I - Όραμα και στόχοι

H εκπαίδευση STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) είναι αδιαμφισβήτητα η εκπαίδευση του μέλλοντος. Είναι μια προσέγγιση στην εκπαίδευση που σχεδιάζεται ώστε στη διδασκαλία των Μαθηματικών και των Φυσικών Επιστημών, που είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του σύμπαντος, να εισαχθούν οι Τεχνολογίες και η Επιστήμη των Μηχανικών που αποτελούν για τον άνθρωπο τα μέσα αλληλεπίδρασης με το σύμπαν.

Η μεθοδολογία του STEM δίνει μεγαλύτερη έμφαση στην ανακαλυπτική μέθοδο, στις εργαστηριακές και ερευνητικές δραστηριότητες και στη διαθεματική και ολοκληρωμένη προσέγγιση των αντικειμένων που περιλαμβάνει, φέρνοντας έτσι τους μαθητές πιο κοντά στις ανάγκες της σύγχρονης κοινωνίας. Η εκπαίδευση STEM βοηθάει τους μαθητές να αναπτύξουν δεξιότητες του 21^ου αιώνα καθώς και να εμπλακούν στη διαδικασία επίλυσης αυθεντικών προβλημάτων εστιάζοντας στην κριτική σκέψη και στη συνεργασία.

Η επιλογή του σχολείου να εντάξει στην εκπαιδευτική του διαδικασία τη μεθοδολογία STEM οφείλεται σε έναν από τους γενικούς άξονές του, που είναι η προώθηση των Φυσικών Επιστημών και της Τεχνολογίας μέσα από την καινοτομία, τη συνεργασία μεταξύ των μαθητών και την ενασχόληση με περιβαλλοντικά προβλήματα. Η επιλογή της υδροπονίας (hydroponics) ως θέμα διερεύνησης ξεκίνησε ώστε οι μαθητές να ασχοληθούν με ένα επιστημονικό θέμα, το οποίο να σχετίζεται άμεσα με την περιβαλλοντική βιωσιμότητα και την αειφορία.

Βασικοί εκπαιδευτικοί στόχοι του προγράμματος είναι:

• - Να αποκτήσουν οι μαθητές περιβαλλοντική εκπαίδευση και συνείδηση ώστε να γίνουν ενεργοί πολίτες.
• - Να κατανοήσουν τους όρους Reduce, Recycle, Reuse (3R’s) και τη σημασία τους για τη βιωσιμότητα του πλανήτη.
• - Να έρθουν σε επαφή με πραγματικά περιβαλλοντικά προβλήματα που η γενιά τους θα κληθεί να αντιμετωπίσει στο μέλλον.
• - Να συμμετέχουν ενεργά στη διερευνητική μάθηση και στον πειραματισμό (hands on learning).
• - Να μάθουν να συνεργάζονται για την επίλυση προβλημάτων χρησιμοποιώντας την επιστημονική μέθοδο.
• - Να αναπτύξουν την κριτική τους σκέψη και την αυτοπεποίθησή τους.
• - Να έρθουν σε επαφή και να χρησιμοποιήσουν τεχνολογίες του μέλλοντος όπως το 3D printing, 3D modelling, design software (Tinkercad: https://www.tinkercad.com/, Cura: https://ultimaker.com/en/products/ultimaker-cura-software, 3D printers: https://ultimaker.com/).
• - Να μάθουν να συλλέγουν, να αναλύουν, και να επεξεργάζονται επιστημονικά δεδομένα (timelapse, photos, measuring, data-charts).
• - Να μάθουν να επικοινωνούν τα αποτελέσματα της εργασίας τους και της έρευνάς τους.
• - Να κάνουν συσχετισμούς και να εξάγουν συμπεράσματα.
• - Να αποτελέσει το πρόγραμμα της υδροπονίας ένα ενεργό πεδίο εκπαιδευτικής έρευνας στο σχολείο μας, όπου θα συμμετέχουν μαθητές και εκπαιδευτικοί.

II - Περιγραφή Έργου

Η διαδικασία που ακολουθήσαμε ήταν η εξής:

