STEM και STE(A)M στη σύγχρονη ελληνική εκπαίδευση

33

Τα τελευταία χρόνια έχει μπει στη ζωή ημών των γονέων, και βέβαια και στων παιδιών μας, το STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics). Βλέπουμε να «ξεφυτρώνουν» παντού εκπαιδευτικά προγράμματα, camps, βιβλία, δράσεις σε σχολεία, εργαστήρια… H προσέγγιση STEM θεωρείται πλέον απαραίτητη σε κάθε μαθητή που θέλει σε λίγα χρόνια να έχει γνώσεις που θα του επιτρέψουν σύγχρονες σπουδές και μια καλή θέση στην αγορά εργασίας. Όμως έχουμε καταλάβει, μικροί και μεγάλοι, τι ακριβώς είναι το STEM και ποια η χρησιμότητά του;

Έχουμε τη χαρά να φιλοξενούμε τον κ. Σαράντο Ψυχάρη, καθηγητή στην Ανώτατη Σχολή Παιδαγωγικής και Τεχνολογικής Εκπαίδευσης (Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε.), στις «Εκπαιδευτικές Εφαρμογές των Υπολογιστικών Επιστημών», διδάκτορα του Πανεπιστημίου της Γλασκόβης, και τον κ. Κωνσταντίνο Καλοβρέκτη, Διδάκτορα του Τμήματος Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Πειραιώς και διδάσκοντα στο Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, με μεταδιδακτορική έρευνα στο STEM για Κορίτσια. Οι δυο εκπαιδευτικοί ασχολούνται χρόνια με το STEM, έχουν γράψει πολλά βιβλία και είναι οι πλέον κατάλληλοι να λύσουν τις απορίες μας.  Άλλωστε, εκτός από τους φοιτητές τους, απευθύνονται και στους μικρούς μαθητές, από 8 ετών, αφού έχουν εκδώσει στην Ελληνοεκδοτική μια εκπαιδευτική σειρά που, προς το παρόν, περιλαμβάνει δυο βιβλία (Tο έξυπνο θερμοκήπιο στο Εργαστήριο Δεξιοτήτων και Tο έξυπνο σπίτι στο Εργαστήριο Δεξιοτήτων) και ένα παιχνίδι [O Ηλεκτρικός Κινητήρας Συνεχούς Ρεύματος (DC Motor) – KIT No 1], υπό την ομπρέλα του Dr Stem. Με αφορμή αυτά, συζητάμε σήμερα στο Τaλκ.  

Θέλετε να μας πείτε τι σημαίνει Υπολογιστική Σκέψη, τι σημαίνει STEM, τι σημαίνει STE(A)M και ποιος είναι ο σκοπός της εκπαιδευτικής αυτής σειράς σας;
Η Υπολογιστική Σκέψη (Υ.Σ.) είναι μέθοδος επίλυσης προβλήματος, που περιλαμβάνει –μεταξύ άλλων– την αλγοριθμική σκέψη, τη διάσπαση του προβλήματος, την αναγνώριση προτύπων κ.ά. Ο όρος STEAM αντιστοιχεί σε μια διεπιστημονική προσέγγιση μέσω των λεγόμενων εγκάρσιων εννοιών, που περιλαμβάνει και τις μορφές της τέχνης, το A είναι το αρχικό γράμμα της λέξης Art. Σε αυτό το πλαίσιο, ο σκοπός της σειράς Dr STEM έρχεται να εμπλέξει τον μαθητή/τη μαθήτρια στην έννοια της κατασκευής, να τον/την εμπλέξει στις πρακτικές της Υ.Σ. και όχι απλώς να του/της μάθει έννοιες της πληροφορικής. Δηλαδή, ο απώτερος στόχος είναι διπλός:

1. Να εμπλακεί ο/η μαθητής/μαθήτρια στις δεξιότητες της τεχνολογίας και στις πρακτικές της μηχανικής και των επιστημών και
2. Να εμπλακεί στις δεξιότητες του νου και σε χειρωνακτικές δραστηριότητες, μέσω της επίλυσης προβλήματος, αξιοποιώντας πρακτικές της Υ.Σ., όπως π.χ. την εύρεση μοτίβο, την κατασκευή μοντέλου κ.λπ., πριν υλοποιήσει ένα τεχνούργημα, που θα βασίζεται σε έννοιες των επιστημών, αλλά και στον σχεδιασμό που εφαρμόζουν οι μηχανικοί.

Οι δεξιότητες που θα αναπτυχθούν θα είναι γνωστικές, αλλά και τεχνικές και στάσεις και θα περιλαμβάνουν:

• τη δημιουργικότητα,
• την καινοτομία,
• την κριτική σκέψη,
• την επίλυση προβλήματος,
• την επικοινωνία,
• τη συνεργατικότητα και
• την Υπολογιστική Σκέψη.

Αυτές οι δεξιότητες είναι γνωστές στη βιβλιογραφία ως «δεξιότητες STEM», σύμφωνα με διεθνείς οργανισμούς, όπως η UNESCO, ο ΟΟΣΑ κ.λπ.

