Η Συστημική Δυναμική ως Εργαλείο Υποστήριξης της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης

Environmental issues and problems are complex phenomena that cut across many scientific fields. Modelling and simulation play an essential role in understanding and interpreting these phenomena. System dynamics is a methodology developed with a twofold aim: firstly to model and secondly to simulate complex phenomena. Thus, system dynamics can be very supportive in analyzing environmental issues and following up environmental changes over time. In this paper, we propose the use of systemic dynamics software in the context of environmental programs implementation in Secondary Education. Based on system dynamics, on the one hand, the investigation of environmental issues is performed towards a holistic and cross disciplinary approach. On the other hand, the students’ involvement in analysis, modelling and simulation pedagogical activities promotes the development of creative and critical thinking.

Key-words: Environmental education, environmental problems, modeling, systemic approach, system dynamics.

Εισαγωγή

Το οικογενειακό, το σχολικό και το ευρύτερο κοινωνικό περιβάλλον συμβάλλουν παράλληλα και συμπληρωματικά στη μόρφωση, στην καλλιέργεια καθώς και στην ενημέρωση των μαθητών και αυριανών πολιτών, σχετικά με τα κρίσιμα ζητήματα της εποχής μας. Στην «ατζέντα» των ζητημάτων αυτών, πρωταγωνιστεί τα τελευταία χρόνια η ανησυχία για τη διαφύλαξη της βιωσιμότητας του πλανήτη. Ειδικότερα, στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, ο προβληματισμός και η ενασχόληση των μαθητών με την αειφορία και την προστασία του περιβάλλοντος επιτυγχάνεται με τον «εμβολιασμό» (Τσαμπούκου-Σκάναβη, 2004) των διάφορων διδαχθέντων γνωστικών αντικειμένων με θέματα που άπτονται της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης (Π.Ε.) αλλά πρωτίστως, με τη συμμετοχή των μαθητών στην εκπόνηση προγραμμάτων Π.Ε. (Κονταξάκη και Βρυώνης, 2008).

Ο σαφώς προκαθορισμένος στόχος των προγραμμάτων αυτών είναι η ευαισθητοποίηση των μαθητών πάνω στα περιβαλλοντικά προβλήματα μέσα από το διάλογο, την έρευνα, τη μελέτη, και τη συμμετοχή σε διαδικασίες επίλυσης προβλημάτων. Η ολιστική προσέγγιση των διαπραγματευόμενων περιβαλλοντικών προβλημάτων αναδεικνύει την πολυπλοκότητά τους και συμβάλλει στο να κατανοήσουν οι μαθητές την αλληλεξάρτησή τους με παράγοντες που δεν άπτονται μόνο των φυσικών επιστημών. Ο Gallagher (1971) υποστήριξε σχετικά ότι «Για τους μελλοντικούς πολίτες σε μια δημοκρατική κοινωνία, η κατανόηση της αλληλεξάρτησης της επιστήμης, της τεχνολογίας και της κοινωνίας μπορεί να είναι τόσο σημαντική όσο και η κατανόηση των εννοιών και των διαδικασιών στις Φυσικές Επιστήμες».

Στην παρούσα εργασία, προτείνεται η αξιοποίηση της συστημικής δυναμικής στο πλαίσιο της εκπόνησης προγραμμάτων Π.Ε., ως μεθοδολογίας μοντελοποίησης και προσομοίωσης περιβαλλοντικών προβλημάτων/ζητημάτων, με σκοπό την ανάλυσή τους, την παρακολούθηση της εξέλιξής τους στο χρόνο και την εξεύρεση προτάσεων για την πρόληψη, την αντιμετώπιση ή/και την εξάλειψή τους. Ακόμη, περιγράφεται, πώς με τη βοήθεια του κατάλληλου λογισμικού συστημικής δυναμικής, οι μαθητές έχουν τη δυνατότητα όχι μόνο να αντιμετωπίσουν με ολιστικό τρόπο τα περιβαλλοντικά προβλήματα αλλά και να ωφεληθούν πολλαπλά από την απόκτηση δεξιοτήτων αναγνώρισης, σχεδιασμού και εκτέλεσης στρατηγικών επίλυσης σύνθετων προβλημάτων.

