STEM Academy – Draft

Κάτι περισσότερο από ένα απλό πρόγραμμα: το STEM ως φιλοσοφία στην εκπαιδευτική καθημερινότητα

Συχνά η εκπαίδευση STEM νοείται ως η ενασχόληση με τέσσερα σχετικά αλλά διαφορετικά θεματικά πεδία που ωστόσο σπάνια συνδυάζονται στην πράξη. Παρόλα αυτά, κεντρικός πυλώνας της φιλοσοφίας STEM είναι μια διαθεματική και ενοποιημένη προσέγγιση που δίνει έμφαση στη μάθηση στην πράξη (learn by doing) και συνδέει τις συνιστώσες του STEM με την καθημερινή ζωή και τον πραγματικό κόσμο των μαθητών. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίο το CGS υλοποιεί τη φιλοσοφία STEM, εντάσσοντάς την στην εκπαιδευτική καθημερινότητα των μαθητών μέσα από πληθώρα δράσεων και παρεμβάσεων σε όλες τις εκπαιδευτικές βαθμίδες που συμπληρώνουν αρμονικά την εκπαιδευτική φιλοσοφία International Baccalaureate (IB) του σχολείου καθώς και το αναλυτικό
πρόγραμμα σπουδών.

Έκτοτε, το STEM κατέχει σημαντική θέση στην εκπαίδευση τόσο στην Αμερική, όσο και παγκοσμίως. Κεντρικό ρόλο στη χάραξη πολιτικής και στην εφαρμογή της εκπαίδευσης STEM στην Ευρώπη διαδραματίζει το Ηνωμένο Βασίλειο, το οποίο μεταξύ άλλων το 2014 ίδρυσε το National STEM Centre, ένα κέντρο που προσφέρει εκπαίδευση για μαθητές και εκπαιδευτικούς και χιλιάδες δωρεάν διαδικτυακά εκπαιδευτικά εργαλεία και πήγες. Την τελευταία πενταετία η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εκπονήσει έρευνες που δείχνουν αφενός τις αδύναμες επιδόσεις των μαθητών σε θέματα επιστημών και μαθηματικών και αφετέρου την έλλειψη καταρτισμένου εργατικού δυναμικού σε πεδία STEM, γεγονότα που ανέδειξαν την ενδυνάμωση και εφαρμογή της εκπαίδευσης STEM ως επίσημη προτεραιότητά της (European Commission, European Parliament, 2015).

Το γεγονός ότι η εκπαίδευση STEM τέθηκε στο κέντρο της εκπαιδευτικής πολιτικής, είχε ως αποτέλεσμα την εμφάνιση πολλαπλών, και πολλές φορές αντίθετων, προσεγγίσεων σε διαφορετικά εκπαιδευτικά συστήματα, δομές, χρονικές στιγμές ή ηλικίες: σχολεία εντός σχολείων, αυτόνομα σχολικά προγράμμα- τα, μάθηση εξ’ αποστάσεως, αυτόνομοι όμιλοι – STEM clubs, απογευματινά προγράμματα, ειδικά σχο- λεία, προγράμματα που σχεδιάζονται και προσφέρονται από άτυπες μορφές εκπαίδευσης, όπως είναι για παράδειγμα τα διαδικτυακά σεμινάρια, οι δραστηριότητες τεχνολογικών μουσείων και οι ποικίλες ιδιωτικές εκπαιδευτικές πρωτοβουλίες.

Οι Asghar et al (2012) τονίζουν ότι η εγγενής φύση της πρακτικής STEM είναι διαθεματική και εστιάζει στην καθαυτή επίλυση προβλημάτων. Κάθε αποσπασματική και απομονωμένη προσπάθεια αποτυγ- χάνει να αποδώσει τη φύση του STEM σε σχέση με τον πραγματικό κόσμο και για το λόγο αυτό έχει περιορισμένη δυνατότητα να προετοιμάσει κατάλληλα τους μαθητές για μια επιτυχή επαγγελματική σταδιοδρομία στα επιστημονικά πεδία του STEM.

Στο παραπάνω πλαίσιο το CGS ίδρυσε την πρώτη Ακαδημία STEM σε ελληνικό σχολείο τον Σεπτέμβριο του 2014 με στόχο να προσφέρει στους μαθητές όχι ένα ακόμα εκπαιδευτικό πρόγραμμα, αλλά μια συνολική φιλοσοφία που να διαχέεται και να χρωματίζει την καθημερινότητά τους στο σχολείο. Η προ- σέγγιση αυτή περιγράφεται με περισσότερες λεπτομέρειες στις επόμενες ενότητες.

Η έμφαση στην πειραματική διαδικασία στα μαθήματα φυσικών επιστημών και σε δραστηριότητες όπως το coding, η ρομποτική και το design, αποτελούν πρακτικές που εφαρμόζονται στην καθημερι- νότητα του σχολείου, σε όλες τις βαθμίδες, από το Νηπιαγωγείο έως και το Λύκειο.

