Εισαγωγή

Από την αφύπνιση που έφερε η «Σιωπηλή Άνοιξη» της Ρέητσελ Κάρσον και τα ριζοσπαστικά κινήματα της δεκαετίας του 1960, έχουν γίνει πολλά βήματα ως σήμερα στα θέματα προστασίας του περιβάλλοντος με άξονα την εκπαίδευση.

Η δεκαετία του 1970 έφερε τη θεσμοθέτηση της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης με τις Διασκέψεις του Βελιγραδίου (1975) και της Τιφλίδας (1977). Τη δεκαετία του 1980 διατυπώνεται ο όρος «αειφόρος ανάπτυξη», ενώ το 1992, στη Διάσκεψη του Ρίο, η AGENDA 21 κάνει λόγο για ένα επαναπροσδιορισμό της εκπαίδευσης προς την κατεύθυνση αυτή. Η διακήρυξη της Θεσσαλονίκης, το 1997, προτείνει την «κατάλληλη εκπαίδευση και ευαισθητοποίηση των πολιτών» ως έναν από τους πυλώνες για την αειφορία (UNESCO-EPD 1997).

Ήδη όμως, από τη δεκαετία του 1970 και πριν γενικευτεί και επισημοποιηθεί το αίτημα για την ενσωμάτωση της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στην τυπική εκπαίδευση είχε διατυπωθεί από μέλη της επιστημονικής κοινότητας η άποψη ότι «η Περιβαλλοντική Επιστήμη συμβάλλει στον εμπλουτισμό των επιστημονικών γνώσεων των εκπαιδευτικών, καθώς εμβαθύνει στην κατανόηση των περιβαλλοντικών φαινομένων και μελετά τους φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες που τα επηρεάζουν» (Barrett & Puchy 1977).

Επιπρόσθετα, τα τελευταία χρόνια διατυπώνονται όλο και περισσότερες προτάσεις για την εισαγωγή της περιβαλλοντικής συνιστώσας στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών (βλ. Meichtry et al. 2001, Littledyke 2008). Στην περίπτωση αυτή αναμένεται να προκύψει πολλαπλό όφελος, που αφορά τόσο στην αύξηση του χρόνου ενασχόλησης με περιβαλλοντικά θέματα μέσα στα Αναλυτικά Προγράμματα της υποχρεωτικής εκπαίδευσης όσο και στη σύνδεση των Φυσικών Επιστημών με θέματα της καθημερινής ζωής (Dillon & Scott 2002, European Commission 2007). Αυτή η αλληλόδραση έχει φέρει στο προσκήνιο σήμερα την «Εκπαίδευση στις Περιβαλλοντικές Επιστήμες» (Environmental Science Education), η οποία χαρακτηρίζεται από μια διεπιστημονική προσέγγιση, προσανατολισμό στην επίλυση περιβαλλοντικού προβλήματος και έμφαση στην τοπική γνώση (Gough 2002, σ. 1211). Η διδασκαλία σε ένα τέτοιο πλαίσιο στοχεύει να βοηθήσει τους μαθητές να κατανοήσουν τις πολλαπλές συνιστώσες των περιβαλλοντικών προβλημάτων.

Παράλληλα, την τελευταία δεκαετία, καταγράφεται μια σαφής τάση ενσωμάτωσης ζητημάτων αξιών και πολιτικής στην εκπαίδευση των Φυσικών Επιστημών (Slay 2001, Gough 2002,  Hodson 2003). Αυτός ο προσανατολισμός εδράζεται στο γεγονός, ότι η επιστήμη αλλά και η εκπαίδευση στις Φυσικές Επιστήμες είναι κοινωνικές δραστηριότητες, που λειτουργούν μέσα σε κοινότητες, οι οποίες έχουν συγκεκριμένα αξιακά συστήματα και η οποιαδήποτε αλλαγή στο γνωστικό υπόβαθρο των κοινοτήτων επηρεάζει το υπόβαθρο των ηθικών και κοινωνικών αξιών τους. Επομένως, αν ένας μαθητής γνωρίζει τις φυσικές διαδικασίες αλλά και τις αιτίες του περιβαλλοντικού προβλήματος, μπορεί να λειτουργήσει ως ενεργός πολίτης και κριτικός διανοητής που συμμετέχει υπεύθυνα στη λήψη αποφάσεων (Σκορδούλης 2008).

Στο πλαίσιο αυτού του άρθρου θα παρουσιάσουμε τον τρόπο με τον οποίο εισήχθη και διδάσκεται στο ΠΤΔΕ του Πανεπιστημίου Αθηνών το μάθημα της Περιβαλλοντικής Επιστήμης.

Περιβαλλοντική Επιστήμη ή/και Περιβαλλοντική Εκπαίδευση;

Στη χώρα μας έχει γίνει πολύς λόγος για τη σχέση Φυσικών Επιστημών και Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης (βλ. για παράδειγμα Παπαδημητρίου [393-420], Μαυρικάκη [421-436], Μαλανδράκης [437-457] στο Γεωργόπουλος 2005). Η συζήτηση αυτή έδωσε μια δημιουργική ένταση στην εκπαιδευτική κοινότητα την οποία επιστέγασε η υποδοχή στον ακαδημαϊκό χώρο της «Περιβαλλοντικής Επιστήμης». Η Περιβαλλοντική Επιστήμη (Environmental Science), δεν είναι μια αμιγώς φυσική επιστήμη. Δεν ορίζεται  και μεθοδολογικά δεν αντιμετωπίζεται ως τέτοια. Βρίσκεται στο μεταίχμιο μεταξύ Φυσικών και Κοινωνικών Επιστημών (εικ. 1), καθώς έχει ως αντικείμενο τη μελέτη της επίδρασης των ανθρώπινων παρεμβάσεων στα φυσικά οικοσυστήματα και την ανάλυση των πολλαπλών όψεων και υπερκαθορισμών στις σχέσεις περιβάλλοντος – ανθρώπου – κοινωνίας (βλ. Allaby 2008, Simon & Lambert 2006, Tarbuck et al. 2002).

