Ανάπτυξη και αξιολόγηση διδακτικών μαθησιακών σειρών για την εκπαίδευση εκπαιδευτικών στη νανοτεχνολογία
Authors: Μάνου Λεωνίδας 
Published: September 2021

Η Νανοεπιστήμη-Νανοτεχνολογία (Ν-ΕΤ) θεωρείται ένα αναδυόμενο πεδίο έρευνας στην κατεύθυνση της ανάπτυξης νέων υλικών με απώτερο στόχο τη δημιουργία σύγχρονων εφαρμογών που θα βελτιώσουν την ποιότητα ζωής του ανθρώπου. Αυτές οι εφαρμογές έχουν ήδη εισβάλλει στην αγορά και πολλά από τα προϊόντα χρησιμοποιούνται από τους πολίτες. Συνεπακόλουθα, δημιουργείται η ανάγκη για νανο-εγγράμματους πολίτες οι οποίοι καλούνται να αναπτύξουν μία ενημερωμένη στάση απέναντι στις νέες εξελίξεις. Για το λόγο αυτό η εισαγωγή της Ν-ΕΤ στην εκπαίδευση προβάλλεται ως αναγκαιότητα. Σημαντικό ρόλο στο εγχείρημα αυτό διαδραματίζουν οι εκπαιδευτικοί. Ωστόσο, η πλειοψηφία των εν ενεργεία εκπαιδευτικών υποχρεωτικής εκπαίδευσης δεν είχαν την ευκαιρία να μάθουν για το νέο αυτό πεδίο έρευνας όταν φοιτούσαν στο σχολείο ή κατά τη διάρκεια των ακαδημαϊκών σπουδών τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να είναι δύσκολο για αυτούς να διδάξουν ένα νέο πεδίο για το οποίο κατέχουν ελάχιστη έως μηδαμινή γνώση. Επιπλέον, οι ίδιοι υποστηρίζουν ότι το ισχύον αναλυτικό πρόγραμμα περιλαμβάνει από μία μεγάλη ποσότητα γνωστικού φορτίου και φαίνονται απρόθυμοι να εισάγουν ένα νέο περιεχόμενο στους μαθητές τους. Ειδικότερα, οι εκπαιδευτικοί της α/θμιας εκπαίδευσης είναι υπεύθυνοι για την εκπαίδευση των μαθητών τους σε πολλαπλά θεματικά πεδία (γλώσσα, ιστορία, μαθηματικά), που σημαίνει ότι οι ίδιοι δεν έχουν εξειδικευτεί σε συγκεκριμένο πεδίο των Φ.Ε. Η παρούσα διατριβή προέκυψε ως απόκριση στις σύγχρονες προκλήσεις της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών (ΦΕ), περί της εισαγωγής του αναδυόμενου πεδίου της Νανοεπιστήμης-Νανοτεχνολογίας (Ν-ΕΤ) στην εκπαίδευση. Λαμβάνοντας υπόψη τον κρίσιμο ρόλο των εκπαιδευτικών για την επιτυχία του εγχειρήματος αυτού, η διατριβή επικεντρώνεται στο να μελετήσει ζητήματα που αφορούν την εκπαίδευση εκπαιδευτικών α/θμιας εκπαίδευσης σε έννοιες και φαινόμενα της Ν-ΕΤ. Συγκεκριμένα, το επίκεντρο στράφηκε σε τρεις κατευθύνσεις: (α) στον καθορισμό του περιεχομένου και τον διδακτικό μετασχηματισμό του, (β) στην ανάδειξη των αρχικών απόψεων των εκπαιδευτικών για το εν λόγω περιεχόμενο, (γ) στη μελέτη της κατανόησης των εκπαιδευτικών, κατόπιν επιμόρφωσής τους, στο περιεχόμενο της Ν-ΕΤ. Η έρευνα δομήθηκε σε τρεις φάσεις. Κατά την πρώτη φάση, εφαρμόστηκε η πρώτη Διδακτική Μαθησιακή Σειρά (ΔΜΣ1-πιλοτική εφαρμογή) Ν-ΕΤ σε τέσσερις εν ενεργεία εκπαιδευτικούς α/θμιας εκπαίδευσης. Στόχος ήταν να καταγραφούν προβλήματα κατανόησης και γενικότερα ζητήματα (π.χ. την εφαρμοσιμότητα του εκπαιδευτικού υλικού) της εκπαίδευσης των συμμετεχόντων στη Ν-ΕΤ. Η δεύτερη φάση είχε ως στόχο να συλλεχθούν και να αναλυθούν οι αρχικές απόψεις ενός μεγάλου αριθμού μελλοντικών και εν ενεργεία εκπαιδευτικών α/θμιας εκπαίδευσης για το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ. Στην τρίτη φάση έλαβαν μέρος δεκατρείς εκπαιδευτικοί με στόχο να μελετηθεί η κατανόηση των συμμετεχόντων στο σύγχρονο περιεχόμενο. Τα δύο προγράμματα εκπαίδευσης (πρώτη και τρίτη φάση) διακρίνονταν από κοινή δομή. Δηλαδή οι συμμετέχοντες εκπαιδευτικοί πρώτα επιμορφώθηκαν στο περιεχόμενο της Ν-ΕΤ και στη συνέχεια κλήθηκαν οι ίδιοι να διδάξουν το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ στους μαθητές τους. Στα πλαίσια της επιμόρφωσης των εκπαιδευτικών της