• - Αρχικά επιλέξαμε τις τάξεις όπου θα μπορούσε να εφαρμοστεί το πρόγραμμα αυτό.
• - Οι τάξεις που συμμετείχαν στο πρόγραμμα ήταν οι: Δ’, Ε’, Στ’, Γ’ Γυμνασίου, Όμιλος Αστρονομίας.
• - Πιο συγκεκριμένα, στη Δ’ Δημοτικού οι μαθητές ήρθαν σε μια πρώτη επαφή με τις έννοιες της αναπνοής, διαπνοής, φωτοσύνθεσης των φυτών και κατασκεύασαν μοντέλα φύλλων με χαρτόνι πάνω στα οποία κόλλησαν ετικέτες με τις διάφορες λειτουργίες των φύλλων. Επίσης, παρατήρησαν μέσα από το μικροσκόπιο του σχολείου μας τα στόματα των φύλλων και έμαθαν από πού γίνεται η διαπνοή των φυτών. Ήρθαν σε επαφή με τη φύση δημιουργώντας το δικό τους φυτολόγιο, αφού συγκέντρωσαν φύλλα και φυτά από τον κήπο του σχολείου μας.
• - Στην Ε’ Δημοτικού, οι μαθητές αρχικά ενημερώθηκαν για τη μέθοδο της υδροπονίας, ως μια καινοτόμο μέθοδο για την καλλιέργεια φυτών χωρίς χώμα. Παρακολούθησαν βίντεο και παρουσιάσεις σχετικά με τα πλεονεκτήματα και τις προεκτάσεις της συγκεκριμένης μεθόδου.
• - Για την αξιολόγηση των παιδιών δημιουργήσαμε ένα bookwidget (https://www.bookwidgets.com/) quiz, το οποίο ανεβάσαμε στην πλατφόρμα μαθημάτων της apple iTunesU (https://www.apple.com/education/itunes-u/) και μοιράστηκε στους μαθητές.
• - Στην προσπάθειά μας να βρούμε το κατάλληλο υδροπονικό σύστημα για την κατασκευή του κήπου μας, αγοράσαμε ένα μικρό οικιακό υδροπονικό σύστημα παραγωγής λαχανικών https://eu.clickandgrow.com/ το οποίο και τοποθετήσαμε στο Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών του σχολείου μας (SAT LAB).
• - Στη συνέχεια, έγινε η επιλογή για την κατασκευή ενός υδροπονικού συστήματος από τους μαθητές μας με βάση την open source πλατφόρμα 3Dponics (https://www.3Dponics.com/). Η κατασκευή μας επιλέξαμε να αποτελείται από ανακυκλώσιμα υλικά καθημερινής χρήσης και από πλαστικά μέρη, τα οποία εκτυπώσαμε στους 3D printers του σχολείου μας.
• - Οι μαθητές χρησιμοποίησαν την πλατφόρμα tinkercad της Autodesk (https://www.tinkercad.com/) για να τροποποιήσουν τα 3D μέρη του συστήματος και το cura (https://ultimaker.com/en/products/ultimaker-cura-software) για να μπορέσουν τελικά να τα εκτυπώσουν στους 3D printers.
• - Μετά την ολοκλήρωση του σχεδιασμού, οι μαθητές χρησιμοποιώντας τους 3D printers που διαθέτει το σχολείο μας και εκτύπωσαν τα μέρη του υδροπονικού συστήματος.
• - Κατόπιν συναρμολόγησαν το σύστημα και το έθεσαν σε λειτουργία φυτεύοντας  διάφορα λαχανικά όπως μαρούλια, ντοματίνια και βασιλικό. Δημιούργησαν έτσι ένα μικρό κάθετο σχολικό κηπάκι.
• - Στη Στ’ Δημοτικού, οι μαθητές δημιούργησαν παρουσιάσεις σχετικές με το φαινόμενο του θερμοκηπίου και της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Επίσης, στο Εργαστήριο Φυσικής, οι μαθητές έστησαν ένα πείραμα επίδειξης για το φαινόμενο του θερμοκηπίου το οποίο και κατέγραψαν σε video.
• - Με τους μαθητές της Γ’ Γυμνασίου μας δόθηκε η ευκαιρία, με αφορμή το υδροπονικό σύστημα, να κάνουμε ένα εργαστήριο πάνω στα οξέα, τις βάσεις και τα άλατα, καθώς και στη μέτρηση του pH των θρεπτικών διαλυμάτων.
• - Στον Όμιλο της Αστρονομίας του Γυμνασίου μας, οι μαθητές ενημερώθηκαν για την έρευνα που γίνεται από τη NASA και άλλους διαστημικούς οργανισμούς σχετικά με το πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος της υδροπονίας για την καλλιέργεια τροφής σε σχέση με τα διαστημικά ταξίδια.
• - Τα παιδιά της Δ’ και της Ε’ Δημοτικού συμμετέχουν, επίσης, με το πρόγραμμα “hydroponics” στο International School Awards (ISA) του British Council, στο οποίο οι μαθητές συνεργάζονται πάνω σε κοινά projects με σχολεία άλλων χωρών.

III - Προκλήσεις - Εμπόδια

Κατά  τη διάρκεια του προγράμματος συναντήσαμε αρκετές δυσκολίες:

• - Δυσκολία στην εισαγωγή μιας καινούργιας μεθόδου και ένταξής της στο βασικό πρόγραμμα του σχολείου
• - Περιορισμένος οικονομικός προϋπολογισμός
• - Συμμετοχή μαθητών από διαφορετικές τάξεις
• - Σχεδιασμός και υλοποίηση του συστήματος
• - Χρήση της αγγλικής γλώσσας σε επιστημονικό πλαίσιο (λεξιλόγιο-επιστημονικοί όροι)

Η υδροπονία αποτελεί ένα πρόγραμμα σε εξέλιξη στο σχολείο μας. Στόχος μας είναι να εμπλουτιστεί και να διευρυνθεί, περιλαμβάνοντας μαθητές όλων των τάξεων του Δημοτικού και του Γυμνασίου, καθώς και να ενταχθεί από το εκπαιδευτικό προσωπικό και σε άλλα μαθήματα με σκοπό τη διαμόρφωση μιας ενιαίας περιβαλλοντικής αντίληψης και νοοτροπίας.