Η Περιβαλλοντική Επιστήμη λειτουργεί ως κλάδος πολυ-επιστημονικής συνεργασίας αλλά και ως μέθοδος διεπιστημονικής μελέτης των σύνθετων περιβαλλοντικών προβλημάτων. Η Περιβαλλοντική Επιστήμη αντλεί, διασυνδέει και χρησιμοποιεί γνώσεις, δεξιότητες και τεχνικές από μια σειρά επιστήμες: Φυσική, Χημεία, Βιολογία, Γεωλογία, Γεωγραφία, Μετεωρολογία, Κλιματολογία, Οικονομία, Ιστορία, Κοινωνιολογία, Ψυχολογία, Πολιτικές & Νομικές Επιστήμες κλπ. Ενδιαφέρεται όχι μόνο για τη βιολογική, φυσικο-χημική οργάνωση, λειτουργία και σχέση των ζωντανών οργανισμών με το περιβάλλον στο οποίο ζουν και αναπαράγονται, αλλά και για την οικονομική και κοινωνική διάσταση των ανθρώπινων παρεμβάσεων στη φύση. Σε αυτό το πλαίσιο, θα μπορούσε να υποστηριχθεί ότι η Οικολογία αποτελεί το σημαντικότερο υπόβαθρο της Περιβαλλοντικής Επιστήμης.

Εικόνα 1: Οριοθέτηση Περιβαλλοντικών Επιστημών

Η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση αποτελεί μια διαδικασία με πέντε στόχους για τους μαθητές: συναίσθηση, γνώση, ηθική, δεξιότητες και δράση. Οι Περιβαλλοντικές Επιστήμες περικλείουν πολλούς από αυτούς με έμφαση στη συναίσθηση και τη γνώση. Θεωρούμε ότι ένα ειδικά σχεδιασμένο μάθημα Περιβαλλοντικής Επιστήμης είναι σε θέση να επιτύχει εξίσου καλά τους περισσότερους στόχους της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης χωρίς όμως να μπορεί να την υποκαταστήσει.

Επομένως, οι Περιβαλλοντικές Επιστήμες αποτελούν μια σημαντική δεξαμενή γνώσης, μια ισορροπημένη εκπαιδευτική παρέμβαση που αποφεύγει τον διακηρυκτικό λόγο και μπορεί να πείσει για την αναγκαιότητα προσωπικών παρεμβάσεων, θεσμικών ρήξεων και κοινωνικών αλλαγών με επιστημονικά επιχειρήματα.

Η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση έχει εισαχθεί στην τυπική εκπαίδευση ως μια πρόταση για μακροπρόθεσμη παρέμβαση στον τρόπο διαχείρισης των φυσικών πόρων και της ενέργειας μέσω της εκπαίδευσης των επόμενων γενεών. Αυτή η εκπαίδευση οφείλει να επεκτείνεται ταυτόχρονα σε τρεις τομείς: γνωστικό, συναισθηματικό και ηθικό, γεγονός που επιτυγχάνεται με την υιοθέτηση κατάλληλων μεθοδολογικών στρατηγικών.

Θεωρούμε ότι η Περιβαλλοντική Επιστήμη αποτελεί ένα διεπιστημονικό αντικείμενο που φιλοδοξεί να ενσωματώσει τον ορθολογισμό των Φυσικών Επιστημών με την κοινωνική ευαισθησία και το αξιακό φορτίο της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης (Σκορδούλης & Σωτηράκου 2005). Πιστεύουμε ότι Περιβαλλοντική Επιστήμη και Περιβαλλοντική Εκπαίδευση έχουν κοινούς στόχους και κοινό όραμα για ένα καλύτερο κόσμο, αλλά τα εκπαιδευτικά μέσα που χρησιμοποιούν είναι διαφορετικά.

Εκπαίδευση εκπαιδευτικών για το περιβάλλον

Η εκπαίδευση των εκπαιδευτικών οφείλει να περιλαμβάνει τις απαραίτητες επιστημονικές και τεχνολογικές γνώσεις, που επιτρέπουν την πλήρη κατανόηση των αιτιών, των συνεπειών και των λύσεων των περιβαλλοντικών προβλημάτων (UNESCO-EPD 1997). Ωστόσο, οι περισσότεροι εκπαιδευτικοί που ασχολούνται σήμερα με την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση στην Ελλάδα, δεν είχαν την ευκαιρία να γνωρίσουν το αντικείμενο κατά τη διάρκεια των ακαδημαϊκών σπουδών τους (Φύκαρης 1998). Κι όμως, η σημασία της επιμόρφωσης των εκπαιδευτικών στην Περιβαλλοντική Εκπαίδευση έχει αναγνωριστεί ήδη από τη Διακήρυξη της Τιφλίδας (UNESCO 1978) και έχει επαναβεβαιωθεί από στη Διάσκεψη του Ρίο (UNCED 1992). Η εισαγωγή της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στο ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα παρακολούθησε με αργά βήματα τις επιταγές των διεθνών διασκέψεων. Το 1990 με την ψήφιση του Ν. 1892/31-7-90 α) εισάγεται η Π.Ε. ως τμήμα των προγραμμάτων των σχολείων της Β/θμιας Εκπαίδευσης (από το 1991 επεκτείνεται και στην Α/θμια) β) προβλέπεται η τοποθέτηση Υπεύθυνου Π.Ε. σε κάθε νομό και  γ) προβλέπεται η ίδρυση Κέντρων Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης. Ωστόσο, η κατάρτιση στα περιβαλλοντικά θέματα των εκπαιδευτικών που καλούνταν να την εφαρμόσουν,  ήταν ανύπαρκτη ή εξαιρετικά πενιχρή τόσο στις προπτυχιακές τους σπουδές όσο και κατά την συστηματική (ή θεσμοθετημένη) ενδοϋπηρεσιακή τους επιμόρφωση. Με αυτό το σκεπτικό, από τις αρχές της δεκαετίας του 1990, άρχισαν να εισάγονται μαθήματα Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης σε όλα τα Παιδαγωγικά Τμήματα των Πανεπιστημίων της χώρας (Φλογαΐτη 1998).

