Οδηγός Εκπαιδευτικού

Transcript

1 Μία γέφυρα ανάμεσα στην έρευνα στη Σύγχρονη Φυσική και την επιχειρηματικότητα στη νανοτεχνολογία Οδηγός Εκπαιδευτικού Έκδοση 1η ΤΟ εργο Quantum Spin-Off χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση μέσω του Προγράμματος LLP Comenius ( LLP BE-COMENIUS-CMP). Miriam Herrmann & Renaat Frans (2014)

2 Quantum Spin-Off 2 Πίνακας Περιεχομένων 1 Εισαγωγή Λίγα λόγια για το Quantum Spin-Off Δομή των κεφαλαίων Επίσκεπτοντας τον Νανοκόσμο Ετυμολογία του όρου Νάνο (Nano) Κατανοώντας τη νανοκλίμακα Η νανοκλίμακα στην καθημερινή ζωή Μαθησιακοί Σταθμοί: Κβαντική Φυσική Νέες έννοιες για την κατανόηση του κόσμου Μαθησιακοί Σταθμοί στη Νανοτεχνολογία Δημοσιεύσεις στο χώρο της Νανοεπιστήμης Επιλογή των άρθρων Μέθοδος για Μελέτη Νανοεταιρίες Το επιχειρηματικό μοντέλο Canvas Καθιερώνοντας Επικοινωνία των Μαθητών με τους Νανοερευνητές και τις Νανοεπιχειρήσεις 10 8 Φυλλάδιο και παρουσίαση Αξιολόγηση Παράρτημα Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0) Under the following terms: Attribution You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made. You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use. NonCommercial You may not use the material for commercial purposes. You can: Share copy and redistribute the material in any medium or format Adapt remix, transform, and build upon the material The licensor cannot revoke these freedoms as long as you follow the license terms. Η βιβλιογραφική αναφορά του παρόντος: Herrmann M. & Frans R. (2014). Quantum SpinOff Teacher Guidelines. Center for Science and Technology Education, University of Applied Sciences and Arts Northwestern Switzerland (FHNW) & Centre for Subject Matter Teaching, KHLim Katholieke Hogeschool Limburg, Diepenbeek, Belgium

3 Quantum Spin-Off 3 1 Εισαγωγή Το έργο Quantum Spin-Off ασχολείται με την περιοχή της νανοεπιστήμης. Οι κατευθυντήριες γραμμές για τους εκπαιδευτικούς που παρουσιάζονται σε αυτό το έγγραφο έχουν αναπτυχθεί στα πλαίσια του έργου από 10 εταίρους από 4 διαφορετικές Ευρωπαϊκές χώρες (Βέλγιο, Ελβετία, Ελλάδα και Εσθονία). 1.1 Λίγα λόγια για το Quantum Spin-Off Στόχος του έργου: Να φέρει σε επαφή μαθητές σχολείων με ερευνητές καθώς και εταιρίες που δραστηριοποιούνται στο χώρο της νανοτεχνολογίας και της νανοεπιστήμης. Σε ποιούς απευθύνεται: Μαθητές Λυκείου Τεχνολογικής και Θετικής κατεύθυνσης ή άλλοι μαθητές οι οποίοι έχουν ενδιαφέρον για τη Φυσική ή τη Χημεία. Επισκέψεις εκτός σχολείου: Οι μαθητές κατά τη διάρκεια της ενασχόλησής τους στο Quantum Spin- Off θα επισκεφθούν ένα εργαστήριο έρευνας στη νανοεπιστήμη και μία επιχείρηση η οποία δραστηριοποιείται στο χώρο της νανοτεχνολογίας. Γνώσεις Κβαντομηχανικής: Οι μαθητές εργάζονται και μελετούν «σταθμούς μάθησης» αφιερωμένους στην Κβαντομηχανική. Μελέτη Επιστημονικών άρθρων: Οι μαθητές επεξεργάζονται επιστημονικές δημοσιεύσεις στο χώρο της νανοεπιστήμης και νανοτεχνολογίας και επικοινωνούν διαδικτυακά με τους ερευνητές ώστε να θέσουν ερωτήσεις και να λύσουν τις απορείες τους. Δημιουργία εικονικής spinoff εταιρίας: Βασοζόμενοι στην έρευνα που θα διεξάγουν στο χώρο της νανοτεχνολογίας, οι μαθητές θα κληθούν να δημιουργησουν μία εικονική spinoff εταιρία παρουσιάζοντας ένα υποδειγματικό επιχειρηματικό μοντέλο. Φυλλάδιο και παρουσίαση: Οι μαθητές ετοιμάζουν ένα φυλλάδιο το οποίο θα αποτελέσει τη βάση της τελικής τους παρουσίασης. 1.2 Δομή των κεφαλαίων Η δομή των κεφαλαίων που ακολουθούν: 1. Μαθησιακός Στόχος 2. Ενότητες δραστηριοτήτων 3. Υλικά 4. Διδακτικά ζητήματα 5. Δραστηριότητες για εκπαιδευτικούς και μαθητές 6. Ασκήσεις για εκπαιδευτικούς (εκπαίδευση και επιμόρφωση) Οι ξεκάθαροι μαθησιακοί στόχοι, οι οποίοι αναφέρονται στην αρχή του κάθε κεφαλαίου συμβάλλουν στην καλύτερη κατανόηση των δραστηριοτήτων που ακολουθούν, ενώ μπορούν να μετασχηματιστούν και ως δεξιοτήτες. Η σειρά δραστηριοτήτων προσφέρει μία ολοκληρωμένη πρόταση για το κατάλληλο χρονικό σημείο που πρέπει να παρουσιαστεί το κάθε θέμα σε κάθε ενότητα και τα οποία παρουσιάζονται και αναλυόνται στα υλικά. Τα διδακτικά ζητήματα

