S.T.E.M. = Science - Technology - Engineering - Mathematics

Αποθετήρια διδακτικών σεναρίων

  Ο προσδιορισμός του διδακτικού σεναρίου δίδεται ολοκληρωμένα και εύστοχα στο Υλικό Επιμόρφωσης των Εκπαιδευτικών (ΕΑΙΤΥ, 2008). Ως εκπαιδευτικό σενάριο θεωρείται η περιγραφή μιας διδασκαλίας με εστιασμένο γνωστικό αντικείμενο, συγκεκριμένους εκπαιδευτικούς στόχους, διδακτικές αρχές και πρακτικές. Ένα εκπαιδευτικό σενάριο έχει διάρκεια περισσοτέρων από μία διδακτικών ωρών.

Επίσκεψη των μελών του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Erasmus «Design STEM» στο 3ο Εργαστηριακό Κέντρο Πειραιά


2 Ιουνίου 2017 επισκέφθηκαν το Εργαστηριακό Κέντρο Δραπετσώνας (3 Ε.Κ. Πειραιά) τριάντα περίπου καθηγητές Ευρωπαϊκών Εκπαιδευτικών Οργανισμών μέσω του έργου Erasmus+ Design STEM το οποίο εστιάζει στις καινοτομίες της εκπαίδευσης και πιο συγκεκριμένα στη μεθοδολογία STEM. Η διάρκεια του έργου είναι: 01/09/2016 – 31/08/2019. 
ΓΙΑ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΠΑΤΗΣΤΕ ΕΔΩ

Τι είναι το S.T.E.M. στην Εκπαίδευση και ποιες οι προοπτικές του ;

STEM είναι το πρόγραμμα σπουδών που βασίζεται στην ιδέα της εκπαίδευσης των μαθητών-φοιτητών ταυτόχρονα και συνδυαστικά σε τέσσερις συγκεκριμένους τομείς - την επιστήμη, την τεχνολογία, τη μηχανολογία (μηχανική) και τα μαθηματικά - σε ένα διεπιστημονικό επίπεδο και εφαρμόζεται με συγκεκριμένη μέθοδο προσέγγισης. Αντί να διδάσκονται οι προαναφερόμενοι κλάδοι ως ξεχωριστά και διακριτά μαθήματα, η μεθοδολογία STEM τους ενσωματώνει σε ένα συνεκτικό μοντέλο μάθησης που βασίζεται σε πραγματικές εφαρμογές.

Engineering Subcommunity

Στην υποκοινότητα Engineering της κοινότητας Easy Java Simulations της οποίας διαχειριστής είναι ο κ. Ψυχάρης Σαράντος, καθηγητής της ΑΣΠΑΙΤΕ, έχουν αναρτηθεί υποδειγματικά ψηφιακά διδακτικά σενάρια με μεθοδολογία STEM. Η υποκοινότητα εμπλουτίζεται συνέχεια με εκπαιδευτικά αντικείμενα και σενάρια από τους φοιτητές του Π.Μ.Σ. STEM in Education που διεξάγεται στην ΑΣΠΑΙΤΕ Αθηνών υπό τη Διεύθυνση του κ. Ψυχάρη.

Εκπαιδευτικό Αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (MIT Inventor Application2)

Στο video που ακολουθεί παρουσιάζεται μια καινοτόμος εφαρμογή για κινητά ή tablet με λειτουργικό android. Η εφαρμογή αυτή έχει αναπτυχθεί τοπικά στον Υπολογιστή με το πρόγραμμα MIT Inventor Application 2. Η κατασκευή της είναι σχετικά εύκολη με scrach και ενδείκνυται για αρχάριους. Περιλαμβάνει μερικές σελίδες θεωρία πάνω στους καταλύτες και μερικές ερωτήσεις σωστού λάθους με feedback. 

Ψηφιακό Διδακτικό Σενάριο με προσέγγιση STEM στο ISE.

Το ISE (Inspiring Science Education) του portal ODS είναι το εργαλείο που παρέχει τη δυνατότητα φιλοξενίας (με πολύ υψηλά ποιοτικά standards) σχεδίων μαθήματος, εκπαιδευτικών αντικειμένων και ψηφιακών εκπαιδευτικών σεναρίων. Στο video που ακολουθεί παρουσιάζεται ένα ψηφιακό διδακτικό σενάριο με θέμα τους καταλύτες αυτοκινήτων με μεθοδολογία STEM. 

Κομβικές δεξιότητες μαθητών/τριών (transversal skills) ATS2020


  Το Project ATS2020 (Assesment Transversal Skills) είναι ένα καινοτόμο σχέδιο στρατηγικής πειραματισμού και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Συμμετέχουν 17 εταίροι από 11 χώρες της Ε.Ε. Παρέχει ένα ολοκληρωμένο μοντέλο μάθησης για την ενίσχυση των κομβικών δεξιοτήτων των μαθητών/τριών στο πλαίσιο των αναλυτικών προγραμμάτων σπουδών. Προσφέρει νέες προσεγγίσεις καινοτόμα “εργαλεία” στους εκπαιδευτικούς προκειμένου να βοηθηθούν στο σκοπό της ανάπτυξης των κομβικών δεξιοτήτων των μαθητών/τριών. Παρατηρούμε λοιπόν ότι η Ευρωπαϊκή Επιτροπή χρηματοδοτεί για την καινοτομία τις δεξιότητες όπως και τις προσεγγίσεις S.T.E.M.