Μοντελοποίηση και Συστημική Προσέγγιση Περιβαλλοντικών Προβλημάτων

Μέσα από την εκπόνηση προγραμμάτων Π.Ε., επιχειρείται η απόκτηση ολοκληρωμένης εικόνας για το υπό μελέτη περιβαλλοντικό πρόβλημα. Ωστόσο, επειδή τα περιβαλλοντικά προβλήματα είναι αδιαμφισβήτητα σύνθετα, για την περιγραφή και μελέτη τους, απαιτείται να συνδυάσει κανείς γνώσεις που άπτονται πολλών επιστημονικών πεδίων σε συνδυασμό με πολύπλοκους συλλογισμούς. Για παράδειγμα, η μελέτη της ρύπανσης του αέρα, της καταστροφής των δασών, της τρύπας του όζοντος, της κλιματικής αλλαγής, κ.ά., απαιτεί από τους μαθητές να χρησιμοποιήσουν γνώσεις που άπτονται της φυσικής, της χημείας, της βιολογίας, και των μαθηματικών, προκειμένου να ερμηνεύσουν τη φύση των προβλημάτων αυτών, αλλά και να συσχετίσουν τις γνώσεις αυτές με άλλες που πηγάζουν από τις επιστήμες της κοινωνιολογίας, των οικονομικών, της πολιτικής ή/και της νομικής, προκειμένου να μελετήσουν άλλες και εξίσου σημαντικές πτυχές των προβλημάτων αυτών.

Η μοντελοποίηση αποτελεί ιδανικό εργαλείο για τη διαχείριση της πολυπλοκότητας των περιβαλλοντικών προβλημάτων. Πρόκειται για μια αφαιρετική διαδικασία η οποία οδηγεί στη δημιουργία μοντέλου, δηλαδή μερικής αναπαράστασης ενός πραγματικού συστήματος, φαινομένου ή αντικειμένου, με ή χωρίς φυσική υπόσταση. Κάθε μοντέλο συνθέτει μια απλοποιημένη περιγραφή της πραγματικότητας, δεδομένου ότι είναι εκ φύσεως αδύνατον να συλλάβει κανείς και στη συνέχεια να αναπαραστήσει έναν άπειρο σε λεπτομέρειες κόσμο.

Η μοντελοποίηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους, πρώτον για την εκμάθηση μέσω μοντελοποίησης (learning by modeling), δηλαδή μαθαίνουμε καθώς δημιουργούμε το μοντέλο, αναλύοντας και οριοθετώντας το μελετώμενο περιβαλλοντικό πρόβλημα, και δεύτερον, για την εκμάθηση με τη βοήθεια μοντέλων (learning with models), όπου η εξέταση και η ερμηνεία ενός έτοιμου μοντέλου βοηθά στην κατανόηση του περιβαλλοντικού προβλήματος (Harre, 1999). Και οι δύο τρόποι μπορούν να παρέχουν μια αξιόλογη εμπειρία μάθησης στους μαθητές (Kelleher, 2000).

Ειδικότερα, στην περίπτωση που η μοντελοποίηση υλοποιηθεί με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή, πραγματοποιείται με τρόπο δομημένο, αποτελεσματικότερα και γρηγορότερα (Forrester, 1971). Το γεγονός αυτό οφείλεται κυρίως στο ό, τι το μοντέλο αναπτύσσεται μέσω σαφώς προκαθορισμένων βημάτων, με την καθοδήγηση του εκάστοτε χρησιμοποιούμενου λογισμικού.

Εκτός από τη μοντελοποίηση, έχει παρατηρηθεί (Σωτηρίου κ.ά., 2004) ότι η συστημική προσέγγιση βοηθά να γίνει πιο άμεσα αντιληπτή η πολυπλοκότητα του εκάστοτε μελετώμενου περιβαλλοντικού προβλήματος. Βάσει της προσέγγισης αυτής, κάθε περιβαλλοντικό πρόβλημα αντιμετωπίζεται ως σύστημα, ήτοι ως «ενιαίο σύνολο που αποτελείται από αλληλένδετα μέρη, δηλαδή από στοιχεία που έχουν διασυνδέσεις αλληλεξάρτησης και αλληλεπίδρασης» (Δεκλερής, 1986).