Για να αναπτυχθούν οι «δεξιότητες STE(A)M» θα πρέπει να επιλυθούν προβλήματα που θα αναφέρονται στις βασικές έννοιες των επιστημών αλλά –και αυτό είναι η προστιθέμενη αξία αυτής της σειράς– να ενταχθούν και προβλήματα που διεθνώς καλούνται «εγκάρσιες έννοιες» και «διασχίζουν» γνωστικές περιοχές. Ο σημαντικότερος λόγος ένταξης των «εγκάρσιων εννοιών» είναι ότι τα σημερινά προβλήματα απαιτούν για τη λύση τους διεπιστημονική προσέγγιση. Ευχόμαστε και ελπίζουμε η σειρά Dr STEM να βοηθήσει τους εκπαιδευτικούς, τους μαθητές και τις μαθήτριες να εμπλακούν στις «δεξιότητες STE(A)M», ώστε αργότερα να ασχοληθούν ως ερευνητές σε επαγγέλματα που απαιτεί η σύγχρονη οικονομία και η λεγόμενη Τέταρτη Βιομηχανική Επανάσταση.Το έξυπνο θερμοκήπιο στο Εργαστήριο Δεξιοτήτων. Το πρώτο βιβλίο της σειράς. Σε ποιες ηλικίες απευθύνεται, τι περιλαμβάνει και ποιος ο στόχος του;
Το έξυπνο θερμοκήπιο ακολουθεί τη μεθοδολογία των εργαστηρίων δεξιοτήτων. Ο στόχος του είναι να εμπλέξει τους μαθητές του δημοτικού και των αρχικών τάξεων του γυμνασίου στο να σκεφθούν με όρους της Υπολογιστικής Σκέψης για να λύσουν ένα πραγματικό πρόβλημα. Οι προτεινόμενες εκπαιδευτικές δραστηριότητες που παρουσιάζονται υλοποιούνται μέσω της ολιστικής προσέγγισης STE(A)M με στόχους:
•  την κατάκτηση θεμελιωδών γνώσεων για τους φυτικούς οργανισμούς
•  τη χρήση αισθητήρων και ενεργοποιητών στην κατασκευή ενός έξυπνου θερμοκηπίου
•  τη χρήση της υπολογιστικής πλατφόρμας micro:bit,
•  την ανάπτυξη κώδικα
•  την εξοικείωση με διαδικασίες μελέτης, σχεδίασης, ανάπτυξης και αξιολόγησηςΤο έξυπνο σπίτι στο Εργαστήριο Δεξιοτήτων. Το δεύτερο βιβλίο της σειράς. Ρωτώ, λοιπόν, και για αυτό, σε ποιες ηλικίες απευθύνεται, τι περιλαμβάνει και ποιος ο στόχος του;
Όπως και το προηγούμενο βιβλίο, απευθύνεται στους μαθητές του δημοτικού και των αρχικών τάξεων του γυμνασίου, με σκοπό να σκεφθούν με όρους της Υπολογιστικής Σκέψης για να λύσουν ένα πραγματικό πρόβλημα. Έχει ως στόχο να αναγνωρίσουν οι μαθητές στοιχεία από το λεγόμενο «Διαδίκτυο των Πραγμάτων». Οι προτεινόμενες εκπαιδευτικές δραστηριότητες που παρουσιάζονται υλοποιούνται μέσω της ολιστικής προσέγγισης STE(A)M με στόχους:

• την κατανόηση της έννοιας του αυτοματισμού
  •  τη χρήση της υπολογιστικής πλατφόρμας Arduino
  •  τη χρήση αισθητήρων και ενεργοποιητών στην κατασκευή ενός έξυπνου σπιτιού
  •  την ανάπτυξη κώδικα
  •  την εξοικείωση με διαδικασίες μελέτης, σχεδίασης, ανάπτυξης και αξιολόγησης.

Και πάμε και στο πρώτο KIT σας! Ηλεκτρικός Κινητήρας Συνεχούς Ρεύματος. Τι έχετε να μας πείτε γι’ αυτό;
Ο σκοπός του kit είναι να εμπλέξει τους μαθητές στην «κατασκευή» που συνδυάζει τις φυσικές επιστήμες και τη μηχανική (μηχανοτεχνία). Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονίσουμε ότι, δυστυχώς, πολλές φορές, όταν εφαρμόζεται το STE(Α)M δεν αναφέρονται οι έννοιες των επιστημών που εμπλέκονται. Η δική μας προσέγγιση δίνει «βάρος» στην κατασκευή, αλλά συγχρόνως υπάρχει ένα σημείο αναφοράς: οι έννοιες των επιστημών που εμπλέκονται. Ειδικότερα, μέσω του ΚΙΤ, οι μαθητές/-τριες, μελετώντας το υλικό (περιέχει βιβλίο δραστηριοτήτων), θα είναι ικανοί/-ές:

 Ως προς τη γνώση
        •  να κατανοούν τις έννοιες μαγνητικό πεδίο, μαγνητικές γραμμές και τον κανόνα των τριών δακτύλων του δεξιού χεριού
•  να προσδιορίζουν την κατεύθυνση της δύναμης Laplace
•  να κατανοούν την αρχή λειτουργίας του ηλεκτρικού κινητήρα
•  να αναφέρουν εφαρμογές με ηλεκτρικούς κινητήρες.