Εκπαιδευτικό αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (Easy Java Simulation)

Το Easy Java Simulation είναι ένα ελεύθερο λογισμικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ποικιλοτρόπως. Για παράδειγμα, αναφέρεται η δημιουργία εκπαιδευτικών εφαρμογών, μοντέλων προσομοίωσης, η άψογη συνεργασία με το arduino, κ.α. Η εγκατάσταση και χρήση του λογισμικού αυτού είναι σχετικά εύκολη. Η εξαγωγή εκτελέσιμων αρχείων Jar διευκολύνει πολύ τη χρήση τους από το μαθητή μόνο με την ύπαρξη της JAVA και του πρόσθετου Java Runtime Enviroment στον υπολογιστή που θα εργαστεί.

Σχέση συμπίεσης Κινητήρα Εσωτερικής Καύσης

Στο παρακάτω video παρουσιάζεται ο υπολογισμός της σχέσης συμπίεσης ενός κινητήρα από τον κ Βασίλειο Νικολάου. Το συγκεκριμένο video μπορεί να αποτελέσει ένα μικρό μέρος μεθοδολογίας STEM στην εκπαιδευτική διαδικασία. Ο εμπλουτισμός της με μοντέλο προσομοίωσης με τη βοήθεια υπολογιστή θα δημιουργήσει ικανές συνθήκες για αύξηση των κομβικών δεξιοτήτων των μαθητών σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό project ATS2020.

Εκπαιδευτικό αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (Easy Java Simulation)

Το Easy Java Simulation είναι ένα ελεύθερο λογισμικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ποικιλοτρόπως. Για παράδειγμα, αναφέρεται η δημιουργία εκαπιδευτικών εφαρμογών, μοντέλων προσομοίωσης, η άψογη συνεργασία με το arduino, κ.α. Η εγκατάσταση και χρήση του λογισμικού αυτού είναι σχετικά εύκολη. Η εξαγωγή εκτελέσιμων αρχείων Jar διευκολύνει πολύ τη χρήση τους από το μαθητή μόνο με την ύπαρξη της JAVA και του πρόσθετου Java Runtime Enviroment στον υπολογιστή που θα εργαστεί.

Υπολογισμός Κυβισμού Κινητήρα

Στο πλαίσιο της STEM εκπαίδευσης παρουσιάζεται μέρος του μαθήματος συγκεκριμένα το πείραμα που έγινε από τους ίδιους τους μαθητές. Συμπληρωματικά του μαθήματος υπάρχει μοντέλο προσομοίωσης ανεπτυγμένο στο EASY JAVA SIMULATION σε γλώσσα προγραμματισμού JAVA.

Εκπαιδευτικό αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (Tracker Analysis Video)

Στο video που παρουσιάζεται στη συνέχεια έχει αναπτυχθεί η μελέτη κίνησης του εμβόλου μιας μηχανής εσωτερικής καύσης με χρήση του Tracker Analysis Video. Το λογισμικό αυτό είναι ελεύθερο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μελέτη κινήσεων και ανάλυση φάσματος. Μπορούμε με τη βοήθεια του να κάνουμε το μάθημα ευχάριστο για τους μαθητές αφού θα απασχοληθούν εποικοδομητικά μόνοι τους γα να μελετήσουν βάσει των πειραματικών συνθηκών που θα δημιουργήσουν και της βιντεοσκόπησης που θα εκτελέσουν.

Εκπαιδευτικό Ψηφιακό Σενάριο με προσέγγιση STEM στη MOODLE

Ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη ψηφιακού διδακτικού σεναρίου σε πλατφόρμα Moodle είναι μία ιδιαίτερα καινοτόμος δράση. Σήμερα δεν υπάρχει αναρτημένο πλήρες διδακτικό σενάριο για ασύγχρονη εκπαίδευση και ειδικά με προσέγγιση STEM. Είναι πραγματικά η πρώτη παρουσίαση. Πρέπει να τονισθεί σε αυτό το σημείο ότι ακολουθεί μέθοδο διδασκαλίας mobile learning.

Εκπαιδευτικό αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (Mathematica)

Στο πλαίσιο των ιδεών που θέλουμε να δώσουμε στους εκπαιδευτικούς για εφαρμογή εκπαιδευτικών λογισμικών σε μεθοδολογία STEM στην εκπαιδευτική διαδικασία, παρουσιάζουμε στο video το λογισμικό Mathematica της εταιρείας Wolfram σε μια εφαρμογή που υπολογίζει αυτόματα τον όγκο φορέα καταλύτη και σχεδιάζει το προφίλ δύο ειδών καταλυτικών μετατροπέων, κυλινδρικής και ελλειπτικής μορφής.

