Ανάπτυξη και αξιολόγηση Διδακτικής Μαθησιακής Σειράς για την διδασκαλία της Νανοεπιστήμης - Νανοτεχνολογίας στο δημοτικό σχολείο

Ανάπτυξη και αξιολόγηση Διδακτικής Μαθησιακής Σειράς για την διδασκαλία της Νανοεπιστήμης - Νανοτεχνολογίας στο δημοτικό σχολείο Πέικος Γεώργιος 1, Μάνου Λεωνίδας 2, Σπύρτου Άννα 3 1 Μεταπτυχιακός φοιτητής Π.Δ.Μ., giorgospeikos@gmail.com, 2 Υποψήφιος διδάκτορας Π.Δ.Μ., lmanou1@gmail.com, 3 Αναπληρώτρια καθηγήτρια Π.Δ.Μ., aspirtou@uowm.gr Περίληψη Στην εργασία παρουσιάζεται η ανάπτυξη και η αξιολόγηση Διδακτικής Μαθησιακής Σειράς (ΔΜΣ) για τη διδασκαλία της Νανοεπιστήμης-Νανοτεχνολογίας (Ν-ΕΤ) στο δημοτικό σχολείο. Η ΔΜΣ εφαρμόστηκε σε 15 μαθητές της ΣΤ τάξης. Η αξιολόγηση της εφαρμογής της Ν-ΕΤ πραγματοποιήθηκε με ερωτηματολόγιο που μοιράστηκε πριν και μετά τη διδακτική παρέμβαση. Τα αποτελέσματα της μάθησης είναι θετικά και αφορούν τη νοηματοδότηση της Ν-ΕΤ, την περιγραφή του φαινομένου της υδροφοβικότητας και τα όργανα παρατήρησης του μικρόκοσμου και του νανόκοσμου. Abstract In this paper we present the development and the evaluation of a Teaching Learning Sequence (TLS) concerning Nanoscience and Nanotechnology (N-ST) in primary school. The implementation of the TLS was applied on 15 students sixth grade students. The evolution of students learning in NST was conducted with a pre and a post questionnaire. The results are positive concerning students learning about their: a) conceptualization on N-ST b) description of the phenomenon of hydrophobicity and c) ideas on which instruments scientists use to observe the microworld and nanoscale world. Εισαγωγή H N-ET ασχολείται με τη δυνατότητα χειρισμού και αναδόμησης της ύλης σε ατομικό και μοριακό επίπεδο, σε ένα εύρος περίπου από 1-100 nm. Σχετίζεται επιπλέον με τη δυνατότητα εκμετάλλευσης των διακριτών ιδιοτήτων και φαινομένων τα οποία λαμβάνουν χώρα στη νανοκλίμακα (Sakhnini & Blonder 2015). Για παράδειγμα ιδιότητες όπως το χρώμα, η αγωγιμότητα και ο μαγνητισμός αλλάζουν καθώς ένα αντικείμενο προσεγγίζει τη νανοκλίμακα (Jones et al. 2013). Στόχος είναι η κατασκευή υλικών, συσκευών και συστημάτων με θεμελιακά νέες ιδιότητες και λειτουργίες. Σχεδιαστικές συνιστώσες της ΔΜΣ Ο σχεδιασμός της ΔΜΣ πραγματοποιήθηκε με βάση 3 σχεδιαστικές συνιστώσες: α) την εκπαιδευτική και τη διδακτική αξία της Ν-ΕΤ β) τις προτάσεις της βιβλιογραφίας για το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ στην υποχρεωτική εκπαίδευση γ) τις έρευνες για τις ιδέες των μαθητών της Α/θμιας εκπαίδευσης για τη Ν-ΕΤ. 279

