματική καταπολέμηση των όγκων και του καρκίνου. Έχουν αναπτυχθεί πολλές μέθοδοι ίασης του καρκίνου, οι οποίες όμως δεν είναι πάντα αποτελεσματικές ενώ συνήθως προκαλούν αρνητικές παρενέργειες. Με την ανάπτυξη έρευνας στην σωματιδιακή Φυσική και της τεχνολογίας ανάλυσης με σύγχρονους Η/Υ, αναδύθηκε η πρωτοπόρος και σχεδόν αδιανόητη μέχρι πρότινος ιδέα της θεραπείας όγκων με υλικά αντιύλης (π.χ. χρήση ελεγχόμενων δεσμίδων ακτινοβολίας). Σε όλα τα σωματίδια που συγκροτούν τη συνήθη ύλη αντιστοιχούν αντισωματίδια με ίδια μάζα m, αλλά αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο ή ενδεχομένως και άλλους κβαντικούς αριθμούς. Έτσι, στο πρωτόνιο αντιστοιχεί το αντιπρωτόνιο (p⁻) και στο ηλεκτρόνιο αντιστοιχεί το αποκαλούμενο ποζιτρόνιο (e+). Όταν ένα σωματίδιο ύλης συγκρούεται με το αντίστοιχο αντισωματίδιό του, αμφότερα εξαϋλώνονται, αφήνοντας μόνο ενεργειακά ίχνη σε μορφή ακτινοβολίας γ. Καλλιεργείται σε ερευνητικά εργαστήρια η θεωρητική ιδέα εξαΰλωσης καρκινικών κυττάρων, με χρήση δεσμίδων ακτινών αντιύλης, η οποία όμως παρουσιάζει δυσκολίες στην πρακτική εφαρμογή κυρίως λόγω της έλλειψης κατάλληλων «εργαλείων». Στην εργασία μας εξερευνούμε διάφορους σύγχρονους τρόπους αξιοποίησης της αντιύλης, εστιάζοντας σε διακεκριμένες σύγχρονες επιστημονικές εργασίες που μπορούν να αποτελέσουν τον προπομπό της Ιατρικής του δεύτερου μισού του 21^ου αιώνα. Επίσης, διερευνούμε τις δυσκολίες που αναδεικνύονται από τις θεωρίες αυτές και τα εμπόδια υλοποίησης τους, που προκύπτουν κυρίως από το γεγονός πως η παραγωγή αντιύλης είναι άκρως δύσκολη, αφού απαιτεί τεράστια ποσά ενέργειας και χρημάτων, ενώ ο έλεγχός της (πχ. με μαγνητικά πεδία) είναι, επίσης,  δύσκολος.

Λέξεις Κλειδιά: Αντιύλη, αντιμετώπιση καρκίνου, ποζιτρόνια, αντιπρωτόνια

Εισαγωγή

Η αντιύλη αποτελείται από αντισωματίδια, που αντιστοιχούν στα σωματίδια -τα οποία συγκροτούν την ύλη γύρω μας- αλλά έχουν αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Τα πιο γνωστά αντισωματίδια, τα ποζιτρόνια, που αντιστοιχούν σε θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, χρησιμοποιούνται στην ιατρική στα PET scans.  Τα ποζιτρόνια εκπέμπονται όταν ένα πρωτόνιο ασταθούς πυρήνα μετατρέπεται σε ένα νετρόνιο, παράγοντας παράλληλα ένα ποζιτρόνιο και ένα νετρίνο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διάσπαση β⁺ (Helmenstine,2022).

Σχήμα 1: Η διάσπαση β+ (Helmenstine,2022)

Όταν ένα σωματίδιο έρχεται σε επαφή με το αντίστοιχο αντισωματίδιό του εξαϋλώνονται και εκπέμπεται ενέργεια σε μορφή φωτονίων (Hofstätter,2012). Έτσι, έρχεται στο προσκήνιο η υπόθεση πως θα μπορούσαμε να αξιοποιήσουμε αυτό το φαινόμενο για την αντιμετώπιση του καρκίνου ή για την εφαρμογή της αντιύλης στον τομέα της ιατρικής, την οποία και θέσαμε ως ερευνητικό μας ερώτημα.

Ερευνητική Μέθοδος

Μελετήσαμε αρκετά ερευνητικά άρθρα και πειράματα σχετικά με την αντί-ύλη, την δημιουργία, την εξαΰλωση, την εφαρμογή της στη ιατρική και την προοπτική για την καταπολέμηση του καρκίνου με αυτή. Μετά από αρκετή έρευνα, κρίνοντας ποιες πηγές είναι χρήσιμες και ποιες όχι τις παρουσιάσαμε στον επιβλέποντα καθηγητή μας και, εν συνεχεία, συνθέσαμε την παρούσα εργασία, αφού πρώτα δημιουργήσαμε ένα σχεδιάγραμμα για το πώς θα δομηθεί.

Αποτελέσματα Έρευνας

Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων

Τα καρκινικά κύτταρα μεταβολίζουν περισσότερη γλυκόζη, ώστε να καλύψουν τις ανάγκες τους για ταχύτατη αναπαραγωγή τους (rapid cancers) (Le et al., 2018). Πριν από την τομογραφία, στον ασθενή γίνεται ένεση και παρέχεται μια γλυκοζο-ανάλογη ουσία, που περιέχει το ισότοπο του φθορίου ¹⁸F, που εκπέμπει ποζιτρόνια. Τα καρκινικά κύτταρα μεταβολίζουν την γλυκοζο-ανάλογη ουσία με το φθόριο -αντί της γλυκόζης- και ο τομογράφος ανιχνεύει τα ποζιτρόνια που εκπέμπονται από την ουσία, όπου αυτή έχει μεταβολιστεί. Έτσι, είναι δυνατός ο εντοπισμός των καρκινικών κυττάρων, με μια μέθοδο που δεν έχει αρνητικές επιπτώσεις στον ασθενή (Sunderland,2025).

Σχήμα 2: (a) Τομογραφία (PET scan), όπου διακρίνεται η ύπαρξη καρκινικών κυττάρων ( κόκκινο βέλος). Σκούρο χρώμα διακρίνεται επίσης σε άλλα όργανα, που επίσης μεταβολίζουν γλυκόζη κανονικά, και την γλυοκοζο-ανάλογη ουσία σε αυτή την περίπτωση. (b) Η δομή ενός μορίου γλυκόζης και ενός αλλοιωμένου, όπου συμπεριλαμβάνει το ισότοπο του φθορίου 18F. (Sunderland,2025)

«Ακτίνες Αντιύλης»

Μια θεωρητική εισαγωγή της αντιύλης στην αντικαρκινική θεραπεία είναι οι «ακτίνες αντιύλης» (antimatter beams). Στέλνοντας ποζιτρόνια και αντιπρωτόνια στοχευμένα σε καρκινικά κύτταρα -έχοντας, δηλαδή, επιταχύνει τα σωματίδια, ώστε να αποκτήσουν την κατάλληλη ταχύτητα και το τέλος της τροχίας τους, όταν ακινητοποιηθούν, να βρίσκεται στα καρκινικά κύτταρα- είναι εφικτή η εξαΰλωσή τους, με μηδενική επίδραση σε γειτονικούς ιστούς (Eissa,2025). Στην διάρκεια της τροχιάς τους, τα σωματίδια απελευθερώνουν ενέργεια, μέχρι να φτάσουν στο τέλος της, σε αυτήν την περίπτωση τον όγκο. Εκεί, απελευθερώνουν την μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας (Bragg peak) (CERN, 2006), ενώ εκεί γίνεται και η σύγκρουση και εξαΰλωση σωματιδίων-αντισωματιδίων. Όσο λιγότερη ενέργεια απελευθερώνεται στην πορεία τους, τόσο μικρότερη θα είναι η καταστροφή των υγιών ιστών (από τους οποίους περνάνε) και η καταστροφή θα γίνεται κυρίως στα καρκινικά κύτταρα, στο τέλος της τροχιάς τους.

Σχήμα 3: Πείραμα του CERN, στο οποίο μετράται η ενέργεια που απελευθερώνεται στην τροχιά σωματιδίων, αποδεικνύει πως την μικρότερη απελευθέρωση πριν το Bragg peak έχουν τα αντιπρωτόνια. (CERN, 2006)

Έχει παρατηρηθεί πως την μικρότερη απελευθέρωση πριν το Bragg peak έχουν τα αντιπρωτόνια, μικρότερη ακόμη και από τα πρωτόνια (CERN, 2006) (Σχήμα 3).

Συνεπώς, θεωρήσαμε ότι μια θεραπεία με αντιπρωτόνια, θα ήταν πιο αποτελεσματική σε σχέση με την ήδη υπάρχουσα ακτινοθεραπεία πρωτονίων, στην οποία -παρόμοια με τις ακτίνες «αντιύλης»- στέλνονται πρωτόνια για την καταπολέμηση όγκων. Αυτό, όχι μόνο λόγω της μικρότερης εναπόθεσης ενέργειας, αλλά φυσικά και εξαιτίας του φαινομένου της εξαΰλωσης. Υποθέσαμε, επίσης, ότι μία τέτοια χρήση δεσμίδας αντιύλης θα ήταν πολύ πιο αποτελεσματική σε σύγκριση με υπάρχουσες συμβατικές αντικαρκινικές θεραπείες, που έχουν τεράστια αρνητική επίπτωση σε γειτονικούς υγιείς ιστούς πέριξ του όγκου και μη.