Στο Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης του Πανεπιστημίου Αθηνών, διδάσκονταν σχετικά μαθήματα από το 1993. Από το 2005 έγινε ένας ευρύτερος σχεδιασμός ώστε οι μελλοντικοί εκπαιδευτικοί, αφενός να εμπλουτίζουν τις επιστημονικές τους γνώσεις για τα μεγάλα περιβαλλοντικά προβλήματα και αφετέρου να γίνονται ικανοί να τα διδάξουν με κατάλληλες μεθοδολογικές στρατηγικές. Για να καλυφθεί ο δεύτερος στόχος, θεσμοθετήθηκε το μάθημα «Περιβαλλοντική Εκπαίδευση» σε νέες βάσεις. Οργανώθηκε εξαρχής στη βάση δραστηριοτήτων, που υλοποιούνταν κατά ομάδες και παρουσιάζονταν στην ολομέλεια, κλήθηκαν να διδάξουν εκπαιδευτικοί με εμπειρία στην ΠΕ στα σχολεία και καταγράφηκε το  εκπαιδευτικό υλικό των ΚΠΕ (Μανδρίκας & Σκορδούλης 2008), για να συνεισφέρει ως εκπαιδευτικό εργαλείο στην εκπαίδευση των φοιτητών. Δείγματα και αποτελέσματα αυτής της προσπάθειας έχουν παρουσιαστεί σε συνέδρια της ΠΕΕΚΠΕ (Μανδρίκας & Σκορδούλης 2010, Μανδρίκας & Σκορδούλης 2012).

Παράλληλα, για την ανάπτυξη των επιστημονικών τους γνώσεων των εκπαιδευομένων σε θέματα που αφορούν τα βασικά περιβαλλοντικά προβλήματα, θεσπίστηκε από το 2004-2005 η διδασκαλία των Περιβαλλοντικών Επιστημών με έμφαση στην εργαστηριακή προσέγγιση. Για την υποστήριξη του μαθήματος δημιουργήθηκε εξαρχής ένα πλήρως εξοπλισμένο εργαστήριο, το οποίο στελεχώθηκε με εκπαιδευτικούς που διέθεταν αντίστοιχη εμπειρία.

Το εργαστηριακό μάθημα φιλοδοξεί, υιοθετώντας την μαθησιακή μεθοδολογία της διερεύνησης, αφενός να μειώσει την επιφύλαξη των φοιτητών προς τις τεχνικές των Φυσικών Επιστημών και αφετέρου να τους εκπαιδεύσει επιστημονικά και να τους ευαισθητοποιήσει στα βασικά περιβαλλοντικά προβλήματα που αντιμετωπίζει ο πλανήτης.

Δομή και περιεχόμενο εργαστηρίου Περιβαλλοντικών Επιστημών

Στο εργαστήριο Περιβαλλοντικών Επιστημών του ΠΤΔΕ Αθηνών έχουν σχεδιαστεί και υλοποιούνται  δεκατέσσερις (14) εργαστηριακές ασκήσεις με τη χρήση/αξιοποίηση:

• σύγχρονων πειραματικών διατάξεων με λήψη και επεξεργασία μετρήσεων με συστήματα ψηφιακών αισθητήρων και συσκευών στη λογική του  MBL
• ποικιλίας εργαλείων ΤΠΕ
• πειραματικών διατάξεων με αξιοποίηση καθημερινών υλικών

Το περιεχόμενο έχει σχεδιαστεί αφενός με βάση τις ανάγκες των φοιτητών που πρόκειται στο μέλλον να διδάξουν στην Α/θμια Εκπαίδευση και αφετέρου  με βάση τα τοπικά και παγκόσμια περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως αυτά  περιγράφονται σε  σχετικά εγχειρίδια (Miller 1999, Σκορδούλης & Σωτηράκου 2005, Chiras 2006, Cunningham & Cunningham 2008). Εργασίες σχετικές με το περιεχόμενο του εργαστηρίου έχουν παρουσιαστεί σε ελληνικά (π. χ. Χαλκίδης κ. ά. 2006, Κυριακού κ. ά. 2007) και διεθνή συνέδρια (π. χ. Psomiadis et al. 2007, Stoumpa et al. 2011) καθώς και σε διεθνή περιοδικά (πχ. Karamanos et al. 2012, Mandrikas et al. 2013). Η δομή και οι διδακτικοί στόχοι των εργαστηριακών ασκήσεων είναι:

 1. Για την ενότητα: Μετρήσεις

• Εξοικείωση με τα φυσικά μεγέθη που μετρώνται στις Περιβαλλοντικές Επιστήμες, τις μονάδες τους και τις κλίμακες μέτρησής τους.
• Γνωριμία με διάφορα αναλογικά όργανα μέτρησης (μετροταινία, ογκομετρικός κύλινδρος, πολύμετρο, θερμόμετρο, πεχαμετρικό χαρτί, ηχόμετρο κλπ)
• Εξάσκηση στην ακρίβεια των μετρήσεων για την αποφυγή σφαλμάτων

 2. Για την ενότητα: Μετρήσεις με ψηφιακά όργανα

• Εξοικείωση στη χρήση αισθητήρων (θερμοκρασίας, διοξειδίου του άνθρακα, πολυαισθητήρα καιρού, ψηφιακού πεχάμετρου κλπ)
• Εξοικείωση στη χρήση οργάνων ψηφιακής συλλογής δεδομένων
• Εξάσκηση στη δημιουργία και ερμηνεία διαγραμμάτων

 3. Για την ενότητα: αξιοποίηση ΤΠΕ σε θέματα περιβάλλοντος

• Εξοικείωση με το διαδίκτυο και τον τρόπο αναζήτησης πληροφοριών
• Γνωριμία με αντιπροσωπευτικές ιστοσελίδες περιβαλλοντικού περιεχομένου
• Κατανόηση κριτηρίων αξιολόγησης της ποιότητας και της εγκυρότητας ηλεκτρονικών πηγών
• Μελέτες περίπτωσης (αναζήτηση συγκεκριμένων περιβαλλοντικών πληροφοριών)

