Παρουσιάζουμε ένα μάθημα φυσικής ως πιλοτικό παράδειγμα με ολοκληρωμένο STEM. Παρακαλώ πολύ μην μας ρωτήσετε όμως ποιος θα το εφαρμόσει και κάτω από ποιες συνθήκες στη μορφή του σημερινού σχολείου… Πρόκειται για ένα ενιαίο πρόβλημα στο οποίο ο μαθητής χρειάζεται και τους τέσσερις κλάδους της μεθοδολογίας για να καταλήξει σε λύση.
Το θέμα που
επιλέξαμε ως μεγάλη ιδέα είναι: «Ενεργειακή απόδοση σχολείων»
Η Φυσική
αποτελεί τον επιστημονικό πυρήνα, τα Μαθηματικά χρησιμοποιούνται για
μοντελοποίηση και υπολογισμούς, η Τεχνολογία για αισθητήρες/ψηφιακή
παρακολούθηση και το Engineering για τον σχεδιασμό, την κατασκευή, τη
δοκιμή και τη βελτιστοποίηση του πρωτοτύπου.
Για το ηλεκτρικό μέρος μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το ελληνικό εικονικό εργαστήριο του PhET, όπου οι μαθητές κατασκευάζουν κυκλώματα και πραγματοποιούν μετρήσεις τάσης και έντασης. Το ΙΕΠ διαθέτει επίσης διαδραστικό υλικό και πρότυπα σχεδίων μαθήματος για Φυσική Λυκείου.
ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ STEM ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΛΥΚΕΙΟΥ
Σχεδιάζουμε ένα ενεργειακά αποδοτικό σχολείο
Ψηφιακό διδακτικό σενάριο – Σχέδιο μαθήματος
1. Ταυτότητα του διδακτικού σεναρίου
Τίτλος:
Σχεδιάζουμε το σχολείο του μέλλοντος:
Πώς μπορούμε να μειώσουμε την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας;
Τάξη: Β΄ Λυκείου
Γνωστικό αντικείμενο: Φυσική
STEM πεδία:
S – Science: Φυσική –
ηλεκτρικό κύκλωμα, τάση, ένταση, αντίσταση, ισχύς, ηλεκτρική ενέργεια
T –
Technology: αισθητήρες, ψηφιακή καταγραφή δεδομένων, προσομοίωση,
αυτοματισμοί
E –
Engineering: σχεδιασμός, κατασκευή, δοκιμή και βελτιστοποίηση
πρωτοτύπου
M –
Mathematics: υπολογισμοί, ποσοστά, πίνακες, γραφικές παραστάσεις,
συναρτήσεις, ενεργειακό ισοζύγιο
Διδακτική προσέγγιση: Ολοκληρωμένο STEM – Problem Based Learning – Inquiry Based Learning – EngineeringDesign Process
Διάρκεια: 4
διδακτικές ώρες των 45΄
Μορφή: Ομαδοσυνεργατική
και διερευνητική
Οργάνωση
μαθητών: Ομάδες 4–5 μαθητών.
2. Το αυθεντικό πρόβλημα
Το σχολείο
αποφασίζει να μειώσει την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τουλάχιστον 20%,
χωρίς να υποβαθμίσει τις συνθήκες μάθησης.
Η διεύθυνση
ζητά από τους μαθητές να λειτουργήσουν ως μια μικρή ομάδα μηχανικών και
επιστημόνων.
Κάθε ομάδα
αναλαμβάνει την πρόκληση:
«Μπορείτε να
σχεδιάσετε ένα σύστημα που θα μειώνει την ενεργειακή κατανάλωση μιας σχολικής
αίθουσας κατά τουλάχιστον 20%;»
Οι μαθητές
δεν θα πάρουν έτοιμη τη λύση.
Πρέπει να τη
σχεδιάσουν.