Όσον αφορά την πρώτη συνιστώσα, (εκπαιδευτική αξία) στη βιβλιογραφία αναφέρεται ο όρος «νανογραμματισμός» (nanoliteracy). Οι μαθητές δηλαδή ως μελλοντικοί πολίτες είναι ανάγκη να γνωρίζουν και να χειρίζονται θέματα σχετικά με την καθημερινή τους ζωή που βασίζονται στη Ν-ΕΤ (Laherto 2010). Επιπλέον, καθώς η Ν-ΕΤ χαρακτηρίζεται ως η νέα βιομηχανική επανάσταση φαίνεται ότι τα επόμενα χρόνια θα υπάρξει ανάγκη για επιστημονικό και εργατικό δυναμικό σε σχετικούς τομείς (Jones et al. 2013, Ghattas & Carver 2012). Μάλιστα υποστηρίζεται πως «οι μαθητές δημοτικού είναι το μελλοντικό εργατικό δυναμικό της νανοτεχνολογίας, η οποία βρίσκεται στην κόψη του ξυραφιού της καινοτομίας» (Lin et al. 2015). Ωστόσο, υπό το πρίσμα της Διδακτικής των Φυσικών Επιστημών οι έρευνες δείχνουν ότι «στην παραδοσιακή εκπαίδευση της χημείας η σκέψη για το macro-micro περιορίζεται σε 2 επίπεδα στο μάκρο (macro) και στο υπομικροσκοπικό (submicro)» (Majier 2011), δηλαδή στο επίπεδο των άμεσα παρατηρήσιμων φαινομένων και στο επίπεδο των ατόμων και των μορίων. Μεταξύ τους φαίνεται πως υπάρχει ένα χάσμα της τάξης των 10 9 m στο οποίο οφείλονται παρανοήσεις των μαθητών, π.χ. ότι τα μόρια του νερού είναι μπλε. Για να «γεφυρωθεί» το χάσμα προτείνεται να εισαχθούν μεταξύ του macro και του submicro μικρότερα βήματα περιλαμβάνοντας σε αυτά και το επίπεδο της νανοκλίμακας. Ανάλογες παρατηρήσεις έχουν καταγραφεί και για τα αναλυτικά προγράμματα των Φυσικών Επιστημών (Wiser & Smith 2008, Stevens et al. 2009). Οι Wiser & Smith (2008) αναφέρουν πως χωρίς το επίπεδο του νανόκοσμου, φαινόμενα της καθημερινότητας που οφείλονται στην νανοκλίμακα, μπορούν να κατανοηθούν μόνο υπερφυσικά. Στη κατεύθυνση του προβληματισμού αυτού μελετήθηκε το ΑΠΣ της Ελλάδας (http://ebooks.edu.gr/new/ps.php) για το δημοτικό σχολείο και διαπιστώθηκε ότι υπάρχει αντίστοιχο χάσμα μεταξύ το μακρόκοσμου, του μικρόκοσμου και του ατομικού κόσμου. Για παράδειγμα, αναγνωρίστηκαν στόχοι οι οποίοι αφορούν τον μικρόκοσμο π.χ. «Να αναγνωρίζουν ότι όλοι οι οργανισμοί είναι φτιαγμένοι από κύτταρα» (Τάξη Ε/ Ενότητα 1, σελ. 508) και τον ατομικό κόσμο π.χ. «Να περιγράφουν, χρησιμοποιώντας την έννοια του μορίου, τη θερμική διαστολή και συστολή των σωμάτων» (Τάξη Ε/ Ενότητα 3, σελ. 511). Στόχοι οι οποίοι να σχετίζονται με τον νανόκοσμο δεν ανιχνεύθηκαν. Πίνακας 1: Περιεχόμενο της Ν-ΕΤ στην Β/θμια, Α/θμια, Μη τυπική & Άτυπη εκπαίδευση Υποχρεωτική Β/θμια Υποχρεωτική Α/θμια Μη τυπική & άτυπη Α/θμια εκπαίδευση/ Περιεχόμενο εκπαίδευση/ Περιεχόμενο εκπαίδευση/ Περιεχόμενο ΜΙ 1: Μέγεθος και κλίμακα Μέγεθος και κλίμακα Μέγεθος και κλίμακα ΜΙ 2: Δομή της ύλης - Δομή της ύλης ΜΙ 3: Δυνάμεις και - Δυνάμεις και αλληλεπιδράσεις αλληλεπιδράσεις ΜΙ 4: Κβαντικά φαινόμενα - Κβαντικά φαινόμενα ΜΙ 5: Ιδιότητες εξαρτώμενες Ιδιότητες εξαρτώμενες Ιδιότητες εξαρτώμενες απ το απ το μέγεθος απ το μέγεθος μέγεθος ΜΙ 6: Αυτοοργάνωση - Αυτoοργάνωση ΜΙ 7: Εργαλεία και όργανα - Εργαλεία και όργανα ΜΙ 8: Μοντέλα και - Μοντέλα και προσομοιώσεις προσομοιώσεις ΜΙ 9: Τεχνολογία-Επιστήμη- Κοινωνία Εφαρμογές Εφαρμογές Όσον αφορά τη δεύτερη συνιστώσα, η επισκόπηση της βιβλιογραφίας, φανερώνει ότι η έρευνα για την εισαγωγή της Ν-ΕΤ στην υποχρεωτική εκπαίδευση θα έχει μεγάλη ανάπτυξη 280