πρώτης και τρίτης φάσης σχεδιάστηκαν δύο Διδακτικές Μαθησιακές Σειρές (ΔΜΣ) με περιεχόμενο Ν-ΕΤ. Προκειμένου να σχεδιαστούν οι δύο ΔΜΣ ελήφθησαν υπόψη προτάσεις σχετικές με τον καθορισμό του περιεχομένου της Ν-ΕΤ στις τρεις βαθμίδες εκπαίδευσης και επισημάνσεις της βιβλιογραφίας αναφορικά με τη διδασκαλία και τη μάθηση του σύγχρονου περιεχομένου. Κατόπιν διδακτικού μετασχηματισμού, ο πυρήνας του περιεχομένου στο οποίο επιμορφώθηκαν οι εκπαιδευτικοί δομήθηκε από πέντε έννοιες ή Μεγάλες Ιδέες της Ν-ΕΤ: «το μέγεθος και την κλίμακα», «τις ιδιότητες που εξαρτώνται από το μέγεθος», «τα όργανα και την οργανολογία», «τα μοντέλα και τις προσομοιώσεις» και την «Επιστήμη-Τεχνολογία-Κοινωνία». Ως μέσα συλλογής δεδομένων και για τις τρεις φάσεις χρησιμοποιήθηκε ένα γραπτό ερωτηματολόγιο και οι σημειώσεις του ερευνητή. Το γραπτό ερωτηματολόγιο που χρησιμοποιήθηκε στην πρώτη φάση τροποποιήθηκε και εφαρμόστηκε στη δεύτερη και τρίτη φάση της έρευνας. Οι γραπτές σημειώσεις του ερευνητή χρησίμευσαν ώστε να αναδειχτούν τα προβλήματα συμπλήρωσης του ερωτηματολογίου, οι δυσκολίες χειρισμού του εκπαιδευτικού υλικού, οι ανάγκες των εκπαιδευτικών αναφορικά με την εκπαίδευσή τους στο περιεχόμενο κτλ. Η μέθοδος ανάλυσης των δεδομένων ήταν η ανάλυση του περιεχομένου.Τα αποτελέσματα της πρώτης φάσης της έρευνας θεωρούνται ενθαρρυντικά ως προς την κατανόηση των όψεων του διδακτικά μετασχηματισμένου περιεχομένου από τους εκπαιδευτικούς. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι συμμετέχοντες εκπαιδευτικοί απέκτησαν κατανόηση για τη φύση του πεδίου της Ν-ΕΤ, το μέγεθος και την κλίμακα, τις εφαρμογές του σύγχρονου πεδίου στην καθημερινή ζωή κτλ. Παρόλα αυτά, παρατηρήθηκαν ασάφειες όσον αφορά άλλες έννοιες όπως τη νανοκλίμακα. Επιπλέον, σημειώθηκαν οι δυσκολίες των συμμετεχόντων να χειριστούν τμήματα του εκπαιδευτικού υλικού και επισημάνσεις τους το περιεχόμενο της ΔΜΣ να εμπλουτιστεί με νέα παραδείγματα. Τα αποτελέσματα της δεύτερης φάσης ανέδειξαν ότι οι (μελλοντικοί και εν ενεργεία) εκπαιδευτικοί α/θμιας εκπαίδευσης κατέχουν εναλλακτικές ιδέες για τις έννοιες και τα φαινόμενα της Ν-ΕΤ. Ειδικότερα και αναφορικά με το πώς οι συμμετέχοντες νοηματοδοτούν τη Ν-ΕΤ, φάνηκε ότι η πλειοψηφία των συμμετεχόντων επικεντρώνεται στο μέγεθος και στη κλίμακα και στις σύγχρονες εφαρμογές προκειμένου να περιγράψει το νέο πεδίο. Ωστόσο, οι αναφορές αυτές χαρακτηρίστηκαν από παρανοήσεις ή ασάφεια. Αναφορικά με τα φαινόμενα της φύσης, που σχετίζονται με τη τοπογραφία στη μίκρο- και νάνο- κλίμακα, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι ερμηνείες βασίζονται στην αισθητηριακή αντίληψη ή/και στην καθημερινή εμπειρία και βρίσκονται μακριά από την επιστημονική άποψη. Τα αποτελέσματα της τρίτης φάσης της έρευνας ήταν θετικά αναφορικά με τη μάθηση του περιεχομένου της Ν-ΕΤ από τους συμμετέχοντες εκπαιδευτικούς. Για παράδειγμα, ιδιαίτερα ενθαρρυντικά αποτελέσματα σημειώθηκαν στην κατανόηση της φύσης της Ν-ΕΤ και στο μέγεθος και την κλίμακα. Προβλήματα σημειώθηκαν στο να εμπλέκουν οι εκπαιδευτικοί έννοιες του επιστημονικού περιεχομένου ώστε να ερμηνεύσουν νάνο-φαινόμενα του φυσικού κόσμου.Στη σχετική βιβλιογραφία εκπαίδευσης της Ν-ΕΤ έχουν αναδειχτεί ζητήματα όπως ο καθορισμός του περιεχομένου, ο διδακτικός μετασχηματισμός του, η ανάδειξη αρχικών απόψεων των εκπαιδευτικών για αυτό το σύγχρονο περιεχόμενο και η μελέτη των προβλημάτων κατανόησης. Θεωρούμε ότι η παρούσα διατριβή συνεισφέρει στους προβληματισμούς αυτούς.