 4. Για την ενότητα: μελέτη του φαινομένου του θερμοκηπίου

• Μέτρηση διοξειδίου του άνθρακα
• Πείραμα για τη διαπίστωση της επίδρασης του διοξειδίου του άνθρακα στη μεταβολή της θερμοκρασίας
• Χρήση λογισμικού πολλαπλών αναπαραστάσεων για την κατανόηση του φαινομένου του θερμοκηπίου
• Διάκριση της φυσιολογικής από την ενισχυμένη λειτουργία του φαινομένου
• Υπολογισμοί εκπομπών θερμοκηπικών αερίων

 5. Για την ενότητα: καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος

• Χρήση διαδραστικού λογισμικού για την κατανόηση του φαινομένου της μείωσης του στρατοσφαιρικού όζοντος (αιτίες, μηχανισμός, παράγοντες επίδρασης κλπ)
• Μελέτη του δείκτη επικινδυνότητας της UV ακτινοβολίας ετησίως και ημερησίως και των προτεινόμενων μέτρων προστασίας
• Διάκριση των λειτουργιών του όζοντος στην τροπόσφαιρα και στη στρατόσφαιρα
• Μέτρηση τροποσφαιρικού όζοντος με ειδικά στικ

 6. Για την ενότητα: φωτοχημικό  νέφος και θερμοκρασιακή αναστροφή

• Χρήση εφαρμογής λογισμικού προσομοίωσης που παρέχεται στο διαδίκτυο (http://www.smogcity.com/).
• Μελέτη των παραμέτρων που επηρεάζουν τη δημιουργία του φωτοχημικού νέφους – διατύπωση προτάσεων
• Πείραμα προσομοίωσης της θερμοκρασιακής αναστροφής
• Εμπέδωση του φαινομένου με σύγκριση μεταβαλλόμενων διαγραμμάτων σε εφαρμογή λογισμικού που παρέχεται στο διαδίκτυο  (http://www.airinfonow.org/html/cocity/coplay.htm.)

7. Για την ενότητα: μετεωρολογία - άνεμος - ατμοσφαιρική ρύπανση 

• Πείραμα προσομοίωσης του τρόπου δημιουργίας του ανέμου
• Γνωριμία με τους ατμοσφαιρικούς ρύπους και τις πηγές τους
• Εξοικείωση με όργανα μετεωρολογικών μετρήσεων και εξάσκηση στη δεξιότητα προσανατολισμού
• Εντοπισμός ημερήσιου δελτίου τιμών ατμοσφαιρικής ρύπανσης
• Μελέτη «τριαντάφυλλων ρύπανσης» - συσχετισμός διεύθυνσης του ανέμου και τοπογραφίας στην αύξηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης

8. Για την ενότητα: μελέτη της όξινης βροχής

• Μέτρηση οξύτητας διαφόρων διαλυμάτων και εξοικείωση με την κλίμακα pH
• Πειραματική μελέτη της επίδρασης των οξέων σε κομμάτια κιμωλίας, γύψου, μαρμάρου και της αλλαγής χρώματος ενός δείκτη από την καύση θείου σε κλειστό δοχείο με νερό
• Χρήση εκπαιδευτικού λογισμικού για την κατανόηση των μηχανισμών δημιουργίας της όξινης βροχής και των επιπτώσεών της
• Εξοικείωση με χημικά σύμβολα και ειδικούς όρους, μαθηματικοί υπολογισμοί, παρατήρηση χαρτών
• Συζήτηση και προτάσεις για τις επιπτώσεις της όξινης βροχής στην υποβάθμιση των δασών, στην καταστροφή των υδάτινων οικοσυστημάτων και στη διάβρωση των μνημείων

 9. Για την ενότητα: μεταφορά θερμότητας-βιοκλιματική αρχιτεκτονική

• Πείραμα προσομοίωσης της λειτουργίας των θερμοκηπίων με τη χρήση ενός σπιτιού-μοντέλου (ιδιοκατασκευή)
• Πειραματική μελέτη της επίδρασης του υλικού κατασκευής και του χρώματος στην εκπομπή και απορρόφηση ακτινοβολίας
• Μέτρηση του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων υλικών (γυαλί, ξύλο, γύψος)
• Γνωριμία με τους τρόπους εξοικονόμησης ενέργειας σε ένα σπίτι και με το ισχύον νομοθετικό πλαίσιο
• Έννοια του θερμικού ισοζυγίου - αρχές οικολογικού σχεδιασμού ενός σπιτιού - παραδοσιακή αρχιτεκτονική

 10. Για την ενότητα: ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

• Πειραματική μελέτη των παραγόντων που συμβάλλουν στη μέγιστη απόδοση των φωτοβολταϊκών
• Συζήτηση για το βέλτιστο προσανατολισμό των φωτοβολταϊκών στην Ελλάδα
• Ηλεκτρόλυση νερού με τη χρήση της κυψελίδας υδρογόνου
• Κίνηση αυτοκινήτου υδρογόνου με τη χρήση της κυψελίδας
• Οφέλη και προβλήματα του υδρογόνου ως καυσίμου
• Χρήση λογισμικού προσομοιώσεων για τη μελέτη των ανανεώσιμων μορφών και πηγών ενέργειας

11. Για την ενότητα: φωτοσύνθεση

• Πειραματική μελέτη της παραγωγής οξυγόνου κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης από ένα υδρόβιο φυτό
• Ερμηνεία των γραφικών παραστάσεων συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου ως συνάρτηση του χρόνου και κάτω από διαφορετικές συνθήκες (παρουσία ή έλλειψη CO₂, με ανάδευση ή χωρίς, παρουσία ή απουσία φωτός, με αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας)
• Συζήτηση για τους παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση της φωτοσύνθεσης
• Διάκριση της φωτοσύνθεσης από την αναπνοή