Απώτερος στόχος της Ακαδημίας STEM είναι να καλλιεργήσει δεξιότητες όπως είναι η δημιουργικότητα, η επαγωγική και παραγωγική σκέψη, η δυνατότητα επίλυσης προβλημάτων, η κριτική σκέψη, η λογική, η συνεργατικότητα, αλλά και να ενισχύσει την αυτοπεποίθηση, την ηθική και κοινωνική συνείδηση των μαθητών, συνδέοντας επιστημονικά ζητήματα με αντίστοιχες κοινωνικές και ηθικές προεκτάσεις και διλήμματα (Bryan et al, 2016, Jolly, 2017).

Η διδακτική προσέγγιση της Ακαδημίας STEM δεν αφορά συγκεκριμένο μάθημα στο ωρολόγιο πρό- γραμμα των μαθητών, αλλά χαρακτηρίζει το σύνολο της εκπαιδευτικής καθημερινότητας, μέσα από δράσεις και παρεμβάσεις που χρωματίζονται από τη φιλοσοφία STEM. Διαφοροποιείται ανάλογα με τη βαθμίδα εκπαίδευσης, ώστε να συνάδει με τις δυνατότητες και ανάγκες της εκάστοτε ηλικίας των μαθητών. Παράλληλα, εφόσον εντάσσεται στο πρωινό πρόγραμμα, οφείλει να συμπληρώνει αρμονικά την εκπαιδευτική φιλοσοφία International Baccalaureate (IB) που ακολουθεί το σχολείο καθώς και το αναλυτικό  πρόγραμμα  σπουδών.

Ρόλο-κλειδί στο σύνολο του εγχειρήματος έχουν οι εκπαιδευτικοί (νηπιαγωγοί, δάσκαλοι και καθηγη- τές), οι οποίοι υλοποιούν τη φιλοσοφία STEM στο μάθημά τους. Προς την κατεύθυνση αυτή έχουν ισχυρό προβάδισμα σε σχέση με άλλα σχολεία λόγω της συνάφειας της φιλοσοφίας STEM με αυτήν του προγράμματος IB που ακολουθούν όλες οι βαθμίδες εδώ και τουλάχιστον 5 χρόνια.

Ωστόσο, καθώς η προσέγγιση STEM είναι κάτι νέο για το σχολείο αλλά και την Ελλάδα, γίνεται μια συ- νεχής προσπάθεια επιμόρφωσης των εκπαιδευτικών σε αυτήν, τόσο με εσωτερικά training, όσο και με προγράμματα στο εξωτερικό (Πρόγραμμα Erasmus+ στον άξονα ΚΑ1 με τίτλο «Από τις συνιστώσες στη συνισταμένη: ενισχύοντας τη διδασκαλία και τη μάθηση με προσέγγιση STEM από το Νηπιαγωγείο μέχρι και το Λύκειο» και στον άξονα ΚΑ2 με τίτλο “STEM for all seasons”).

Η επιμόρφωση είναι κρίσιμη για την υιοθέτηση της φιλοσοφίας STEM ιδιαίτερα σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητη η εξοικείωση με νέες τεχνολογίες και ηλεκτρονικές εφαρμογές (Goodwin, 2013). Από την άλλη, χρησιμοποιείται ενίοτε η μέθοδος “peer coaching” (Cotabish et al, 2013), κατά την οποία η συντονίστρια της Ακαδημίας STEM παρευρίσκεται στην τάξη με υποστηρικτικό ρόλο.

Κατά την προσχολική ηλικία ο άνθρωπος είναι εκ φύσεως επιστήμονας, καθώς αναρωτιέται συνεχώς, εξερευνά και ανακαλύπτει τον κόσμο γύρω του. Ταυτόχρονα, η διάθεση και η χαρά της παρατήρησης και του πειραματισμού είναι έμφυτη και ιδιαίτερα έντονη (Trundle, 2015).

Για τους παραπάνω λόγους έχει καθιερωθεί, το «πείραμα της εβδομάδας» κατά το οποίο τα παιδιά του νηπιαγωγείου ανακαλύπτουν βασικές επιστημονικές έννοιες, εξερευνούν και πειραματίζονται με απλά υλικά ως λιλιπούτειοι επιστήμονες. Με τον τρόπο αυτό εισάγονται με απλό και διασκεδαστικό τρόπο στα βήματα της πειραματικής διαδικασίας καθώς διατυπώνουν ερωτήσεις, υποθέτουν, πειραματίζονται και παρατηρούν και στο τέλος ζωγραφίζουν με το δικό τους μοναδικό τρόπο τα συμπεράσματά τους.