Δυσκολίες

Παρόλο που η εισαγωγή της αντιύλης στην αντικαρκινική θεραπεία φαντάζει επαναστατική, είναι ανέφικτη με την τωρινή τεχνολογία. Η παραγωγή αντιύλης απαιτεί τεράστια ποσά ενέργειας και χρημάτων, αφού για 1g αντιύλης απαιτούνται 25TWh ενέργειας σε πλήρη αποτελεσματικότητα και επένδυση ύψους 62,5 τρισεκατομμυρίων δολαρίων (Eissa, 2025). Επίσης, δύσκολη είναι και η αποθήκευση αντί-ύλης, αν και επιστήμονες στο CERN έχουν καταφέρει να διατηρήσουν αντιυδρογόνο χωρίς να εξαϋλωθεί για περίπου 17 λεπτά, με την χρήση μαγνητικών και ηλεκτροστατικών παγίδων (Eissa, 2025). Συγκεκριμένα, για ηλεκτρικά φορτισμένα αντισωματίδια χρησιμοποιείται η παγίδα Penning, ενώ αξιοποιώντας και την παγίδα Ioffe-Pritchard, έχει επιτευχθεί η δημιουργία και διατήρηση του αντιυδρογόνου (Gabrielse et al.,2008). Ακόμη, θετική φαίνεται να είναι και η επιτυχία φυσικών του CERN να μεταφέρουν παγίδα γεμάτη αντιπρωτόνια, πολύ πρόσφατα, μέσω του προγράμματος «BASE» τον Μάρτιο του 2026 (CERN, 2026).

Σχήμα 4: Σχηματική απεικόνιση της παγίδας Penning, με περιγραφή των μελών της και της λειτουργίας της (Satyajit et al.,2009)

Συζήτηση

Βλέποντας τις δυσκολίες, είναι προφανές πως η αντιύλη δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σύντομο μέλλον για την θεραπεία του καρκίνου. Λαμβάνοντας, όμως, υπόψιν τα ευεργετικά αποτελέσματα που μπορεί να έχει, θεωρούμε πως με την εξέλιξη της τεχνολογίας είναι αναγκαία η εμβάθυνση σε αυτόν τον τομέα για την αντιμετώπιση του καρκίνου.

Συμπεράσματα

Μέσω της έρευνάς μας, συμπεράναμε πως η αντί-ύλη ήδη χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του καρκίνου (PET scans), ενώ υπάρχουν αντικαρκινικές μέθοδοι που χρησιμοποιούν σωματίδια (ακτινοθεραπεία με πρωτόνια) και θα μπορούσαν να είναι λιγότερο βλαβερές και περισσότερο αποτελεσματικές με την χρήση αντίσωματιδίων. Η ενσωμάτωση της αντιύλης σε αυτόν τον τομέα θα είχε τεράστια σημασία, σώζοντας ζωές και προωθώντας τον 3^ο στόχο βιώσιμης ανάπτυξης περί ευημερίας και καλής υγείας. Παρόλα αυτά, χρειάζονται άλματα στην τεχνολογία, ώστε να γίνει ο κύριος τρόπος καταπολέμησης του καρκίνου.

Αναφορές

Cern. (2006, December 6). Antiprotons could help fight against cancer – CERN courier. CERN Courier. Διαθέσιμο online: https://cerncourier.com/a/antiprotons-could-help-fight-against-cancer/, προσπελάστηκε στις 25/01/2026.

CERN. (2026, March 24). BASE experiment at CERN succeeds in transporting antimatter. https://home.cern/news/press-release/experiments/base-experiment-cern-succeeds-transporting-antimatter, προσπελάστηκε στις 06/04/2026.

Eissa, M. E. (2025). Antimatter: The potential impact on the future of medical and pharmaceutical industries. Universal Journal of Pharmaceutical Research, 70-78.

Gabrielse, G., Larochelle, P., Le Sage, D., Levitt, B., Kolthammer, W. S., McConnell, R., Richerme, P., Wrubel, J., & Speck, A. (2008, March 18). Antihydrogen Production within a Penning-Ioffe Trap. APS Journals. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.100.113001, προσπελάστηκε στις 06/04/2026.

Helmenstine, A. (2022, July 3). Beta Decay Definition and Examples. Science Notes and Projects. Διαθέσιμο online: https://sciencenotes.org/beta-decay-definition-and-examples/, προσπελάστηκε στις 18/01/2026.

Hofstätter, T. (2012, January 23). When matter and antimatter annihilate each other. Astronomy. Διαθέσιμο online: https://www.astronomy.com/science/when-matter-and-antimatter-annihilate-each-other/, προσπελάστηκε στις 24/01/2026.

Kt, Satyajit & Gupta, Anita & Joshi, Gopal & Mohan, Shyam & Pushpa, Rao & Ananthamurthy, Sharath. (2009). Loading Detection and Number Estimation of an Electron Plasma in a Penning Trap. Plasma Science and Technology, προσπελάστηκε στις 06/04/2026.

Le, A., Bose, S., & Zhang, C. (2018). The heterogeneity of cancer metabolism (2nd ed.). Springer.

Sunderland, J. (2025, September 1). Medical imaging with antimatter. PHYSICS TODAY. Διαθέσιμο online: https://physicstoday.aip.org/features/medical-imaging-with-antimatter, προσπελάστηκε στις 24/01/2026.

Abstract

The S.T.E.P.S. School Box, developed as Project Result 6 (PR6) within the Erasmus+ S.T.E.P.S. project, provides an open-access, multilingual, and highly integrated learning framework designed to modernize and democratize STEM education. Hosted openly as a Massive Open Online Course (MOOC) at moocsteps.eu, this digital ecosystem is built to guide diverse groups of learners—from primary school children to lifelong learners and educators—through specialized interdisciplinary pathways. This paper explores the strategic goals of Work Package 4 (WP4), the core thematic structure of its 25 specialized courses, the pedagogical integration of the low-cost, open-source FOSSBot robot, and the localization matrix that ensures regional accessibility across Europe. Furthermore, we present comprehensive evaluation data collected up to July 14, 2026, including platform analytics, an internal quality audit by 8 consortium experts, and field-testing feedback from 62 active classrooms and 20 intensive teacher audits. The paper demonstrates how visual physical robotics and virtual digital twins successfully lower technology anxiety, improve pedagogical clarity, and generate highly engaging «spark» moments that connect theoretical scientific concepts with tangible, real-world sustainability solutions. https://moocsteps.eu/
Keywords: S.T.E.P.S. School Box, educational robotics, open technologies, MOOC, STEM education, digital twin.

Introduction

Modern educational landscapes face significant challenges when integrating robotics and programming into everyday curricula: high costs of proprietary tech, lack of teacher confidence, and rigid educational frameworks that isolate technology from other disciplines. To systematically address these challenges, Work Package 4 (WP4) of the S.T.E.P.S. project serves as a key intervention designed to modernize, scale, and democratize STEM education across participating regions. WP4 directly aligns with core Erasmus+ priorities—specifically digital transformation, environmental sustainability, and inclusive education.
This intervention is built around three primary strategic goals:

1.    Democratization of STEM: By replacing expensive, proprietary educational robotics gear and license-locked ecosystems with low-cost, open-source hardware (centered on the project’s custom FOSSBot platform) and free software, the project eliminates economic barriers for public and underfunded schools.
2.    Teacher Empowerment: Providing localized, ready-to-use digital modules, alongside assembly and pedagogical guides, helps both pre-service and active secondary school educators easily introduce robotics, reducing technology-related anxiety even without prior programming experience.
3.    Cross-Curricular Learning: Seamlessly blending coding and physical engineering with foundational school subjects like Math, Science, and Physics to bring abstract concepts to life, while maintaining a firm focus on environmental protection and sustainability.

This paper details the development, implementation, and rigorous field testing of the core deliverable of this work package: the S.T.E.P.S. School Box (PR6).

The Core Deliverable: S.T.E.P.S. School Box (PR6)

The primary output of WP4 is Project Result 6 (PR6): The S.T.E.P.S. School Box, an inclusive and scalable learning hub hosted openly at moocsteps.eu. Designed as a Massive Open Online Course (MOOC), it supports self-paced or instructor-led learning pathways for users ranging from primary students to adult learners.

A. Thematic Structure & Interdisciplinary Learning

The platform includes 25 specialized, highly rigorous courses structured to break down silos between academic disciplines. These courses are divided across four main thematic pillars:

•    Programming & Robotics (7 Modules): Establishes foundational computational thinking and core programming paradigms. It utilizes block-based visual coding environments to teach modules such as «Draw with Code! (Geometric Shapes)» to master loops and angles, «Time-controlled movement with colours» to understand state-machines and RGB LED actuators, «Measuring velocity» to map physical gear rotations to virtual variables, and the «Observation Game» to develop event-driven programming.
•    Environmental Applications & Sustainability (6 Modules): Directly bridges technical engineering workflows with practical ecological ethics, showing students how robotics can solve environmental crises. Key modules include «Smart Lighting for Environment & Safety» to optimize electrical grid usage, «Environmental Patrol» where robots detect ambient changes and pollutants, «FOSSBot Waste Warriors» introducing automatic recycling sorting logic, and «Solar Oven» which teaches principles of thermodynamic modeling and solar tracking using photoresistors.
•    Technology Integration in Education (6 Modules): Cultivates practical operational workflows to easily weave hardware into daily classroom structures. It includes «Green S.T.E.P.S. with FOSSBot» as a guide for using eco-friendly materials, «Navigation through Traffic» to simulate smart municipal infrastructure and autonomous vehicles, «Discovery & Use of Ultrasonic Sensors» to teach the physics of sound reflection and distance calculation, and the «Carbon Footprint Tracker» to model and calculate real-time energy consumption.
•    Engineering Principles & Practices (6 Modules): Explores physical mechanics, kinetics, and structural design challenges. This features «Edge detection & safe robot navigation» utilizing infrared sensors to prevent falls, «From Relative to Absolute positions» to teach Cartesian coordinate systems and spatial telemetry, «Probability Adventure with FOSSBot» demonstrating mathematical randomness, and «Sustainable Road Transport Management» to teach optimal route planning to reduce fuel and energy waste.

To ensure maximum sustainability, all curricular guides, multimedia content, quizzes, and software scripts are published as Open Educational Resources (OER) under Creative Commons licenses (CC BY-NC-SA), allowing educators to freely download, modify, and re-distribute the material indefinitely.

