Διεπιστημονική διδασκαλία του καθολικού υποδείγματος συστημάτων στο Γυμνάσιο

admin on 21 Ιανουαρίου 2019

Είναι ήδη γνωστό ότι η επιστημονική πολυδιάσπαση των κλάδων που παρατηρείται στο σχολείο κατακερματίζει την ανθρώπινη σκέψη, χωρίς να δίνει στο μαθητή την ευκαιρία να συλλάβει τα κοινά σημεία των επιστημών και να αποκτήσει έτσι μια συνολικότερη και ενιαία εικόνα της πραγματικότητας. Στο επίπεδο του σχολείου η διεπιστημονικότητα συνιστά βασικό παιδαγωγικό στόχο για να κατανοήσει ο μαθητής ότι τα «απομονωμένα» γνωστικά πεδία στην πραγματικότητα επικοινωνούν μεταξύ τους και ότι η διεπιστημονική επιστήμη δημιουργείται με βάση αυτήν ακριβώς τη δυνατότητα επικοινωνίας μεταξύ των επιστημών.

Στις επόμενες ενότητες περιγράφεται μια διεπιστημονική διδακτική προσέγγιση της έννοιας «καθολικό υπόδειγμα συστημάτων», μια έννοια που συναντάται στη βιομηχανία, στην οικονομία, στις φυσικές και κοινωνικές επιστήμες, αλλά και σχεδόν σε όλες τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Στο σχολείο η έννοια αυτή συναντάται ρητά στο μάθημα της Τεχνολογίας Β’ Γυμνασίου.

Για τον σχεδιασμό της διδασκαλίας ελήφθησαν υπόψη οι αρχές, οι αξίες και τα συμπεράσματα της Θεωρίας της Πολλαπλής Νοημοσύνης (ΘΠΝ) του Gardner. Η διδασκαλία δηλαδή δεν εστιάζει στην καλλιέργεια μόνο της γλωσσικής και λογικομαθηματικής νοημοσύνης, αλλά επικεντρώνεται όσο το δυνατόν περισσότερο και στην καλλιέργεια των υπολοίπων ανάμεσα στις οποίες βρίσκονται η μουσική, η χωροαντιληπτική, η κιναισθητική, η διαπροσωπική, η ενδοπροσωπική και η φυσιογνωστική νοημοσύνη. Βασικός σκοπός της πολλαπλής νοημοσύνης είναι η διαμόρφωση της εκπαίδευσης με βάση την ατομικότητα και τη μοναδικότητα του προσώπου και η οποία θα παίρνει σοβαρά υπόψη της τις ατομικές διαφορές. Δυστυχώς όμως σε μια πολυπληθή τάξη, όπως είναι οι τάξεις του γυμνασίου, ο εκπαιδευτικός είναι πολύ δύσκολο να εφαρμόσει εξατομικευμένη διδασκαλία, οπότε η «εύκολη λύση» είναι να διδάσκει και να αξιολογεί όλους τους μαθητές με τον ίδιο τρόπο.

Οι σύγχρονες θεωρίες για τη μάθηση τονίζουν μεταξύ άλλων την ενεργητική και εποικοδομητική φύση της διαδικασίας μέσω της οποίας πραγματοποιείται η μάθηση. Οι διδακτικές τεχνικές που εμπλέκουν ενεργά το μαθητή στη μαθησιακή διεργασία είναι γνωστές με τον όρο «ενεργητικές-συμμετοχικές τεχνικές» ή απλά «συμμετοχικές τεχνικές». Η χρήση συμμετοχικών διδακτικών τεχνικών στο σχολείο και γενικότερα στη σύγχρονη εκπαίδευση αποτελεί στοιχείο κομβικής σημασίας για την αποτελεσματική μάθηση. Άλλα βασικά χαρακτηριστικά των τεχνικών αυτών, εκτός από την ενίσχυση της ενεργητικής συμμετοχής των μαθητών στη μαθησιακή διεργασία, είναι ότι ενισχύουν τη βιωματική μάθηση, αξιοποιούν την προϋπάρχουσα γνώση και την εμπειρία τους, καλλιεργούν την ατομική πρωτοβουλία, αναπτύσσουν την κοινωνική αλληλεπίδραση, δίνουν την ευκαιρία στους μαθητές να αναπτύξουν την κριτική τους ικανότητα και εγείρουν το ενδιαφέρον των μαθητών που είναι βασικό κίνητρο για τη μάθηση.