 12. Για την ενότητα: χημική ρύπανση υδάτων

• Υδρολογικός κύκλος, βιογεωχημικοί κύκλοι υλικών και ανθρώπινες επεμβάσεις στην υδρόσφαιρα
• Χρήση ειδικών κιτ μετρήσεων με αντιδραστήρια για τη μέτρηση της συγκέντρωσης φωσφορικών, αμμωνιακών, νιτρικών και νιτρωδών ιόντων σε διάφορα δείγματα νερού
• Μέτρηση οξύτητας και σκληρότητας δειγμάτων νερού
• Συζήτηση για την κατανόηση του φαινομένου του ευτροφισμού

 13. Για την ενότητα: θερμική ρύπανση υδάτων

• Πειραματική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στη συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου
• Πρόβλεψη, σχεδιασμός, παρατήρηση και ερμηνεία γραφικών παραστάσεων συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου ως συνάρτηση της θερμοκρασίας
• Συζήτηση για την κατανόηση της έννοιας της θερμικής ρύπανσης
• Συζήτηση για τις συνέπειες της αύξησης της θερμοκρασίας του νερού στα υδάτινα οικοσυστήματα.

 14. Για την ενότητα: πολυπλοκότητα στα οικοσυστήματα 

• Χρήση του υπολογιστικού περιβάλλοντος μοντελοποίησης, προσομοίωσης και προγραμματισμού της NetLogo για τη μελέτη της πολυπλοκότητας  των οικοσυστημάτων
• Εξάσκηση σε μελέτη περίπτωσης – μοντέλο της NetLogo «Φωτιά σε Δάσος» (για την κατανόηση των εννοιών «κρίσιμη συμπεριφορά» και «κρίσιμη κατάσταση»)
• Εξάσκηση σε μελέτη περίπτωσης – μοντέλο της NetLogo  «Μυρμήγκια» (για την κατανόηση των εννοιών «αυτο-οργάνωση» και «ανάδυση»)
• Εξάσκηση σε μελέτη περίπτωσης – μοντέλο της NetLogo «Λύκοι που θηρεύουν πρόβατα» (για την κατανόηση των εννοιών «βρόχοι ανάδρασης», «ευστάθεια και αστάθεια»)
• Προβολή για την προστασία της βιοποικιλότητας στα φυσικά οικοσυστήματα

Οι παραπάνω ενότητες καλύπτουν ένα μεγάλο φάσμα των σημαντικότερων παγκόσμιων περιβαλλοντικών προβλημάτων, ωστόσο δίνεται μεγάλη έμφαση σε θέματα που παρουσιάζουν ιδιαίτερο τοπικό ενδιαφέρον για την Ελλάδα και για την Αθήνα ειδικότερα. Διδάσκονται από εκπαιδευτικούς Α/θμιας και Β/θμιας Εκπ/σης με αυξημένα προσόντα. Η ιδιαιτερότητα στην οποία δίνεται έμφαση είναι ότι τα δεδομένα των πειραματικών μετρήσεων και τα συμπεράσματα από τις εφαρμογές λογισμικού ανάγονται άμεσα σε επίπεδο εφαρμογών και μέτρων για την προστασία του περιβάλλοντος. Με αυτό τον τρόπο η γνώση που προσεγγίζεται στο επιστημονικό πεδίο των Περιβαλλοντικών Επιστημών προσφέρει αφενός το υπόβαθρο για υπεύθυνη στάση και συμπεριφορά και αφετέρου το ηθικό έρεισμα για την υποστήριξη σε ένα πιο βιοκεντρικό κοσμοείδωλο (Γεωργόπουλος 2002, Σκορδούλης 2002), δυο βασικές επιδιώξεις της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης.

Διδακτική μεθοδολογία εργαστηρίου Περιβαλλοντικών Επιστημών

Ως διδακτική μεθοδολογία στη διδασκαλία του εργαστηριακού μαθήματος «Περιβαλλοντικές Επιστήμες» έχει υιοθετηθεί η καθοδηγούμενη διερεύνηση (guided inquiry) σε περιβάλλον συνεργατικής μάθησης (βλ. Bonnstetter 1998, Minstrell & Van Zee 2000). Δεν έχει επιλεγεί η «εύκολη» λύση της διάλεξης, αλλά οι εκπαιδευόμενοι καλούνται να διερευνήσουν το κάθε θέμα με την καθοδήγηση κατάλληλου φύλλου εργασίας.  Βασικός στόχος, επίσης, είναι να διδάξουμε με τον τρόπο που θέλουμε να διδάξουν οι μελλοντικοί εκπαιδευτικοί.

Η ύπαρξη ενός προβλήματος και μάλιστα περιβαλλοντικού, στο οποίο εμπλέκονται επιστημονικές, οικονομικές και κοινωνικές παράμετροι, εμπλέκει τους φοιτητές στην αντιμετώπιση σύνθετων καταστάσεων και τους εξοικειώνει με την αβεβαιότητα, την αμφιβολία και τις συγκρούσεις σε προβληματικές καταστάσεις, που λύνονται με διαδικασίες συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων. Αποφεύγεται με αυτό τον τρόπο η παραδοσιακή «από καθέδρας» διδασκαλία και ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι να υποστηρίζει και να ενθαρρύνει τους φοιτητές στη διερεύνηση. Πρόσθετα εκπαιδευτικά οφέλη προκύπτουν από την υιοθέτηση ομαδοσυνεργατικής μορφής διδασκαλίας, η οποία μεταξύ άλλων συμβάλλει στην καλλιέργεια της κριτικής σκέψης, γεγονός πολύ σημαντικό στη μελέτη των κοινωνικών παραμέτρων των περιβαλλοντικών προβλημάτων.