τα επόμενα χρόνια. Συγκεκριμένα στη Β/θμια εκπαίδευση προτείνεται η εισαγωγή 9 Mεγάλων Ιδεών (MI στον πίνακα 1) (Stevens et al. 2009, Ghattas & Carver 2012, Jones et al. 2013). Όσον αφορά το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ στην Α/θμια εκπαίδευση ανιχνεύθηκαν 2 έρευνες οι οποίες επικεντρώνονται σε 3 από τις 9 Μεγάλες Ιδέες (Ηuang et al. 2011, Chen et al. 2012) (Πίνακας 1). Επιπλέον, σε προτάσεις που αφορούν την άτυπη και μη τυπική Α/θμια εκπαίδευση στη Ν-ΕΤ (π.χ. Murriello, Contier, & Knobel 2006, nisenet.org), εμπεριέχονται όλες οι Μεγάλες Ιδέες αλλά δίνεται έμφαση σε τρεις. Με βάση τον πίνακα 1, διαπιστώνεται ότι κοινός τόπος μεταξύ της υποχρεωτικής Β/θμιας, της Α/θμιας και της μη τυπικής και άτυπης εκπαίδευσης φαίνεται πως είναι το «Μέγεθος και Κλίμακα» και οι «Ιδιότητες εξαρτώμενες απ το μέγεθος». Σημειώνουμε ότι κοινή είναι και η Μεγάλη Ιδέα «Τεχνολογία-Επιστήμη-Κοινωνία», η οποία στην Α/θμια αναφέρεται ως «Εφαρμογές της Ν-ΕΤ». Όσον αφορά τις ιδέες των μαθητών του δημοτικού σχολείου για τη Ν-ΕΤ, διαπιστώνεται πως έχουν μελετηθεί: α) οι ιδέες των μαθητών για το ποιο είναι το μικρότερο αντικείμενο που νομίζουν πως υπάρχει, β) αν είναι ικανοί να ιεραρχούν αντικείμενα του μακρόκοσμου, του μικρόκοσμου και του νανόκοσμου και γ) πώς νοηματοδοτούν τη Ν-ΕΤ (Murriello et al. 2006, Waldron et al. 2006, Castellini et al. 2007). Από τα αποτελέσματα των σχετικών ερευνών απορρέει πως οι ιδέες των μαθητών για τη Ν-ΕΤ βρίσκονται μακριά από τις επιστημονικές απόψεις. Πιο συγκεκριμένα, στις πρώτες τάξεις του δημοτικού οι μαθητές θεωρούν ότι το μικρότερο αντικείμενο που υπάρχει είναι ένα αντικείμενο του μακρόκοσμου (πχ μυρμήγκι). Στην Στ τάξη αναφέρουν ως μικρότερα αντικείμενα τα άτομα και τα κύτταρα. Στην ιεράρχηση αντικειμένων του μακρόκοσμου, του μικρόκοσμου και του νανόκοσμου, οι μαθητές στο σύνολό τους αποτυγχάνουν. Επίσης στη νοηματοδότηση της Ν-ΕΤ ελάχιστοι παραθέτουν έναν «επιστημονικά» ορθό ορισμό. Τέλος, ένα μικρό ποσοστό μαθητών αναφέρει πως το νάνο είναι κάτι μικρό χωρίς όμως να διευκρινίζει το μέγεθός του. Το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ στη ΔΜΣ Στο άρθρο αυτό παρουσιάζουμε μια ΔΜΣ για τη Ν-ΕΤ, η οποία βασίστηκε στα αποτελέσματα της πιλοτικής εφαρμογής (Πέικος, Μάνου, Σπύρτου 2015). Αποτελείται από 5 Μεγάλες Ιδέες οι οποίες εισάγονται σε 6 δίωρα διδασκαλίας οι οποίες είναι οι εξής: α) «Μέγεθος και κλίμακα» β) «Εργαλεία και όργανα» γ) «Μοντέλα» δ) «Ιδιότητες εξαρτώμενες απ το μέγεθος» ε) «Εφαρμογές». Το διδακτικό-μαθησιακό περιβάλλον της ΔΜΣ είναι διερευνητικού χαρακτήρα και συνδυάζει χειραπτικές δραστηριότητες με ΤΠΕ. Στο 1 ο δίωρο οι μαθητές παρατηρούν τον μακρόκοσμο και μοντελοποιούν αντικείμενά του π.