Ο σχεδιασμός της διδασκαλίας ενσωματώνει απόψεις του Lazear, σύμφωνα με τις οποίες υπάρχουν τέσσερα στάδια, βάση των οποίων μπορεί να διδάξει κανείς τα σχολικά μαθήματα και να αναπτύξει παράλληλα την πολλαπλή νοημοσύνη των μαθητών του, τα εξής : της αφύπνισης, της ενίσχυσης, της διδασκαλίας και της μεταφοράς.

Ακόμη έγινε προσπάθεια, στη σχετικά βραχύβια αυτή διδασκαλία, να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά σημεία εισόδου, να χρησιμοποιηθούν δηλαδή διαφορετικοί τρόποι προσέγγισης του θέματος, ανάλογα με τις νοημοσύνες που έχουν ανεπτυγμένες οι μαθητές.  Σύμφωνα με τον Gardner τα σημεία εισόδου συνοπτικά είναι πέντε: η αφηγηματική είσοδος, η λογική / ποσοτική, η αισθητική, η θεμελιώδης (βασική) είσοδος και η βιωματική, χωρίς όμως σε κάθε σημείο να αντιστοιχεί μια και μόνο νοημοσύνη. Στην παρούσα πρόταση γίνεται πάντως προσπάθεια μέσω των κατάλληλων επιλογών του σημείου εισόδου και των πολλαπλών συμμετοχικών διδακτικών τεχνικών να υπάρξει η μέγιστη δυνατή κινητοποίηση των μαθητών με έναν τρόπο που θα αρμόζει στο προφίλ της πολλαπλής νοημοσύνης τους.

Τέλος, η αξιοποίηση των εμπλουτισμένων, με ψηφιακό υλικό, βιβλίων Τεχνολογίας και Φυσικής της Β’ γυμνασίου του Ψηφιακού Σχολείου μπορεί να μη θεωρείται καινοτομία, αυξάνει όμως την προστιθέμενη αξία της ψηφιακής αυτής πύλης γεγονός που καθιστά την προτεινόμενη καινοτομία ιδιαίτερα σημαντική.

Συγχρονική λήψη, απεικόνιση και ασύρματη μετάδοση θερμομετρήσεων στο Εργαστήριο Φ.Ε. με Arduino

admin on 21 Ιανουαρίου 2019

Κεντρικό άξονα της εκπαιδευτικής πολιτικής στις μέρες μας, αποτελούν εκείνοι οι διδακτικοί στόχοι που θέτουν τον μαθητή σε ρόλο «μικρού ερευνητή». Μια τέτοια φιλοσοφία ασπάζονται οι φορείς κατάρτισης και εκπαίδευσης της Ευρωπαϊκής Ένωσης οι οποίοι δίνουν έμφαση στη χρήση διδακτικών τεχνικών με βάση την έρευνα και την επίλυση προβλημάτων, θεωρώντας ότι οι ικανότητες και οι συνήθειες που αποκτώνται στο σχολείο έχουν ουσιαστική σημασία για την ανάπτυξη νέων δεξιοτήτων για νέες θέσεις εργασίας στα επόμενα στάδια της ζωής.