Εικόνα 2: εργαστηριακές ασκήσεις με βάση το MBL

Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι οι πειραματικές ασκήσεις πραγματοποιούνται με τη χρήση νέων τεχνολογιών, αισθητήρων και οργάνων ψηφιακής συλλογής δεδομένων, όπως επιτάσσει το μοντέλο του Microcomputer Based Laboratory (MBL), που χρονολογείται ήδη από τα μέσα της δεκαετίας του 1980 και έχει κατά κύριο λόγο συνδεθεί με τη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών (Mokros & Tinker  1987, Linn et al. 1987). Έτσι, οι εκπαιδευόμενοι έχουν τη δυνατότητα να πραγματοποιούν όχι μόνο  αυτόματη λήψη μετρήσεων φυσικών μεγεθών σε «πραγματικό χρόνο» αλλά και την παρουσίαση & επεξεργασία τους μέσω γραφικών παραστάσεων (Brasell 1987, Ainley et al. 2000). Το MBL έχει προταθεί για χρήση και στη διδασκαλία των Περιβαλλοντικών Επιστημών και μάλιστα με επιτυχία, καθώς ενοποιεί τις διαλέξεις και το εργαστήριο, ώστε να δίνεται βαρύτητα στην ανάπτυξη δεξιοτήτων, όπως η παρατήρηση, η διατύπωση προβλέψεων, η ανάπτυξη επιχειρηματολογίας και η ικανότητα αιτιολόγησης (Browne & Laws 2003).

Αντίστοιχα, πραγματοποιούνται ασκήσεις με την αξιοποίηση ποικιλίας εργαλείων και εφαρμογών ΤΠΕ (ICT), όπως η δημιουργία μικρόκοσμων, η μοντελοποίηση και προσομοίωση φυσικών και βιομηχανικών διεργασιών, οι νέες επικοινωνιακές δυνατότητες, η διαδραστική αλληλεπίδραση, η πολυμεσική παροχή πληροφορίας και η δυνατότητα προσαρμογής στο ρυθμό μάθησης των εκπαιδευομένων (εικ. 3). Με αυτό τον τρόπο ικανοποιούνται οι απαιτήσεις για διεπιστημονική θεώρηση των φαινομένων που συνδέονται με τα περιβαλλοντικά θέματα και αξιοποιείται σε μεγάλο εύρος το δυναμικό των νέων πληροφοριακών συστημάτων για την πληροφόρηση του κοινού (βλ. Linn 1998, Cox 2000). 

Εικόνα 3: εργαστηριακές ασκήσεις με βάση ICT

Φυσικά, σύμφωνα με τις απαιτήσεις της σύγχρονης διδακτικής, η όλη παρεχόμενη εκπαίδευση στο εργαστήριο αξιολογείται ποικιλοτρόπως: με φύλλα αξιολόγησης των φοιτητών κατά εργαστηριακή άσκηση, με συνολικά φύλλα αξιολόγησης του εργαστηριακού μαθήματος από τους φοιτητές, με καταγραφή παρατηρήσεων των εκπαιδευτών και με λίστες ελέγχου εξωτερικών παρατηρητών. Το εργαστήριο διαθέτει αρκετή ευελιξία και προσαρμοστικότητα, ώστε να αναδιαρθρώνει το περιεχόμενο, τη διάρκεια και τον τρόπο λειτουργίας του. Βασική του αδυναμία είναι τα οικονομικά, θέμα που σχετίζεται με τις γενικότερες πολιτικές υποχρηματοδότησης των ΑΕΙ, οι οποίες δυστυχώς δεν αναγνωρίζουν ότι η γενναία ενίσχυση των δημόσιων Πανεπιστημίων έχει θετικό αντίκτυπο στο κοινωνικό σύνολο. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, προσφέρεται αύξηση της ενημέρωσης μιας ευαίσθητης ομάδας πολιτών, οι οποίοι αναμένεται να αλλάξουν στάσεις και συμπεριφορές και να εκπαιδεύσουν κατάλληλα τις επόμενες γενιές. Σε αυτού του τύπου τις πολιτικές οφείλεται εν μέρει και η δυσκολία συστηματικής και μόνιμης στελέχωσης του εργαστηρίου με προσωπικό. Οι διδάσκοντες εξακολουθούν να είναι εκπαιδευτικοί με σπουδές και εμπειρία στην Περιβαλλοντική Εκπαίδευση στα σχολεία, οι οποίοι προσφέρουν εθελοντική εργασία στο ΠΤΔΕ προκειμένου να βελτιωθούν οι γνώσεις των υποψηφίων δασκάλων, να καλλιεργηθεί κίνητρο και διάθεση δράσης, να αυξηθούν οι πιθανότητες για περισσότερη και ποιοτικότερη Περιβαλλοντική Εκπαίδευση στο μέλλον στα σχολεία της Α/θμιας Εκπαίδευσης.

Επίλογος

Θεωρούμε ότι η λειτουργία του εργαστηρίου αξιοποιεί στο ακέραιο τις δυνατότητες που διαθέτουμε και αναλαμβάνουμε την ευθύνη που μας αναλογεί στο θέμα της εκπαίδευσης σε ζητήματα περιβάλλοντος. Πιστεύουμε ότι η σωστή επιστημονική ενημέρωση οδηγεί στη συνειδητοποίηση, στην ανάληψη δράσης και στην καλλιέργεια διάθεσης συμμετοχής. Τα περιβαλλοντικά κινήματα της δεκαετίας του 1960 επέβαλαν αλλαγές τόσο στο θεσμικό όσο και στο εκπαιδευτικό πλαίσιο. Τη δεύτερη δεκαετία του 21ου αιώνα, η πίεση των κινημάτων των πολιτών μπορεί να επιβάλλει την αειφόρο διαχείριση των οικοσυστημάτων του πλανήτη.

Αυτή η πίεση είναι πραγματικά ικανή να οδηγήσει σε ρήξεις και αλλαγές σε προσωπικό, τοπικό, συλλογικό, εθνικό και θεσμικό επίπεδο. Ωστόσο, ως εκπαιδευτικοί, είναι καλό να μην ξεχνάμε ότι μια τέτοια μεταστροφή προκύπτει, καλλιεργείται, αναπτύσσεται και μετατρέπεται σε δράση και μέσα από τη γνώση που προσφέρει η εκπαίδευση!

Ξενόγλωσσες βιβλιογραφικές αναφορές

Ainley, J., Nardi, E. & Pratt, D. (2000). The construction of meanings for trend in active  graphing. International Journal of Computers for Mathematical Learning, 5, 2, 85-114.