B. Hardware Driver: The FOSSBot & its Digital Twin

The physical and virtual centerpiece of the School Box is the FOSSBot—an open-source educational robot designed collaboratively by educational, research, and open-source experts. The FOSSBot’s chassis is completely 3D-printable to reduce manufacturing costs and plastic waste, while its bill of materials (BOM) relies on low-cost, off-the-shelf microcontrollers and sensor units. Functioning as a hands-on pedagogical bridge, it allows students to visually see abstract programming logic, physical kinematic equations, and mathematical calculations manifest directly in the robot’s physical movements.
For schools lacking physical hardware resources, FOSSBot features a fully synchronized «digital twin» simulation. This web-based virtual simulator runs the exact same code on a virtual model of the robot, ensuring maximum equity, safety, and accessibility both in the lab and at home.

C. Localization Matrix

To ensure seamless integration across highly diverse European school networks, the platform provides deep, context-aware localized user interfaces, menus, lesson frameworks, and software code comments translated by educational experts for five primary language regions:

•    EN: Pan-European Dissemination and international school networks.
•    FR: France, adapted for national educational frameworks and curricula.
•    ES: Spain, aligning with regional educational laws and linguistic requirements.
•    TR: Turkey, customized to meet local secondary school technical standards.
•    EL: Greece, integrated directly with Greek school networks and national STEM organizations.

Dissemination Milestones & Platform Traction

A major milestone in spreading the project’s reach was Multiplier Event 4 (E4), titled «S.T.E.P.S. School Box: An Open Digital Environment for STEM Education».

•    Host & Date: Organized virtually via the Zoom platform by the lead partner, the Scientific Association for the Promotion of Lifelong Learning (SAPLLe), on Monday, April 27, 2026, from 16:00 to 18:00 CET.
•    Language & Audience: Conducted in both Greek and English, attracting 78 external participants, including primary and secondary school teachers, adult trainers, university pre-service teacher-training students, STEM researchers, and academic policymakers.
•    Event Outcomes: The webinar served as the official public launch of the moocsteps.eu platform, providing a thorough pedagogical walkthrough. Transnational educators demonstrated four localized classroom implementation scenarios from Greece, France, Spain, and Turkey, proving that teachers can immediately deploy these activities without needing any prior computer science background.

Following localized rollout events, platform analytics collected between March and July 2026 showcased strong initial deployment traction:

•    Total Page Views: 1,128 page views.
•    Total Sessions: 486 active user sessions, indicating repeat visits and sustained learning periods.
•    Unique Visitors: 345 individual registered learners and guest educators.
•    Geographic Traffic Share: Greece led with 82.4% of traffic, followed by Turkey (5.3%), France (3.9%), Brazil (2.4%), United Kingdom (2.0%), Spain (1.0%), and miscellaneous global hits.

Evaluation Data & Field-Testing Metrics

A. Internal Quality Review (Consortium Experts)

An audit conducted by 8 internal partner experts gave outstanding marks across all development categories:

•    Consortium Cooperation and Potential Impact scored the highest, dominated by Outstanding (5) ratings, highlighting successful cross-border collaboration and a strong belief in the project’s long-term structural influence.
•    Methodological Quality and Degree of Innovation met or exceeded expectations, concentrating heavily in the Exceeds Expectations (4) tier, validating the pedagogical combination of open hardware and sustainability-focused educational modules.

The evaluation concluded that the S.T.E.P.S. project successfully delivers high-quality educational resources that closely align with the objectives outlined in the project proposal. The ratings reflect the strong consistency between the School Boxes, the FOSSbot activities, and the Moodle-based MOOC platform.

Refinement Suggestions

The experts identified several practical enhancements to further improve quality:

1.    Adding short video walkthroughs of learning scenarios and FOSSBot activities to better support teachers with limited experience in robotics.
2.    Introducing competency-based evaluation tools, such as rubrics and student self-assessment checklists, to complement existing quizzes.
3.    Making age-specific learning pathways and progression levels (e.g., beginner, intermediate, advanced) more visible within platform navigation.
4.    Further standardizing the structure of lesson plans and expanding STEM topics.

B. Field-Testing Implementation

When deployed directly within active classrooms, feedback loops from 62 implementing classrooms and 20 intensive teacher audits provided highly encouraging metrics:

•    Subject Support: The materials were rated «Highly Effective» (Score 5) by an absolute majority for Information Technologies and Physics, proving that visual physical robotics simplifies complex, abstract concepts. Math split its ratings between Neutral and Highly Effective, suggesting a solid foundation with minor adjustments needed to better tie algorithmic loops with school arithmetic.
•    Pedagogical Clarity: 72.9% of educators rated the flow of the provided Lesson Plans as excellent (scoring them a 4 or 5), proving that the step-by-step structures significantly lower the lesson preparation times for teachers.
•    Ease of Adoption: 55.6% of audited teachers rated the platform a 4 or 5 for user intuition, confirming it delivers an immediate, low-barrier entry point for non-expert educators with zero previous programming experience.
•    Infrastructure Fit: The vast majority of teachers reported that the setup matched their existing equipment easily without requiring extra school budget, demonstrating that the platform’s virtual simulators and low-cost hardware approach mesh perfectly with typical school classrooms.

Perspectives from the Classroom: The «Spark» Moments

The qualitative feedback collected during field testing emphasizes the transformation of the student experience from passive listening to active engagement.
An overwhelming majority of students recognized the FOSSBot as a valuable learning facilitator rather than a distraction, noting that the robot turned boring coding logic into an engaging «living experiment».
Teachers reported that student engagement was vastly superior to traditional STEM lessons, describing a state of «flow» where students actively managed their own knowledge. Key «spark» moments identified by educators include:

•    The Screen-to-Reality Bridge: The exact moment the FOSSBot successfully executed its first «obstacle avoidance» command. Seeing the abstract logic of an if-then statement manifest as a physical movement—where the robot «decided» to turn before hitting a wall—transformed coding into a tangible superpower.
•    Cross-Curricular Problem Solving: During the Engineering and Smart Cities session, students used FOSSBot’s light sensors to simulate an automated street lighting system. The trigger occurred when they used a simple mathematical threshold to define «sunset» for their robot. Dimming the classroom lights to watch all their bots” LEDs flicker on simultaneously showed them how Physics (optics) and Math (threshold values) could solve real-world environmental problems.
•    Active Manipulation and Discovery: Students experimenting with Scratch projects quickly moved from following instructions mechanically to testing creative ideas. When one student realized how changing a single block altered a sprite’s behavior, curiosity took over. The «spark» was triggered by a sense of control and creativity, shifting their questions from «Is this right?» to «I wonder what happens if I do this?».

Conclusion

The S.T.E.P.S. School Box (PR6) successfully demonstrates that educational robotics can be made accessible, inclusive, and cross-curricular without losing pedagogical depth. By combining the physical FOSSBot, its virtual digital twin, block-based programming, and age-differentiated sustainability modules, the project provides a robust, scalable, and sustainable educational ecosystem. The platform’s strong initial analytics, positive internal expert reviews, and encouraging classroom feedback confirm that the School Box delivers on its promise of a low-barrier, highly effective entry point for modern STEM education.

Acknowledgements

The S.T.E.P.S. School Box was developed within the framework of the Erasmus+ S.T.E.P.S. project (Project Reference: 2023-1-FR01-KA220-HED-00016571). The work reflects the joint contributions of the consortium partners (SAPLLe, UBU University, GFOSS, APDNE) and the broader open-source educational robotics community.

References

•    Chronis, K., Mamatnabiyev, J., & Alimisis, D. (2024). FOSSBot: An Open Source and Open Design Educational Robot for Coding and Computational Thinking. Journal of Open Technology in Education, 12(2), 45–59.
•    European Commission. (2024). Digital Education Action Plan (2021-2027): Resetting education and training for the digital age. European Schoolnet Ecosystems.
•    Mamatnabiyev, B., Chronis, K., & Standardi, A. (2025). Integrating IoT Technologies for Remote Control, Computer Vision, and Sensing in Tertiary Education Robotics. International Journal of Computer Science Education, 19(4), 112–128.
•    S.T.E.P.S. Consortium. (2026). Erasmus+ Project Result 6 (PR6): S.T.E.P.S. School Box Platform and Open Educational Resources (OER) Development Framework. S.T.E.P.S. Core Hub.
•    Thinh, D. P., Manzoor, S., & Al-Ahmadi, M. (2026). Development of an Educational Robotic Platform with Dual Control Interfaces and Intelligent Computer Vision-Based Interaction. FME Transactions, 54(1), 94–102.
•     UNESCO. (2025). Open Educational Resources (OER) Implementation Guidelines for Digital Inclusion and Equitable Accessibility. UNESCO Digital Library Ecosystem.

Διευθύντρια Γυμνάσιο Προμάχων

email: yolchris@hotmail.gr

Περίληψη

Το έργο eTwinning «Green Developers» (2024–2025) αποτελεί μια καινοτόμο εκπαιδευτική παρέμβαση που στοχεύει στην καλλιέργεια της ιδιότητας του ενεργού πολίτη μέσω της περιβαλλοντικής εκπαίδευσης και της τεχνολογίας. Το άρθρο αναδεικνύει πώς η υιοθέτηση των Παγκόσμιων Στόχων Βιώσιμης Ανάπτυξης (SDGs) του ΟΗΕ μπορεί να μετατραπεί σε βιωματική δράση. Μέσα από τη μεθοδολογία των 8R και τη δημιουργία ψηφιακών προϊόντων, όπως η mobile εφαρμογή “Green Developers”, οι μαθητές δεν αποκομίζουν μόνο γνώσεις, αλλά αναλαμβάνουν πρωτοβουλίες για την επίλυση σύγχρονων οικολογικών προκλήσεων. Η διακρατική συνεργασία ενισχύει τη δημοκρατική συμμετοχή και τη συνείδηση του παγκόσμιου πολίτη, προετοιμάζοντας τους μαθητές για έναν ρόλο ενεργό και παρεμβατικό στην κοινωνία.