Για να το
κάνουν, θα πρέπει:
1. να
μελετήσουν την ηλεκτρική ισχύ των συσκευών,
2. να
υπολογίσουν την ημερήσια και μηνιαία κατανάλωση,
3. να
εντοπίσουν τις μεγαλύτερες ενεργειακές καταναλώσεις,
4. να εξετάσουν
εναλλακτικές λύσεις,
5. να σχεδιάσουν
ένα σύστημα ελέγχου,
6. να
δημιουργήσουν ένα ψηφιακό ή φυσικό πρωτότυπο,
7. να
δοκιμάσουν τη λύση τους,
8. να αναλύσουν
τα αποτελέσματα,
9. να
βελτιώσουν τον σχεδιασμό,
10.
και τελικά να παρουσιάσουν τεκμηριωμένα την πρότασή
τους.
3. Γιατί είναι πραγματικά ολοκληρωμένο (Integrated) STEM;
Το
συγκεκριμένο σενάριο δεν χρησιμοποιεί απλώς τέσσερα γνωστικά αντικείμενα.
Τα ενσωματώνει
γύρω από ένα κοινό πρόβλημα.
Science –
Φυσική
Οι μαθητές
πρέπει να κατανοήσουν:
- ηλεκτρική τάση,
- ένταση ηλεκτρικού ρεύματος,
- αντίσταση,
- νόμο του Ohm,
- ηλεκτρική ισχύ,
- ηλεκτρική ενέργεια,
- μετατροπή ενέργειας,
- ενεργειακή απόδοση.
Technology –
Τεχνολογία
Οι μαθητές
χρησιμοποιούν:
- ψηφιακή προσομοίωση,
- αισθητήρες,
- ψηφιακή συλλογή δεδομένων,
- υπολογιστικό φύλλο,
- ενδεχομένως Arduino ή αντίστοιχο μικροελεγκτή,
- αυτοματισμό.
Engineering
– Μηχανική
Οι μαθητές
ακολουθούν κύκλο:
Πρόβλημα →
Ιδέα → Σχεδιασμός → Πρωτότυπο → Δοκιμή → Αξιολόγηση → Βελτίωση
Mathematics
– Μαθηματικά
Οι μαθητές
χρησιμοποιούν:
- αριθμητικούς υπολογισμούς,
- αναλογίες,
- ποσοστά,
- μονάδες,
- γραφικές παραστάσεις,
- συναρτήσεις,
- μέση τιμή,
- συγκρίσεις δεδομένων,
- υπολογισμό εξοικονόμησης.
4. Μαθησιακοί στόχοι
Μετά την
ολοκλήρωση του σεναρίου ο μαθητής θα μπορεί:
Στη Φυσική
Να:
- εξηγεί τη σχέση τάσης, έντασης και αντίστασης,
- εφαρμόζει τον νόμο του Ohm,
- υπολογίζει ηλεκτρική ισχύ,
- υπολογίζει ηλεκτρική ενέργεια,
- ερμηνεύει πραγματικές μετρήσεις ηλεκτρικών μεγεθών,
- συνδέει την ηλεκτρική ισχύ με την κατανάλωση ενέργειας.
Στα
Μαθηματικά
Να:
- οργανώνει δεδομένα σε πίνακες,
- υπολογίζει ποσοστά,
- δημιουργεί και ερμηνεύει γραφήματα,
- συγκρίνει δύο ενεργειακά σενάρια,
- υπολογίζει ποσοστιαία εξοικονόμηση.
Στην
Τεχνολογία
Να:
- χρησιμοποιεί ψηφιακή προσομοίωση,
- χρησιμοποιεί αισθητήρες ή εικονικούς αισθητήρες,
- συλλέγει ψηφιακά δεδομένα,
- αξιοποιεί υπολογιστικό φύλλο,
- σχεδιάζει έναν απλό αυτοματισμό.