χ. ένα μυρμήγκι, μια πέτρα. Στο 2 ο δίωρο διαπιστώνουν ότι χρειάζονται οπτικά μικροσκόπια για να παρατηρήσουν αντικείμενα του μικρόκοσμου, π.χ. κύτταρο κρεμμυδιού, ερυθρά αιμοσφαίρια και παράλληλα τα μοντελοποιούν. Στο 3 ο και 4 ο δίωρο διαπιστώνουν ότι δεν μπορούν να παρατηρήσουν ένα αντικείμενο του νανόκοσμου με οπτικό μικροσκόπιο π.χ. έναν ιό, αλλά χρειάζονται ένα νέο όργανο που να προσφέρει μεγαλύτερη μεγέθυνση. Έτσι εισάγεται στους μαθητές το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Επιπλέον, η μοντελοποίηση αναδεικνύεται ως ο μόνος τρόπος για να μελετήσουν αντικείμενα και φαινόμενα του νανόκοσμου, καθώς δεν έχουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουν ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Υπογραμμίζουμε ότι βασικός στόχος των τεσσάρων πρώτων δίωρων είναι να διακρίνουν οι μαθητές τους τρεις κόσμους, με βάση τα αντίστοιχα όργανα παρατήρησής τους. Στο 5 ο δίωρο οι μαθητές διερευνούν υδρόφοβα φυσικά υλικά όπως φύλλο λάχανου, τεχνητά, όπως υδρόφοβα υφάσματα, και κατασκευάζουν αντίστοιχα μοντέλα. Τέλος, στο 6 ο δίωρο μελετούν τρόπους καθαρισμού του νερού με τη χρήση νανόφιλτρων με ανάλογες δραστηριότητες μοντελοποίησης. Τονίζουμε ότι βασική ιδέα της ΔΜΣ είναι ότι ο νανόκοσμος, αν και είναι πολύ μικρός, επηρεάζει τόσο τον μικρόκοσμο όσο και τον μακρόκοσμο. 281

Λαμβάνοντας υπ όψη τη βιβλιογραφία για την εκπαιδευτική-διδακτική αξία της Ν-ΕΤ (1 η σχεδιαστική συνιστώσα) απ τη μια, η ΔΜΣ επικεντρώνεται στο να «γεφυρωθεί» το χάσμα ανάμεσα στο macro και στο submicro χωρίς να διδαχθεί ο ατομικός κόσμος (διδακτική αξία). Απ την άλλη, οι μαθητές αποκτούν επεξηγηματικούς μηχανισμούς για το φαινόμενο της υδροφοβικότητας και του καθαρισμού του νερού με νανόφιλτρα καθώς και αναγνωρίζουν την αξία των εφαρμογών αυτών στην καθημερινή ζωή (εκπαιδευτική αξία). Εκτός από τις 3 Mεγάλες Ιδέες που προτείνονται για το περιεχόμενο της Ν-ΕΤ στην Α/θμια (2 η σχεδιαστική συνιστώσα) (πίνακας 1), η συγκεκριμένη ΔΜΣ περιλαμβάνει και άλλες 2 Μεγάλες Ιδέες: «μοντέλα», «εργαλεία και όργανα». Όσον αφορά τις ιδέες των μαθητών για τη Ν-ΕΤ (3 η σχεδιαστική συνιστώσα) εισάγουμε κατάλληλες δραστηριότητες για να βοηθήσουμε τους μαθητές να ταξινομούν και να ιεραρχούν αντικείμενα μη ορατών κόσμων με βάση τα όργανα παρατήρησής τους. Για παράδειγμα, οι μαθητές αφού παρατηρήσουν ερυθρά αιμοσφαίρια με οπτικό μικροσκόπιο, τα μοντελοποιούν με πλαστελίνη (εικόνα 1) και στη συνέχεια τα ταξινομούν σε αφίσα μαζί με άλλα αντικείμενα τα οποία είναι ορατά με το ίδιο όργανο π.