4 Quantum Spin-Off 4 συνδέονται με αποτελέσματα επιστημονικών ερευνών με μία σειρά συγκεκριμένων προτάσεων, οι οποίες βοηθούν στη σύνδεση μεταξύ γνώσης και πράξης με τις προτεινόμενες ασκήσεις για εκπαιδευτικούς. 2 Επίσκεπτοντας τον Νανοκόσμο 2.1 Ετυμολογία του όρου Νάνο (Nano) Μαθησιακός Στόχος: Να εξηγηθεί ο όρος νάνο (nano) Αλληλουχία: Εισαγωγή (Ενότητα 1) Δραστηριότητες για εκπαιδευτικούς: Νανο είναι ένα ελληνικό πρόθεμα που σημαίνει ένα «δισεκατομμυριοστό» (ένα δισεκατομμυριοστό ενός μέτρου είναι η μονάδα μέτρησης στον τομέα της νανοτεχνολογίας). Ένα άτομο είναι μικρότερο ενός νανομέτρου, αλλά ένα μόριο μπορεί να είναι μεγαλύτερο αυτού του μεγέθους. Ένα νανόµετρο (nm) ισούται µε ένα δισεκατοµµυριοστό του µέτρου, είναι δηλαδή δεκάδες χιλιάδες φορές µικρότερο από το πάχος µιας ανθρώπινης τρίχας 2.2 Κατανοώντας τη νανοκλίμακα Μαθησιακός Στόχος: Να αναπτυχθεί μία πρώτη αίσθηση του νανοκόσμου Ενότητες δραστηριοτήτων: Εισαγωγή [Ενότητα 1] Υλικό: Ο νανόκοσμος αποτελεί μία αφηρημένη περιοχή για τους μαθητές καθώς τα νανοϋλικά είναι πολύ μικρά σε μέγεθος και οι διαδικασίες που πραγματοποιούνται δεν μπορούν να μελετηθούν με απευθείας παρατήρηση. Η έλλειψη της διαίσθησης κατά τη μελέτη του νανόκοσμου κάνει αναγκαία την εκπαίδευση των μαθητών για την κατανόηση των εννοιών του νανόκοσμου. Η απτική αναπαράσταση θα ήταν ιδανική για την καλύτερη κατανόηση από τους μαθητές, ειδικά κατά την χρησιμοποίηση του μικροσκοπίου. Εναλλακτικά, η παρουσίαση συγκρίσεων μπορεί να συμβάλλει στην κατανόηση της νανοκλίμακας από τους μαθητές (π.χ..ένα νανόµετρο (nm) ισούται µε ένα δισεκατοµµυριοστό του µέτρου, είναι δηλαδή δεκάδες χιλιάδες φορές µικρότερο από το πάχος µιας ανθρώπινης τρίχας). Χαρακτηριστικό παράδειγμα εποπτικού υλικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί είναι το βίντεο Powers of 10 που μπορεί να βρεθεί εδώ ( Δραστηριότητες για μαθητές: Αναπτύξτε τη δική σας ιδέα για να παραστήσετε τη νανοκλίμακα. Η ιδέα σας θα πρέπει να είναι απλή και να μπορεί να παρουσιαστεί σε 5 λεπτά μπροστά στην τάξη. Ασκήσεις για εκπαιδευτικούς (εκπαίδευση και επιμόρφωση):. Ποιές βασικές ερωτήσεις μπορείτε να κάνετε στους μαθητές μετά την παρακολούθηση του βίντεο Powers of Ten ; Η αναζήτηση της απάντησης στην κεντρική ερώτηση θα οδηγήσει τους μαθητές στην κατάκτηση του ακόλουθου μαθησιακού στόχου:... αναπτύσσοντας μία καλή αίσθηση της νανοκλίμακας. 2.3 Η νανοκλίμακα στην καθημερινή ζωή Μαθησιακός Στόχος: Να συνδέσει νέα γνώση (ικανότητες) με την καθημερινή ζωή (μαθησιακή θεωρία κονστρουκτιβισμού)

