Επαγγελματική ανάπτυξη εκπαιδευτικών για έννοιες φυσικών επιστημών, περιβάλλοντος και αειφορίας: σχεδιασμός δραστηριοτήτων για τα υλικά και τον κύκλο ζωής των υλικών υπό το πρίσμα της θεωρίας της δραστηριότητας

Abstract

This PhD dissertation investigates the processes of professional development of primary education teachers through a laboratory-based training intervention. Its focus is on the teaching of concepts in Science, the Environment, and Sustainability, with the main aim of fostering skills, developing scientific literacy, environmental literacy, and futures literacy, as well as transforming teachers’ instructional practices. Specifically, the study emphasizes the collaborative design of activities related to Materials, the Life Cycle of Materials, and the cultivation of the Life Cycle Thinking (LCT). The study is situated within the theoretical and methodological framework of Activity Theory, which approaches the social and cultural reality of the individual and their interactions within activity networks as sources of development. For the design and analysis of the training activities, theoretical tools were employed, such as Engeström’s triangular model of the activity system (Engeström, 1987), the principle of double stimulation (Engeström & Sannino, 2020; Hopwood, 2024; Hopwood et al., 2025), and the concept of perezhivanie (Fleer, 2016; Smirnova, 2021, 2024; Vygotsky, 1994). The aim was to highlight how collective educational experiences are lived by participants and lead to qualitative changes, contributing to the development of scientific and environmental thinking. Concurrently, educational tools such as experiments, stakeholder maps, trajectories of possible and desirable futures, and histograms were used for the analysis of the Life Cycle. The research process involved thirty-three in-service teachers, who worked in small groups within a three-month face-to-face training program. The intervention was organized into six distinct phases, focusing on teaching the concept of materials and their properties, framed within the sustainability dimension emerging from Life Cycle analysis. The purpose of the study was to investigate the impact of the training intervention on teachers’ perceptions of the studied concepts, the extent of incorporation of the proposed tools and practices into classroom teaching, the development of their design competence, and the transformation of their instructional practice. Furthermore, the study examined teachers’ willingness to take action on issues with socio-scientific and socio-cultural dimensions, such as the Life Cycle of Materials. From the quantitative and qualitative analysis of the data, it emerges that Activity Theory constitutes a particularly suitable socio-cultural framework for designing and analyzing teacher training interventions, as well as for developing activities for teaching concepts in Science, the Environment, and Sustainability. The contribution of the theory is evident in enhancing reflective practice, highlighting interactions, conflicts, and resistances, and ultimately supporting the development of transformative practice. Teachers developed new approaches to teaching materials and demonstrated an increased willingness to integrate activities with socio-scientific content into their classroom practice. Finally, the dissertation identifies certain limitations, primarily related to the duration and size of the sample, and highlights prospects and recommendations for further research in the field of teacher professional development.