Η Σχίζα (2006) τόνισε τη στενή σχέση μεταξύ Π.Ε. και συστημικής σκέψης και επεσήμανε την ύπαρξη δύο διαφορετικών σχολών, τη «Συστημική των Παρατηρούμενων Συστημάτων» και τη «Συστημική του Παρατηρητή». Η πρώτη σχολή θεωρεί τα συστήματα ως μονάδες αντικειμενικές και σύνθετες και χρησιμοποιεί για τη μελέτη τους, μοντέλα κατασκευασμένα από ειδικούς επιστήμονες. Τα μοντέλα αυτά λειτουργούν ως νοητικά εργαλεία οργάνωσης της σκέψης απέναντι σε πολύπλοκες αλλά «αντικειμενικές» καταστάσεις της πραγματικότητας. Με τον τρόπο αυτό, προκρίνει έναν τεχνοκρατικό και ορθολογιστικό τρόπο σκέψης. Αντίθετα, η δεύτερη σχολή, προάγει την κριτική σκέψη και τον εποικοδομισμό, θεωρώντας τα συστήματα ως σύνθετες μονάδες που αναγνωρίζονται και μελετούνται μέσα από το ερμηνευτικό πλαίσιο των παρατηρητών. Οι παρατηρητές συμμετέχουν σε μια διαλεκτική σχέση για την οικοδόμηση μιας «υποκειμενικής» πραγματικότητας και στη συνέχεια στην αντιμετώπιση σημαντικών ζητημάτων. Η μεθοδολογία της συστημικής δυναμικής εντάσσεται στη δεύτερη σχολή και περιγράφεται αναλυτικότερα στη συνέχεια.

Συστημική Δυναμική

Η συστημική δυναμική είναι μια μεθοδολογία μοντελοποίησης και προσομοίωσης για την περιγραφή, μελέτη και κατανόηση σύνθετων δυναμικών φαινομένων, δηλαδή φαινομένων που εξελίσσονται στο χρόνο. Αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του ’70 στο Πανεπιστήμιο του ΜΙΤ από τον Καθηγητή J. Forrester και είχε αρχικά ως στόχο την υποστήριξη της κατανόησης των πολύπλοκων βιομηχανικών διεργασιών. Αλλά η συστημική δυναμική δεν περιορίζεται σε αυτόν τον τομέα, «μπορεί να αποτελέσει κοινή γλώσσα για τα μαθηματικά, τη βιολογία, την οικολογία, τη φυσική, την ιστορία και τη λογοτεχνία» (Martin, 2000).

Σήμερα η συστημική δυναμική χρησιμοποιείται ευρέως στο δημόσιο και τον ιδιωτικό τομέα, για την υποστήριξη των διαδικασιών πολιτικού σχεδιασμού και πολιτικής ανάλυσης. Ακόμη, τα τελευταία χρόνια, η χρησιμοποίηση της συστημικής δυναμικής στην εκπαιδευτική διαδικασία αυξάνεται σε πανευρωπαϊκό επίπεδο ολοένα και περισσότερο, διότι οι εκπαιδευτικοί ανακαλύπτουν τα πλεονεκτήματά της ως ουσιαστικό διδακτικό και μαθησιακό εργαλείο (Θεοχαρόπουλος και Δημητρίου, 2008).

Η συστημική δυναμική χρησιμοποιήθηκε και στη χώρα μας για την υποστήριξη των μαθημάτων της Νέο-Ελληνικής Γλώσσας και της Φυσικής στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. Στην πρώτη περίπτωση (Μπίλλα, 2007), χρησιμοποιήθηκε η συστημική δυναμική ως μεθοδολογία ολιστικής προσέγγισης κοινωνικών προβληµάτων, ώστε να μπορέσουν να αποτυπωθούν σχηµατικά οι πολλαπλές αλληλεξαρτήσεις των κοινωνικών φαινοµένων. Παρατηρήθηκε ότι προήχθη η δηµιουργική σκέψη, ευνοήθηκε ο γόνιµος διάλογος, ενώ συντέθηκαν νοητικοί χάρτες που διεύρυναν την σκέψη προς την κατεύθυνση της ολιστικής θεώρησης της πραγµατικότητας. Στη δεύτερη περίπτωση (Θεοχαρόπουλος και Δημητρίου, 2008), η συστημική δυναμική χρησιμοποιήθηκε µε στόχο την εισαγωγή µιας εννοιολογικής διαδικασίας µοντελοποίησης µε έµφαση στη µαθηµατική δόµηση των συστηµάτων. Επιχειρήθηκε µε τον τρόπο αυτό να γεφυρωθεί το χάσµα µεταξύ της µοντελοποίησης µικροκόσµων και της αµιγούς µαθηµατικής µοντελοποίησης.