Στο
Engineering
Να:
- ορίζει τεχνικές προδιαγραφές,
- σχεδιάζει λύσεις,
- δημιουργεί πρωτότυπο,
- ελέγχει τη λειτουργία του,
- αξιολογεί τα αποτελέσματα,
- βελτιώνει τον αρχικό σχεδιασμό.
Στις
δεξιότητες
Να
αναπτύξει:
- κριτική σκέψη,
- επίλυση προβλήματος,
- δημιουργικότητα,
- συνεργασία,
- επικοινωνία,
- τεκμηρίωση,
- επιστημονικό συλλογισμό,
- ψηφιακό γραμματισμό.
5. Το βασικό ερώτημα της διερεύνησης
Στον πίνακα
εμφανίζεται μόνο το εξής:
Πώς μπορούμε
να μειώσουμε κατά τουλάχιστον 20% την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας μιας
σχολικής αίθουσας χωρίς να επηρεάσουμε αρνητικά τη λειτουργία της;
Ο
εκπαιδευτικός δεν δίνει τη λύση.
Οι μαθητές
πρέπει να ανακαλύψουν ποιες πληροφορίες χρειάζονται.
6. Φάση 1 – Ενεργοποίηση του προβλήματος
Χρόνος: 15
λεπτά
Ο εκπαιδευτικός
παρουσιάζει ένα υποθετικό ενεργειακό προφίλ μιας αίθουσας.
|
Συσκευή |
Ισχύς |
Ώρες/ημέρα |
|
Φωτισμός |
360 W |
6 h |
|
Υπολογιστές |
500 W |
4 h |
|
Προβολέας |
250 W |
2 h |
|
Κλιματιστικό |
1.500 W |
4 h |
|
Άλλες
συσκευές |
200 W |
2 h |
Οι μαθητές
καλούνται να απαντήσουν:
Ποια συσκευή
καταναλώνει περισσότερη ενέργεια;
Δεν
επιτρέπεται απάντηση «με το μάτι».
Πρέπει να
τεκμηριωθεί με υπολογισμό.
7. Φάση 2 – Science: Η Φυσική του κυκλώματος
Χρόνος: 35
λεπτά
Οι μαθητές
χρησιμοποιούν το PhET Circuit Construction Kit.
Κατασκευάζουν
απλά κυκλώματα με:
- πηγή,
- αντίσταση,
- λαμπτήρα,
- διακόπτη,
- αμπερόμετρο,
- βολτόμετρο.
Στόχος δεν
είναι απλώς να «παίξουν» με την προσομοίωση.
Πρέπει να
διερευνήσουν:
Τι συμβαίνει
στην ένταση του ρεύματος όταν αλλάζει η αντίσταση;
Τι συμβαίνει
όταν αλλάζει η τάση;
Οι μαθητές
καταγράφουν δεδομένα.
|
V (V) |
R (Ω) |
I (A) |
|
3 |
10 |
... |
|
5 |
10 |
... |
|
7 |
10 |
... |
|
10 |
10 |
... |
Στη συνέχεια
δημιουργούν γραφική παράσταση.
Από τα
δεδομένα οδηγούνται στη σχέση:
V = I·R
και στη
συνέχεια εξετάζουν την ισχύ:
P = V·I
Η σχέση αυτή
γίνεται το εργαλείο με το οποίο θα αντιμετωπίσουν το πραγματικό ενεργειακό
πρόβλημα.
8. Φάση 3 – Mathematics: Από την ισχύ στην κατανάλωση
Χρόνος: 30
λεπτά
Οι μαθητές
υπολογίζουν την ημερήσια κατανάλωση κάθε συσκευής:
E = P · t
Για
παράδειγμα, μία συσκευή ισχύος 1.500 W που λειτουργεί 4 ώρες καταναλώνει:
E = 1.500 ×
4 = 6.000 Wh = 6 kWh
Στη συνέχεια
υπολογίζουν τη συνολική ημερήσια κατανάλωση.
Ακολουθεί
υπολογισμός της μηνιαίας κατανάλωσης.
