Ένα πρόγραμμα εκπαίδευσης στις επιστήμες, για τα σχολεία του 21ου αιώνα

Πηγή: Από το περιοδικό Physics World, Νοέμβριος 2004

Παρουσίαση ενός νέου μοντέλου για τους στόχους και το περιεχόμενο του μαθήματος της φυσικής στα σχολεία της Βρετανίας, που απευθύνεται σε μαθητές ηλικίας 14-16 ετών. Το μάθημα είναι διαθεματικό από διάφορους τομείς των επιστημών, ενώ συγχρόνως για μαθητές που προορίζονται για σπουδές οι οποίες σχετίζονται με τη φυσική, προσφέρεται πιο εξειδικευμένη και εις βάθος γνώση.

Είναι δύσκολο να παραβλέψουμε την αξία της διδασκαλίας των επιστημών στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση, λέει ο Sir Paul Nurse, ένας από τους βραβευθέντες με Νόμπελ φυσιολογίας και ιατρικής το 2001. "όχι μόνο γιατί πρέπει να εκπαιδεύσουμε τη νέα γενιά των επιστημόνων και μηχανικών, αλλά και γιατί πρέπει να εξασφαλίσουμε στους ανθρώπους τα εργαλεία και τη γνώση που χρειάζονται για ν΄ αντιμετωπίσουν τα ηθικά και πολιτικά θέματα που δημιουργεί η ανάπτυξη της σύγχρονης επιστήμης." 

Ένα πρόγραμμα  διδασκαλίας των επιστημών, στηρίζεται στην αναγνώριση ότι η διδασκαλία των επιστημών για παιδιά ηλικιών από 14 έως 16 ετών πρέπει να κάνει δύο πράγματα: Όλοι οι μαθητές πρέπει να μορφωθούν επιστημονικά, ώστε να μπορέσουν να παίξουν ουσιαστικό ρόλο σε μια κοινωνία που αναπτύσσεται με βάση την επιστήμη και την τεχνολογία. Για μια μειονότητα εξάλλου από τους μαθητές, η προσέγγιση της επιστήμης στο σχολείο, χρειάζεται επίσης για να ασκήσει σε πρώτο στάδιο για μετέπειτα καριέρες στους τομείς των επιστημών και σε τομείς με στενή συνάφεια με τις επιστήμες.

Είναι γεγονός ότι τόσο οι μαθητές όσο και οι δάσκαλοί τους μένουν όλο και λιγότερο ικανοποιημένοι από τα προγράμματα φυσικής στα σχολεία. Οι μαθητές, σε μεγάλο βαθμό πιστεύουν ότι τα μαθήματα των επιστημών είναι ξεπερασμένα και άσχετα με τη ζωή τους. 

Μια νέα ιδέα για το τι πρέπει να περιέχει ένα πρόγραμμα επιστημών, διαμορφώνει ένα υποχρεωτικό μέρος μαθημάτων για όλους τους μαθητές, και ένα προαιρετικό που αποτελεί αντικείμενο επιλογής των μαθητών. Μια τέτοια ιδέα εξυπακούεται ότι θα πρέπει να δοκιμαστεί πρώτα πειραματικά σε κάποιο κρίσιμο αριθμό σχολείων.

Ο πυρήνας των επιστημονικών μαθημάτων  

Το υποχρεωτικό μέρος, ή αλλιώς ο πυρήνας των μαθημάτων σχετικά με την επιστήμη, θα πρέπει να στοχεύει σε μια γενική επιστημονική μόρφωση και θα αποτελεί αντικείμενο εξέτασης όλων των μαθητών, μέσω γενικών εξετάσεων. Παράλληλα, μια ή περισσότερες σειρές ειδικών μαθημάτων, θα μπορούν να παίρνουν όσοι εκ των μαθητών επιθυμούν να προετοιμαστούν για τις ειδικές απαιτήσεις εξάσκησής τους γύρω από την επιστήμη, που χρειάζονται για να κάνουν κάποιες σπουδές γύρω από τομείς της επιστήμης. Οι πρόσθετες αυτές σειρές έχουν τις δικές τους ειδικές εξετάσεις. Το περιεχόμενο όμως των μαθημάτων του πυρήνα είναι το καινούριο στοιχείο στο πρόγραμμα αυτό.

Κανένας δεν μπορεί να λέγεται επιστημονικά μορφωμένος, αν δεν έχει μια ευρεία κατανόηση για τις εξηγήσεις που δίνει η σύγχρονη επιστήμη, τουλάχιστον σε βασικά ζητήματα.

Ο πυρήνας του προγράμματος λοιπόν επικεντρώνεται σε 16 επιστημονικές εξηγήσεις στη φυσική, χημεία και βιολογία, οι οποίες στηρίζονται σε προηγούμενη σχολική μάθηση. Εκείνες που έχουν ένα έντονο περιεχόμενο φυσικής είναι: 

• Οι πηγές ενέργειας

• Η χρήση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
  Η ραδιενέργεια

• Το ηλιακό σύστημα

• Το Σύμπαν

Εξίσου σημαντικό σ' αυτόν τον πυρήνα είναι το κομμάτι που λέγεται: "Οι ιδέες μας για την επιστήμη", και το οποίο επιτρέπει στους μαθητές να στραφούν στην ίδια την επιστημονική γνώση. Να καταλάβουν τη λογική που χρησιμοποιούμε για ν' αναπτύξουμε ένα επιστημονικό επιχείρημα, και να γνωρίσουν τα όρια της επιστήμης. Οι 6 ιδέες που περιέχονται σ' αυτό το τμήμα του πυρήνα είναι:

• Τα δεδομένα και οι περιορισμοί τους

• Συσχετισμός και αιτία ανάμεσα σε 2 φαινόμενα

• Θεωρίες

• Η επιστημονική κοινότητα

• Κίνδυνοι από την επιστήμη

• H λήψη των αποφάσεων για θέματα επιστήμης και τεχνολογίας.