Λέξεις κλειδιά: eTwinning, Ενεργός Πολιτειότητα, Παγκόσμιοι Στόχοι ΟΗΕ (SDGs), Περιβαλλοντική Εκπαίδευση, STEM.

Εισαγωγή

Το έργο eTwinning “Green Developers” υλοποιήθηκε κατά το σχολικό έτος 2024–2025 και αποτέλεσε μια μακρόχρονη, συνεργατική και πολυδιάστατη εκπαιδευτική δράση με διάρκεια οκτώ μηνών, από τον Οκτώβριο έως και το τέλος Μαΐου. Στόχος του έργου ήταν η καλλιέργεια περιβαλλοντικής συνείδησης στους μαθητές μέσα από τις αρχές της βιωσιμότητας (8R), σε συνδυασμό με την ανάπτυξη ψηφιακών δεξιοτήτων, τον προγραμματισμό και τη δημιουργία μιας εκπαιδευτικής εφαρμογής για κινητές συσκευές (Kolb, 2014).

Ο σχεδιασμός του έργου βασίστηκε σε μια σαφή χρονική και παιδαγωγική δομή, χωρισμένη σε δύο βασικά στάδια. Κατά το πρώτο μισό της διάρκειας (έως τα τέλη Ιανουαρίου), δόθηκε έμφαση στις εισαγωγικές δραστηριότητες, στη γνωριμία των μαθητών, στη διανομή ρόλων, στην υλοποίηση όλων των δραστηριοτήτων των 8R, καθώς και στον σχεδιασμό και τη συλλογή περιεχομένου για την ανάπτυξη της κινητής εφαρμογής. Παράλληλα, οι μαθητές εκπαιδεύτηκαν στη χρήση ψηφιακών εργαλείων, τεχνητής νοημοσύνης και βασικών αρχών κωδικοποίησης.

Το δεύτερο μισό του έργου (Φεβρουάριος–Μάιος) επικεντρώθηκε στην ολοκλήρωση της εφαρμογής μέσω προγραμματισμού, στη δημιουργία συνεργατικών προϊόντων όπως το ψηφιακό βιβλίο και το e-magazine, καθώς και σε δράσεις διάχυσης, αξιολόγησης και αναστοχασμού. Η σταδιακή και συστηματική εργασία από το πρώτο στάδιο κατέστησε τη δεύτερη φάση πιο ομαλή και δημιουργική, ενισχύοντας τη συνεργασία μεταξύ μαθητών και εκπαιδευτικών από διαφορετικές χώρες.

Το Green Developers δεν αποτέλεσε απλώς ένα περιβαλλοντικό πρόγραμμα, αλλά ένα ολοκληρωμένο μαθησιακό οικοσύστημα που συνδύασε την οικολογική ευαισθητοποίηση με την καινοτομία, την τεχνολογία και τη διεθνή συνεργασία, προετοιμάζοντας τους μαθητές για τις προκλήσεις του 21ου αιώνα.

Στόχοι και παιδαγωγική φιλοσοφία του έργου

Το έργο eTwinning Green Developers σχεδιάστηκε με βασικό στόχο την καλλιέργεια της περιβαλλοντικής συνείδησης των μαθητών και την ενεργό εμπλοκή τους σε δράσεις βιώσιμης ανάπτυξης, αξιοποιώντας σύγχρονες παιδαγωγικές προσεγγίσεις και ψηφιακά εργαλεία. Η φιλοσοφία του έργου βασίστηκε στην αρχή ότι η περιβαλλοντική εκπαίδευση αποκτά ουσιαστικό νόημα όταν συνδέεται με την πράξη, τη συνεργασία και τη δημιουργία αυθεντικών μαθησιακών προϊόντων (UNESCO, 2017).

Στόχος του έργου ήταν η γνωριμία των μαθητών με το μοντέλο των 8R (Rethink, Rally, Refuse, Reduce, Repair, Reuse, Remove, Recycle) και η εφαρμογή του στην καθημερινή σχολική και κοινωνική πραγματικότητα. Μέσα από βιωματικές δραστηριότητες, οι μαθητές ενθαρρύνθηκαν να αναστοχαστούν πάνω στις καταναλωτικές τους συνήθειες, να αναπτύξουν υπεύθυνες στάσεις απέναντι στο περιβάλλον και να υιοθετήσουν πρακτικές φιλικές προς τον πλανήτη.

Κεντρικός άξονας του έργου είναι η μετάβαση από τη θεωρητική προσέγγιση στην κοινωνική δράση. Η φιλοσοφία μας βασίστηκε στην ανάπτυξη του «Student Agency» (της αυτενέργειας του μαθητή), όπου το παιδί δεν ενημερώνεται απλώς για το περιβάλλον, αλλά παρεμβαίνει ως ενεργός πολίτης. Η εφαρμογή του μοντέλου των 8R συνδέεται έτσι άμεσα με τον Στόχο 12 (Υπεύθυνη Κατανάλωση) και τον Στόχο 13 (Δράση για το Κλίμα) της Ατζέντας 2030 του ΟΗΕ, προάγοντας την προσωπική υπευθυνότητα και την κριτική σκέψη (UNESCO, 2017).

Παράλληλα, το έργο στόχευσε στην ανάπτυξη δεξιοτήτων του 21ου αιώνα, όπως η συνεργασία, η κριτική σκέψη, η επίλυση προβλημάτων, η δημιουργικότητα και η ψηφιακή εγγραμματοσύνη. Μέσα από τη συμμετοχή σε μικτές ομάδες και τη διανομή ρόλων (σχεδιασμός, έρευνα περιεχομένου, προγραμματισμός, προώθηση και διάχυση), οι μαθητές ανέλαβαν ενεργό ρόλο στη μαθησιακή διαδικασία, λειτουργώντας ως δημιουργοί γνώσης και όχι ως παθητικοί δέκτες.

Η παιδαγωγική φιλοσοφία του Green Developers εδράστηκε στις αρχές της συνεργατικής, διερευνητικής και βιωματικής μάθησης, καθώς και στη φιλοσοφία του learning by doing (Dewey, 1938). Η ανάπτυξη μιας εκπαιδευτικής εφαρμογής για κινητές συσκευές λειτούργησε ως αυθεντικό μαθησιακό πλαίσιο, μέσα στο οποίο οι μαθητές συνδύασαν περιβαλλοντικό περιεχόμενο με τεχνολογικές δεξιότητες, προγραμματιστική σκέψη και δημιουργική έκφραση.

Δραστηριότητες και μεθοδολογία υλοποίησης του έργου

Η υλοποίηση του έργου eTwinning Green Developers βασίστηκε σε μια καλά οργανωμένη παιδαγωγική μεθοδολογία, η οποία προωθούσε τη συνεργασία, τη βιωματική μάθηση και την ενεργό συμμετοχή των μαθητών σε όλα τα στάδια του έργου. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε τόσο στην ασφάλεια των μαθητών στο ψηφιακό περιβάλλον όσο και στη δημιουργία κοινών, διακρατικών μαθησιακών εμπειριών.

Αρχικά, πριν από οποιαδήποτε άλλη δραστηριότητα, δόθηκε προτεραιότητα στον καθορισμό κανόνων ασφαλούς πλοήγησης στο διαδίκτυο. Οι μαθητές ενημερώθηκαν για θέματα ψηφιακής ασφάλειας, προστασίας προσωπικών δεδομένων, υπεύθυνης χρήσης των διαδικτυακών εργαλείων και σεβασμού στη διαδικτυακή επικοινωνία. Οι κανόνες αυτοί αποτέλεσαν τη βάση για την ομαλή και ασφαλή συνεργασία των μαθητών καθ’ όλη τη διάρκεια του έργου (Crawley et al., 2010).

Στη συνέχεια, οι μαθητές από κάθε σχολείο συμμετείχαν ενεργά στη δημιουργία λογοτύπων και αφισών που αποτύπωναν τη φιλοσοφία και τους στόχους του έργου. Οι προτάσεις παρουσιάστηκαν στο TwinSpace και ακολούθησε διακρατική ψηφοφορία από όλα τα μέλη του έργου, μέσα από την οποία αναδείχθηκε το τελικό λογότυπο και η επίσημη αφίσα του Green Developers. Η διαδικασία αυτή ενίσχυσε τη δημοκρατική συμμετοχή, την αίσθηση του «ανήκειν» και τη δημιουργική έκφραση των μαθητών.

Καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη του έργου είχε η οργάνωση μικτών, διακρατικών ομάδων μαθητών. Οι ομάδες αυτές δημιουργήθηκαν με βάση τα ενδιαφέροντα και τις δεξιότητες των μαθητών, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να συνεργαστούν με συνομηλίκους από διαφορετικές χώρες και πολιτισμικά περιβάλλοντα. Μέσα από αυτή τη διαδικασία, οι μαθητές ανέλαβαν ενεργό ρόλο και ξεκίνησαν να εργάζονται στα επιμέρους θεματικά πεδία του έργου.

Κεντρικό άξονα των δραστηριοτήτων αποτέλεσαν οι δραστηριότητες των 8R, οι οποίες υλοποιήθηκαν από μικτές ομάδες σχολείων. Κάθε ομάδα ανέλαβε συγκεκριμένες δράσεις, τεκμηριώνοντάς τες με φωτογραφικό υλικό, βίντεο και ψηφιακές παρουσιάσεις. Οι δραστηριότητες περιλάμβαναν:

• Rethink, Rally, Refuse, Reduce: δράσεις ευαισθητοποίησης, αναστοχασμού και μείωσης της άσκοπης κατανάλωσης στην καθημερινή σχολική ζωή.
• Repair: δραστηριότητες επισκευής αντικειμένων, με στόχο την παράταση του κύκλου ζωής τους.
• Reuse: επαναχρησιμοποίηση υλικών και δημιουργικές κατασκευές από ανακυκλώσιμα αντικείμενα.
• Remove: απομάκρυνση άχρηστων ή επιβλαβών υλικών από σχολικούς χώρους και τοπικά περιβάλλοντα.
• Recycle: δράσεις ανακύκλωσης και ενημέρωσης της σχολικής κοινότητας για τη σωστή διαχείριση απορριμμάτων.