Οι μαθητές
δημιουργούν γράφημα:
Συσκευή → ΚWh/μήνα
και
εντοπίζουν τους βασικούς «ενεργειακούς καταναλωτές».
9. Φάση 4 – Technology: Ψηφιακή παρακολούθηση
Χρόνος: 30
λεπτά
Οι ομάδες
σχεδιάζουν ένα σύστημα παρακολούθησης.
Για
παράδειγμα:
Αισθητήρας
φωτεινότητας → μικροελεγκτής → σύστημα ελέγχου φωτισμού
ή
Αισθητήρας
παρουσίας → μικροελεγκτής → αυτόματος διακόπτης
ή,
εναλλακτικά, εικονικό σύστημα σε προσομοιωτή.
Οι μαθητές
πρέπει να αποφασίσουν:
- Τι θα μετράμε;
- Με ποιον αισθητήρα;
- Πότε θα ενεργοποιείται το σύστημα;
- Πότε θα απενεργοποιείται;
- Ποια δεδομένα πρέπει να αποθηκεύονται;
10. Φάση 5 – Engineering Design
Χρόνος: 45
λεπτά
Κάθε ομάδα
πρέπει να σχεδιάσει μια λύση.
Παρέχονται
συγκεκριμένοι περιορισμοί:
Περιορισμός
1
Η λύση
πρέπει να μειώνει την κατανάλωση τουλάχιστον κατά 20%.
Περιορισμός
2
Δεν πρέπει
να μειώνει σημαντικά την ποιότητα του φωτισμού ή της λειτουργίας της αίθουσας.
Περιορισμός
3
Το σύστημα
πρέπει να είναι τεχνικά υλοποιήσιμο.
Περιορισμός
4
Το κόστος
της λύσης πρέπει να είναι λογικό.
Περιορισμός
5
Η λύση
πρέπει να μπορεί να επεκταθεί σε περισσότερες αίθουσες.
Οι μαθητές
σχεδιάζουν το πρωτότυπο.
Μπορούν να
χρησιμοποιήσουν:
- χαρτόνι,
- μακέτα αίθουσας,
- LED,
- αντιστάσεις,
- αισθητήρες,
- Arduino,
- καλώδια,
- breadboard,
- ή αποκλειστικά ψηφιακή προσομοίωση.
11. Ο κύκλος Engineering Design
Κάθε ομάδα
συμπληρώνει:
1. DEFINE
Ποιο είναι
το πρόβλημα;
2. ASK
Τι πρέπει να
γνωρίζουμε;
3. IMAGINE
Ποιες λύσεις
μπορούμε να προτείνουμε;
4. PLAN
Ποια λύση θα
κατασκευάσουμε;
5. CREATE
Κατασκευάζουμε
το πρωτότυπο.
6. TEST
Το
δοκιμάζουμε.
7. ANALYZE
Τι έδειξαν
τα δεδομένα;
8. IMPROVE
Τι πρέπει να
αλλάξουμε;
Ο κύκλος
επαναλαμβάνεται.
12. Η κρίσιμη στιγμή του μαθήματος
Κάθε ομάδα
λαμβάνει νέα δεδομένα:
Μετά την
εφαρμογή της αρχικής λύσης, η κατανάλωση μειώθηκε μόνο κατά 14%.
Το σύστημα
επομένως δεν πέτυχε τον στόχο του 20%.
Οι μαθητές πρέπει
να επιστρέψουν στον σχεδιασμό.
Αυτό είναι
σκόπιμο.
Δεν τους
λέμε ότι απέτυχαν.
Τους λέμε:
«Τα δεδομένα
δείχνουν ότι η πρώτη σχεδιαστική λύση δεν επαρκεί. Πώς θα τη βελτιώσετε;»
Οι μαθητές
πρέπει να:
- επανεξετάσουν τα δεδομένα,
- εντοπίσουν το πρόβλημα,
- τροποποιήσουν μία ή περισσότερες παραμέτρους,
- υπολογίσουν ξανά,
- επαναλάβουν τη δοκιμή.