Η συστημική δυναμική αποτελεί μεθοδολογία μοντελοποίησης που αντιμετωπίζει κάθε περιβαλλοντικό πρόβλημα ως σύστημα για το οποίο προσδιορίζονται: 1) τα μέρη που το συνθέτουν, δηλαδή οι αλληλεξαρτώμενες παράμετροι ή μεταβλητές που το απαρτίζουν και καθορίζουν τη συμπεριφορά του (Richmond, 1993) και 2) ο τρόπος που οι μεταβλητές αυτές αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ή επηρεάζουν η μία την άλλη.

Κάθε σύστημα δύναται να αναπαρασταθεί με τη βοήθεια διαγραμμάτων αιτιότητας (causal loop diagrams), διαγραμμάτων αποθέματος και ροής (stock and flow diagrams) και συνδυασμού αυτών. Τα πρώτα απαρτίζονται από μεταβλητές των οποίων η αλληλεπίδραση συμβολίζεται με συνδέσμους (βέλη). Η πόλωση κάθε συνδέσμου υποδεικνύεται προαιρετικά με το σύμβολο (+) ή (-) τοποθετημένο επί του συνδέσμου. Η πόλωση του συνδέσμου που ενώνει δύο μεταβλητές περιγράφει το πως αλλάζει μια μεταβλητή από την επίδραση της άλλης.

Ενδέχεται τα διαγράμματα αιτιότητας να δημιουργήσουν βρόχους που αναδεικνύουν την ύπαρξη ανατροφοδότησης ή ανάδρασης (feedback) και κατ’ επέκταση κυκλικών συλλογισμών. Στην περίπτωση που σ’ ένα βρόχο, ο αριθμός των αρνητικών πολώσεων είναι άρτιος, λέγεται ότι ο βρόχος είναι θετικός. Αντίθετα, όταν ο αριθμός των αρνητικών πολώσεων είναι περιττός, ο βρόχος ονομάζεται αρνητικός. Γενικά, οι θετικοί βρόχοι σχηματίζονται όταν, από την επίδραση ενός αίτιου, τείνει να αλλάξει η συμπεριφορά του συστήματος ενώ, αντίθετα, οι αρνητικοί βρόχοι τείνουν να «εξουδετερώνουν» τις οποιεσδήποτε αλλαγές σ’ ένα σύστημα (Sterman, 2001).

Στο σχήμα 1, απεικονίζεται ένα παράδειγμα αρνητικού βρόχου ανάδρασης. O βρόχος αυτός μοντελοποιεί τον ακόλουθο κυκλικό συλλογισμό: η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση αυξάνει την περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση η οποία συμβάλλει στην ενίσχυση της στάσης που θέλει οι πολίτες να συγκεντρώνουν ανακυκλώσιμα προϊόντα. Έτσι, αυξάνεται η ανακύκλωση η οποία μειώνει με τη σειρά της τον κίνδυνο εξάντλησης φυσικών και ενεργειακών πόρων. Ο κίνδυνος αυτός τροφοδοτεί την ανάγκη προστασίας του περιβάλλοντος από την οποία πηγάζει η ανάγκη για Περιβαλλοντική Εκπαίδευση.