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνά τις διαδικασίες επαγγελματικής ανάπτυξης εκπαιδευτικών πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης μέσα από μια εργαστηριακή επιμορφωτική παρέμβαση. Αντικείμενό της είναι η διδασκαλία εννοιών των Φυσικών Επιστημών, του Περιβάλλοντος και της Αειφορίας με κύριο στόχο την καλλιέργεια δεξιοτήτων, την ανάπτυξη επιστημονικού, περιβαλλοντικού γραμματισμού και γραμματισμού για το μέλλον, καθώς και τον μετασχηματισμό της διδακτικής πρακτικής των εκπαιδευτικών. Ειδικότερα, η μελέτη εστιάζει στον συλλογικό σχεδιασμό δραστηριοτήτων για τα Υλικά, τον Κύκλο Ζωής των Υλικών και την Καλλιέργεια σχετικής Σκέψης. Η μελέτη εντάσσεται στο θεωρητικό και μεθοδολογικό πλαίσιο της Θεωρίας της Δραστηριότητας, η οποία προσεγγίζει την κοινωνική και πολιτισμική πραγματικότητα του ατόμου και τις αλληλεπιδράσεις του σε δίκτυα δραστηριοτήτων ως πηγές εξέλιξης. Για τον σχεδιασμό και την ανάλυση των επιμορφωτικών δράσεων αξιοποιήθηκαν εργαλεία της θεωρίας, όπως το τριγωνικό μοντέλο του συστήματος δραστηριότητας του Engeström (1987), η αρχή του διπλού ερεθίσματος (double stimulation) (Engeström & Sannino, 2020; Hopwood, 2024; Hopwood et al., 2025) και η έννοια perezhivanie (Fleer, 2016; Smirnova, 2021, 2024; Vygotsky, 1994). Στόχος ήταν η ανάδειξη του τρόπου με τον οποίο βιώνονται οι συλλογικές εκπαιδευτικές εμπειρίες και οδηγούν σε ποιοτικές αλλαγές και συγκρότηση επιστημονικής και περιβαλλοντικής σκέψης. Παράλληλα, χρησιμοποιήθηκαν εκπαιδευτικά εργαλεία όπως πειράματα, χάρτες εμπλεκόμενων μερών, τροχιές πιθανού και επιθυμητού μέλλοντος και ιστόγραμμα για την ανάλυση του Κύκλου Ζωής. Η ερευνητική διαδικασία υλοποιήθηκε με τη συμμετοχή τριάντα τριών εν ενεργεία εκπαιδευτικών, οι οποίοι εργάστηκαν σε μικρές ομάδες στο πλαίσιο δια ζώσης επιμορφωτικού προγράμματος διάρκειας τριών μηνών. Η παρέμβαση οργανώθηκε σε έξι διακριτές φάσεις, εστιάζοντας στη διδασκαλία της έννοιας των υλικών και των ιδιοτήτων τους, ενταγμένων στη διάσταση της αειφορίας μέσω της μελέτης του Κύκλου Ζωής των Υλικών. Σκοπός της έρευνας ήταν η διερεύνηση της επίδρασης της επιμορφωτικής παρέμβασης στις απόψεις των εκπαιδευτικών για τις υπό μελέτη έννοιες, στον βαθμό ενσωμάτωσης των προτεινόμενων εργαλείων και πρακτικών στη σχολική τάξη, στην ανάπτυξη της σχεδιαστικής τους επάρκειας καθώς και στον μετασχηματισμό της διδακτικής τους πρακτικής. Παράλληλα, εξετάστηκε η διάθεση για ανάληψη δράσης σε ζητήματα με κοινωνικο-επιστημονική και κοινωνικο-πολιτισμική διάσταση, όπως ο Κύκλος Ζωής των Υλικών. Από την ποσοτική και ποιοτική ανάλυση των δεδομένων προκύπτει ότι η Θεωρία της Δραστηριότητας συνιστά ένα ιδιαίτερα πρόσφορο κοινωνικο-πολιτισμικό πλαίσιο για τον σχεδιασμό και την ανάλυση επιμορφωτικών παρεμβάσεων για εκπαιδευτικούς, αλλά και για την ανάπτυξη δραστηριοτήτων για τη διδασκαλία εννοιών των Φυσικών Επιστημών, του Περιβάλλοντος και της Αειφορίας. Η συμβολή της Θεωρίας εντοπίζεται στην ενίσχυση του αναστοχασμού και της συνεργασίας, στην ανάδειξη αλληλεπιδράσεων, συγκρούσεων κι αντιστάσεων και τελικά στην ανάπτυξη μετασχηματιστικής πρακτικής. Οι εκπαιδευτικοί ανέπτυξαν νέες προσεγγίσεις στη διδασκαλία των υλικών και έδειξαν αυξημένη προθυμία να ενσωματώσουν δραστηριότητες με κοινωνικο-επιστημονικό περιεχόμενο στη σχολική τους πρακτική. Τέλος, η διατριβή καταγράφει ορισμένους περιορισμούς οι οποίοι συνδέονται κυρίως με τη διάρκεια και το μέγεθος του δείγματος και αναδεικνύει προοπτικές και προτάσεις για περαιτέρω έρευνα στον τομέα της επαγγελματικής ανάπτυξης των εκπαιδευτικών.