χ. κύτταρα κρεμμυδιού (εικόνα 2). Επίσης, οι μαθητές εμπλέκονται σε δραστηριότητες οι οποίες σχετίζονται με τις Μεγάλες Ιδέες, ώστε να νοηματοδοτήσουν τη Ν-ΕΤ με τρόπο που προσεγγίζει την επιστημονική άποψη. Για παράδειγμα μελετούν μέσα από μοντέλα την επιφάνεια υδροφοβικών υλικών (ΜΙ 9). Μεθοδολογία Η εφαρμογή της ΔΜΣ πραγματοποιήθηκε σε 15 μαθητές ΣΤ τάξης. Τα εργαλεία συλλογής δεδομένων είναι: α) ερωτηματολόγιο (αρχική και τελική μέτρηση) β) ημιδομημένη συνέντευξη (τελική μέτρηση) για το περιεχόμενο και τα μοντέλα γ) ημερολόγιο του ερευνητή Εικόνα 1 Μοντελοποίηση ερυθρών αιμοσφαιρίων Εικόνα 2 Αφίσα ταξινόμησης για την αξιολόγηση της εφαρμογής των δραστηριοτήτων της ΔΜΣ. Στην εργασία αυτή παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα από τα ερωτηματολόγια για τα ακόλουθα ερευνητικά ερωτήματα (ΕΕ). Πώς εξελίχθηκε: η νοηματοδότηση των μαθητών για τη Ν-ΕΤ; η περιγραφή του φαινομένου της υδροφοβικότητας από τους μαθητές; η γνώση των μαθητών για τα όργανα παρατήρησης των τριών κόσμων (μακρο- μικρονανο); Το ερωτηματολόγιο αποτελείται από 8 ερωτήσεις από τις οποίες παρουσιάζονται οι 3 καθώς προσφέρουν πληροφορίες για τα συγκεκριμένα ερευνητικά ερωτήματα (πίνακας 2). 282

Πίνακας 2: Οι 3 ερωτήσεις του ερωτηματολογίου Ερωτήσεις 1. «Ένας μαθητής διάβασε στο internet τη λέξη νανοτεχνολογία και αναρωτήθηκε τι άραγε να σημαίνει. Προσπάθησε να του εξηγήσεις πως αντιλαμβάνεσαι εσύ την λέξη νανοτεχνολογία». 2. «Δύο αδέρφια αφού έπλυναν λάχανο και μαρούλι παρατήρησαν το εξής φαινόμενο: Το λάχανο στεγνώνει πιο γρήγορα από το μαρούλι. Για ποιον λόγο νομίζεις πως συμβαίνει αυτό;» 3. «Νομίζεις πως υπάρχει κάτι ακόμα πιο μικρό από το μικρότερο αντικείμενο που βλέπεις με το μάτι σου; Αν ναι πώς μπορείς να το δεις;» Αποτελέσματα Όσον αφορά το 1 ο ΕΕ συλλέχθηκαν δεδομένα από την 1 η ερώτηση. Με βάση τις απαντήσεις των μαθητών δημιουργήθηκαν 4 κατηγορίες: Α) Η «επιστημονική» άποψη: Στην κατηγορία αυτή εντάσσουμε απαντήσεις οι οποίες μπορούν να συνδεθούν με μια τουλάχιστον από τις Μεγάλες Ιδέες του περιεχομένου π.χ. «είναι πάρα πολύ μικρά αντικείμενα και μπορούμε να τα δούμε μόνο με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο» (ΜΙ 7). Β) Μερικώς «επιστημονική» άποψη: Στην κατηγορία αυτή εντάσσονται απαντήσεις στις οποίες οι μαθητές συνδέουν την τεχνολογία με το μικρό μέγεθος χωρίς όμως να αναφέρονται σε μία τουλάχιστον από τις Μεγάλες Ιδέες π.χ. «η νανοτεχνολογία είναι μικρά ρομπότ που τα κάνες ότι θες εσύ». Γ) Ανθρωποκεντρική ιδέα: Στην κατηγορία αυτή αναγνωρίζονται απαντήσεις στις οποίες οι μαθητές θεωρούν τη Ν-ΕΤ από μια ανθρωποκεντρική σκοπιά π.χ. «Είναι η τεχνολογία των νάνων». Δ) Ασαφής- Καμία απάντηση: Στην κατηγορία αυτή εντάσσουμε απαντήσεις όπου οι μαθητές προβαίνουν σε ταυτολογία με την ερώτηση, δίνουν ατελείς απαντήσεις, δε συνδέονται με τις Μεγάλες Ιδέες, ή δεν έχουν νόημα για το συγκεκριμένο ερώτημα π.