Εδώ
βρίσκεται ο πυρήνας της μηχανικής σκέψης.
13. Η τελική πρόκληση
Κάθε ομάδα
πρέπει να παρουσιάσει:
Α. Το
πρόβλημα
Ποια
ενεργειακή σπατάλη εντόπισε;
Β. Τη φυσική
εξήγηση
Ποια φυσικά
μεγέθη χρησιμοποίησε;
Γ. Τους
μαθηματικούς υπολογισμούς
Πόση ήταν η
αρχική κατανάλωση;
Πόση έγινε
μετά την παρέμβαση;
Ποιο είναι
το ποσοστό εξοικονόμησης;
Δ. Το
τεχνολογικό σύστημα
Πώς
λειτουργεί;
Ε. Το
engineering design
Πώς
κατασκευάστηκε;
ΣΤ. Τα
δεδομένα
Ποια
στοιχεία αποδεικνύουν ότι η λύση λειτουργεί;
Ζ. Τη
βελτίωση
Τι άλλαξαν
μετά την πρώτη δοκιμή;
14. Ψηφιακό διδακτικό σενάριο
Το μάθημα
μπορεί να υλοποιηθεί με ένα ψηφιακό περιβάλλον που αποτελείται από τέσσερα
επίπεδα.
Ψηφιακός σταθμός
1 – Προσομοίωση Φυσικής
Οι μαθητές
χρησιμοποιούν το PhET Circuit Construction Kit για τη μελέτη ηλεκτρικών
κυκλωμάτων και μετρήσεων τάσης και έντασης.
Ψηφιακός
σταθμός 2 – Υπολογιστικό φύλλο
Οι μαθητές
εισάγουν τα δεδομένα τους και υπολογίζουν:
- P,
- E,
- ημερήσια κατανάλωση,
- μηνιαία κατανάλωση,
- ποσοστό εξοικονόμησης.
Ψηφιακός
σταθμός 3 – Σχεδιασμός
Οι μαθητές
δημιουργούν ψηφιακό διάγραμμα:
Αισθητήρας →
Επεξεργασία → Απόφαση → Ενεργοποιητής
Ψηφιακός
σταθμός 4 – Παρουσίαση
Κάθε ομάδα
δημιουργεί μία ψηφιακή παρουσίαση 3–5 λεπτών.
Η παρουσίαση
πρέπει να απαντά:
Γιατί πρέπει
να επιλέξουμε τη δική σας λύση;
Η απάντηση
πρέπει να βασίζεται σε δεδομένα και όχι σε προσωπική άποψη.
15. Εναλλακτική χωρίς εργαστηριακό εξοπλισμό
Το σενάριο
μπορεί να πραγματοποιηθεί και χωρίς Arduino ή φυσικούς αισθητήρες.
Χρησιμοποιούνται:
- PhET,
- υπολογιστικό φύλλο,
- ψηφιακό σχέδιο,
- εικονικός μικροελεγκτής,
- ψηφιακή μακέτα.
Έτσι το
σενάριο δεν εξαρτάται από την ύπαρξη εργαστηρίου STEM.
16. Ρόλοι μαθητών
Κάθε ομάδα
μπορεί να αποτελείται από τέσσερις μαθητές.
Μαθητής 1 –
Physicist
Υπεύθυνος
για:
- φυσικά μεγέθη,
- μετρήσεις,
- νόμους,
- φυσική ερμηνεία.
Μαθητής 2 –
Mathematician
Υπεύθυνος
για:
- υπολογισμούς,
- πίνακες,
- γραφήματα,
- ποσοστά.
Μαθητής 3 –
Technologist
Υπεύθυνος
για:
- ψηφιακά εργαλεία,
- αισθητήρες,
- προσομοίωση,
- αυτοματισμό.