Allaby, M. (2008). Dictionary of Earth Sciences. Oxford: University Press.

Barrett, G.W. & Puchy, C.A. (1977). Environmental Science: A new direction in Environmental Studies. International Journal of Environmental Studies, 10, 157-160

Bonnstetter, R. J. (1998). Inquiry: Learning from the Past with an Eye on the Future. Electronic Journal of Science Education, 3, 1. Retrieved from http://www.scholarlyexchange.org/ojs/index.php/EJSE/article/view/7595/5362 , last date accessed: 2 November 2013).

Brasell, H. (1987). The effect of real-time laboratory graphing on learning graphic representations of distance and velocity. Journal of Research in Science Teaching, 24, 4, 385-395.

Browne, K. P. & Laws, P. (2003). Exploring the greenhouse effect through physics-oriented activities. Physics Education, 38, 2, 115-122.

Chiras, D. D. (2006). Environmental Science. (7th ed.) Jones and Bartlett Publishers Inc., Sudburry: MA, USA.

Cox, M. J. (2000). Information and Communications Technologies: their role and value for science Education. Ιn Monk M., Osborne J. (eds) Good Practice in Science Education: What Research has to Say. Buckingham: Open University Press.

Cunningham, W.P. & Cunningham, M.A. (2008). Environmental Science: A Global Concern. (10th Edition) New York: McGraw-Hill.

Dillon, J. & Scott, W. (2002). Editorial – perspectives on environmental education-related research in science education. International Journal of Science Education, 24, 11, 1111-1117.

European Commission (Rocard, Μ., Csermely, P., Jorde, D., Lenzen, D., Walberg-Henriksson, H. & Hemmo, V. eds.) (2007). Science Education NOW: A Renewed Pedagogy of the Future of Europe. European Commission/Directorate-General for Research/Directorate L - Science, Economy and Society.

Gough, Α. (2002). Mutualism: a different agenda for environmental and science education. International Journal of Science Education, 24, 11, 1201-1215.

Hodson, D. (2003). Time for Action: Science Education for an Alternative Future. International Journal of Science Education, 25, 6, 645-670.

Karamanos, K., Gkiolmas, A., Chalkidis, A., Papaconstantinou, M., Stavrou, D. & Skordoulis, C. (2012). Ecosystem Food-Webs as Dynamic Systems: Educating Undergraduate Teachers in Conceptualizing Aspects of Food Webs’ Systemic Nature and Comportment. Advances in Systems Science and Applications, 12, 4, 49-68.

Linn, M. C. (1998). The Impact of technology on Science Instruction: historical trends and current opportunities. In Fraser B.J, Tobin K.G (eds) International Handbook of Science Education. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.

Linn, M.C., Layman, J. & Nachmias, R. (1987). Cognitive consequences of microcomputer-based laboratories: Graphing skill development. Contemporary Educational Psychology, 12, 3, 244-253.

Littledyke, Μ. (2008). Science education for environmental awareness: approaches to integrating cognitive and affective domains. Environmental Education Research, 14, 1, 1-17.

Mandrikas, A., Parkosidis, I., Psomiadis, P., Stoumpa, A., Chalkidis, A., Mavrikaki, E. & Skordoulis, C. (2013). Improving pre-service elementary teachers’ education via a laboratory course on air pollution: one university’s experience. Journal of Science Education and Technology, 22, 2, 113-123.

Meichtry, Y., Zint, M., Carlsen, W., Hart, P., Sammel, A., Zandvliet, D. & Dillon, J. (eds) (2001). Relations between Science Education and Environmental (Science) Education - A NARST Symposium (History, Philosophy, Epistemology. March 27, 2001. Retrieved from http://www.nku.edu/~scienceed/NARST_319.PDF ,  last date accessed: 2 November 2013).

Minstrell, J. & Van Zee, E. H. (eds) (2000). Inquiring into Inquiry Learning and teaching in Science. Washington: American Association for the Advancement of Science.

Mokros, J. & Tinker, R. (1987). The impact of MBL on children’s ability to interpret graphs. Journal of Research in Science Teaching, 24, 4, 369-383.

Psomiadis, P., Mandrikas, A., Tampakis, C., Tsilidis, M., Chalkidis, A., Halkia, K. & Skordoulis, C. (2007). Ozone layer depletion in greek secondary education science textbooks. Paper presented at International Meeting of  IOSTE on «Critical analysis of school science textbooks», Hammamet, Tunisia.

Simon, A. & Lambert, D. (2006). Earth Science: An illustrated guide to science. New York: Chelsea House.

Slay, J. (2001). Research Perspectives on Culturally Sensitive Science Education. Intercultural Education, 12, 2, 173-184.

Stoumpa, A., Chalkidis, A. & Skordoulis, C. (2011). Pre-Service teachers' conceptual profile change when discussing an environmental phenomenon. Paper presented at ESERA conference ‘Science learning and Citizenship’, Lyon, France.

Tarbuck, E. J., Lutgens, F. K. & Tasa, D. (2002). Earth Science. Prentice Hall.

UNCED (1992), Agenda 21. Rio de Janeiro (3-14 June), Brazil.

UNESCO (1978). The Final Report: International Conference on Environmental Education. Tbilisi (14-26 October), ED/MD/49, Paris.

UNESCO-EPD (1997). Declaration of Thessaloniki - International Conference on Environment and Society: Education and Public Awareness for Sustainability (Thessaloniki, UNESCO).

Ελληνόγλωσσες βιβλιογραφικές αναφορές

Γεωργόπουλος, Α. (2002). Περιβαλλοντική Ηθική. Αθήνα: GUTENBERG.

Γεωργόπουλος, Α. (επιμ.) (2005). Περιβαλλοντική εκπαίδευση – Ο νέος πολιτισμός που αναδύεται. Αθήνα: GUTENBERG.

Κυριακού, Κ., Γκιόλμας, Α., Μανδρίκας, Α., Ταμπάκης, Κ. & Ψωμιάδης, Π., (2007). Εκπαίδευση εκπαιδευτικών για την αειφορία: Πειραματική μελέτη της φωτοσύνθεσης με τη χρήση νέων τεχνολογιών. Πρακτικά 3^ου  Πανελλήνιου Συνεδρίου ΠΕΕΚΠΕ, Αθήνα.