Όμως παρά την ανάγκη για συστηματική έρευνα και πειραματισμό στο χώρο των Φυσικών Επιστημών και της Τεχνολογίας, από τη μεριά των μαθητών, αυτό δεν φαίνεται να υποστηρίζεται στην πράξη στον ελλαδικό χώρο. Στο Γυμνάσιο δεν προβλέπεται τυποποιημένο και οργανωμένο Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών, ενώ για τα Εργαστήρια του Λυκείου ο εξοπλισμός, το λογισμικό και οι αισθητήρες φαίνεται να παρουσιάζουν ένα προβληματικό πλαίσιο χρήσης. Ο εξοπλισμός του Multilog Data Logger της εταιρείας Fourier, με τον οποίο είναι εφοδιασμένα και οι αισθητήρες που τον συνοδεύουν, είναι οικονομικά ασύμφοροι και τεχνολογικά δεσμευτικοί για τους εκπαιδευτικούς που το χρησιμοποιούν. Το πλήθος των αισθητήρων είναι περιορισμένο και δεν δίνεται η δυνατότητα στους εκπαιδευτικούς, αλλά και στους μαθητές, να δημιουργήσουν νέους ή να χρησιμοποιήσουν άλλους, διαφορετικής τεχνολογίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο τεχνολογικός εξοπλισμός να μην αξιοποιείται σε πειραματικές και ερευνητικές δραστηριότητες. Για την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων προτείνεται η χρήση του μικροελεγκτή Arduino και των αισθητήρων που συνδέονται με αυτόν.

Όμως, αν και οι εφαρμογές που ενσωματώνουν τον Arduino πληθαίνουν ραγδαία, οι περισσότερες απ’ αυτές ανήκουν στον χώρο της Ρομποτικής και Αυτοματισμού, της Πληροφορικής και των Ηλεκτρονικών. Παρά δηλαδή τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζει η τεχνολογία του Arduino, οι βιβλιογραφικές αναφορές για τη χρήση του στο Εργαστήριο των Φυσικών Επιστημών της Β/θμιας Εκπαίδευσης είναι μάλλον περιορισμένες τόσο στον ελλαδικό, όσο και στο διεθνή χώρο. Οι λόγοι που δεν έχει γενικευτεί ακόμη η χρήση του Arduino στο Εργαστήριο των Φυσικών Επιστημών είναι αρκετοί. Το μη ευέλικτο αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών, αλλά και οι συνδυαστικές γνώσεις Φυσικών Επιστημών, Πληροφορικής και Ηλεκτρονικών που απαιτούνται από έναν εκπαιδευτικό για να αξιοποιήσει την τεχνολογία και τις δυνατότητες του Arduino, φαίνονται να είναι δυο από τους σημαντικότερους. Ταυτόχρονα είναι εμφανής η έλλειψη αρκετών εμπειρικών ερευνών που να αποτιμούν την παιδαγωγική ωφέλεια της χρήσης συστημάτων με βάση τον Arduino στις σχολικές αίθουσες της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.

Στις επόμενες ενότητες θα παρουσιαστεί μια πρωτότυπη χαμηλού κόστους κατασκευή θερμομέτρησης με βάση τον Arduino και δυο αδιάβροχους ψηφιακούς αισθητήρες θερμοκρασίας DS18B20, η οποία μπορεί να συνδεθεί με ένα χαμηλού κόστους ασύρματο πομποδέκτη με τον Η/Υ. Με τον τρόπο αυτό θα αναδειχθούν οι δυνατότητες του Arduino ως ένα χαμηλού κόστους σύστημα συγχρονικής λήψης και απεικόνισης με υψηλές όμως προδιαγραφές, κατάλληλο για το Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών. Τέλος, θα παρουσιαστούν συνοπτικά και τα αποτελέσματα της πιλοτικής έρευνας από την εφαρμογή της συσκευής θερμομέτρησης σε μια εργαστηριακή άσκηση Φυσικής της Α’ Γυμνασίου.