Όλες οι δραστηριότητες τεκμηριώθηκαν και αναρτήθηκαν σε ειδικά διαμορφωμένα Padlets, τα οποία συγκεντρώθηκαν σε μια κοινή 8R Activities Gallery. Η ψηφιακή αυτή έκθεση αποτέλεσε ένα συλλογικό προϊόν του έργου, αναδεικνύοντας τη συνεργασία, τη δημιουργικότητα και τη βιωματική μάθηση των μαθητών.

Σχήμα 1: Στιγμιότυπο από την δραστηριότητα Rethink, Rally, Refuse, Reduce

Σχήμα 2: Στιγμιότυπο από την δραστηριότητα Repair

Σχήμα 3: Στιγμιότυπο από την δραστηριότητα Reuse

Σχήμα 4: Στιγμιότυπο από την δραστηριότητα Remove

Σχήμα 5: Στιγμιότυπο από την δραστηριότητα Recycle

Το βασικό κοινό προϊόν: η δημιουργία της εφαρμογής «Green Developers»

Κεντρικό και κοινό προϊόν του έργου eTwinning Green Developers αποτέλεσε η δημιουργία της εκπαιδευτικής mobile εφαρμογής “Green Developers”, η οποία σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε συλλογικά από μαθητές και εκπαιδευτικούς των συμμετεχόντων σχολείων. Η ανάπτυξη της εφαρμογής λειτούργησε ως αυθεντικό μαθησιακό πλαίσιο, συνδυάζοντας την περιβαλλοντική εκπαίδευση με την τεχνολογία, τον προγραμματισμό και τη συνεργατική μάθηση.

Η διαδικασία ανάπτυξης της εφαρμογής οργανώθηκε σε τρία βασικά σκέλη:
Εκπαίδευση (Training), Προγραμματισμός (Coding) και Προώθηση – Διάχυση (Promotion & Dissemination). Κάθε σχολείο είχε τη δυνατότητα να επιλέξει μαθητές για ένα ή περισσότερα από τα παραπάνω σκέλη, με βασικό κριτήριο τα ενδιαφέροντα, τις επιθυμίες και τις δεξιότητες των μαθητών. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στο γεγονός ότι η συμμετοχή στο σκέλος του προγραμματισμού προϋπέθετε όχι μόνο ενδιαφέρον, αλλά και επαρκή εξοικείωση με τη χρήση υπολογιστή.

Εκπαίδευση (Training)

Το σκέλος της εκπαίδευσης αποτέλεσε τη βάση για την επιτυχημένη υλοποίηση της εφαρμογής. Οι μαθητές που επιλέχθηκαν ως προγραμματιστές από τους εκπαιδευτικούς τους, εκπαιδεύτηκαν από τον coding trainer του έργου, Omer Kalfa. Η διαδικασία ξεκίνησε από τις πρώτες φάσεις του έργου, με την αναλυτική παρουσίαση της ιδέας και της δομής της εφαρμογής στους εκπαιδευτικούς κατά την πρώτη διαδικτυακή συνάντηση.

Στη συνέχεια, οι εκπαιδευτικοί ενημέρωσαν τους μαθητές τους και απηύθυναν ανοιχτή πρόσκληση σε όσους ενδιαφέρονταν για τον προγραμματισμό, την ανάπτυξη εφαρμογών και την τεχνολογία. Οι μαθητές που συμμετείχαν εκπαιδεύτηκαν σε βασικές έννοιες λογισμικού, ανάπτυξης mobile εφαρμογών και συγγραφής κώδικα, κυρίως μέσω διαδικτυακών συναντήσεων. Η εκπαίδευση αυτή πραγματοποιήθηκε παράλληλα με τις γενικές συναντήσεις του έργου και διήρκεσε περίπου οκτώ online meetings, εξασφαλίζοντας σταδιακή και ουσιαστική κατάρτιση.

Εικόνα 1 : Στιγμιότυπο από την δραστηριότητα Training

Προγραμματισμός (Coding)

Το σκέλος του προγραμματισμού υλοποιήθηκε με τη συμμετοχή τόσο των βασικών coder μαθητών όσο και άλλων εθελοντών μαθητών, οι οποίοι έλαβαν επιπλέον καθοδήγηση και βασική εκπαίδευση. Παράλληλα με τις διαδικτυακές συναντήσεις, δημιουργήθηκε υποστηρικτικό υλικό, όπως ενημερωτικά και εκπαιδευτικά βίντεο, ώστε οι μαθητές να μπορούν να μελετούν και να εξασκούνται αυτόνομα.

Η φάση της εκπαίδευσης και προετοιμασίας διήρκεσε περίπου τρεις έως τέσσερις μήνες, πριν ξεκινήσει η συγγραφή του κώδικα. Στη συνέχεια, οι μαθητές ανέλαβαν να προγραμματίσουν διαφορετικά μέρη της εφαρμογής, δουλεύοντας συνεργατικά και με σαφή κατανομή αρμοδιοτήτων. Ο συντονισμός και η τελική ενοποίηση όλων των τμημάτων του κώδικα πραγματοποιήθηκε από τον Omer Kalfa ιδρυτής του έργου, ο οποίος συνδύασε τις επιμέρους εργασίες σε μία ολοκληρωμένη εφαρμογή.

Η ανάπτυξη της mobile εφαρμογής «Green Developers» λειτούργησε ως εργαλείο ψηφιακής πολιτειότητας (digital citizenship). Οι μαθητές, χρησιμοποιώντας εργαλεία Τεχνητής Νοημοσύνης και προγραμματισμού, δημιούργησαν μια λύση προσβάσιμη στην κοινότητα, αποδεικνύοντας ότι η τεχνολογία STEM μπορεί να υπηρετήσει ανθρωπιστικούς και περιβαλλοντικούς σκοπούς (Wing, 2006). Αυτή η διαδικασία ενίσχυσε την πεποίθησή τους ότι οι ατομικές και συλλογικές δράσεις μπορούν να επιφέρουν πραγματική αλλαγή σε παγκόσμιο επίπεδο.

Εικόνα 2: Στιγμιότυπο από τον προγραμματισμό

Προώθηση και διάχυση

Με την ολοκλήρωση της εφαρμογής “Green Developers”, ακολούθησε το σκέλος της προώθησης και διάχυσης, το οποίο θεωρήθηκε εξίσου σημαντικό με την ανάπτυξη του ίδιου του προϊόντος. Η εφαρμογή δημοσιεύθηκε στο Google Play Store, ενώ όλοι οι μαθητές που συμμετείχαν στη δημιουργία της αναφέρθηκαν ως συνδημιουργοί (developers), ενισχύοντας το αίσθημα υπερηφάνειας και αναγνώρισης της προσπάθειάς τους.

Οι μαθητές/τριες που ανέλαβαν το σκέλος της προώθησης και διάχυσης δεν περιορίστηκαν στην απλή κοινοποίηση στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης. Αντίθετα, σχεδίασαν οπτικό και ψηφιακό υλικό, όπως εικόνες, βίντεο και δημιουργικές παρουσιάσεις, με στόχο την ουσιαστική προβολή της εφαρμογής και τη διάδοσή της σε ευρύτερο κοινό. Το συγκεκριμένο σκέλος επέτρεψε επίσης τη συμμετοχή μαθητών που παράλληλα δραστηριοποιούνταν και σε άλλα μέρη του έργου, καθώς αποτέλεσε το πιο ευέλικτο και προσβάσιμο στάδιο.

Our Storybook

Ένα ακόμη σημαντικό κοινό προϊόν του έργου eTwinning Green Developers ήταν η δημιουργία του ψηφιακού συνεργατικού βιβλίου με τίτλο «Our Storybook». Το βιβλίο αυτό αποτέλεσε μια δημιουργική και αφηγηματική ιστορία, στην οποία συμμετείχαν όλοι οι μαθητές των συμμετεχόντων σχολείων, προσφέροντας τις δικές τους ιδέες, αφηγήσεις και εικονογραφήσεις.

Το κοινό e-book του έργου

Στο κοινό e-book του έργου eTwinning Green Developers συγκεντρώθηκαν όλα τα βασικά στοιχεία και τα αποτελέσματα της πολύμηνης συνεργασίας. Συγκεκριμένα, στο ψηφιακό αυτό βιβλίο αποτυπώθηκαν οι κύριοι άξονες και οι στόχοι του έργου, οι μορφές συνεργασίας μεταξύ των συμμετεχόντων εκπαιδευτικών, καθώς και οι δράσεις που υλοποιήθηκαν με τους μαθητές καθ’ όλη τη διάρκεια της σχολικής χρονιάς.

Παράλληλα, το e-book λειτουργεί ως ψηφιακό αποθετήριο των παραγόμενων αποτελεσμάτων, περιλαμβάνοντας συνδέσμους προς τα τελικά προϊόντα του έργου, όπως οι δραστηριότητες των 8R, η κινητή εφαρμογή “Green Developers”, το συνεργατικό βιβλίο Our Storybook και άλλο εκπαιδευτικό υλικό. Με τον τρόπο αυτό, το e-book δεν αποτελεί απλώς μια καταγραφή των δράσεων, αλλά ένα ολοκληρωμένο εργαλείο διάχυσης, τεκμηρίωσης και αξιοποίησης του έργου από την ευρύτερη εκπαιδευτική κοινότητα.

Το κοινό αυτό ψηφιακό προϊόν αναδεικνύει τη δυναμική της συνεργατικής μάθησης, τη σημασία της διακρατικής συνεργασίας και τη δυνατότητα των μαθητών και των εκπαιδευτικών να συνδημιουργούν περιεχόμενο με παιδαγωγική και κοινωνική αξία.