Ο πυρήνας των επιστημονικών μαθημάτων έχει 9 ενότητες μέσα από τις οποίες επιχειρείται η εξερεύνηση αυτών των επιστημονικών εξηγήσεων και των ιδεών της επιστήμης που αναφέρθηκαν παραπάνω. Τέτοια παραδείγματα ενοτήτων είναι:

• Η Γη και το Σύμπαν

• Ακτινοβολία και ζωή

• Επιλογές υλικών

Η ενότητα "ακτινοβολία και ζωή" για παράδειγμα, αναπτύσσει την κατανόηση του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος διδάσκοντας τους κινδύνους και τα οφέλη που απορρέουν από: την έκθεση του δέρματός μας στο ηλιακό φως, τα τηλεχειριστήρια, τους φούρνους μικροκυμάτων, τα κινητά τηλέφωνα και άλλες συσκευές   Οι μαθητές κάνουν τη διάκριση ανάμεσα σε ιονίζουσα και μη ιονίζουσα ακτινοβολία και συγχρόνως μαθαίνουν μια βασική αρχή προστασίας. Ότι δηλαδή τα επίπεδα της ακτινοβολίας πρέπει να διατηρούνται σε όσο πιο χαμηλά επίπεδα γίνεται. Μαθαίνουν για το φαινόμενο του θερμοκηπίου και την άνοδο της θερμοκρασίας του πλανήτη.

Ειδικά προχωρημένα θέματα 

Για τους μαθητές που επιλέγουν την παραπέρα εμβάθυνση στην επιστήμη, το πρόγραμμα προσφέρει δύο εναλλακτικές σειρές που γίνονται παράλληλα με τον πυρήνα. 

Η πρώτη είναι μια γενική σειρά που δίνει έμφαση στην επιστημονική εξήγηση και στη θεωρία. Προετοιμάζει τους μαθητές για πιο προχωρημένες σπουδές που χρειάζονται εκείνοι που θα γίνουν οι ίδιοι επιστήμονες, μηχανικοί, ή θ' ασχοληθούν με ιατρικά επαγγέλματα. 

Η δεύτερη είναι μια εφαρμοσμένη σειρά που στοχεύει ν' αναπτύξει πρακτικές επιστημονικές δεξιότητες, οι οποίες χρειάζονται σε όσους θα ασχοληθούν μελλοντικά με τεχνολογικά επαγγέλματα στους τομείς της υγείας, της αγροτικής παραγωγής, των τηλεπικοινωνιών κ.λ.π.

Το κομμάτι της φυσικής για τους μελλοντικούς επιστήμονες καλύπτει θέματα όπως:

• Πως και γιατί κινούνται τα αντικείμενα (με προσέγγιση μέσω της έννοιας της ορμής)

• Ηλεκτρισμός και συναφή φαινόμενα

• Το κυματικό μοντέλο για την ακτινοβολία

Η σειρά αυτή έχει σχεδιαστεί ώστε να διεγείρει τη νοητική λειτουργία και το φυσικό μέρος της δίνει έμφαση στον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τα μοντέλα.

Η εφαρμοσμένη σειρά από την άλλη πλευρά θα επιτρέψει στους μαθητές και στους δασκάλους να εστιάσουν σε τεχνικές και μηχανικές κατασκευαστικές αρχές. Τα νέα παιδιά θα μάθουν πρακτικές τεχνικές και πως να τις χρησιμοποιούν στην επίλυση πραγματικών προβλημάτων. Το φυσικό μέρος αυτής της σειράς θα επιτρέψει στους μαθητές και τους δασκάλους να εξερευνήσουν σε βάθος τις τεχνολογίες των επικοινωνιών καθώς και την ανάπτυξη και τον έλεγχο νέων υλικών με βελτιωμένες επιδόσεις. 

Η αξιολόγηση του προγράμματος

Το να μάθουμε αν το πρόγραμμα των επιστημονικών μαθημάτων για τον 21ο αιώνα πέτυχε ή όχι, μοιάζει δύσκολο έργο κατ' αρχήν. Ένα μέρος της διαδικασίας αξιολόγησης περιλαμβάνει την καταγραφή της κατανόησης που αποκτούν οι μαθητές από τους δύο κύριους άξονες του πυρήνα. "Τις επιστημονικές εξηγήσεις" και "τις ιδέες μας για την επιστήμη" μέσα από κατάλληλες εξετάσεις.

Μια δεύτερη αξιολόγηση θα στοχεύσει στην καταγραφή της στάσης που θα διαμορφώσουν οι μαθητές απέναντι στην πραγματική επιστήμη και στην παρουσίασή της μέσα από σχολικά μαθήματα. Ας θυμηθούμε τη δυσαρέσκεια που υπάρχει με τη σημερινή κατάσταση.

Η αύξηση του αριθμού των μαθητών που θα πάρουν τις επιλεγόμενες σειρές φυσικής θα είναι μια ένδειξη επιτυχίας.

Η τρίτη μέθοδος αξιολόγησης θα καταγράψει το πόσο τα κατάφεραν οι δάσκαλοι να χειριστούν το νέο περιεχόμενο της σειράς των μαθημάτων.

Πάνω απ' όλα το πρόγραμμα θα κριθεί από τη θετική στάση που θα πάρουν οι τωρινοί μαθητές όταν ως μελλοντικοί πολίτες βρεθούν εμπλεκόμενοι σε επιστημονικά θέματα, τόσο σε ατομικό όσο και σε κοινωνικό επίπεδο.