Παράδειγμα πειράματος αποτελεί ο «κλασσικός» πύργος πυκνότητας όπου τοποθετούνται σε ένα γυάλινο ποτήρι υγρά διαφορετικών χρωμάτων και πυκνότητας που δεν αναμειγνύονται μεταξύ τους, αλλά στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο. Όταν λοιπόν οι μαθητές αρχικά ανέμειξαν λίγο γάλα με πορτοκαλάδα παρατήρησαν ότι αυτά τα δύο υγρά «αγκαλιάζονται και χορεύουν και στο τέλος το χρώμα του γάλατος γίνεται λίγο … καφεμπέζ!». Όταν όμως έβαλαν σε ένα δεύτερο ποτήρι μέλι, υγρό σαπούνι πιάτων, μπλε νερό και λάδι παρατήρησαν ότι «μοιάζει σαν ουράνιο τόξο» αλλά και «σαν πολυκατοικία με διαφορετικό χρώμα σε κάθε όροφο…Μάλλον λοιπόν αυτά τα υγρά προτιμούν να μένουν μόνα τους χωρίς παρέα».

Εικόνα 1. Πύργος πυκνότητας ή πολυκατοικία; Το πείραμα της εβδομάδας στο νηπιαγωγείο.

Κάθε μάθημα έχει χρωματιστεί με τη φιλοσοφία STEM. Ωστόσο, για την καλύτερη επίτευξη των στόχων, έχουν σχεδιαστεί και εισαχθεί νέα μαθήματα, όπως το “Design and Technology” από τη Γ΄ έως και τη ΣΤ΄ Δημοτικού.

Το πρόγραμμα Design and Technology (Σχεδιασμός και Τεχνολογία) συνδυάζει τη θεωρητική προσέγγι- ση με την πρακτική εργασία των μαθητών και κύριος στόχος του είναι οι μαθητές,, ακολουθώντας τον Κύκλο Σχεδίασης, να:

• εντοπίζουν και να αναλύουν ένα πρόβλημα και τα χαρακτηριστικά του
• διερευνούν, σχεδιάζουν και οργανώνουν λύσεις
• εφαρμόζουν τις ιδέες που έχουν σχεδιάσει
• αξιολογούν την εφαρμογή των πιθανών λύσεων και να βελτιώνουν τις διαδικασίες και τις τεχνικές που ακολούθησαν.

Με τον τρόπο αυτό εμπέδωσαν τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της ενεργειακής κατοικίας, κατα- νόησαν τους τρόπους με τους οποίους η ενέργεια επηρεάζει την καθημερινότητά τους και τον κόσμο γύρω τους, συνεργάστηκαν μεταξύ τους και βρήκαν «εύφορο έδαφος» για δημιουργικότητα και πρωτοτυπία.

Συχνά η προσέγγιση STEM νοείται ως τέσσερα σχετικά αλλά διαφορετικά θεματικά πεδία που ωστόσο σπάνια συνδυάζονται στην πράξη. Παρόλα αυτά, κεντρικός πυλώνας της φιλοσοφίας STEM είναι η διαθεματική προσέγγιση. Κατά τους Basham et al (2010) μια διαθεματική εκπαιδευτική προσέγγιση δίνει την ευκαιρία στους μαθητές να κατανοήσουν τον κόσμο γύρω τους με έναν αυθεντικό τρόπο.

Στο πλαίσιο αυτό σχεδιάζονται και υλοποιούνται project όπου πραγματοποιείται η σύνδεση μαθη- μάτων μέσα από κοινές θεματικές ενότητες. Παράδειγμα είναι η πραγματοποίηση του πειράματος του Ερατοσθένη στο οποίο λαμβάνουν μέρος σχολεία από όλη την Ευρώπη (Inspiring Science Education). Σε αυτό, οι μαθητές συνδυάζουν γνώσεις και μεθόδους από τη γεωγραφία, τη φυσική και τα μαθημα- τικά για να υπολογίσουν την Περιφέρεια της Γης, όπως έκανε ο Ερατοσθένης πριν από 2.000 χρόνια.

To STEM θα πρέπει να χρησιμοποιεί τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις ως εργαλεία διδασκαλίας και μάθησης, εντάσσοντας την τεχνολογία μέσα στο μάθημα και όχι αντιμετωπίζοντάς την ως κάτι ξεχωριστό. Αυτή η προσέγγιση ακολουθείται στο σχολείο, καθώς μαθητές και εκπαιδευτικοί καλούνται να χρησιμοποιήσουν τεχνολογικό εξοπλισμό και εφαρμογές οριζόντια στα μαθήματά τους, όπου αυτά μπορούν να τους βοηθήσουν.