χ. «νανοτεχνολογία είναι η τεχνολογία». Στον πίνακα 3 καταγράφονται οι κατηγορίες των απαντήσεων και το σύνολο των μαθητών για κάθε κατηγορία. Πίνακας 3: Εξέλιξη της νοηματοδότησης των μαθητών για τη Ν-ΕΤ Μέτρηση «Επιστημονική» Άποψη Μερικώς «Επ.» Άποψη Ανθρωποκεντρική ιδέα Ασαφής/Καμία απάντηση Πριν 0 7 1 7 Μετά 6 6 0 3 Από τον πίνακα διαπιστώνεται ότι μετά τη ΔΜΣ η πλειοψηφία των μαθητών (12) δίνει απαντήσεις των (Α) και (Β) κατηγοριών και μόνο 3 μαθητές δίνουν απαντήσεις της κατηγορίας (Δ). Όσον αφορά το 2 ο ΕΕ συλλέχθηκαν δεδομένα από τη 2 η ερώτηση. Με βάση τις απαντήσεις των μαθητών αναδείχθηκαν 4 κατηγορίες: Α) Επιστημονική άποψη: Στην κατηγορία αυτή εντάσσονται αναφορές είτε στα νανοεξογκώματα, είτε στα εξογκώματα και την υδροφοβικότητα, είτε στο φαινόμενο του λωτού και την υδροφοβικότητα π.χ. «γιατί το λάχανο έχει κάτι μικρά εξογκώματα που τις σταγόνες του νερού τις κρατάνε στην επιφάνεια και δεν τις απορροφά». 283

Β) Μερικώς επιστημονική άποψη: Οι μαθητές αναφέρονται είτε σε μικρά εξογκώματα χωρίς όμως αναφορά στο νάνο ή στην υδροφοβικότητα, είτε όταν υπονοούν την υδροφοβικότητα π.χ. «το μαρούλι μπορεί και ρουφάει πολύ νερό ενώ το λάχανο έχει κάτι σαν ασπίδα που δεν αφήνει να περάσει πολύ νερό». Γ) Μακριά από την επιστημονική άποψη/εναλλακτικές ιδέες: Στην κατηγορία αυτή εντάσσονται αναφορές σε φυσικά χαρακτηριστικά του λάχανου όπως: έχει λεπτό φύλλο, είναι μαλακό, είναι στρογγυλό, π.χ. «το λάχανο στεγνώνει πιο γρήγορα γιατί είναι στρογγυλό». Δ) Ασαφής-Καμία απάντηση: Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται απαντήσεις με την αντίστοιχη κατηγορία (Δ) της προηγούμενης ερώτησης π.χ. «Γιατί το λάχανο είναι άλλο από το μαρούλι». Στον πίνακα 4 καταγράφονται οι κατηγορίες των απαντήσεων και το σύνολο των μαθητών για κάθε κατηγορία. Πίνακας 4: Εξέλιξη της περιγραφής του φαινομένου της υδροφοβικότητας Μέτρηση «Επιστημονική» άποψη Μερικώς «επ.» άποψη Μακριά από την «επιστημονική» άποψη/εναλλακτικές Ασαφής/Καμία απάντηση Πριν 0 1 9 5 Μετά 5 3 4 3 Τα δεδομένα του πίνακα 4 αφενός φανερώνουν ότι αρχικά η πλειοψηφία των μαθητών (14) έδινε απαντήσεις μακριά από την επιστημονική άποψη ή ασαφείς (κατηγορίες Γ και Δ). Αφετέρου μετά την εφαρμογή της ΔΜΣ οι μισοί περίπου μαθητές (8) οι απαντήσεις τους έχουν μετατοπιστεί στις κατηγορίες (Α) και (Β). Όσον αφορά το 3 ο ΕΕ συλλέχθηκαν δεδομένα από την 3 η ερώτηση. Ενώ οι περισσότεροι μαθητές απάντησαν θετικά τόσο πριν (13) όσο και μετά (14) αναγνωρίστηκαν διαφορετικές απαντήσεις αναφορικά με τα όργανα παρατήρησης. Ειδικότερα καταγράψαμε 4 διακριτές περιπτώσεις: α) ηλεκτρονικό μικροσκόπιο β) οπτικό μικροσκόπιο γ) μεγεθυντικός φακός δ) τηλεσκόπιο. Σε ορισμένες απαντήσεις αναφέρθηκαν παραπάνω από ένα όργανο. Έτσι στον πίνακα 5 παρουσιάζονται οι Μονάδες Ανάλυσης (ΜΑ) για κάθε όργανο. Πίνακας 5: Εξέλιξη της γνώσης για τα όργανα παρατήρησης Μέτρηση Ηλεκτρονικό Οπτικό Μεγεθυντικός