5 Quantum Spin-Off 5 Ενότητες δραστηριοτήτων: Εισαγωγή (Ενότητα 1) ή επιμόρφωση εκπαιδευτικών (συμμετοχή στην Spin-up Day) Διδακτικά ζητήματα: Οι μαθητές, στην πλειοψηφία τους, δεν έχουν εμπειρίες από το νανόκοσμο. Στο ξεκίνημα της διδακτικής αλληλουχίας η νανοτεχνολογία πρέπει να συνδεθεί με την καθημερινή ζωή των μαθητών. Αυτή η σύνδεση με τις καθημερινές εμπειρίες των μαθητών βοηθά σημαντικά στο να προκαλέσουν ενδιαφέρον στη νανοεπιστήμες και τη νανοτεχνολογία. Η προτεινόμενη διδακτική προσέγγιση ενισχύεται ακόμη περισσότερο από τη σύνδεση της νέας γνώσης για το νανόκοσμο με προηγούμενη γνώση που έχουν οι μαθητές. Μαθητικές δραστηριότητες: Προϊόντα νανοτεχνολογίας παρουσιάζονται στους μαθητές. Οι ίδιοι οι μαθητές επιλέγουν ποιά συγκεκριμένα νανοχαρακτηριστικά παρουθσιάζονται σε κάθε προϊόν. Αυτοκαθαριζόμενες επιφάνειες όπως, γυαλιά για σκι, σπρέι για καθρέπτες, φύλλα λωτού Η αντιμικροβιακή δράση του νανο-ασημιού σε ρούχα, ασημένιο νόμισμα στο γάλα (στο παρελθόν ασημένια νομίσματα τοποθετούνταν μέσα στο γάλα για να επιμηκύνουν τη ζωή του Βελτιωμένες ιδιότητες υλικών οι οποίες οφείλονται σε νανοσωλήνες άνθρακα όπως, ρακέτα τέννις, σκελετός ποδηλάτου Συμπεριφορά νανοσωματιδίων στην επιφάνεια υλικών όπως στα ιριδίζουσα φτερά του σκαθαριού, μαργαριτάρια, το κάτω μέρος των ποδιών συγκεκριμένων σαυρών (gecko) Ακολουθήστε τον σύνδεσμο για να παίξετε ένα παιχνίδι εύρεσης νανο-αντικειμένων σε ένα δωμάτιο: Εργασία για το σπίτι: Οι μαθητές φέρνουν νανοπροϊόντα τα οποία έχουν βρει στο σπίτι τους. (Εναλλακτικά μπορεί και ο δάσκαλος να φέρει τα προϊόντα στην τάξη) Δραστηριότητες για εκπαιδευτικούς (επιμόρφωση): Τα αντικείμενα καθημερινής χρήσης αποτελούν κατάλληλη αφετηρία για δραστηριότητες στην τάξη βοηθώντας τους μαθητές να οικοδομήσουν νέα γνώση βασιζόμενοι σε υπάρχουσες εμπειρίες με νανοπροϊόντα. Ο εκπαιδευτικός αναπτύσσει μία σύντομη δραστηριότητα στα νανοπροϊόντα τα οποία γνωρίζουν οι μαθητές. Κατά τη διάρκεια της επιμόρφωσης ο εκπαιδευτικός δοκιμάζει τη δραστηριότητα, ενώ οι υπόλοιποι εκπαιδευτικοί προσφέρουν τη γνώμη τους στις παρακάτω κατηγορίες: κινητοποίηση των μαθητών σύνδεση με την καθημερινή ζωή πρωτοτυπία της ιδέας 3 Μαθησιακοί Σταθμοί: Κβαντική Φυσική Νέες έννοιες για την κατανόηση του κόσμου Μαθησιακός στόχος: Να εξηγήσει τη μοναδική συμπεριφορά των υλικών στη νανοκλίμακα Ενότητες δραστηριοτήτων: 5 μαθησιακοί σταθμοί στην κβαντική φυσική (Ενότητες 2-8). Ανάλογα με το χρόνο ο οποίος είναι διαθέσιμος στους εκπαιδευτικούς μπορεί να γίνει επιλογή συγκεκριμένων

