Εφαρμογές Νανοτεχνολογίας για μαθητές Λυκείου
Creators: name: Ντεβετούδη, Ελένη Σταύρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: ΝΕΤ
Μεγάλες Ιδέες
ΔΜΑ
NST
Big Ideas
TLS

description: Η Νανοεπιστήμη και η Νανοτεχνολογία (Ν-ΕΤ) αποτελούν ένα σύγχρονο και αναδυόμενο διεπιστημονικό πεδίο που επικεντρώνεται στον χειρισμό της ύλης και στην εκμετάλλευση των υλικών. Οι νέες ιδιότητες που εμφανίζουν τα υλικά στην κλίμακα του νάνο, χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη καινοτόμων προϊόντων και εφαρμογών σε μια πληθώρα πεδίων, όπως η ιατρική, τα ηλεκτρονικά και τα υφάσματα, με σκοπό τη βελτίωση της ποιότητας ζωής των ανθρώπων. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει έντονο ενδιαφέρον για την εισαγωγή σύγχρονων θεμάτων φυσικής στην εκπαίδευση, όπως η νανοεπιστήμη, η νανοτεχνολογία. Δεδομένου ότι η ανάπτυξη των Ν-ΕΤ είναι ραγδαία, η ενσωμάτωσή τους στην εκπαίδευση κρίνεται αναγκαία, διότι οι κοινωνικές ανάγκες για έναν νανο-εγγράμματο πολίτη όλο και μεγαλώνουν, όπως και οι ανάγκες της βιομηχανίας για εξειδικευμένο προσωπικό σε θέματα Ν-ΕΤ. Επίσης, έρευνες έχουν δείξει ότι οι μαθητές τρέφουν μεγάλο ενδιαφέρον για τέτοια σύγχρονα θέματα φυσικής, ωστόσο η ελλιπής κατάρτιση τω εκπαιδευτικών κάνει την ενσωμάτωσή τους στην εκπαίδευση πρόκληση. Αυτός είναι ο λόγος που αναπτύχθηκαν οι εννέα Μεγάλες Ιδέες των Ν-ΕΤ, με το ερευνητικό ενδιαφέρον γύρω από αυτό το θέμα να είναι έντονο. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η σχεδίαση, η ανάπτυξη, η εφαρμογή και η αποτίμηση εκπαιδευτικού υλικού με περιεχόμενο Ν-ΕΤ. Η αποτίμηση θα γίνει ως προς τις γνώσεις των μαθητών, τα κίνητρά τους ως προς τη φυσική, τις δεξιότητες συνεργασίας που ανέπτυξαν και ως προς το ενδιαφέρον που προκάλεσε στους μαθητές το υλικό. Άλλος σκοπός της εργασίας είναι να εντοπίσει τις αντιλήψεις των μαθητών σε θέματα Ν-ΕΤ. Το υλικό που αναπτύχθηκε απευθύνεται σε μαθητές Λυκείου και μπορεί να εφαρμοστεί σε ομίλους ή science club. Πρόκειται για ΔΜΑ που βασίζονται στις μεγάλες Ιδέες των Ν-ΕΤ, ενσωματώνοντας στις δραστηριότητες παραδείγματα και από το πεδίο της βιομιμητικής, όπως για παράδειγμα το φαινόμενο του λωτού. Για την ανάπτυξη του υλικού χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο ADDIE και για τον διδακτικό μετασχηματισμό του επιστημονικού περιεχομένου το μοντέλο MER. Η προσέγγιση που ακολουθήθηκε είναι εποικοδομητική και συγκεκριμένα επιλέχθηκε το μοντέλο 5 Ε. Η εφαρμογή έλαβε χώρα στο Πειραματικό Λύκειο του Α.Π.Θ., στο πλαίσιο των ομίλων και τα μέσα συλλογής δεδομένων ήταν γραπτά ερωτηματολόγια και ημιδομημένες συνεντεύξεις. Όσον αφορά τα αποτελέσματα της έρευνας, το υλικό προκάλεσε το ενδιαφέρον των μαθητών, λόγω των προβλημάτων αφόρμησης, των πειραμάτων που περιλαμβάνουν οι δραστηριότητες (πραγματικά και με λογισμικό), καθώς και των βίντεο που προβλήθηκαν. Ως προς τα κίνητρα των μαθητών παρατηρήθηκε ότι αυτά ενισχύθηκαν, όπως συνέβη και με τις δεξιότητες συνεργασίας τους. Ως προς τις γνώσεις των μαθητών παρατηρήθηκε ότι οι μαθητές δίνουν ερμηνείες με βάση μια αναγνωρίσιμη αιτία, χωρίς να κάνουν συνδέσεις με τη μίκρο και νάνο δομή. Επιπλέον, βάσει των αποτελεσμάτων της έρευνας, οι μαθητές απέκτησαν γνώσεις σε θέματα ΝΕΤ.
description: Nanoscience and Nanotechnology (NST) represent a modern and emerging interdisciplinary field focused on manipulating matter and exploiting materials. The new properties that materials exhibit at the nanoscale are being used to develop innovative products and applications across a wide range of fields, such as medicine, electronics, and textiles, with the goal of improving people's quality of life. In recent years, there has been significant interest in introducing contemporary physics topics into education, such as nanoscience and nanotechnology. Given the rapid development of NST, its integration into education is considered essential, as societal demands for a nano-literate citizenry continue to grow, along with the industry's need for specialized personnel in NST-related fields. Additionally, research has shown that students have a strong interest in such modern physics topics, though the lack of teacher training presents a challenge to their inclusion in education. This is why the Nine Big Ideas of NST were developed, with significant research interest surrounding this subject. The aim of this study is the design, development, implementation, and evaluation of educational material with NST content. The evaluation will focus on students' knowledge, their motivation towards physics, and the collaboration skills they develop. Another goal of the study is to identify students' perceptions regarding NST topics. The material developed is intended for high school students and can be used in groups or science clubs. It consists of learning activities based on the Big Ideas of NST, incorporating examples from the field of biomimicry, such as the lotus effect. The ADDIE model was used for material development, and the MER model was applied for the instructional transformation of scientific content. A constructivist approach was followed, specifically using the 5E model. The implementation took place at the First Experimental High School of the Aristotle University of Thessaloniki, within the framework of student groups, and the data collection methods included questionnaires, and interviews. Regarding the research results, the material sparked students' interest due to the real-world problems presented, the experiments included in the activities (both physical and software-based), as well as the videos shown. Students' motivation was observed to increase, as did their collaboration skills. In terms of knowledge, students tended to provide explanations based on a recognizable cause, though without making connections to the micro and nano structure. Furthermore, based on the research findings, students gained knowledge on NST topics.