Τηλεσκόπιο μικροσκόπιο Μικροσκόπιο φακός Πριν 0 11 1 1 Μετά 7 9 0 0 Με βάση τον πίνακα 5 διαπιστώνουμε ότι μετά τη ΔΜΣ, όλες οι ΜΑ αναφέρονται σε όργανα που χρησιμοποιούνται για την παρατήρηση των αόρατων κόσμων (μικρόκοσμος, νανόκοσμος). Επιπλέον για πρώτη φορά παρουσιάζονται 7 ΜΑ για το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Συμπεράσματα-Προτάσεις Στην παρούσα εργασία παρουσιάζουμε σύντομα την επισκόπηση της βιβλιογραφίας για τη διδασκαλία της Ν-ΕΤ στην υποχρεωτική εκπαίδευση. Αναδεικνύονται 3 Μεγάλες Ιδέες ως κοινός τόπος των 2 βαθμίδων της εκπαίδευσης. Επιπλέον συζητούμε τα αποτελέσματα των μελετών που αφορούν τις ιδέες των μαθητών για τη Ν-ΕΤ, καθώς και την εκπαιδευτική και διδακτική της αξία. Έτσι υπό το πρίσμα των αποτελεσμάτων της βιβλιογραφικής επισκόπησης, περιγράφεται το περιεχόμενο και η δομή της ΔΜΣ. 284

Επιπλέον, παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα της πρώτης κανονικής εφαρμογής της σε μικρό δείγμα μαθητών του δημοτικού σχολείου. Οι αρχικές ιδέες των μαθητών του δείγματος, συνάδουν με τα αποτελέσματα της βιβλιογραφίας, στην οποία καταγράφεται η περιορισμένη γνώση των μαθητών για τη Ν-ΕΤ (Castelini et al, 2007). Μετά την παρέμβαση, διαπιστώνουμε την βελτίωση των ιδεών των μαθητών σε 3 κατευθύνσεις, αντίστοιχες των ερευνητικών ερωτημάτων. Άξιο παρατήρησης, είναι ότι μισοί μαθητές του δείγματος-πριν και μετά την εφαρμογή της ΔΜΣ-θεωρούν ότι το «νάνο» σχετίζεται με κάτι μικρό (μερικώς επιστημονική άποψη). Ενώ στη σχετική βιβλιογραφία (Castelini et al. 2007), οι μαθητές που διατυπώνουν αυτή την ιδέα είναι ελάχιστοι. Υποθέτουμε ότι τα θετικότερα αποτελέσματα στην έρευνα μας οφείλονται στο γεγονός πως το πρώτο συνθετικό «Νάνο» στη λέξη «Νανοτεχνολογία», έχει νόημα για τους Έλληνες μαθητές αφού χρησιμοποιείται στο καθημερινό λεξιλόγιό τους. Βέβαια το εύρημα αυτό βέβαια χρήζει περαιτέρω έρευνας καθώς το δείγμα είναι περιορισμένο. Λαμβάνοντας υπ όψη μας τα αποτελέσματα της εργασίας αυτής καθώς και σχετικές προτάσεις της βιβλιογραφίας (Μagana et al. 2012), στα επόμενα βήματα της έρευνας πρόκειται να μελετήσουμε σε βάθος την δεξιότητα των μαθητών να κατηγοριοποιούν και να ιεραρχούν αντικείμενα τόσο του μικρόκοσμου όσο και του νανόκοσμου. Βιβλιογραφία Πέικος, Γ., Μάνου, Λ., Σπύρτου, Α. (2015). Σχεδιασμός και ανάπτυξη εκπαιδευτικού υλικού για τη διδασκαλία της νανοτεχνολογίας στο δημοτικό σχολείο. Πιλοτική εφαρμογή. Στο Χ. Σκουμπουρδή & Μ. Σκουμιός 1ο (Επμ.), Πρακτικά του 1ου Πανελληνίου Συνεδρίου με Διεθνή Συμμετοχή «Ανάπτυξη Εκπαιδευτικού Υλικού στα Μαθηματικά και τις Φυσικές Επιστήμες», (σσ. 327-346). Ρόδος: Σχολή Ανθρωπιστικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Αιγαίου. Castellini, O. M., Walejko, G. K., Holladay, C. E., Theim, T. J., Zenner, G. M., Crone, W. C. (2007). Nanotechnology and the public: Effectively nanoscale science and engineering concepts. Journal of Nanoparticle Research, 9(2), 183-189. Chen, Y. Y., Lu, C. C., & Sung, C. C. (2012). Inquire learning effects to elementary school students nanotechnology instructions. In Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching (Vol. 13, No. 1, p. n1). Hong Kong Institute of Education. 