6 Quantum Spin-Off 6 ενοτήτων από κάθε εκπαιδευτικό (πχ. Σταθμός Ι με νούμερο 1&2, Σταθμός ΙΙ, Σταθμός ΙΙΙ χωρίς ηλεκτρομαγνητικά πεδία, Σταθμός ΙV με νούμερα 1&2) Περιεχόμενα: Μία «νέα» Φυσική είναι αναγκαία για την κατανόηση του νανόκοσμου. Μέσα στην τάξη, οι νανοεπιστήμες συνδέονται με υπάρχουσες επιστημονικές έννοιες, υπογραμμίζοντας και τονίζοντας όμως πάντα τη μοναδική συμπεριφορά των υλικών στη νανοκλίμακα. Δραστηριότητες για μαθητές: Οι μαθητές δουλεύουν στους 5 μαθησιακούς σταθμούς ΜΕΡΟΣ 1: ΓΙΑΤΙ ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ; Μαθησιακός Σταθμός Ι: Ανεξήγητα φαινόμενα; Μαθησιακός Σταθμός ΙΙ: Τι είναι φως; Μαθησιακός Σταθμός ΙΙΙ: Η κυματική φύση του φωτός: Τι είδους κύμα είναι το φως; Μαθησιακός Σταθμός IV: Διπλή φύση του φωτός Κβάντικη φύση του φωτός Μαθησιακός Σταθμός V: Εξηγώντας το το φάσμα εκπομπής του υδρογόνου με την κβαντική μηχανική Είναι εξαιρετικά σημαντικό να επισημανθεί πως κάθε μαθησιακός σταθμός ασχολείται με φαινόμενα τα οποία δεν μπορούν να εξηγηθούν απο την κλασική Φυσική, όπως το πείραμα διπλής σχισμής το οποίο δε μπορεί να αναλυθεί με βάση την κλασική θεωρία ή οι διακριτές γραμμές εκπομπής των στοιχείων, οι οποίες δεν μπορούν να εξηγηθούν χρησιμοποιώντας το κλασικό μοντέλο του ατόμου του Rutherford. Η αδυναμία των κλασικών θεωριών να αναλύσουν αυτά τα φαινόμενα αναπόφευκτα οδήγησε σε μια νέα αντίληψη για τη φύση. Η ενασχόληση στον Μαθησιακό Σταθμό V θα επιτρέψει στους μαθητές να υπολογίσουν τη συχνότητα των μηκών κύματος του φάσματος εκπομπής του υδρογόνου (με ακρίβεια μεγαλύτερη από τρία δεκαδικά ψηφία) δουλεύοντας με το κβαντικό μοντέλο του Γάλλου Φυσικού Louis De Broglie. Ο De Broglie εμπνεόμενος από τις αρμονίες της μουσικής θεωρίας ανέπτυξε το μοντέλο το οποίο αποτελεί το διδακτικό ανάλογο του Σταθμού V. Για κάποιους μαθητές ο συγκεκριμένος Μαθησιακός Σταθμός μπορεί να παρουσιάσει δυσκολίες, παρόλα αυτά αν επιμείνουν μπορούν να κατανοήσουν πως μία επιστημονική θεωρία μπορεί να αναπτυχθεί ώστε να εξηγήσει τον κόσμο γύρω μας. Εάν υπάρχει διαθέσιμος χρόνος οι μαθητές θα δουλέψουν στους 5 Μαθησιακούς Σταθμούς του μέρους 3 που ακολουθεί. ΜΕΡΟΣ 3: ΒΙΩΜΑΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ 1. Μελέτη του διακριτού φάσματος εκπομπής των στοιχείων 2. Μέτρηση της σταθεράς Planck χρησιμοποιώντας LED 3. Μελετώντας το φαινόμενο της περίθλασης χρησιμοποιώντας μια τρίχα 4. Περίθλαση ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας κρυσταλλικό άνθρακα

7 Quantum Spin-Off 7 Δραστηριότητες για τους εκπαιδευτικούς: Τι συνιστά τα πλεονεκτήματα της μεθοδικής-διδακτικής ιδέας για να εργαστούν οι μαθητές σε ένα θέμα με Μαθησιακούς Σταθμούς; Ποιος είναι ο ρόλος του δασκάλου ενώ οι μαθητές εργάζονται με τους Σταθμούς στην τάξη; 4 Μαθησιακοί Σταθμοί στη Νανοτεχνολογία Μαθησιακός Στόχος: Πρακτική εφαρμογή των κβαντικών εννοιών στην τεχνολογία. Ενότητες δραστηριοτήτων: Ενότητες 9-10 Οι Μαθησιακοί Σταθμοί που σχτίζονται με την τεχνολογία βασίζονται σε κβαντομηχανικές ιδιότητες. Περιεχόμενο: Νανοτεχνολογία: Η τεχνολογία αποτελεί το μέσο με το οποίο οι άνθρωποι μπορούν και διαμορφώνουν το περιβάλλον τους σύμφωνα με τις ανάγκες τους. Η νανοτεχνολογία περιλαμβάνει τις περιοχές της βιοιατρικής (πχ. διάγνωστικες μέθοδοι), νανοηλεκτρονικής (πχ. μικρά transistors) και των νλεων υλικών (πχ. υπερυδρόφοβες επιφάνειες). Νανοέρευνα: Η επιτυχία των Φυσικών Επιστημών βασίζεται στο γεγονός ότι οι συνεπείς επεξηγήσεις οι οποίες επιτρέπουν προβλέψεις μπορούν να προκύψουν με τη βοήθεια των επιστημονικών θεωριών οι οποίες μπορούν να εφαρμοστούν σε συγκεκριμένα φαινόμενα με τους επιστημονικούς νόμους να περιγράφουν τις συνδέσεις μεταξύ των παρατηρήσιμων φαινομένων. Οι νανοεπιστήμες (νανοέρευνα) ορίζονται ως μία διεπιστημονική περιοχή που συνδυάζει Φυσική, Χημεία, Βιολογία και επιστήμη υλικών για αντικείμενα στη νανοκλίμακα Διαθεματικότητα: Η διαθεματικότητα είναι σύμφυτη με τις νανοεπιστήμες και τη νανοτεχνολογία. Νανοερευνητές και νανοτεχνολόγοι συνεργάζονται στενά για να εξασφαλίσουν την επιστημονική πρόοδο. Το Quantum SpinOff είναι σχεδιασμένο ώστε να προβάλλει και να προωθεί τη διαθεματικότητα μέσω: Της νανοεπιστήμης (επιστημονικά άρθρα και πατέντες σε διαθεματικές μελέτες) Της νανοτεχνολογίας (εφαρμογή των αποτελεσμάτων της έρευνας με τη μορφή της τεχνολογίας) Των οικονομικών πτυχών που υπεισέρχονται στην ίδρυση μιας εικονικής νανοεταιρεία (Business Model Canvas) Δραστηριότητες για μαθητές: οι μαθητές εργάζονται στους Μαθησιακούς Σταθμούς του μέρους 2: κβαντικές ιδιότητες και κβαντική τεχνολογία ΜΕΡΟΣ 2: ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Μαθησιακός Σταθμός VI: Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και οι εφαρμογές του Μαθησιακός Σταθμός VΙI: Το spin και οι εφαρμογές του Σταθμός VΙΙI: Ημιαγωγοί

