Εκπαιδευτικές Δραστηριότητες της Ε΄ Τάξης με Χρήση STEM Εξοπλισμού για την Πράσινη Ενέργεια

Στα πλαίσια του μαθήματος Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών – ΤΠΕ (κοινώς της “Πληροφορικής”), μαθητές της Ε’ τάξης είχαν την ευκαιρία να ασχοληθούν με εκπαιδευτικές δραστηριότητες STEM πρακτικής μάθησης (hands-on) με τη χρήση σχετικού εξοπλισμού για την Πράσινη Ενέργεια της Ταϊβανέζικης εταιρείας Gigo που διαθέτει το σχολείο μας.

Οι όροι “STEM” και “Ρομποτική” και η σχέση τους 

Πριν προχωρήσουμε στην παρουσίαση των δραστηριοτήτων, θεωρούμε σημαντικό να διευκρινίσουμε πρώτα τις έννοιες της εκπαίδευσης STEM και της Ρομποτικής, που ακούμε όλο και συχνότερα τελευταία – και δικαίως, καθώς αποτελούν εκπαιδευτικά εργαλεία με πολλά οφέλη. Έτσι θα γίνει ξεκάθαρο και ποια ακριβώς είναι η σχέση τους, γιατί συχνά υπάρχει μια σύγχυση των δύο εννοιών (ή και ταύτισή τους, πράγμα που δεν είναι ορθό, όπως θα δούμε). 

Ο όρος STEM προέρχεται από τα αρχικά των αγγλικών λέξεων Science (Επιστήμη), Technology (Τεχνολογία), Engineering (Μηχανική) και Mathematics (Μαθηματικά). Περιλαμβάνει δραστηριότητες που σχετίζονται με τις επιστήμες, την τεχνολογία, τη μηχανική και τα μαθηματικά, όπως η κατασκευή δομών, η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ή η εξερεύνηση φυσικών νόμων. Για να θεωρηθεί μια δραστηριότητα ότι ανήκει στην εκπαίδευση STEM, θα πρέπει ιδανικά να ενσωματώνει τουλάχιστον δύο ή περισσότερες από τις τέσσερις κατηγορίες του STEM (Επιστήμη, Τεχνολογία, Μηχανική και Μαθηματικά). Ωστόσο, οι πιο ολοκληρωμένες STEM δραστηριότητες ενσωματώνουν και τις τέσσερις αυτές επιστήμες με ουσιαστικό τρόπο.

Η Ρομποτική περιλαμβάνει προγραμματισμό, αυτοματισμούς, αισθητήρες ή προγραμματιζόμενα εξαρτήματα για τη δημιουργία ενός ρομπότ που μπορεί να ακολουθεί εντολές ή να αντιδρά στο περιβάλλον του. Σε ότι αφορά τις απαιτήσεις να χαρακτηρισθεί ένα έργο (project) ως STEM, παρατηρούμε ότι τα έργα Ρομποτικής περιλαμβάνουν πάντοτε Μηχανική (Ε) (σχεδιασμό και συναρμολόγηση ρομπότ) και Τεχνολογία (Τ) (χρήση εργαλείων, λογισμικού και υλικού για να λειτουργήσει το ρομπότ). Άρα εμπίπτουν τουλάχιστον στις 2 από τις 4 κατηγορίες και αυτό είναι αρκετό να χαρακτηρισθούν ως STEM. Τα Μαθηματικά (M) και η Επιστήμη (S) ενδέχεται να μην είναι άμεσα εμφανή σε κάθε έργο Ρομποτικής (π.χ. σε πολύ απλοϊκά έργα), αλλά συχνά εμφανίζονται σε λίγο πιο προχωρημένα, ειδικά όταν τα ρομπότ χρησιμοποιούνται για μαθηματικούς υπολογισμούς ή επιστημονικές παρατηρήσεις. Επομένως, η Ρομποτική μπορεί να θεωρηθεί σε κάθε περίπτωση ως υποσύνολο του STEM. Αυτό σημαίνει πως ό,τι είναι Ρομποτική είναι και STEM, αλλά ό,τι είναι STEM δεν είναι απαραίτητα και Ρομποτική.