Το ψηφιακό περιοδικό «Green Developers» e-Magazine

Ένα ακόμη κοινό προϊόν του έργου eTwinning Green Developers ήταν η δημιουργία του ψηφιακού περιοδικού e-Magazine, στο οποίο παρουσιάστηκαν οι δραστηριότητες, τα προϊόντα και οι εμπειρίες των μαθητών καθ’ όλη τη διάρκεια του έργου. Το περιοδικό λειτούργησε ως συλλογικός απολογισμός της μαθησιακής διαδικασίας και ταυτόχρονα ως εργαλείο διάχυσης των αποτελεσμάτων.

Στο e-Magazine, κάθε σχολείο είχε τη δυνατότητα να δημιουργήσει δύο σελίδες, όπου οι μαθητές παρουσίασαν τις δράσεις τους, τις ομάδες τους, τις εργασίες τους στα 8R και τα προϊόντα που ανέπτυξαν, όπως η εφαρμογή «Green Developers» και το συνεργατικό βιβλίο Our Storybook. Οι μαθητές είχαν πλήρη ελευθερία σχεδιασμού, επιλέγοντας το περιεχόμενο, τη διάταξη, τις εικόνες και το ύφος των σελίδων τους, ενισχύοντας έτσι τη δημιουργικότητα και την αυτονομία τους.

Το e-Magazine αποτέλεσε ένα συλλογικό και ορατό αποτέλεσμα του έργου, που όχι μόνο τεκμηριώνει τις δράσεις και τα προϊόντα των μαθητών, αλλά και προβάλλει το έργο στο ευρύτερο σχολικό και διαδικτυακό κοινό, ενισχύοντας τη διάχυση και την αναγνωρισιμότητα του Green Developers.

Αξιολόγηση του έργου

Η αξιολόγηση του έργου eTwinning Green Developers αποτέλεσε κρίσιμο στάδιο για τη μέτρηση των μαθησιακών αποτελεσμάτων, την ανατροφοδότηση της διαδικασίας και τη βελτίωση των μελλοντικών δράσεων. Η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε με τρεις βασικούς τρόπους:

1. 1.     Posttest του έργου

Στο τέλος της σχολικής χρονιάς, οι μαθητές συμμετείχαν σε τεστ αξιολόγησης (posttest), το οποίο μετρούσε τη γνώση, τις δεξιότητες και την περιβαλλοντική συνείδηση που είχαν αποκτήσει μέσα από τις δραστηριότητες των 8R, τη συμμετοχή στην ανάπτυξη της mobile εφαρμογής και τη δημιουργία των συνεργατικών προϊόντων, όπως το Storybook και το e-Magazine. Η σύγκριση με τα αποτελέσματα του pretest στην αρχή του έργου έδειξε την πρόοδο και την αποτελεσματικότητα της μαθησιακής διαδικασίας.

1. 2.     Mentimeter

Χρησιμοποιήθηκε η ψηφιακή πλατφόρμα Mentimeter για τη συλλογή ανατροφοδότησης από μαθητές και εκπαιδευτικούς. Μέσα από ψηφοφορίες, σύντομες ερωτήσεις και ανοιχτές απαντήσεις, καταγράφηκαν οι εμπειρίες, οι εντυπώσεις και οι προτάσεις των συμμετεχόντων για την οργάνωση, τη συνεργασία και τα προϊόντα του έργου. Η χρήση της πλατφόρμας έδωσε τη δυνατότητα άμεσης, συμμετοχικής και διαδραστικής αξιολόγησης.

1. 3.     Αρχεία μαθητών και εκπαιδευτικών

Καταγράφηκαν όλα τα προϊόντα, οι δραστηριότητες και οι συμμετοχές μαθητών και εκπαιδευτικών καθ’ όλη τη διάρκεια του έργου. Η συλλογή αυτών των αρχείων και τεκμηριώσεων παρείχε αναλυτική εικόνα της συμμετοχής κάθε μαθητή, της συνεργασίας των ομάδων και της επίτευξης των στόχων του έργου.

Συμπεράσματα

Το έργο eTwinning «Green Developers» απέδειξε ότι η συνεργατική μάθηση, η βιωματική προσέγγιση και η τεχνολογική καινοτομία μπορούν να συνδυαστούν αποτελεσματικά για την καλλιέργεια περιβαλλοντικής συνείδησης και ψηφιακών δεξιοτήτων στους μαθητές. Μέσα από δραστηριότητες όπως οι 8R, η δημιουργία του “Our Storybook”, του e-Magazine και της mobile εφαρμογής “Green Developers”, οι μαθητές είχαν την ευκαιρία να μάθουν με ενεργό, δημιουργικό και συμμετοχικό τρόπο.

Η εμπειρία της διακρατικής συνεργασίας ενίσχυσε τις δεξιότητες επικοινωνίας, συνεργασίας και προγραμματισμού, ενώ η χρήση ψηφιακών εργαλείων και η αξιολόγηση με posttest, Mentimeter και αρχεία συμμετοχής επέτρεψαν την τεκμηρίωση της προόδου και των μαθησιακών αποτελεσμάτων. Το έργο ανέδειξε ότι η μάθηση δεν περιορίζεται στην τάξη· όταν οι μαθητές εμπλέκονται σε αυθεντικά και συλλογικά προϊόντα, όπως η εφαρμογή και τα ψηφιακά βιβλία, η γνώση αποκτά νόημα και συνδέεται με πραγματικές δεξιότητες.

Τελικά, το έργο ανέδειξε ότι το eTwinning μπορεί να αποτελέσει ένα ζωντανό εργαστήριο δημοκρατικής παιδείας. Οι «Green Developers» δεν έμαθαν απλώς για το περιβάλλον· λειτούργησαν ως πρεσβευτές των Παγκόσμιων Στόχων (SDGs) του ΟΗΕ, αποδεικνύοντας ότι η εκπαίδευση STEM μπορεί να υπηρετήσει το κοινωνικό σύνολο και να διαμορφώσει τους ενεργούς πολίτες του μέλλοντος (Resnick, 2017).»

Συμμετέχοντες χώρες – Ευχαριστίες

Tefenni Anatolian Imam Hatip High School, Turkiye

Lazar Edeleanu Technological High School Ploești, Romania

«Gaudeamus» high-school, Moldova

Colegiul Național «Octovean Goga», Marghita

Eregli Anatolia Imam Hatip High School, Eregli/Zonguldak, Turkiye

Tefenni Ibrahim Kafesoglu Anatolian High School Burdur Turkiye

School Polygloti, Tbilisi, Georgia

Junior High School of Promachoi, Greece

Cherkasy Physics and Mathematics Lyceum/ Ukraine

Αναφορές

Crawley, C., Gilleran, A., Scimeca, S., Vuorikari, R., & Wastiau, P. (2010). Learning with eTwinning: A handbook for teachers. Central Support Service for eTwinning.

Dewey, J. (1938). Experience and education. Macmillan.

Kearney, M., & Schuck, S. (2006). Spotlight on authentic learning: Student developed digital video projects. Australasian Journal of Educational Technology, 22(2), 189–208. https://doi.org/10.14742/ajet.1298

Kolb, D. A. (2014). Experiential learning: Experience as the source of learning and development (2nd ed.). Pearson Education.

Resnick, M. (2017). Lifelong kindergarten: Cultivating creativity through projects, passion, peers, and play. MIT Press.

UNESCO. (2017). Education for Sustainable Development Goals: Learning objectives. UNESCO Publishing. https://doi.org/10.54675/CGBA9153

Wing, J. M. (2006). Computational thinking. Communications of the ACM, 49(3), 33–35. https://doi.org/10.1145/1118178.1118215

Παράρτημα

Υλικό που παράχθηκε

 https://padlet.com/omerkalfa1/rethink-rally-refuse-reduce-activities-ejyb7vvpu3pqf79t

https://padlet.com/omerkalfa1/repair-activities-mit5t0785f5j4m9z

https://padlet.com/omerkalfa1/repair-activities-mit5t0785f5j4m9z

https://padlet.com/omerkalfa1/reuse-activities-eo2bkba0nuria7kg

https://padlet.com/kalfaomer11/remove-activities-jkif834d2wi4ime4

https://padlet.com/kalfaomer11/remove-activities-jkif834d2wi4ime4

https://padlet.com/kalfaomer11/recycle-activities-9soqher3vmz687ns

https://heyzine.com/flip-book/c57f8beab7.html#page/46

https://docs.google.com/document/d/12ItSuSYpmTRksyBLvMcU1R-FV1vk3vSf0510aQQUp9Q/edit?tab=t.0

https://docs.google.com/document/d/12ItSuSYpmTRksyBLvMcU1R-FV1vk3vSf0510aQQUp9Q/edit?tab=t.0

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.greendevelopers.greendevelopers&pcampaignid=web_share

https://padlet.com/kalfaomer11/coding-and-training-padlet-qo2yuwfh8andz1fi

https://heyzine.com/flip-book/704815abc2.html#page/1

https://heyzine.com/flip-book/3a00e3aa3d.html

https://heyzine.com/flip-book/059e54c8be.html#page/36

Αγγελική Ηλιάσκου, Καθηγήτρια Φυσικής

iliaskouaggeliki@yahoo.com

Λέξεις-κλειδιά: Τεχνητή Νοημοσύνη, αποίκηση του διαστήματος, παγκόσμιοι στόχοι, ανθρώπινη επιβίωση, θεμελιώδεις νόμοι

Αποίκηση του διαστήματος

Η Γη είναι το μοναδικό γνωστό σπίτι της ανθρωπότητας, όμως τα τελευταία χρόνια αντιμετωπίζει σοβαρά προβλήματα, όπως η κλιματική αλλαγή, η ρύπανση, η εξάντληση των φυσικών πόρων και η εκθετική αύξηση του πληθυσμού. Αυτές οι προκλήσεις απειλούν τη μακροπρόθεσμη επιβίωση του ανθρώπου. Για τον λόγο αυτό, η αποίκηση του διαστήματος δεν αποτελεί πλέον απλή επιστημονική φαντασία, αλλά μια αναγκαία και πιθανή λύση.