10 Lo Ping Road, Tai Po, New Territories, Hong Kong. Ghattas, N. I., & Carver, J. S. (2012). Integrating nanotechnology into school education: a review of the literature. Research in Science & Technological Education, 30(3), 271-284. Huang, C. Y., Hsu, L. R., and Chen, H. C. (2011). A Study on the Core Concepts of Nanotechnology for the Elementary School. Journal of National Taichung University:Mathematics, Science & Technology 25 (1): 1 22. Jones, G. Blonder, R., Gardner, G., Albe, V., Falvo, M., Chevrier, J. (2013). Nanotechnology and Nanoscale Science: Educational challenges. International Journal of Science Education. Vol. 35 (9), 1490-1512. Laherto, A. (2010). An Analysis of the Educational Significance of Nanoscience and Nanotechnology in Scientific and Technological Literacy. Science Education International, 21(3), 160-175. Lin, S. Y., Wu, M. T., Cho, Y. I., & Chen, H. H. (2015). The effectiveness of a popular science promotion program on nanotechnology for elementary school students in I-Lan City. Research in Science & Technological Education, 1-16. Magana, A. J., Brophy, S. P., & Bryan, L. A. (2012). An integrated knowledge framework to characterize and scaffold size and scale cognition (FS2C). International Journal of Science Education, 34(14), 2181-2203. 285

Meijer, M. (2011). Macro-meso-micro thinking with structure-property relations for chemistry education (Doctoral dissertation, PhD thesis, Faculty of Science, Utrecht University, Utrecht, The Netherlands). Murriello, S., Contier, D., & Knobel, M. (2006). Challenges of an exhibit on nanoscience and nanotechnology. Journal of Science Communication, 5(4), 1-10. Sakhnini, S., & Blonder, R. (2015). Essential Concepts of Nanoscale Science and Technology for High School Students Based on a Delphi Study by the Expert Community. International Journal of Science Education, 37(11), 1699-1738. Stevens, S. Y., Sutherland, L. M., & Krajcik, J. S. (2009). The big ideas of nanoscale science and engineering. Arlington Virginia: NSTA press. Waldron, A., M., Spencer, D., & Batt, C., A. (2006). The current state of public understanding of nanotechnology. Journal of Nanoparticle Research, 8(5), 569-575. Wiser, M., & Smith, C. L. (2008). Learning and teaching about matter in grades K-8: When should the atomic-molecular theory be introduced. International handbook of research on conceptual change, 205-239. 286