Η Επανάσταση του "Πολύ Μικρού" στην Εκπαίδευση – Πέρα από τα Γρανάζια και τα Κυκλώματα
1. Εισαγωγή: Τι είναι η Νανοκλίμακα;
Ενώ το STEM συνήθως ασχολείται με κατασκευές
που βλέπουμε (γέφυρες, αυτοκίνητα, κυκλώματα), η νέα τάση είναι η εισαγωγή της
Νανοτεχνολογίας στην εκπαίδευση.
Τι είναι: Δραστηριότητες που διδάσκουν στα παιδιά πώς συμπεριφέρονται τα υλικά σε κλίμακα ατόμων.
Στην Ελλάδα σχεδόν δεν υπάρχει υλικό για το πώς μπορείς να κάνεις πειράματα νανοτεχνολογίας στο σχολείο (π.χ. υδρόφοβα υλικά - απωθούν το νερό, οπτικά φίλτρα). Είναι ένα πεδίο που συνδέει τη Χημεία με τη Μηχανική με τρόπο που μοιάζει με "μαγεία".
* Ένα νανόμετρο (nm) είναι το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου ή αλλιώς το ένα χιλιοστό του μέτρου (mm) έχει ένα εκατομμύριο νανόμετρα 1mm=1.000.000nm.
Στην κλίμακα αυτήν τα υλικά αποκτούν "εξωτικές" ιδιότητες, στο STEM.
2.
Γιατί το Nano-STEM "λείπει" από την Ελλάδα;
Η εκπαίδευση με μεθοδολογία STEM στην Ελλάδα
έχει ταυτιστεί σχεδόν αποκλειστικά με την Εκπαιδευτική Ρομποτική. Που από μόνη της
η ρομποτική δεν είναι STEM.
Έχουμε αναφερθεί εκτενώς στο άρθρο μας για να μη μας κοροϊδεύουν οι διάφοροι επιτήδειοι:
http://sv1ahh1.blogspot.com/2019/02/stem_7.html
Το Nano-STEM απαιτεί μια μετατόπιση από τη
"συναρμολόγηση" στην "κατανόηση της ύλης".
Είναι το κλειδί για τις επόμενες γενιές
ημιαγωγών, την ιατρική (στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων) και την κλιματική αλλαγή
(νέα υλικά για μπαταρίες).
3.
Βασικές Έννοιες που Διδάσκονται
Self-cleaning surfaces: Πώς η δομή της
επιφάνειας σε νανοκλίμακα διώχνει το νερό και τη βρωμιά.
Σχέση Επιφάνειας προς Όγκο: Όσο μικραίνει ένα
υλικό, τόσο μεγαλύτερη επιφάνεια έχει αναλογικά, κάτι που το κάνει πιο
αντιδραστικό (χρήσιμο στους καταλύτες).
Εγκλωβισμός Φωτός: Πώς τα νανοσωματίδια
αλληλεπιδρούν με το φως.
4.
Πρακτικές Δραστηριότητες
Πώς μπορεί ένας δάσκαλος να κάνει Nano-STEM
χωρίς εργαστήριο εκατομμυρίων;
Το πείραμα με το υδρόφοβο σπρέι: Χρήση
εμπορικών νανο-επικαλύψεων σε υφάσματα και άμμο (Magic Sand) για να δουν οι
μαθητές πώς η νανοτεχνολογία αλλάζει τις ιδιότητες των υλικών.
Κατασκευή Μοντέλων Buckyballs: Χρήση 3D
εκτύπωσης ή απλών σφαιρών για την κατανόηση των διαφόρων μορφών του άνθρακα
(Graphene, Carbon Nanotubes).
Thin Film Interference: Χρήση διάφανου
βερνικιού νυχιών πάνω σε μαύρο χαρτί μέσα σε νερό για τη δημιουργία
"φιλμ" πάχους νανομέτρων που ανακλούν τα χρώματα του ουράνιου τόξου.
5.
Επίλογος: Το Μέλλον
Το STEM δεν είναι μόνο κώδικας και μοτέρ.
Είναι η κατανόηση της ίδιας της φύσης. Το Nano-STEM προετοιμάζει τους μαθητές
για τις βιομηχανίες του 2040.
Χρήσιμες πηγές:
TeachNano: Πλατφόρμες με δωρεάν πειράματα.
Nano.gov: Το επίσημο site της αμερικανικής
πρωτοβουλίας για τη νανοτεχνολογία με εκπαιδευτικό υλικό.
NNCI (National Nanotechnology Coordinated
Infrastructure): Έχει εξαιρετικά resources για "K-12" εκπαίδευση.
Χρησιμοποιήστε φωτογραφίες από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (SEM) που δείχνουν καθημερινά αντικείμενα (π.χ. το κεφάλι μιας μέλισσας ή έναν επεξεργαστή) – έχουν τρομερή οπτική απήχηση στους μαθητές μας!
Τέλος θα σας απογοητεύσω, γιατί όλα αυτά είναι
όνειρα θερινής νυκτός επειδή δεν προβλέπονται από τα αναλυτικά προγράμματα που μας
παρέχονται με τις ευχές του εκάστοτε "σχετικού" που χαράζει την εκπαιδευτική πολιτική.
Πολύδωρος Σταυρόπουλος, Μηχανολόγος Μηχανικός, Εκπαιδευτικός,
MSc STEM in Education (Παιδαγωγικό Τμήμα ΑΣΠΑΙΤΕ), Επιθεωρητής Ασφάλειας, Υγείας και Ποιοτικού
Ελέγχου, Συγγραφέας, Πρέσβης STEM Scientix.