Τα δικά μας, λοιπόν, κιτ για την Αιολική και την Ηλιακή ενέργεια είναι STEM αλλά όχι ρομποτική, για αυτό και θα μπορούσαν κάλλιστα να γίνουν και από δασκάλους ή εκπαιδευτικούς άλλων ειδικοτήτων στα πλαίσια άλλων μαθημάτων (π.χ. Φυσικής, Μελέτης Περιβάλλοντος). Αυτό γιατί οι κατασκευές μας δεν απαιτούσαν προγραμματισμό και δεν περιλάμβαναν αυτοματισμούς, αισθητήρες ή προγραμματιζόμενα εξαρτήματα. Για παράδειγμα δεν συνδέθηκαν με τον υπολογιστή (π.χ. με bluetooth) για να δώσουμε εντολές προγραμματισμού τους για να κινούνται, όπως π.χ. χρειάζεται να γίνει με τα σετ Ρομποτικής Lego WeDo, απλά οι υπολογιστές χρησιμοποιήθηκαν για να βλέπουν οι μαθητές τις οδηγίες κατασκευής καθώς δούλευαν σε ομάδες*.

Περιγραφή των εργασιών – κατασκευών STEM  

Μετά την διευκρίνιση των όρων STEM και Ρομποτικής και της μεταξύ τους σχέσης, ήρθε η ώρα να περιγράψουμε τις συγκεκριμένες απλές κατασκευές STEM των μαθητών.

Στις δραστηριότητες STEM για την Πράσινη Ενέργεια οι μαθητές είχαν την ευκαιρία να κατασκευάσουν έναν ανεμοδείκτη (συσκευή που δείχνει την κατεύθυνση του ανέμου, συνήθως τοποθετημένη σε στέγες ή μετεωρολογικούς σταθμούς), έναν χειροκίνητο ανεμόμυλο (ένα μικρό ανεμόμυλο που μπορεί να κρατηθεί στο χέρι, όπως ένα παιδικό παιχνίδι με έλικες που γυρνούν όταν φυσάει ο αέρας), μια κατασκευή με ένα μικρό πάνελ ηλιακής ενέργειας που δίνει κίνηση σε έναν “ακροβάτη” για να μετακινείται πάνω σε ένα “τεντωμένο σχοινί” (τύπου lego με μπλοκ) και ένα ηλιακό ρολόι. Αυτά φαίνονται και στις φωτογραφίες στο τέλος του παρόντος άρθρου.

Η διαδικασία ενθουσίασε τους μαθητές, καθώς είχαν την ευκαιρία να δουν στην πράξη πώς μπορούμε να αξιοποιήσουμε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως την ηλιακή και την αιολική, και να τις μετατρέψουμε σε άλλες μορφές. Μέσα από τις κατασκευές τους, όπως ο ανεμοδείκτης και ο χειροκίνητος ανεμόμυλος, κατανόησαν πώς ο άνεμος μπορεί να θέσει σε κίνηση αντικείμενα, ενώ με τον “ακροβάτη”, διαπίστωσαν πώς η ηλιακή ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε κινητική.

Αξίζουν συγχαρητήρια στους μαθητές για την άριστη συνεργασία τους στα πλαίσια μόνο μιας σύντομης διδακτικής ώρας και παρά τον περιορισμένο χώρο του εργαστηρίου Πληροφορικής που διαθέτει το σχολείο μας. 

Ακολουθούν ενδεικτικές φωτογραφίες από τις κατασκευές STEM των μαθητών:

* Να σημειωθεί ότι το σχολείο μας διαθέτει και εξοπλισμό Ρομποτικής, τoν οποίo σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε αργότερα και για περισσότερα μαθήματα, καθώς έχει ακόμη πιο στενή σχέση με το μάθημα της Πληροφορικής, αφού βέβαια γίνει σχετική προετοιμασία των μαθητών στις βασικές αρχές του προγραμματισμού.