Ως προς τις δεξιότητες
•  να κατασκευάζουν πηνίο
•  να συναρμολογούν δομικά στοιχεία
•  να δημιουργούν κλειστά ηλεκτρικά κυκλώματα
•  να κατασκευάζουν ηλεκτρικές διατάξεις.

Ως προς τη μεταγνώση

• να ερευνούν τη λειτουργία και τη χρήση των πραγματικών ηλεκτρικών κινητήρων συνεχούς ρεύματος.

Αναπτύξτε μας την έννοια της αυτοαξιολόγησης, κεντρική και στις τρεις δουλειές σας. Ποια η σημασία της για το παιδί που μαθαίνει;
Ο επιστήμονας στο εργαστήριο και στην έρευνα αυτοαξιολογείται. Είναι μια διαδικασία ενσυναίσθησης. Αυτό θέλουμε να πετύχουμε και στην σχολική εκπαίδευση. Ο μαθητής πρέπει αν αναρωτιέται: τι έκανα, ποιες αρχές χρησιμοποίησα, τι λάθη έκανα και πρέπει να βελτιώσω στην κατασκευή μου;

Ετοιμάζετε και καινούργιες δουλειές; Βιβλία ή παιχνίδια;
Ετοιμάζουμε νέα βιβλία σχετικά με την υλοποίηση της διεπιστημονικής προσέγγισης STE(A)M, σε θέματα σχετικά με τις επιστήμες ζωής, περιβάλλοντος, πληροφορικής, όλα με την ολοκληρωμένη προσέγγιση που εμπλέκει τους μαθητές στην επίλυση αυθεντικών-πραγματικών προβλημάτων. Ετοιμάζουμε επίσης και παιχνίδια που θα σχετίζονται π.χ. με τη διατροφή, την κλιματική αλλαγή ή την τέχνη.

Ποια θα ήταν εν συντομία η δική σας πρόταση για μια εκπαίδευση σύγχρονη, βασισμένη στις ανάγκες του μέλλοντος, που θα συνδύαζε κλασικές και σύγχρονες σπουδές και θα ήταν βασισμένη στη διεπιστημονικότητα; Απέχουμε πολύ από αυτό;
Θεωρούμε πως η υλοποίηση της διεπιστημονικής προσέγγισης STE(A)M είναι θεμελιώδης, τόσο επιστημονικά όσο και οικονομικά. Και τούτο διότι συνδέεται με την Τέταρτη Βιομηχανική Επανάσταση. Προτρέπουμε τους γονείς να ασχοληθούν καταρχάς οι ίδιοι με τα παιδιά τους, να συζητούν με τους εκπαιδευτικούς για προβλήματα της τοπικής κοινωνίας και να τα μετασχηματίσουν σε προβλήματα που θα λυθούν με κατασκευές από τα παιδιά στο σχολείο, πιθανόν στο πλαίσιο των νέων εργαστηρίων δεξιοτήτων. Η προσέγγιση STE(A)M ήδη περιλαμβάνει και τις ανθρωπιστικές σπουδές, γεγονός που αναδεικνύει ότι υπάρχει επίγνωση της αναγκαιότητας για «οικονομία της γνώσης». Θεωρούμε, όμως, πως οι εκπαιδευτικοί χρειάζονται επιμόρφωση για να «απολαύσουν» το STE(A)M. Πρέπει να φύγει η ανησυχία ότι δεν θα τα καταφέρουν –ότι είναι κάτι δύσκολο. Σήμερα απέχουμε ακόμα, αλλά ρηξικέλευθες λύσεις πρέπει να υπάρξουν άμεσα με τη συνεργασία πολιτείας, σχολείου και γονέων. Τέλος, το εθνικό αποθετήριο πραγματικών εφαρμογών STE(A)M, που θα αξιολογεί ποιες είναι STE(A)M και ποιες δεν είναι, –γιατί  αυτοπροσδιορισμός περισσεύει– είναι αδήριτη ανάγκη για τη χώρα μας.

Διαβάστε: Κωνσταντίνος Καλοβρέκτης, Σαράντος Ψυχάρης, Dr STEM – Tο έξυπνο θερμοκήπιο στο Εργαστήριο Δεξιοτήτων – Βιβλίο 1 και Dr STEM – Tο έξυπνο σπίτι στο Εργαστήριο Δεξιοτήτων – Βιβλίο 2, Ελληνοεκδοτική

Παίξτε και μάθετε: Κωνσταντίνος Καλοβρέκτης, Σαράντος Ψυχάρης, O Ηλεκτρικός Κινητήρας Συνεχούς Ρεύματος (DC Motor) – KIT No1, Ελληνοεκδοτική