Σχήμα 1: Παράδειγμα αρνητικού βρόχου ανάδρασης

Τα διαγράμματα αποθέματος και ροής αναπαριστούν την «ποσοτική» πτυχή ενός συστήματος. Το απόθεμα ορίζεται ως η ποσότητα, ο όγκος ή η έκταση κάποιου αντικειμένου ή φαινομένου. Το απόθεμα αναπαρίσταται με τη βοήθεια ορθογώνιου συμβόλου. Η ροή προσδιορίζει το ποσοστό της αύξησης ή της μείωσης της ποσότητας ενός αποθέματος, και αναπαρίσταται ως σωλήνα. Σε κάθε σωλήνα δύναται να προστεθεί και το σύμβολο της βάνας, ως στοιχείο ελέγχου της ροής. Οι εξωτερικές επιδράσεις στο σύστημα, οι λεγόμενες πηγές ή τα σημεία τέλους, αντιστοιχούν στην επίδραση μεταβλητών προερχόμενων από συστήματα έξω από τα όρια του υπό μελέτη συστήματος και αναπαρίστανται συμβολικά ως «σύννεφα». Στο σχήμα 2 απεικονίζεται ένα παράδειγμα διαγράμματος αποθέματος και ροής.

Σχήμα 2: Παράδειγμα διαγράμματος αποθέματος και ροής

Τέλος, με τη μαθηματική διατύπωση του τρόπου που μεταβάλλονται τα αποθέματα, η συστημική δυναμική οδηγεί στη δημιουργία προσομοίωσης του συστήματος ή μέρους αυτού. Η προσομοίωση καθιστά δυνατή τη δοκιμή διαφόρων σεναρίων με σκοπό την παρατήρηση του τρόπου που το σύστημα ανταποκρίνεται σε αυτά.

Λογισμικό Συστημικής Δυναμικής

Η αξιοποίηση της συστημικής δυναμικής, τόσο κατά τη διδακτική πράξη όσο και ως εργαλείο υποστήριξης της Π.Ε., απαιτεί γνώσεις, δεξιότητες και εμπειρίες, οι οποίες μπορούν να αποκτηθούν μέσω της επιμόρφωσης. Ο εκπαιδευτικός οφείλει αφενός να γνωρίζει τη μεθοδολογία, αλλά και να είναι εξοικειωμένος με τη χρήση του λογισμικού συστημικής δυναμικής.

Όπως περιγράφηκε παραπάνω, η μοντελοποίηση οδηγεί στη δομημένη περιγραφή του περιβαλλοντικού προβλήματος που διερευνά το πρόγραμμα Π.Ε.. Σε αυτήν τη διαδικασία, το λογισμικό συστημικής δυναμικής συμβάλλει στη συμβολική περιγραφή των ιδεών, στη διατύπωση των συλλογισμών και στην οργάνωση των επιχειρημάτων με τρόπο σαφή και δομημένο. Θα έλεγε κανείς πως η μοντελοποίηση που πραγματοποιείται με τη βοήθεια του λογισμικού, προτρέπει τους μαθητές να εξωτερικευόσουν τα νοητικά τους μοντέλα και να τους δώσουν την υπόσταση γραφικών μοντέλων (Webb and Hassell, 1988).

Ακόμη, το λογισμικό συστημικής δυναμικής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δυναμική προσομοίωση του συστήματος (ή μέρος αυτού) που μοντελοποιεί την εξέλιξη του περιβαλλοντικού προβλήματος στο χρόνο. Αυτή η προσομοίωση επιτρέπει τη δοκιμή πολλών εναλλακτικών σεναρίων για την παρατήρηση του τρόπου που το σύστημα ανταποκρίνεται σε αυτά. Έτσι, οι μαθητές μπορούν να πειραματιστούν με την επιβολή διαφορετικών συνθηκών και δράσεων σ’ ένα περιβαλλοντικό πρόβλημα, να παρατηρήσουν κατά πόσο βελτιώνεται ή αντίθετα επιβαρύνεται, ώστε να βοηθηθούν στην εξαγωγή συμπερασμάτων ως προς την πρόταση της καταλληλότερης λύσης για την αντιμετώπισή του.

Ένα ενδεικτικό παράδειγμα λογισμικού που υλοποιεί τις αρχές της συστημικής δυναμικής αποτελεί το πρόγραμμα Vensim PLE[i] (Personal Learning Edition) που διατίθεται δωρεάν για προσωπική χρήση μέσω του διαδικτύου. Το Vensim PLE παρέχει το κατάλληλο περιβάλλον για την ανάπτυξη μοντέλων και προσομοιώσεων συστημικής δυναμικής. Ένα σχετικό στιγμιότυπο από τη χρήση του προγράμματος απεικονίζεται στο σχήμα 3.