8 Quantum Spin-Off 8 Σταθμός ΙΧ: Φαινόμενο σύραγγας Μαθησιακός Σταθμός Χ: Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών Οι Μαθησιακοί Σταθμοί που περιλαμβάνει το μέρος 2 ξεκαθαρίζουν τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζονται οι έννοιες της κβαντικής που παρουσιάζονται στους 5 πρώτους Σταθμούς (μέρος 1) εφαρμόζονται σε τεχνολογίες και προϊόντα της καθημερινότητας. Χωρίς νέα ευρήματα μας στον τομέα της κβαντικής φυσικής, δεν θα υπήρχαν τα ηλεκτρονικά, οι ηλιακοί συλλέκτες, οι μαγνητικοί τομογράφοι ή οι νανοεπιφάνειες. Με αυτό τον τρόπο η νέα προοπτική για τη φύση βρίσκεται στο επίκεντρο σχεδόν σε όλες τις σύγχρονες τεχνολογίες. Ακόμη και η ίδια η ζωή (π.χ. φωτοσύνθεση) βασίζεται στις κβαντικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ του φωτός και της ύλης. Ως εκ τούτου, αυτό που ξεκίνησε ως μια ειδική περίπτωση της «Φυσικής των μικρών πραγμάτων» μπορεί πραγματικά να βρεθεί στο επίκεντρο των πάντων. Η Μαθησιακός Σταθμός X ο οποίος αφορά την κβαντική τεχνολογία σχεδιάστηκε αποκλειστικά για κάθε χώρα από τους εταίρους του έργου και προσαρμόστηκε στο χώρο της έρευνας των οργανισμών που εμπλέκονται σε αυτό. 5 Δημοσιεύσεις στο χώρο της Νανοεπιστήμης 5.1 Επιλογή των άρθρων Μαθησιακός Στόχος: Οι δημοσιεύσεις επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε να καταρρίπτουν τα στερεότυπα για την ενασχόληση και των δύο φύλων στην επιστήμη και την έρευνα. Ενότητες δραστηριοτήτων: Εργασία με επιστημονικά άρθρα [Ενότητες 11-14] Βιβλιογραφία: Υπάρχει μια συγκεκριμένη επιλογή επιστημονικών δημοσιεύσεων για κάθε χώρα. Υλικό: Τα κορίτσια ενδιαφέρονται για τις νέες τεχνολογίες εάν τις αναγνωρίσουν ως ωφέλιμες για την κοινωνία. Τα κορίτσια ενδιαφέρονται ιδιαιτέρως για διαθεματικά ζητήματα όπως: ηλεκτρονικά στον κλάδο της υγείας βιοϊατρικές εφαρμογές όπως οι διαγνωστικές μέθοδοι τεχνολογίες εξοικονόμησης ενέργειας, όπως οι ηλιακοί συλλέκτες Ιδανικά, οι μαθητές θα εργαστούν με την πρωτότυπη έκδοση των άρθρων (στα Αγγλικά) και με μία απλουστευμένη δημοσίευση στη μητρική τους γλώσσα η οποία ασχολείται με το ίδιο θέμα. Με αυτό τον τρόπο το εμπόδιο της γλώσσας δεν είναι τόσο σημαντικό και το εξειδικευμένο περιεχόμενο παρέχονται σύμφωνα με το επίπεδο των μαθητών. 5.2 Μέθοδος για Μελέτη Μαθησιακός Στόχος: Να εφαμοστεί η μέθοδος SQ3R. Ενότητες δραστηριοτήτων: Μελέτη της επιστημονικής δημοσίευσης Δραστηριότητες για τους μαθητές: Να εφαρμόσουν την μέθοδο SQ3R.