Από την άλλη, από τις πρώτες τάξεις του Δημοτικού δίνεται έμφαση στον προγραμματισμό και τη ρομποτική ως μέσα καλλιέργειας της αλγοριθμικής σκέψης. Συμπληρωματικά, οι μαθητές εισάγονται στην τρισδιάστατη σχεδίαση με ειδικές εφαρμογές 3D-Design, και σε μεγαλύτερες τάξεις βλέπουν να σχέδιά τους να παίρνουν σάρκα και οστά μέσα από τη χρήση του τρισδιάστατου εκτυπωτή του σχο- λείου.

Μια βασική συνιστώσα της εκπαιδευτικής φιλοσοφίας STEM είναι η γνωριμία με τον κόσμο της έρευνας και της παραγωγής αλλά και με τεχνολογίες αιχμής που πιθανότατα εμπνεύσουν τους μαθητές και τους προσφέρουν εναύσματα για τον επαγγελματικό προσανατολισμό τους.

Προς την κατεύθυνση αυτή οργανώνονται εκπαιδευτικές εκδρομές σε ευρωπαϊκά και ελληνικά ερευνητικά κέντρα, πανεπιστήμια και βιομηχανίες, ενώ παράλληλα διοργανώνονται εξειδικευμένες ομιλίες και παρουσιάσεις στο σχολείο από ερευνητές και επαγγελματίες STEM.

Το CGS Academia αποτελεί ένα καινοτόμο πρόγραμμα που απευθύνεται σε μαθητές του σχολείου με υψηλά κίνητρα μάθησης και έχει σκοπό να ενισχύσει την κριτική τους σκέψη, τη δημιουργικότητα, δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων, ανάλυσης και σύνθεσης, προσφέροντάς τους εναύσματα από ένα ευρύ φάσμα ακαδημαϊκών περιοχών, εκτός διδακτέας ύλης και αναλυτικού προγράμματος του σχολείου.

Το Senior Academia απευθύνεται σε μαθητές Γ΄ Γυμνασίου και Α΄ Λυκείου και περιλαμβάνει δύο κατευθύνσεις, ανάλογα με τις μαθητικές επιδόσεις τους αλλά και την κλίση και προτίμηση των μαθητών: Academia “STEM” και Academia “Humanities and Social Sciences”.

Οι διαλέξεις στο Senior Academia με κατεύθυνση STEM καλύπτουν πολλαπλές θεματικές περιοχές, από τις θετικές επιστήμες, τα μαθηματικά και την τεχνολογία και έχουν χαρακτήρα εισαγωγής σε επι- στημονικές θεματικές εκτός αναλυτικού προγράμματος του σχολείου, ενώ περιλαμβάνουν επισκέψεις διακεκριμένων ομιλητών από την πανεπιστημιακή κοινότητα ή ερευνητικούς φορείς.

Κατά τη διάρκεια της χρονιάς, συχνά διοργανώνονται εξειδικευμένες, απομονωμένες δραστηριότητες STEM που συμπληρώνουν τη συνολική εκπαιδευτική προσέγγιση και ενδυναμώνουν τη φιλοσοφία STEM.

Παραδείγματα τέτοιων δράσεων είναι η ενεργή παρουσία των μαθητών σε επιστημονικά συνέδρια ή science fairs (ACSTAC, Athens Science Festival) και η συμμετοχή τους σε επιστημονικές βραδιές, εβδομάδες ή ημέρες (βραδιά ερευνητή, Hour of Code).

Το σύνολο των παραπάνω δράσεων χαρακτηρίζονται από έναν κεντρικό σχεδιασμό και προσδίδουν στο STEM έναν ολιστικό και ενιαίο χαρακτήρα. Κάθε μια από τις συνιστώσες του STEM (Science, Technology Engineering, Mathematics) ενδυναμώνεται ξεχωριστά αλλά ταυτόχρονα ενδυναμώνονται όλες μαζί, η μία από την άλλη αλλά και από μαθήματα που φαινομενικά δεν έχουν σχέση με αυτές, όπως είναι οι Τέχνες ή οι Ανθρωπιστικές Επιστήμες.

Η παραπάνω προσέγγιση αντιμετωπίζει σημαντικές προκλήσεις, όπως είναι η πίεση του χρόνου, η ανάγκη υλικών, εξοπλισμού αλλά και συνεχούς ανανέωσης και εμπλουτισμού του προγράμματος με νέες ιδέες. Από την άλλη δρέπει καρπούς που επιζητεί κάθε σχολείο όπως είναι μαθητές που μαθαίνουν να μαθαίνουν και να σκέπτονται, ενδιαφέρονται και απολαμβάνουν τη μάθηση και καθηγητές που εξελίσσονται συνεχώς. Επιπλέον, σε λίγα χρόνια αναμένει να δει τους μελλοντικούς επιστήμονες, μηχα- νικούς, τεχνολόγους, προγραμματιστές αλλά και τους ενεργούς πολίτες που γνωρίζουν και αξιολογούν.