Σχήμα 3. Στιγμιότυπο από το περιβάλλον του λογισμικού Vensim PLE

Παράδειγμα Εφαρμογής

Ακολούθως παρουσιάζεται ένα παράδειγμα εφαρμογής για να αναδειχθεί πώς, με τη βοήθεια λογισμικού που υλοποιεί τις αρχές της συστημικής δυναμικής, οι μαθητές έχουν τη δυνατότητα να διαχειριστούν τα προβλήματα περιβαλλοντικής φύσης και να αποκτήσουν δεξιότητες αναγνώρισης παραμέτρων, σχεδιασμού και εκτέλεσης στρατηγικών επίλυσης των σύνθετων αυτών προβλημάτων.

Ο χειρισμός του λογισμικού συστημικής δυναμικής προτείνεται να γίνεται με δύο διαφορετικούς τρόπους, είτε κεντρικά από τον εκπαιδευτικό συντονιστή του προγράμματος, είτε κατανεμημένα από ολιγομελείς ομάδες μαθητών, εξοικειωμένων με το λογισμικό. Στην πρώτη περίπτωση ο εκπαιδευτικός χειρίζεται το λογισμικό οδηγούμενος από τις προτάσεις των μαθητών, ενώ παράλληλα τα αποτελέσματα προβάλλονται σε όλους τους συμμετέχοντες μέσω ενός προβολέα. Στη δεύτερη περίπτωση, ορίζεται σε κάθε ομάδα ένας μαθητής υπεύθυνος του χειρισμού του λογισμικού.

Το παράδειγμα εφαρμογής υλοποιείται σε μια σειρά διαδοχικών βημάτων και έχει ως θέμα την ανακύκλωση ως μέσο μείωσης του κινδύνου εξάντλησης των φυσικών και ενεργειακών πόρων του πλανήτη. Η όλη διαδικασία ξεκινά μέσα από έναν καταιγισμό ιδεών (brainstorming) που ευνοεί το διάλογο μεταξύ όλων των συμμετεχόντων στο πρόγραμμα, εκπαιδευτικού και μαθητών. Ειδικότερα, ο εκπαιδευτικός αναλαμβάνει ρόλο υποστηρικτή και συντονιστή, ενώ οι μαθητές ρόλους ερευνητών, δημιουργών και συνεργατών που μελετούν και προσπαθούν να βρουν λύση σε συγκεκριμένο πρόβλημα (Squires, 2000).

Το πρώτο βήμα περιλαμβάνει τον καθορισμό και την οριοθέτηση του περιβαλλοντικού προβλήματος, την περιγραφή των πολλαπλών διαστάσεων του, τον εντοπισμό των εμπλεκόμενων μερών, παραγόντων, παραμέτρων, της έκτασής του, κλπ. Σε αυτήν τη φάση, δεν δημιουργείται ακόμη το διάγραμμα αιτιότητας αλλά καταγράφονται οι ιδέες και οι συλλογισμοί των μαθητών για να χρησιμοποιηθούν στο επόμενο βήμα.

Στη συνέχεια, ο προσδιορισμός του περιβαλλοντικού προβλήματος αποκτά σιγά σιγά υπόσταση μέσω της μοντελοποίησης. Οι ιδέες των συμμετεχόντων σχεδιάζονται και οργανώνονται διαγραμματικά για να συνθέσουν το μοντέλο του συστήματος που περιγράφει το πρόβλημα. Δημιουργείται το διάγραμμα αιτιότητας με τον ορισμό των μεταβλητών του συστήματος και τον προσδιορισμό των αναμεταξύ τους συσχετίσεων, όπως φαίνεται στο σχήμα 4. Ακόμη, εντοπίζονται και σχεδιάζονται οι αρνητικοί και θετικοί βρόχοι. Ενδεικτικά, μπορούμε να αναφέρουμε ότι ο αρνητικός βρόχος που απεικονίζεται στο σχήμα 1 συμμετέχει στο διάγραμμα αιτιότητας του σχήματος 4 και αναδεικνύει το πώς συνδέεται η Π.Ε. με την αντιμετώπιση της απειλητικής εξάντλησης των ενεργειακών και των φυσικών πόρων του πλανήτη.