Μαθητής 4 –
Engineer
Υπεύθυνος
για:
- σχεδιασμό,
- κατασκευή,
- δοκιμή,
- βελτιστοποίηση.
Σημαντικό:
Οι ρόλοι δεν
είναι μόνιμοι.
Στη δεύτερη
φάση οι μαθητές μπορούν να αλλάξουν ρόλους, ώστε όλοι να εμπλακούν και στους
τέσσερις κλάδους.
17. Αξιολόγηση
Η αξιολόγηση
δεν βασίζεται μόνο στο τελικό πρωτότυπο.
Rubric 100
μονάδων
|
Κριτήριο |
Μονάδες |
|
Επιστημονική
ορθότητα |
20 |
|
Μαθηματική
τεκμηρίωση |
15 |
|
Τεχνολογική
υλοποίηση |
15 |
|
Engineering
Design |
20 |
|
Ανάλυση
δεδομένων |
10 |
|
Συνεργασία
ομάδας |
10 |
|
Παρουσίαση
και επιχειρηματολογία |
10 |
|
Σύνολο |
100 |
Ιδιαίτερη
βαρύτητα έχει το γεγονός ότι οι μαθητές πρέπει να τεκμηριώνουν τη λύση
τους.
18. Διαμορφωτική αξιολόγηση
Κατά τη
διάρκεια του μαθήματος ο εκπαιδευτικός δεν περιμένει το τέλος.
Χρησιμοποιεί
σύντομες ερωτήσεις:
Τι
παρατηρήσατε;
Ποιο
δεδομένο στηρίζει την υπόθεσή σας;
Τι θα συμβεί
αν διπλασιάσουμε την αντίσταση;
Γιατί
επιλέξατε αυτή τη λύση;
Πώς
γνωρίζετε ότι εξοικονομεί ενέργεια;
Τι θα
αλλάζατε στον σχεδιασμό σας;
Οι ερωτήσεις
αυτές επιτρέπουν στον εκπαιδευτικό να παρακολουθεί τη σκέψη των μαθητών.
19. Τελικό προϊόν
Κάθε ομάδα
παραδίδει ένα STEM Energy Report.
Περιλαμβάνει:
1. Περιγραφή
προβλήματος
2. Αρχικά
δεδομένα
3. Φυσική
ανάλυση
4. Μαθηματικούς
υπολογισμούς
5. Γραφήματα
6. Τεχνολογικό
σχεδιασμό
7. Engineering sketch
8. Πρωτότυπο
9. Αποτελέσματα
δοκιμής
10.
Βελτίωση
11.
Τελική λύση
12.
Συμπέρασμα
20. Η τελική παρουσίαση
Η κάθε ομάδα
έχει 5 λεπτά.
Η παρουσίαση
πρέπει να ακολουθεί τη δομή:
ΠΡΟΒΛΗΜΑ →
ΔΕΔΟΜΕΝΑ → ΕΠΙΣΤΗΜΗ → ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ → ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ → ENGINEERING → ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ →
ΒΕΛΤΙΩΣΗ
Στο τέλος οι
υπόλοιπες ομάδες μπορούν να θέσουν ερωτήσεις.
21. Διαφοροποίηση
Για μαθητές
που χρειάζονται περισσότερη υποστήριξη παρέχονται:
- έτοιμοι πίνακες δεδομένων,
- καθοδηγητικές ερωτήσεις,
- τύποι,
- ημιτελή κυκλώματα,
- πρότυπο υπολογιστικού φύλλου.
Για μαθητές
υψηλότερου επιπέδου:
- προστίθεται οικονομική ανάλυση,
- υπολογισμός χρόνου απόσβεσης,
- σύγκριση διαφορετικών τεχνολογιών,
- βελτιστοποίηση πολλών παραμέτρων,
- σχεδιασμός συστήματος με περισσότερους αισθητήρες.
22. Επέκταση – Φωτοβολταϊκό σύστημα
Το σενάριο
μπορεί να επεκταθεί.