Η Φυσική και η Τεχνητή Νοημοσύνη (Α.Ι.) διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο σε αυτή την προσπάθεια. Η πρώτη εξηγεί τους θεμελιώδεις νόμους του σύμπαντος, ενώ η δεύτερη παρέχει τα απαραίτητα εργαλεία ανάλυσης, προσομοίωσης και αυτοματισμού για την επιβίωση σε άλλους πλανήτες. Όπως τόνισε ο Stephen Hawking στο Oxford Union τον Νοέμβριο του 2016: «Η Γη είναι σαν μια παλιά γερασμένη βάρκα· αν θέλουμε να επιβιώσουμε μακροπρόθεσμα πρέπει να φύγουμε από αυτήν και να ταξιδέψουμε σε άλλα λιμάνια».

Σήμερα, διαστημικές υπηρεσίες όπως η NASA, καθώς και ιδιωτικές εταιρείες όπως η SpaceX, εργάζονται συστηματικά για να κάνουν αυτό το σενάριο πραγματικότητα. Ωστόσο, για να υποστηρίξει ένας άλλος πλανήτης την ανθρώπινη ζωή, απαιτούνται κλειστά και αποδοτικά συστήματα υποστήριξης ζωής (ανάκτηση νερού από υδρατμούς και υγρά απόβλητα, μετατροπή του CO₂ σε οξυγόνο, και παραγωγή τροφής). Η υδροπονία σε ελεγχόμενο περιβάλλον και οι λύσεις τριχοειδούς ροής (capillary-based) έχουν ήδη δοκιμαστεί επιτυχώς στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), αποτελώντας μια ρεαλιστική οδό. Οι σύγχρονες έρευνες επισημαίνουν ότι τα συνδυασμένα βιοαναγεννητικά συστήματα υποστήριξης ζωής (Bio-regenerative Life Support Systems) μειώνουν δραστικά την ανάγκη συνεχούς μεταφοράς προμηθειών από τη Γη.

Οφέλη αποίκησης και σύνδεση με Παγκόσμιους Στόχους

Η εξερεύνηση και η αποίκηση άλλων πλανητών προσφέρει πολλαπλά οφέλη στην ανθρωπότητα:

• Διασφάλιση του είδους: Σε περίπτωση μιας ολοκληρωτικής καταστροφής στη Γη, το ανθρώπινο είδος θα συνεχίσει να υπάρχει σε κάποιο άλλο ουράνιο σώμα.
• Προαγωγή της επιστήμης: Η διαστημική έρευνα διευρύνει τα όρια της γνώσης μας για τη λειτουργία της φύσης και του σύμπαντος.
• Τεχνολογικές καινοτομίες: Η ανάπτυξη συστημάτων καθαρισμού αέρα, ανακύκλωσης νερού και διαχείρισης πόρων βρίσκει άμεση εφαρμογή στη βελτίωση της ποιότητας ζωής στη Γη.
• Καθαρή Ενέργεια: Η ηλιακή ισχύς αποτελεί τη βασική πηγή ενέργειας για κάθε μελλοντική αποικία. Η ποσότητα της ενέργειας που δέχεται ένας πλανήτης από τον Ήλιο περιγράφεται από τον φυσικό τύπο:

Με τη βοήθεια της Τεχνητής Νοημοσύνης, μπορούμε να αναλύσουμε την ένταση της ακτινοβολίας και την κατεύθυνση του Ήλιου, ρυθμίζοντας αυτόματα τη γωνία των φωτοβολταϊκών πάνελ για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης.

• Οικονομικές ευκαιρίες: Η υπεύθυνη εκμετάλλευση εξωγήινων πόρων μπορεί να δημιουργήσει νέους βιομηχανικούς κλάδους.

Σύμφωνα με αναλύσεις της NASA και σχετικές δημοσιεύσεις στο περιοδικό Nature (2023), το εγχείρημα της αποίκησης συνδέεται άμεσα με τους εξής Παγκόσμιους Στόχους Βιώσιμης Ανάπτυξης:

1. Στόχος 7 (Καθαρή και προσιτή ενέργεια): Ωθεί στην ανάπτυξη ηλιακών συστημάτων υψηλής απόδοσης και μικρών, ασφαλών πυρηνικών αντιδραστήρων.
2. Στόχος 9 (Βιομηχανία, καινοτομία και υποδομές): Απαιτεί ανθεκτικές υποδομές, όπως 3D-εκτύπωση με τοπικά υλικά (ISRU) και αυτοματοποιημένα ρομπότ κατασκευής.
3. Στόχος 13 (Δράση για το κλίμα): Η διαχείριση πόρων σε ακραία περιβάλλοντα προσφέρει τεχνογνωσία για τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος στη Γη.
4. Στόχος 17 (Συνεργασία για τους στόχους): Απαιτεί τη συντονισμένη διεθνή συνεργασία κρατικών, επιστημονικών και ιδιωτικών φορέων.

Πειραματική διαδικασία: Επιλογή καταλύματος

Για τη μελέτη της λήψης αποφάσεων σχετικά με τη διαμονή σε άλλους πλανήτες, πραγματοποιήθηκε πείραμα με τίτλο: «Επιλογή καταλύματος για αποίκηση σε άλλον πλανήτη: Σύγκριση ανθρώπινης κρίσης με Α.Ι.»

Υλικά: 4 εικόνες διαφορετικών τύπων καταλυμάτων, πίνακας καταγραφής ψήφων.
Διαδικασία: Παρουσιάστηκαν σε μια ομάδα 10 μαθητών-συμμετεχόντων 4 διαφορετικά σενάρια καταλυμάτων:

1. Σκηνή με ειδική μόνωση
2. Θόλος από γυαλί
3. Υπόγεια κατασκευή
4. Πολυώροφο κτίσμα

Ζητήθηκε από τους συμμετέχοντες να επιλέξουν ποιο θεωρούν το πιο ασφαλές και βιώσιμο κατάλυμα για την αρχική εγκατάσταση.

Τα αποτελέσματα των ψήφων αποτυπώνονται συγκεντρωτικά στον Πίνακα 1:

Πίνακας 1. Κατανομή των ψήφων των 10 μαθητών-συμμετεχόντων στα προτεινόμενα καταλύματα

Συμπεράσματα

Η ανάλυση των αποτελεσμάτων του πειράματος αναδεικνύει μια σαφή απόκλιση ανάμεσα στην ανθρώπινη κρίση και την προσέγγιση της Τεχνητής Νοημοσύνης.

Οι περισσότεροι άνθρωποι επέλεξαν τις ενωμένες σκηνές (Κατάλυμα Α), καθώς φαντάζουν οικείες, πρακτικές, προσφέρουν μια αίσθηση κοινότητας και ψυχολογική άνεση. Η επιλογή αυτή βασίστηκε κυρίως στο συναίσθημα. Όσοι επέλεξαν την υπόγεια κατασκευή (Κατάλυμα Γ) εστίασαν ορθώς στην προστασία από το ακραίο εξωτερικό περιβάλλον, ενώ η μοναδική ψήφος στο πολυώροφο κτίσμα (Κατάλυμα Δ) δόθηκε ως σύμβολο τεχνολογικής εξέλιξης και αντοχής.

Αντίθετα, η αξιολόγηση της Α.Ι. βασίζεται αποκλειστικά σε αντικειμενικά και ποσοτικά κριτήρια, όπως:

• Η επαρκής προστασία από την κοσμική ακτινοβολία και τους μικρομετεωρίτες.
• Η θερμική σταθερότητα.
• Η ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας.
• Η δυνατότητα μελλοντικής επέκτασης και η δομική ανθεκτικότητα.

Με βάση αυτά, η Α.Ι. προτείνει ως βέλτιστη αρχική λύση την υπόγεια κατασκευή για τη μόνιμη και ασφαλή διαβίωση, ενώ τα πολυώροφα κτίσματα θα πρέπει να αξιοποιούνται σε δεύτερο χρόνο για εξειδικευμένες ερευνητικές χρήσεις. Συνεπώς, η ιδανική προσέγγιση είναι ο συνδυασμός τους για την επίτευξη μιας απόλυτα ισορροπημένης και βιώσιμης αποικίας.

Ο ανθρώπινος αποικισμός άλλων κόσμων δεν αποτελεί πια μακρινή ουτοπία. Όπως χαρακτηριστικά δήλωσε ο Stephen Hawking: «Αν η ανθρωπότητα πρόκειται να συνεχίσει την πορεία της για το επόμενο ένα εκατομμύριο χρόνια, το μέλλον μας απαιτεί να προχωρήσουμε με τόλμη πέρα από εκεί που τόλμησαν να πάνε οι προηγούμενοι. Είμαι αισιόδοξος. Πρέπει να είμαι. Δεν έχουμε άλλη επιλογή».

Βιβλιογραφία

Hawking, S. (2018). Brief Answers to the Big Questions. Bantam Books.

Impey, C. (2015). Beyond: Our Future in Space. W. W. Norton & Company.

Roach, M. (2010). Packing for Mars: The Curious Science of Life in the Void. W. W. Norton & Company.

Cockell, C. S. (2014). Planetary Protection and the colonization of Mars. Acta Astronautica, 93, 494-498.

Boston, P. J. (2010). Extraterrestrial Caves and Habitats for Life and Humanity. Geomorphology, 134(1-2), 99-113.

Musk, E. (2017). Making Humans a Multi-Planetary Species. New Space, 5(2), 46-51.