9 Quantum Spin-Off 9 Να σχηματίσουν μία συνολική άποψη για ολόκληρο το κείμενο, να διαβάσουν τις επικεφαλίδες και να μελετήσουν τα σχήματα και τους πίνακες με τις λεζάντες τους. Να μετασχηματίσουν τις επικεφαλίδες σε ερωτήσεις. Όσο μελετούν το κείμενο: επισημαίνουν σημαντικές λέξεις-κλειδιά και φράσεις χρησιμοποιώντας χρωματιστούς μαρκαδόρους (αν χρειαστεί, με περισσότερα από ένα χρώματα) μεταφράζουν αγγλικές λέξεις που δεν μεταφράζονται με τη βοήθεια ενός λεξικού αποσαφυνίζουν τεχνικούς όρους με τη βοήθεια των εκπαιδευτικών, του διαδικτύου και των ερευνητών ρωτούν τον καθηγητή τους ή τους ερευνητές ερωτήσεις σχετικά με το περιεχόμενο Να φτάσουν σε συμπεράσματα (με τη μορφή σημειώσεων, εννοιολογικών ή νοητικών χαρτών) Να σκεφτούν πιθανές εφαρμογές των ερευνητικών αποτελεσμάτων Να σκεφτούν πώς θα μπορούσαν τα αποτελέσματα της έρευνας να χρησιμοποιηθούν σε μία νανοεικονική εταιρεία; 6 Νανοεταιρίες Το επιχειρηματικό μοντέλο Canvas Μαθησιακός Στόχος: Να ιδρύσουν μία εικονική νανοεταιρία. Τα ερευνητικά ευρήματα από τις επιστημονικές δημοσιεύσεις χρησιμοποιούνται για την ίδρυση της εταιρίας. Ενότητες δραστηριοτήτων: Το επιχειρηματικό μοντέλο Canvas (The Business Model Canvas) [Ενότητες 15-16] Περιεχόμενα: Εισαγωγή: Ιστορία ίδρυσης μίας νανοεταιρίας (πχ. Nanosurf AG στην Ελβετία). Η ιστορία μιλά για 3 φοιτητές Φυσικής οι οποίοι ίδρυσαν μια εταιρία βασιζόμενοι στη νανοέρευνα που πραγματοποιούσαν στα φοιτητικά τους χρόνια. Οι δύο σύνδεσμοι που ακολουθούν παρέχουν μία σύντομη εξήγηση του επιχειρηματικού μοντέλου Canvas Ένα επιχειρηματικό μοντέλο αποτελείται από τα ακόλουθα: Τους παραγωγούς (βασικοί εταίροι, βασικές δραστηριότητες, βασικοί πόροι) Το προϊόν Τους πελάτες (πελατειακές σχέσεις, τμήματα πελατών, τα κανάλια διανομής) Το κόστος και τις αποδόσεις κέρδους Δραστηριότητες για τους μαθητές: Πώς τα ερευνητικά ευρήματα της βιβλιογραφίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη δημιουργία νέας τεχνολογίας;

10 Quantum Spin-Off 10 Πώς μία εταιρία μπορεί να προωθήσει αυτή τη νέα τεχνολογία; Απαντήστε στην ερώτηση χρησιμοποιώντας το επιχειρηματικό μοντέλο (The Business Model Canvas). Το πρότυπο του επιχειρηματικού μοντέλου Canvas μπορεί να μεγενθυθεί σε ένα χαρτί Α3 στο οποίο θα αποτυπωθούν οι ιδέες των μαθητών κάτω από τις παραπάνω 4 κατηγορίες του επιχειρηματικού μοντέλου. Δραστηριότητες για τους εκπαιδευτικούς: Ποιές μέθοδοι υπάρχουν για να διευκολυνθεί η συζήτηση και η συνεργασία των μαθητών για την παραγωγή ιδεών οι οποίες θα αποτυπωθούν στο επιχειρηματικό μοντέλο; Δώστε συγκεκριμένες προτάσεις. 7 Καθιερώνοντας Επικοινωνία των Μαθητών με τους Νανοερευνητές και τις Νανοεπιχειρήσεις Μαθησιακός Στόχος: Να καθιερώθει επικοινωνία των μαθητών με τους νανοερευνητές και τις νανοεπιχειρήσεις. Ενότητες δραστηριοτήτων: Επίσκεψη των μαθητών σε εργαστήριο νανοέρευνας (spin-up day) και σε νανοεπιχείρηση (spin-off day) Για να εξασφαλιστεί η επιτυχία των επισκέψεων εκτός σχολείου (νανοεργαστήριο και νανοεπιχείρηση), ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να προετοιμάσει και να παρουσιάσει την επίσκεψη μέσα στην τάξη. Με ποιό τρόπο μπορεί να η επίσκεψη να συνδεθεί με το Quantum SpinOff; Εργασία στον Μαθησιακό Σταθμό Χ (πρακτική εφαρμογή των εννοιών από τη κβαντική φυσική στην τεχνολογία Οι μαθητές εργάζονται πάνω σε ερωτήματα που έχουν θέσει οι νανοεπιστήμονες Μετά την επίσκεψη, οι μαθητές κρατούν επαφή με τους νανοεπιστήμονες και τις επιχειρήσεις μέσω (οι μαθητές θέτουν ερωτήσεις σε σχέση με τη βιβλιογραφία και τη χρήση ερευνητικών ευρημάτων στη δημιουργία μίας επιχείρησης (spin-off company) Δραστηριότητες για μαθητές: Εισαγωγικές ερωτήσεις προς τους ερευνητές μέσα στην τάξη : Θα μπορούσατε να μας πείτε για την καριέρα σας και τη δουλειά που κάνετε στο εργαστήριο; Τι σας συναρπάζει στις νανοεπιστήμες; Για ποιό λόγο συμμετέχετε στο Quantum SpinOff; Στο τέλος της επίσκεψης: Πώς θα περιγράφατε την επίσκεψη των μαθητών στο εργαστήριο; Ερωτήσεις για τους μαθητές: Ποιές είναι οι προσδοκίες σας πριν την επίσκεψη στο εργαστήριο; Ποιές ερωτήσεις θα θέλατε να κάνετε στον ερευνητή; Στο τέλος της επίσκεψης: Τι μάθατε σήμερα για τη δουλειά των ερευνητών; Δραστηριότητες για τους εκπαιδευτικούς: Επισκέψεις στο εργαστήριο και την επιχείρηση.

