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.