Ελισάβετ Εξηνταβελώνη, Καθηγήτρια Χημείας, Anatolia

email: elsae@anatolia.edu.gr

Εισαγωγή

Τα φυσικά αρώματα χρησιμοποιούνται σε προϊόντα όπως καλλυντικά, καθαριστικά, αρωματικές ύλες τροφίμων και αποσμητικά χώρου. Τα αρώματα αυτά συχνά προέρχονται από αιθέρια έλαια που εξάγονται από φυτά, όπως βότανα και εσπεριδοειδή, για παράδειγμα το θυμάρι και η φλούδα πορτοκαλιού. Μία από τις πιο διαδεδομένες μεθόδους για την απόκτηση αυτών των αρωματικών ενώσεων είναι η απόσταξη, η οποία επιτρέπει τον διαχωρισμό πτητικών ουσιών χρησιμοποιώντας μόνο νερό και θερμότητα.
Σε πολλές εφαρμογές, οι αρωματικές ενώσεις πρέπει να διαλυθούν σε κατάλληλο διαλύτη προκειμένου να χρησιμοποιηθούν σε υγρά προϊόντα. Η αιθανόλη χρησιμοποιείται συνήθως για τον σκοπό αυτό, καθώς μπορεί να διαλύσει πολλές αρωματικές ουσίες και θεωρείται σχετικά ασφαλής. Παρ’ όλα αυτά, η αιθανόλη είναι ένας ακριβός διαλύτης και η υπερβολική χρήση της δεν είναι ιδανική για το περιβάλλον.
Για τον λόγο αυτό, είναι σημαντικό να προσδιορίσουμε την ελάχιστη ποσότητα αιθανόλης που απαιτείται για την παραγωγή ενός διαυγούς διαλύματος που περιέχει αιθέριο έλαιο. Η μείωση της ποσότητας της αιθανόλης όχι μόνο μειώνει το κόστος παραγωγής αρωμάτων, αλλά υποστηρίζει και τις αρχές της βιώσιμης και πράσινης χημείας, οι οποίες προωθούν τη μείωση των διαλυτών όπως είναι η αιθανόλη.
Σκοπός του παρόντος πειράματος είναι, επομένως, να διερευνηθεί πώς η συγκέντρωση της αιθανόλης επηρεάζει τη θολερότητα διαλυμάτων που περιέχουν φυσικά αρωματικά αποστάγματα από θυμάρι και φλούδα πορτοκαλιού. Συγκρίνοντας τη συμπεριφορά αυτών των δύο φυσικών αρωμάτων, θα προσδιορίσουμε ποιο απόσταγμα απαιτεί λιγότερη αιθανόλη για να σχηματίσει διαυγές διάλυμα και, συνεπώς, είναι καταλληλότερο από την περιβαλλοντική και οικονομική πλευρά.

Λέξεις κλειδιά: Φυσικά αρώματα, Βιωσιμότητα, Διαλυτότητα, Πράσινη Χημεία, Απόσταξη.
Διερευνητικό ερώτημα: Πώς επηρεάζει η ποσότητα της αιθανόλης τη θολερότητα διαλυμάτων που περιέχουν φυσικά αρωματικά αποστάγματα από θυμάρι και φλούδα πορτοκαλιού;

•     Ανεξάρτητη μεταβλητή: Όγκος αιθανόλης
•     Εξαρτημένη μεταβλητή: Απορρόφηση σε μήκος κύματος λ=550″ nm»  / θολερότητα
•     Σταθερές μεταβλητές: Αραίωση διαλυμάτων, όγκος νερού για την απόσταξη (100″ mL» ), μάζα θυμαριού (10″ g»  για όλες τις μετρήσεις), μάζα πορτοκαλιού (50″ g»  για όλες τις μετρήσεις)

Περιγραφή της διαδικασίας απόσταξης

Η απόσταξη είναι μια τεχνική διαχωρισμού μειγμάτων. Στην περίπτωση φυτικών υλικών, χρησιμοποιείται συνήθως η απόσταξη με υδρατμούς. Όταν το φυτικό υλικό θερμαίνεται μέσα σε νερό, οι πτητικές αρωματικές ενώσεις εξατμίζονται μαζί με τους υδρατμούς. Οι ατμοί αυτοί στη συνέχεια ψύχονται σε έναν ψυκτήρα και συλλέγονται ως υγρό απόσταγμα. Το απόσταγμα περιέχει νερό καθώς και μικρές ποσότητες αρωματικών ενώσεων που προέρχονται από τα αιθέρια έλαια του φυτού. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την εξαγωγή φυσικών αρωμάτων με απλό και ασφαλή τρόπο.

Εικόνα 1. Σχηματική αναπαράσταση της πειραματικής διάταξης απλής απόσταξης

Πειραματική διαδικασία

Υλικά και σκεύη: Πορτοκάλι, Θυμάρι, Απιονισμένο νερό, Αιθανόλη, Ηλεκτρονικός ζυγός, Ύαλος ωρολογίου, Συσκευή απόσταξης.

Παρασκευή των αποσταγμάτων

Πραγματοποιήθηκαν δύο ξεχωριστά πειράματα απόσταξης:

1. Απόσταξη φλούδας πορτοκαλιού:  φλούδας πορτοκαλιού τοποθετήθηκαν σε σφαιρική φιάλη μαζί με  απιονισμένου νερού.
2. Απόσταξη θυμαριού:  αποξηραμένου θυμαριού τοποθετήθηκαν σε σφαιρική φιάλη μαζί με  νερού.

Οι ποσότητες του θυμαριού και του πορτοκαλιού ήταν αρκετές ώστε να γεμίσει ικανοποιητικά η σφαιρική φιάλη. Και στις δύο περιπτώσεις, το μείγμα θερμάνθηκε, οι παραγόμενοι ατμοί συμπυκνώθηκαν και συλλέχθηκαν. Συλλέχθηκαν ίσοι όγκοι αποστάγματος ().

Εικόνα 2. Απόσταξη θυμαριού στη σφαιρική φιάλη

Παρασκευή αραιώσεων

Για τη μελέτη της επίδρασης της αιθανόλης στη διαύγεια των διαλυμάτων, παρασκευάστηκε μια σειρά αραιώσεων για κάθε απόσταγμα. Για κάθε δείγμα ο τελικός όγκος ήταν 10″ mL» . Χρησιμοποιήθηκαν 2″ mL»  αποστάγματος σε κάθε διάλυμα. Ο υπόλοιπος όγκος συμπληρώθηκε με νερό και αιθανόλη, με συγκεντρώσεις αιθανόλης που κυμαίνονταν από 0% έως 50%.

Φασματοφωτομετρικές μετρήσεις

Η θολερότητα κάθε διαλύματος μετρήθηκε με χρήση φασματοφωτομέτρου σε μήκος κύματος 550″ nm» . Υψηλότερες τιμές απορρόφησης αντιστοιχούσαν σε μεγαλύτερη θολερότητα, ενώ χαμηλότερες τιμές υποδήλωναν πιο διαυγή διαλύματα. Κάθε μέτρηση επαναλήφθηκε τρεις φορές και υπολογίστηκε η μέση τιμή απορρόφησης.

Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα των μετρήσεων απορρόφησης για τις διάφορες συγκεντρώσεις αιθανόλης παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον Πίνακα 1:

Σχήμα 1: Γραφική παράσταση απορρόφησης – διαλυμάτων αιθανόλης (Πορτοκάλι & Θυμάρι)

Συμπεράσματα

Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι το ποσοστό της αιθανόλης επηρεάζει τη θολερότητα των διαλυμάτων που περιέχουν φυσικά αρωματικά αποστάγματα από θυμάρι και φλούδα πορτοκαλιού. Σε συγκέντρωση αιθανόλης 0%, και τα δύο αποστάγματα παρουσίασαν υψηλή θολερότητα, με μέσες τιμές απορρόφησης A=0,60 για το απόσταγμα πορτοκαλιού και A=0,85 για το απόσταγμα θυμαριού. Καθώς η συγκέντρωση της αιθανόλης αυξανόταν, παρατηρήθηκε συνεχής μείωση της απορρόφησης και στα δύο δείγματα, δηλαδή αύξηση της διαύγειας των διαλυμάτων.
Για το απόσταγμα φλούδας πορτοκαλιού, η απορρόφηση μειώθηκε σε 0,22 στο 20% αιθανόλης και στη συνέχεια σε 0,12 στο 30% αιθανόλης, φτάνοντας σε πολύ χαμηλή τιμή 0,03 στο 50% αιθανόλης. Αυτό δείχνει ότι οι αρωματικές ενώσεις του πορτοκαλιού διαλύονται ικανοποιητικά σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις αιθανόλης.
Αντίθετα, το απόσταγμα θυμαριού απαιτούσε υψηλότερες συγκεντρώσεις αιθανόλης για να επιτευχθεί παρόμοια διαύγεια. Στο 20% αιθανόλης, η απορρόφηση παρέμενε σχετικά υψηλή (A=0,55), ενώ πιο διαυγή διαλύματα παρατηρήθηκαν μόνο στο 40% αιθανόλης (A=0,18) και στο 50% αιθανόλης (A=0,08).
Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι οι αρωματικές ενώσεις που περιέχονται στο θυμάρι είναι λιγότερο διαλυτές σε υδατικά διαλύματα σε σύγκριση με εκείνες της φλούδας πορτοκαλιού. Συνεπώς, η ελάχιστη συγκέντρωση αιθανόλης που απαιτείται για την παρασκευή διαυγών διαλυμάτων είναι χαμηλότερη για το πορτοκάλι από ό,τι για το θυμάρι.
Συμπερασματικά, από το πείραμα προκύπτει ότι η αύξηση της ποσότητας της αιθανόλης μειώνει τη θολερότητα των αρωματικών αποσταγμάτων και ότι η επίδραση αυτή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη φύση της αρωματικής πηγής. Με τον τρόπο αυτό επιβεβαιώνεται το ερευνητικό ερώτημα ότι η ποσότητα της αιθανόλης επηρεάζει άμεσα τη θολερότητα του διαλύματος.

Βιβλιογραφία

McMurry, J. (2016). Organic Chemistry (9th ed.). Cengage Learning.
Guenther, E. (1972). The Essential Oils, Vol. 1: History, Origin in Plants, Production, Analysis. Krieger Publishing Company.
Pavia, D. L., Lampman, G. M., Kriz, G. S., & Vyvyan, J. R. (2015). Introduction to Spectroscopy (5th ed.). Cengage Learning.