11 Quantum Spin-Off 11 Με ποιό τρόπο μπορούν οι εκπαιδευτικοί να μεσολαβήσουν μεταξύ μαθητών και ερευνητών ώστε να διευκολύνουν την επικοινωνία; Οδηγίες για την επικοινωνία με τους ερευνητές και τις επιχειρήσεις: Αναζητήστε εργαστήρια και επιχειρήσεις, αν είναι δυνατόν κοντά στο σχολείο (δείτε τη λίστα στο τέλος του παρόντος) Ο εκπαιδευτικός επικοινωνεί με τους ερευνητές: Οι ερευνητές και οι επιχειρηματίες πρέπει να ενημερωθούν για τις γνώσεις και τις ανάγκες των μαθητών. Η ενημέρωση αυτή πρέπει να συμπεριλαμβάνει τις τεχνικές γνώσεις των μαθητών καθώς και τις δυνατότητες που υπάρχουν ώστε να συνδεθεί η επίσκεψη των μαθητών με την καθημερινότητά τους. Ένας φυσικός παρουσιάζει το βιογραφικό του και τους λόγους που τον οδήγησαν στο να επιλέξει τις νανοεπιστήμες. Ένας επιχειρηματίας παρουσιάζει την ιστορία πίσω από την ίδρυση της επιχείρησής του, αναφέροντας τα χαρακτηριστικά μίας επιτυχημένης επιχειρηματικής προσπάθειας. Προετοιμασία για την επίσκεψη: Πρόγραμμα, παρουσίαση του στόχου της επίσκεψης, προετοιμασία των ερωτήσεων για τους ερευνητές και τους επιχειρηματίες από τους μαθητές Επίσκεψη: Ιδανικά, οι μαθητές να συμμετέχουν ενεργά κατά τη διάρκεια της επίσκεψης: Ρωτώντας και απαντώντας σε ερωτήσεις (πχ. σε σχέση με τις ανακαλύψεις που συμβαίνουν στο εργαστήριο) Διεξάγοντας το δικό τους πείραμα ή καταγράφουν την επίδειξη ενός πειράματος Κρατώντας σημειώσεις κατά τη διάρκεια της παρουσίασης Καταγράφοντας την επίσκεψη μέσω φωτογραφιών και σημειώσεων Επικοινωνία με τους ερευνητές (μετά την επίσκεψη): Με ποιό τρόπο μπορεί να ρυθμιστεί ο αριθμός των για την επικοινωνία μαθητών ερευνητών; Με ποιό τρόπο μπορεί ο εκπαιδευτικός να ελέγξει την επικοινωνία ώστε οι μαθητές να μη στέλνουν υπερβολικό αριθμό στους ερευνητές; Καθορίζοντας έναν μέγιστο αριθμό (σύμφωνα με προηγούμενη εμπειρία, οι μαθητές γράφουν μάλλον αρκετά s προς τους ερευνητές) Παρουσιάζοντας τον κατάλληλο τρόπο επικοινωνίας με τους ερευνητές (πχ. χαιρετισμοί, ευχαριστίες) Καταγράφοντας την επικοινωνία με τους ερευνητές (πχ. δημιουργία λίστας με ερωτήσεις και απαντήσεις) Εκτός από , ερευνητές και φοιτητές μπορούν επίσης να επικοινωνούν μέσω Skype (ή άλλο τρόπο που μπορεί να κανονιστεί κατά την επίσκεψη του ερευνητή στο σχολείο). Το επιχειρηματικό μοντέλο Canvas (μετά την επίσκεψη στην επιχείρηση): Οι μαθητές μπορούν να συμπληρώσουν ένα υπόδειγμα του επιχειρηματικού μοντέλου Canvas κατά τη διάρκεια της επίσκεψης τους στην επιχείρηση με τη βοήθεια ενός από τους επιχειρηματίες (δείτε Κεφάλαιο 6: Νανο επιχειρήσεις Το επιχειρηματικό μοντέλο Canvas).