Η τελική
πρόκληση γίνεται:
«Μπορούμε
όχι μόνο να μειώσουμε την κατανάλωση του σχολείου, αλλά και να παράγουμε μέρος
της απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας;»
Τότε
εισάγεται το φωτοβολταϊκό σύστημα.
Οι μαθητές
πρέπει να υπολογίσουν:
- απαιτούμενη ισχύ,
- παραγόμενη ενέργεια,
- ημερήσια παραγωγή,
- ετήσια παραγωγή,
- ποσοστό κάλυψης της κατανάλωσης.
Έτσι το
πρόβλημα μετατρέπεται από:
Energy Saving
σε:
Energy Saving + Energy Production
και αποκτά
ακόμη μεγαλύτερη αυθεντικότητα.
23. Γιατί αυτό είναι ολοκληρωμένο STEM
Το
συγκεκριμένο σενάριο δεν έχει τη μορφή:
Φυσική →
δραστηριότητα
και μετά:
λίγο Arduino
→ STEM.
Η λογική
είναι διαφορετική:
Το πρόβλημα
δημιουργεί την ανάγκη για Φυσική.
Χρειαζόμαστε
τη Φυσική για να κατανοήσουμε την κατανάλωση.
Η Φυσική
δημιουργεί ανάγκη για Μαθηματικά.
Χρειαζόμαστε
τα Μαθηματικά για να ποσοτικοποιήσουμε το πρόβλημα.
Τα δεδομένα
δημιουργούν ανάγκη για Τεχνολογία.
Χρειαζόμαστε
αισθητήρες και ψηφιακά εργαλεία για να μετρήσουμε και να ελέγξουμε.
Η λύση
δημιουργεί ανάγκη για Engineering.
Πρέπει να
σχεδιάσουμε, να κατασκευάσουμε, να δοκιμάσουμε και να βελτιώσουμε.
Αυτός είναι
ο λόγος για τον οποίο το συγκεκριμένο σενάριο αποτελεί Integrated STEM.
24. Αναμενόμενο μαθησιακό αποτέλεσμα
Στο τέλος
του σεναρίου ο μαθητής δεν πρέπει απλώς να μπορεί να απαντήσει:
«Ποιος είναι
ο νόμος του Ohm;»
Πρέπει να
μπορεί να απαντήσει σε ένα πολύ πιο σύνθετο ερώτημα:
«Πώς μπορώ
να χρησιμοποιήσω τις γνώσεις μου από τη Φυσική, τα Μαθηματικά, την Τεχνολογία
και τη Μηχανική για να αντιμετωπίσω ένα πραγματικό πρόβλημα;»
Αυτό είναι
και το βασικό παιδαγωγικό ζητούμενο της ολοκληρωμένης STEM εκπαίδευσης.
Ο μαθητής
δεν μαθαίνει τέσσερα ξεχωριστά αντικείμενα.
Μαθαίνει να
τα συνδέει για να δημιουργήσει μια λύση.
25. Το τελικό μήνυμα του σεναρίου
Η επιτυχία
της δραστηριότητας δεν κρίνεται από το αν το πρωτότυπο είναι όμορφο.
Δεν κρίνεται
από το πόσα ηλεκτρονικά εξαρτήματα χρησιμοποιήθηκαν.
Δεν κρίνεται
από το πόσο εντυπωσιακή είναι η παρουσίαση.
Κρίνεται από
ένα απλό ερώτημα:
Μπορεί η
ομάδα να αποδείξει, με επιστημονικά και μαθηματικά δεδομένα, ότι η σχεδιαστική
της λύση αντιμετωπίζει το πρόβλημα;
Εάν η
απάντηση είναι «ναι», τότε οι μαθητές δεν έκαναν απλώς μια STEM κατασκευή.
Έκαναν STEM
επιστήμη, STEM τεχνολογία, STEM μηχανική και STEM μαθηματικά για να λύσουν ένα
πραγματικό πρόβλημα.