Η αξιοποίηση των αισθητήρων ενός Smartphone στη διδασκαλία της Φυσικής

admin on 16 Ιανουαρίου 2019

Τα τελευταία χρόνια, η ευκολία της πρόσβασης στις τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών, καθώς και το προσιτό κόστος των κινητών συσκευών και των συνδέσεων επικοινωνίας, είχε ως συνέπεια την άνοδο της λεγόμενης κινητής μάθησης. Η µάθηση µέσω κινητών συσκευών (mobile learning ή m-learning) µπορεί να οριστεί ως η κάθε µορφή µάθησης που αξιοποιεί τις δυνατότητες που προσφέρουν οι κινητές (mobile) και ασύρµατες (wireless) τεχνολογίες, όπως Wi-Fi, Bluetooth, multi-hop wireless LAN, GPS, GSM, 4 G και δορυφορικά συστήµατα, smartphones, PDAs, κλπ. Σύμφωνα με άλλο ορισμό, ο όρος κινητή μάθηση αναφέρεται στη διαμοίραση μαθητικού περιεχομένου με κινητές συσκευές όπως είναι τα έξυπνα τηλέφωνα (smartphones). Γενικότερα κινητή μάθηση αποτελεί κάθε μορφή μάθησης μέσω μικρών αυτόνομων συσκευών που μπορούν να συνοδεύουν τους χρήστες παντού και πάντα. Θα πρέπει όμως εδώ να διευκρινιστεί, ότι με τον όρο κινητή μάθηση δεν εννοείται η χρήση των laptops, γιατί η μεταφορά τους γίνεται με συγκεκριμένο σκοπό και χρήση, καθώς επίσης και το γεγονός ότι δεν μεταφέρονται παντού και πάντα όπως τα smartphones. Η μάθηση με τη χρήση φορητών συσκευών θεωρείται ιδιαίτερα αποτελεσματική επειδή είναι εύκολα προσβάσιμη και παρέχει άμεση ηλεκτρονική ανταλλαγή γνώσεων και πληροφοριών, είναι συνεργατική, ενώ παρέχει τη δυνατότητα άμεσης ανατροφοδότησης. Επιπλέον, το είδος αυτό της μάθησης ελκύει το ενδιαφέρον των μαθητών και θεωρείται ευχάριστη ενασχόληση αλλά και ελκυστικό περιβάλλον μάθησης.

Εκπαίδευση στις Φ.Ε. με φορητές συσκευέςΛήψη
Οθόνη smartphone με εφαρμογές

Τα τελευταία χρόνια τα «έξυπνα τηλέφωνα» ή smartphones τείνουν να εξελιχθούν σε ένα από τα σημαντικότερα εργαλεία της m-learning. Ο όρος «smartphones» χαρακτηρίζει τα κινητά τηλέφωνα, τα οποία, παράλληλα με τη λειτουργία τους ως ασύρματα τηλέφωνα, παρέχουν εκτεταμένες πρόσθετες λειτουργίες Η/Υ και σύνδεσης WiFi, ενώ μπορούν να εξοπλιστούν με πρόσθετα λογισμικά, τις λεγόμενες «εφαρμογές» ή apps. Μια σειρά από μελέτες επισημαίνουν την δυνατότητα του smartphone να χρησιμοποιηθεί στην διδακτική διαδικασία σε ένα εντελώς νέο επίπεδο έκφρασης ενισχύοντας έτσι τις ερευνητικές δεξιότητες και γνωστικές ικανότητες των χρηστών του. Όσο αφορά τη Φυσική, τα smartphones μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση της διδασκαλίας της με πολλούς τρόπους.