12 Quantum Spin-Off 12 8 Φυλλάδιο και παρουσίαση Μαθησιακός Στόχος: Η δημιουργία ενός φυλλαδίου και η παρουσίαση της εικονικής επιχείρησης για την ημέρα spin-off (spin-off day) [Ενότητες 17-18] Για το φυλλάδιο: Παράδειγμα Η δομή του φυλλαδίου μπορεί να ακολουθεί τον παρακάτω πίνακα περιεχομένων 1. Εισαγωγή 2. Ερευνητικά ευρήματα από τη βιβλιογραφία 3. Τεχνολογική εφαρμογή των ερευνητικών ευρημάτων 4. Ιδρύοντας μία επιχείρηση spin-off 5. Μεταφορά των ερευνητικών ευρημάτων σε μία επιχείρηση spin-off (πχ. Αντίκτυπο στην κοινωνία, επόμενα βήματα, ανάλυση των πλεονεκτημάτων και των ρίσκων) 6. Παράρτημα: καταγραφή των ερωτήσεων για τους ερευνητές και τις αντίστοιχες απαντήσεις Κριτήρια αξιολόγησης φυλλαδίου: επιστημονική/τεχνική ακρίβεια, σαφήνεια, πληρότητα, σχεδιασμός / διάταξη Παρουσίαση: Χρήση προγράμματος παρουσίασης (πχ. PowerPoint, Prezi) Διαθέσιμος Χρόνος: 20 λεπτά, 5 επιπλέον λεπτά για ερωτήσεις 9 Αξιολόγηση Μαθησιακός Στόχος: Αξιολόγηση της εκπαιδευτικής διαδρομής για τους μαθητές Ενδεικτική Ερώτηση: Τι αποκομίσατε/μάθατε από τη συμμετοχή σας στο έργο Quantum SpinOff; (Η απάντηση μπορεί να ζητηθεί είτε προφορικά μέσα στην τάξη, είτε γραπτά σαν εργασία)

13 Quantum Spin-Off 13 Παράρτημα α Ενδεικτική Βιβιλιογραφία Elworthy, A. (2004). Constructivist theory of learning. Interaction, 18(2), 28. Fallon, G. (2013). Forging school-scientist partnerships: A case of easier said than done? Journal of Science Education and Technology 22(2), Jones, M.G. et al. (2013). Nanotechnology and Nanoscale Science: Educational challenges. International Journal of Science Education, 35(9), Kumar, D.D. (2007). Nanoscale science and technology in teaching. Australian journal of Education in Chemistry, 68, β Εργασία στο εργαστήριο Θα συμπεριληφθεί στην επόμενη έκδοση του οδηγού γ Εργαλεία ΤΠΕ Οι παρακάτω ιστοσελίδες παρέχουν χρήσιμα εργαλεία ΤΠΕ τα οποία μπορούν να υποστηρίξουν τη δουλειά των μαθητών: (πλατφόρμα για τη νανοτεχνολογία, στα Αγγλικά) (πείραμα: γραφένιο και μπαταρίες, φύλλα γραφενίου και κολλητικές ταινίες) δ Στοιχεία Επικοινωνίας Εργαστηρίων και Επιχειρήσεων Παρακάτω θα βρείτε τα στοιχεία επικοινωνίας των ερευνητικών εργαστηρίων στον τομέα των Νανοεπιστημών και καθώς και τα στοιχεία επικοινωνίας των επιχειρήσεων στον τομέα της Νανοτεχνολογίας. Με τη βοήθεια του καταλόγου αυτού, οι εκπαιδευτικοί μπορούν να φέρουν σχολικές τάξεις σε άμεση επαφή με τους ερευνητές και τους επιχειρηματίες. Ίδρυμα Επικοινωνία Περιοχή ενδιαφέροντος Εθνικό Ιδρυμα Ερευνών Τηλ Φωτονική για Νανο-εφαρμογές ccefalas@eie.gr Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) Τηλ liap@iesl.forth.gr Νανοηλεκτονική, Φυσικη Πολυμερών, Επιστήμη των Υλικών

14 Quantum Spin-Off 14 Εταιρία/ Τοποθεσία Επικοινωνία Περιοχή ενδιαφέροντος NanoPhos SA Tel: Tropical-Nano Tel: Ανάπτυξη, παραγωγή και εμπορία χημικών προϊόντων για τον καθαρισμό και την προστασία των επιφανειών και προϊόντων νανοτεχνολογίας. Ανάπτυξη και παρασκευή νανοϋλικών Glonatech Tel: Nanothinx Tel: Nanotypos Τel: Λύσεις, προϊόντα και υπηρεσίες για την κατασκευή υλικών νανοτεχνολογίας νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) οπτικές συσκευές, φωτονικές εφαρμογές, βιοτεχνολογία, συγκομιδή ενέργειας οργανικών ηλεκτρονικών εφαρμογών