Μαλανδράκης, Γ. (2005). Σχέσεις περιβαλλοντικής εκπαίδευσης και εκπαίδευσης στις φυσικές επιστήμες: Μια αναπόφευκτη και συνάμα εποικοδομητική συνεργασία. Στο Γεωργόπουλος Α. (επιμ.), Περιβαλλοντική εκπαίδευση – Ο νέος πολιτισμός που αναδύεται. Αθήνα: GUTENBERG.

Μανδρίκας, Α. & Σκορδούλης, Κ. (2008). Καταγραφή του εκπαιδευτικού  υλικού  Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης, που έχει εκδοθεί από το ΥΠΕΠΘ, τα Κέντρα Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης και τις Διευθύνσεις Α/θμιας και Β/θμιας Εκπαίδευσης μεταξύ 1993-2005. Πρακτικά 4ου Πανελλήνιου Συνεδρίου  ΠΕΕΚΠΕ, Ναύπλιο.

Μανδρίκας, Α. & Σκορδούλης, Κ. (2010). Περιβαλλοντική Εκπαίδευση για υποψήφιους εκπαιδευτικούς Α/θμιας Εκπ/σης. Πρακτικά 5^ου Πανελλήνιου Συνεδρίου ΠΕΕΚΠΕ, Ιωάννινα.

Μανδρίκας, Α. & Σκορδούλης, Κ. (2012). Επιμόρφωση εκπαιδευτικών του ΜΔΔΕ στην Περιβαλλοντική Εκπαίδευση 2008-2012. Πρακτικά 6^ου Πανελλήνιου Συνεδρίου ΠΕΕΚΠΕ, Θεσσαλονίκη.

Μαυρικάκη, Ε. (2005). Περιβαλλοντική Εκπαίδευση και εποικοδομητισμός. Θεωρητικές προσεγγίσεις σε μια συμβατική σχέση. Στο Γεωργόπουλος Α. (επιμ.), Περιβαλλοντική εκπαίδευση – Ο νέος πολιτισμός που αναδύεται. Αθήνα:  GUTENBERG.

Miller, G.T. Jr (1999). Βιώνοντας στο Περιβάλλον Ι – Αρχές Περιβαλλοντικών Επιστημών, Βιώνοντας στο Περιβάλλον ΙΙ – Προβλήματα περιβαλλοντικών συστημάτων. Αθήνα: ΙΩΝ (μτφ. Μ. Ταλαντοπούλου).

Παπαδημητρίου, Β. (2005). Ο κονστρουκτιβισμός στις Φυσικές Επιστήμες και στην Περιβαλλοντική Εκπαίδευση. Στο Γεωργόπουλος Α. (επιμ.), Περιβαλλοντική εκπαίδευση – Ο νέος πολιτισμός που αναδύεται. Αθήνα: GUTENBERG.

Σκορδούλης, Κ. (2002). Περιβαλλοντική Φιλοσοφία και Εκπαίδευση. Αθήνα.

Σκορδούλης, Κ. (2008). Η εκπαίδευση για το περιβάλλον και η συνεισφορά της επιστήμης και της τεχνολογίας. Στο Κ. Κουτσόπουλος (επιμ.) Πρακτικά  Συνεδρίου με θέμα «Περιβαλλοντική Εκπαίδευση για μια ολοκληρωμένη ανάπτυξη», ΕΜΠ-ΥΠΕΠΘ, σ. 207-215.

Σκορδούλης, Κ. & Σωτηράκου, Μ. (2005). Περιβάλλον: Επιστήμη και Εκπαίδευση. Αθήνα: Leader Books.

Φλογαΐτη, Ε. (1998). Περιβαλλοντική Εκπαίδευση. Aθήνα: Ελληνικά Γράμματα.

Φύκαρης, Ι. (1998). Η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση στην εκπαίδευση εκπαιδευτικών στην Ελλάδα, Θεωρητική και εμπειρική προσέγγιση. Θεσσαλονίκη: Κυριακίδη.

Χαλκίδης, A., Μανδρίκας, A., Ταμπάκης, K., Τσιλίδης, M., Ψωμιάδης, Π., Χαλκιά, Κ. & Σκορδούλης, Κ. (2006). Σχεδιασμός Εκπαιδευτικού Λογισμικού με Αντικείμενο τη Μείωση του Στρατοσφαιρικού Όζοντος. Πρακτικά 5^ου Πανελλήνιου Συνεδρίου ΕΤΠΕ, Θεσσαλονίκη.

Οι συγγραφείς

Οι συγγραφείς είναι μέλη του Εργαστηρίου Διδακτικής & Επιστημολογίας Φυσικών Επιστημών και Εκπαιδευτικής Τεχνολογίας, στο Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών

Αχιλλέας Μανδρίκας, Δρ Περιβαλλοντικών Επιστημών, Σχολικός Σύμβουλος Α/θμιας Εκπ/σης, amandrik{at}otenet.gr

Πλούταρχος Ψωμιάδης, Δρ Περιβαλλοντικών Επιστημών, Εκπ/κος Β/θμιας Εκπ/σης

Άνθιμος Χαλκίδης,  Δρ Περιβαλλοντικών Επιστημών, Εκπ/κος Β/θμιας Εκπ/σης

Αρτεμησία Στούμπα,  Δρ Περιβαλλοντικών Επιστημών, Εκπ/κος Β/θμιας Εκπ/σης

Κυριάκος Κυριακού,  Δρ Περιβαλλοντικών Επιστημών, Εκπ/κος Β/θμιας Εκπ/σης

Αριστοτέλης Γκιόλμας,  Δρ Περιβαλλοντικών Επιστημών, Εκπ/κος Β/θμιας Εκπ/σης

Κωνσταντίνος Σκορδούλης,  Καθηγητής ΠΤΔΕ ΕΚΠΑ, kostas4skordoulis{at}gmail.com