Με τεκμηρίωση και ανάλυση π.χ. διαφόρων πειραμάτων με τη χρήση της κάμερας, με ασύρματη ανταλλαγή δεδομένων, με διεξαγωγή έρευνας στο διαδίκτυο, ή με το να χρησιμοποιηθούν ως ελκυστικά εργαλεία μέτρησης, πειραματισμού και επιστημονικών επιδείξεων. Η τελευταία δυνατότητα είναι εφικτή χάρη στους διάφορους αισθητήρες με τους οποίους είναι εφοδιασμένα τα smartphones, αλλά και στη διαθεσιμότητα των διαφόρων δωρεάν εφαρμογών που μπορούν να «κατεβάσουν» και να τις ενσωματώσουν στις συσκευές. Με τον τρόπο αυτό τα smartphones μπορούν να βοηθήσουν τους μαθητές να παίξουν ένα πολύ ενεργό ρόλο στη δική τους μάθηση. Η χρήση των smartphones στο πλαίσιο μιας συνεργατικής μάθησης επίσης, μπορεί να προκαλέσει «επαύξηση του φυσικού χώρου µε ψηφιακές πληροφορίες» σε αντίθεση µε τις “κλασικές” εφαρµογές συνεργατικής µάθησης µέσω υπολογιστή. Μπορεί δηλαδή να φέρει την ψηφιακή πληροφορία µέσα στο φυσικό χώρο της µάθησης, και όχι τη µάθηση µέσα στον ψηφιακό χώρο του υπολογιστή. Με αυτόν τον τρόπο η φυσική εμπειρία και οι αφηρημένες έννοιες βιώνονται φυσικά και ταυτόχρονα, γεγονός που διευκολύνει την κατανόηση των αφηρηµένων εννοιών.

<

Τι είναι το Μοντέλο Μεταφοράς Ενέργειας (Μο.Μ.Ε.)

admin on 14 Ιανουαρίου 2019

Με τον όρο «Μοντέλο Μεταφοράς Ενέργειας», ή Mο.M.E. εν συντομία, εννοείται ένα σύνολο ιδιοτήτων, αρχών και νόμων που διέπουν την έννοια της ενέργειας σε εννοιολογικό, επιστημολογικό, διδακτικό και λειτουργικό επίπεδο. Το προτεινόμενο μοντέλο, για την δημιουργία του οποίου ελήφθησαν υπόψη τα πορίσματα και οι προτάσεις της ελληνικής και διεθνούς βιβλιογραφίας, αποτελεί μια δημιουργική και πρωτότυπη σύνθεση των απόψεων και προτάσεων που έχουν διατυπωθεί τις τελευταίες δεκαετίες στο χώρο της διδακτικής των Φυσικών Επιστημών, γενικότερα, και της έννοιας της ενέργειας, ειδικότερα.

Μια από της κεντρικές ιδέες του μοντέλου αποτελεί η έννοια της «μεταφοράς» ενέργειας, μια έννοια για την οποία αρκετοί ερευνητές των Φυσικών Επιστημών  τόνισαν την σημασία της και τη λειτουργικότητα της. Στο πλαίσιο του Mο.M.E., η έννοια της «μεταφοράς» ενέργειας αναδεικνύεται κυρίαρχη έννοια, ενώ υποβαθμίζονται οι έννοιες «μετατροπή» και «μορφές» ενέργειας και προτείνεται η κατάργηση τους ως έννοιες που περισσότερο σύγχυση προκαλούν, παρά προσφέρουν ουσιαστικότερη  κατανόηση των φαινομένων και των διαφόρων αλλαγών που τα συνοδεύουν.

Λαμβάνοντας υπόψη τις θεωρητικές εργασίες και εμπειρικές έρευνες που συνδέουν την ενέργεια με τις διάφορες μεταβολές που παρατηρούνται στη φύση, προτείνεται η σύνδεση της ενέργειας με τις αλλαγές, με ένα συγκεκριμένο τρόπο, ο οποίος απαντά άμεσα στο ερώτημα που αφορά την φύση της ενέργειας, ενώ συνδέεται έμμεσα με τις βασικές αρχές της, που είναι η διατήρηση και διασπορά της.