Εκπαιδευτικό αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (LabVIEW - Backpressure Catalytic Converter)

Χρησιμοποιήσαμε πάλι το LabVIEW για να αναπτύξουμε ένα μοντέλο προσομοίωσης με το οποίο ο μαθητής πειραματίζεται στον υπολογιστή για την εύρεση της αντίθλιψης του καταλυτικού μετατροπέα. Το αποτέλεσμα αυτό θα τον βοηθήσει να αποφασίσει αν απαιτείται αντικατάσταση αυτού. Με τα ποτενσιόμετρα ρυθμίζει εικονικά στο μοντέλο την πίεση πριν και μετά προκειμένου να καταγράψει την αντίθλιψη (διαφορά πιέσεων που υπάρχει στην είσοδο και έξοδο του καταλυτικού μετατροπέα).

Εκπαιδευτικό Αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (Octave)

Το ελεύθερο λογισμικό Octave είναι παρόμοιο με το Mathematica. Οι δυνατότητες του είναι λιγότερες αλλά είναι ένα εξαιρετικό λογισμικό που μπορεί ποικιλοτρόπως σε μεγάλο εύρος μαθημάτων διαφορετικών ειδικοτήτων να χρησιμοποιηθεί επάξια. Η φαντασία μας θα πρέπει να δουλέψει...

Εκπαιδευτικό Αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (Tracker Analysis Video)

  Στο Video που ακολουθεί παρουσιάζεται το ελεύθερο λογισμικό Tracker video analysis and modeling tools.  Το συγκεκριμένο λογισμικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους μαθητές, στο πλαίσιο του project  Assessment Transversal Skills 2020, για αύξηση της κομβικής δεξιότητας του ψηφιακού γραμματισμού. Η υπολογιστική σκέψη είναι απαραίτητη προϋπόθεση από την πλευρά του εκπαιδευτικού για σχεδιασμό της εφαρμογής που περιγράφεται στο video.

Εκπαιδευτικό αντικείμενο για μεθοδολογία STEM (LabVIEW - EHCC)

Χρησιμοποιήσαμε το LabVIEW για τη δημιουργία μοντέλου προσομοίωσης των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών ενός ηλεκτρικά θερμαινόμενου καταλύτη, (Electric Heated Catalytic Converter). Με τον τρόπο αυτό υποδεικνύεται πως μπορεί να εκτελεστεί με καινοτόμες μεθόδους ένα μάθημα που σε αντίθετη περίπτωση θα γινόταν δασκαλοκεντρικά. Ο μαθητής "παίζει" με τα ποτενσιόμετρα και καταγράφει τις παρατηρήσεις του στο φύλλο εργασίας. Στη συνέχεια επιβεβαιώνει τις τιμές με πείραμα στο εργαστήριο και καταγραφεί σε απλό χαρτί χρησιμοποιώντας τις σχέσεις της ηλεκτροτεχνίας.

Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία

Στη μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία που παρουσιάζεται σε αυτήν την ανάρτηση επιδιώχθηκε να μελετηθεί, σε ένα πιλοτικό workshop, η επίδραση που υπήρξε στην εκπαιδευτική διαδικασία με την εφαρμογή ψηφιακών διδακτικών σεναρίων που έχουν αναπτυχθεί με μεθοδολογία STEM.
Προτείνεται ένας ιδιαίτερα σύγχρονος τρόπος μάθησης με την ανάπτυξη και την εφαρμογή δύο σεναρίων. Αυτά περιλαμβάνουν τη χρήση εκπαιδευτικών λογισμικών, μοντέλων προσομοίωσης και εφαρμογών σε κινητά ή tablet για τη διδασκαλία του μαθήματος των “ηλεκτρικά θερμαινόμενων καταλυτικών μετατροπέων αυτοκινήτου” σε μία διαφορετική διάσταση από αυτήν που διδάσκεται σήμερα.    

Άρθρο Δημοσιευμένο στο Επιστημονικό Συνέδριο της ΑΣΠΑΙΤΕ ΕΤΠΕ 2017. Ψηφιακό Διδακτικό Σενάριο με μεθοδολογία STEM.

Το άρθρο αυτό περιλαμβάνει εργασία που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό συνέδριο ΑΣΠΑΙΤΕ - ΕΤΠΕ 2017. Σε αυτό μελετάται η επίδραση της εφαρμογής ψηφιακού διδακτικού σεναρίου στην εκπαιδευτική διαδικασία. Το σενάριο αναπτύχθηκε με προσέγγιση STEM και είναι αναρτημένο στην υποκοινότητα Mechanic Engineering της κοινότητας Easy Java Simulations, της πλατφόρμας ODS-ISE (Open Discovery Space–Inspiring Science Education).Έχουν χρησιμοποιηθεί δύο εκπαιδευτικά λογισμικά ανοικτού κώδικα για τη διδασκαλία του μαθήματος “Καταλυτικός Μετατροπέας Αυτοκινήτου”.