Διερεύνηση και ενσωμάτωση σημαντικών περιβαλλοντικών βιογεωχημικών διεργασιών στα προγράμματα δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης

Abstract

Biogeochemical cycles are affected by anthropogenic activities and therefore aredynamically interlinked with global environmental and socioeconomic problems. A limitednumber of these cycles are included in the “science” curriculum and the textbooks of the Greek secondary schools. In an effort to find effective ways to combine Science/Chemical education with EE/ESD, a survey was designed focussing on biogeochemical cycles and theirconnection to sustainable development. The research identified misconceptions and knowledge gaps of learners and difficulties of teachers due, at least partly, to the lack of interdisciplinary approaches. The latter was proven to be necessary in order to teach notonly the processes involved in biogeochemical cycles but also their connection with socioeconomic and cultural issues. Based on the above, a new didactic material for students and teachers was designed, produced and validated. The aforementioned material was experimentally applied by educators with the assistance of the principal researcher in 16 schools from various parts of Greece through an intervention lasting for one semester. Under the newly introduced compulsory “school project”, the above approach fully exploited the “window of opportunity” offered and utilized the biogeochemical cycles of water and basic chemical elements as a suitable vehicle for introducing SD principles, notions and practices since these are extremely important for the environment, natural resources and human societies. Experimental and control groups were used in all cases. The impact of the material was assessed through pre- and post- intervention questionnaires applied to all control and experimental groups. The results were analyzed statistically and indicated a positive impact of the intervention on students’ knowledge. Learners were able to minimize misconceptions, understand better the cycles and comprehend their connection to the various aspects of sustainable development. Certain components of the students’ attitudes were clearly influenced positively where as this was not the case for others. Neither the educational background of students’ parents nor their previous participation in EE/ESD programmes had any noticeable impact. At the same time, the results clearly demonstrated that the students who benefited more were those who performed better at school. More specifically, girls performed better than boys since their learning capacity and critical thinking was apparently more readily developed. The above mentioned results, in combination with the interviews of the educators involved, indicate that the use of the biogeochemical cycles as a vehicle for the introduction of knowledge related to sustainable development at secondary school level was, in general,very successful. The initial fears of some educators concerning difficulties linked to the complexity of the natural processes involved, were not confirmed.

Οι βιογεωχημικοί κύκλοι των στοιχείων διαταράσσονται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες και ως εκ τούτου είναι δυναμικά αλληλένδετοι με τα παγκόσμια περιβαλλοντικά και κοινωνικοοικονομικά προβλήματα. Οι κύκλοι ορισμένων στοιχείων περιλαμβάνονται στα Αναλυτικά Προγράμματα Σπουδών και στα βιβλία της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης. Αναζητώντας αποτελεσματικό τρόπο για τη διασύνδεση των Φυσικών Επιστημών και ιδιαίτερα της Χημείας με την Εκπαίδευση για το Περιβάλλον και την Αειφόρο Ανάπτυξη, σχεδιάστηκε έρευνα με έμφαση στους βιογεωχημικούς κύκλους και στη διασύνδεσή τους με την Αειφόρο Ανάπτυξη. Εντοπίστηκαν οι παρανοήσεις και τα γνωστικά κενά των μαθητών καθώς και οι δυσκολίες των εκπαιδευτικών, που οφείλονται,τουλάχιστον εν μέρει, στην έλλειψη διεπιστημονικής προσέγγισης. Η διεπιστημονικότητα έχει αποδειχθεί αναγκαία όχι μόνο για τη διδασκαλία των διεργασιών που εμπλέκονται στους βιογεωχημικούς κύκλους, αλλά και για τη διασύνδεσή τους με κοινωνικοοικονομικά και πολιτιστικά θέματα. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, σχεδιάστηκε, παρήχθη και αξιολογήθηκε νέο διδακτικό υλικό για μαθητές και εκπαιδευτικούς, το οποίο εφαρμόσθηκε πειραματικά σε 16 σχολεία από διάφορα μέρη της Ελλάδας. Η διδακτική παρέμβαση διήρκεσε ένα εξάμηνο και πραγματοποιήθηκε από εκπαιδευτικούς με τη βοήθεια/καθοδήγηση της ερευνήτριας στο πλαίσιο του υποχρεωτικού, νεοεισαχθέντος στο Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών μαθήματος: «Ερευνητική Εργασία-project». Η προαναφερθείσα προσέγγιση αξιοποίησε πλήρως το «παράθυρο ευκαιρίας» που προσφέρθηκε και χρησιμοποίησε τους βιογεωχημικούς κύκλους βασικών χημικών στοιχείων και του νερού, οι οποίοι είναι εξαιρετικά σημαντικοί για το περιβάλλον, τους φυσικούς πόρους και τις ανθρώπινες κοινωνίες, ως κατάλληλο όχημα για την εισαγωγή των αρχών, εννοιών και πρακτικών της Αειφόρου Ανάπτυξης Σε όλες τις περιπτώσεις χρησιμοποιήθηκαν πειραματική ομάδα και ομάδα ελέγχου.Αξιολογήθηκε ο αντίκτυπος του διδακτικού υλικού με τη χρήση ερωτηματολογίων πριν και μετά τη διδακτική παρέμβαση, σε όλες τις ομάδες. Τα αποτελέσματα αναλύθηκαν στατιστικά και υπέδειξαν θετικό αντίκτυπο της παρέμβασης στις γνώσεις των μαθητών. Οι μαθητές ελαχιστοποίησαν τις παρανοήσεις, κατανόησαν καλύτερα τους κύκλους και τη διασύνδεσή τους με διάφορες πτυχές της Αειφόρου Ανάπτυξης. Ορισμένες συνιστώσες των στάσεων επηρεάστηκαν σαφώς θετικά ενώ για κάποιες άλλες κάτι τέτοιο δεν ήταν σαφές.Το μορφωτικό επίπεδο των γονέων των μαθητών και η συμμετοχή τους στο παρελθόν σε προγράμματα της Π.Ε./E.Α.Α. δεν είχε αισθητή επίδραση. Επίσης τα αποτελέσματα κατέδειξαν σαφώς ότι οι μαθητές που επωφελήθηκαν περισσότερο ήταν αυτοί που είχαν καλύτερες επιδόσεις στα σχολικά μαθήματα και συγκεκριμένα τα κορίτσια των οποίων η ικανότητα μάθησης και κριτικής σκέψης αναπτύχθηκε προφανώς πιο εύκολα.Τα παραπάνω αποτελέσματα, σε συνδυασμό με τις συνεντεύξεις των εκπαιδευτικών που συμμετείχαν στο πρόγραμμα, δείχνουν ότι η χρήση των βιογεωχημικών κύκλων ως όχημα για την εισαγωγή γνώσεων σχετικά με την Αειφόρο Ανάπτυξη, σε επίπεδο Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης, ήταν σε γενικές γραμμές, πολύ επιτυχής. Αρχικοί φόβοι κάποιων εκπαιδευτικών που σχετίζονταν με δυσκολίες που συνδέονται με την πολυπλοκότητα των φυσικών διεργασιών που εμπλέκονται, δεν επιβεβαιώθηκαν.