Η Αρχή Διατήρησης της ενέργειας (Α.Δ.Ε) επεκτείνεται και συμπληρώνεται με την αρχή της διασποράς της, που είναι ο διδακτικός μετασχηματισμός του 2ου θερμοδυναμικού νόμου. Η ενοποίηση αυτή, που υπάρχει στο επίκεντρο του προβληματισμού της διδασκαλίας της έννοιας της ενέργειας αρκετές δεκαετίες οδηγεί στην Γενικευμένη Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας (Γ.Α.Δ.Ε). Η ιδέα του διαχωρισμού της ενέργειας σε διαθέσιμη ή χρήσιμη και διασπειρόμενη αποτελεί την πρόταση του Μο.Μ.Ε. για γεφυροποίηση της φαινομενικής αντίφασης που υπάρχει μεταξύ της επιστημονικής χρήσης της έννοιας (η ενέργεια διατηρείται) και αυτής που χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή (η ενέργεια παράγεται και καταναλώνεται).

Ακόμη, αυτός ο διαχωρισμός βοηθά στην κατανόηση της έννοιας της απόδοσης, μιας έννοιας που αναφέρεται συχνά σε κοινωνικοεπιστημονικά θέματα που σχετίζονται με την ενέργεια, όπως είναι η κατανάλωση καυσίμων, η ελάττωση των ορυκτών καυσίμων κ.λπ.  Η συνεισφορά του Μo.Μ.Ε. στην κατανόηση της έννοιας της απόδοσης έρχεται να προστεθεί στον προβληματισμό και στις σχετικά λίγες έρευνες που έχουν γίνει γύρω από τη διδασκαλία της.

Ιδιαίτερη, επίσης, έμφαση δίνεται στην σημαντική έννοια της ισχύος, η οποία, αν και οι δυσκολίες στη διδασκαλία της είναι γνωστές, δεν έχει τη θέση που της αρμόζει στην παραδοσιακή διδασκαλία των ενεργειακών θεμάτων.

Συνοπτική περιγραφή του Μο.Μ.Ε.

Σύμφωνα, λοιπόν, με το Μοντέλο Μεταφοράς Ενέργειας, η ενέργεια θεωρείται ότι είναι εντοπισμένη «κάπου» και, όταν συμβαίνει «κάτι» ή παρατηρείται κάποια κατάλληλη αλλαγή, αυτή (η ενέργεια) μεταφέρεται με κάποια διαδικασία από το ένα μέρος στο άλλο. Τυπικά παραδείγματα είναι οι εκφράσεις: «Η ενέργεια της μπαταρίας μεταφέρεται στη λάμπα με το ηλεκτρικό ρεύμα (ηλεκτρικά) και από τη λάμπα στο περιβάλλον με το φως και με τη θέρμανση (θερμικά)» ή «Η ενέργεια από τον ήλιο μεταφέρεται στα φυτά με ακτινοβολία.» κ.λπ.

Η προσέγγιση του Μο.Μ.Ε. εστιάζει σε ερωτήσεις, όπως :

Που ήταν η ενέργεια στην αρχή και στο τέλος του φαινομένου;  και   Πώς πήγε εκεί;

Στην ορολογία της «μεταφοράς» ενέργειας τρεις είναι οι βασικές έννοιες – κλειδιά :

  1. Οι αποθήκες ή πηγές ενέργειας (αποθήκευση ενέργειας)
  2. Οι τρόποι μεταφοράς ενέργειας (μεταφορά ενέργειας)
  3. Οι εναλλάκτες ενέργειας (αλλάζουν τον τρόπο μεταφοράς ενέργειας).

Επίσης σε κάθε μεταφορά ενέργειας από το ένα μέρος στο άλλο, ένα ποσό θα διασπείρεται στο περιβάλλον και θεωρείται μη διαθέσιμη ενέργεια, σε αντίθεση με την ενέργεια που βρίσκεται αποθηκευμένη σε μέρη που μπορεί να αξιοποιηθεί ή να μεταφερθεί και θεωρείται διαθέσιμη.

Καλημέρα κόσμε!

admin on 25 Δεκεμβρίου 2018

Καλωσήλθατε στο WordPress! Αυτό είναι το πρώτο σας άρθρο. Αλλάξτε το ή διαγράψτε το και αρχίστε να γράφετε!