Σχήμα 4: Διάγραμμα αιτιότητας του περιβαλλοντικού προβλήματος του κινδύνου εξάντλησης των φυσικών και ενεργειακών πόρων του πλανήτη, με χρήση του λογισμικού Vensim PLE

Στο επόμενο βήμα δημιουργείται το διάγραμμα αποθέματος και ροής μέρους του συστήματος το οποίο αναπαριστά κάποια «ποσοτική» πτυχή του περιβαλλοντικού προβλήματος, όπως για παράδειγμα αυτή που απεικονίζεται στο σχήμα 2. Με την προσθήκη των μαθηματικών τύπων που περιγράφουν ποσοτικά το πρόβλημα, δημιουργείται στη συνέχεια προσομοίωση η οποία επιτρέπει την παρατήρηση του τρόπου που το σύστημα μεταβάλλεται χρονικά.

Τέλος, στην περίπτωση που είχε επιλεγεί αρχικά η σύσταση πολλών ομάδων εργασίας, τα αποτελέσματα προβάλλονται, τεκμηριώνονται και υποστηρίζονται από κάθε ομάδα ξεχωριστά. Σε αντίθετη περίπτωση τα τελικά αποτελέσματα σχολιάζονται από το σύνολο των μαθητών μέσω συζήτησης συντονισμένης από τον εκπαιδευτικό.

Επίλογος

Στην παρούσα εργασία, προτείνεται η συστημική δυναμική ως εργαλείο υποστήριξης της Π.Ε. και πιο συγκεκριμένα, η αξιοποίηση του σχετικού λογισμικού για τη διερεύνηση και την ολιστική προσέγγιση περιβαλλοντικών προβλημάτων στο πλαίσιο εκπόνησης προγραμμάτων Π.Ε..

Τα οφέλη από την υλοποίηση της παραπάνω πρότασης είναι πολλαπλά. Καταρχάς, η χρήση της συστημικής δυναμικής ως μεθοδολογίας μοντελοποίησης λογικών διεργασιών θα καθοδηγήσει τους μαθητές στην αναγνώριση των ποικίλων παραμέτρων των περιβαλλοντικών προβλημάτων και θα συμβάλλει στην απόκτηση δεξιοτήτων ανάλυσης και σχεδιασμού συστημάτων. Με τον τρόπο αυτό, οι μαθητές ασκούνται στην προσέγγιση πολύπλοκων ζητημάτων με τρόπο ρεαλιστικό, ενώ παράλληλα μαθαίνουν να συνδυάζουν αποσπασματικές γνώσεις σε μια ενιαία ολότητα (Μπίλλα, 2007).

Ακόμη, η χρήση του λογισμικού συστημικής δυναμικής ως εργαλείου απεικόνισης της δυναμικής συμπεριφοράς συστημάτων, θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση της αλληλεξάρτησης που υπάρχει μεταξύ των πολλαπλών παραμέτρων που εμπλέκονται στα περιβαλλοντικά προβλήματα καθώς και στην οπτικοποίηση του αποτελέσματος που επιφέρει η επιβολή διαφορετικών αρχικών συνθηκών στην μελλοντική εξέλιξη ενός περιβαλλοντικού προβλήματος.

Η συστημική δυναμική θεωρείται ότι αποτελεί ένα εργαλείο λογισμού (mindtool) που χρησιμοποιεί μια λογική η οποία διαφέρει από αυτήν της γραμμικής αιτιότητας. Ο όρος εργαλείο λογισμού ορίστηκε και πρωτο-χρησιμοποιήθηκε από τον Jonassen (2000) ως «εργαλείο λογισμού το οποίο εμπλέκει τους μαθητευόμενους σε μια δημιουργική και κριτική διαδικασία για οτιδήποτε μαθαίνουν…». Όπως υποστηρίζει ο ίδιος, τα εργαλεία λογισμού παρέχουν ένα πλήθος δραστηριοτήτων που βοηθούν και ενισχύουν τη νόηση με αποτέλεσμα οι μαθητές να «εξαναγκάζονται» κατά κάποιο τρόπο να υιοθετήσουν ένα μοντέλο λογισμού παρόμοιο με αυτό των ειδικών.

Η εμπειρική διερεύνηση των πλεονεκτημάτων της συστημικής δυναμικής που περιγράφηκαν στην παρούσα εργασία αλλά και η καταγραφή πιθανών μειονεκτημάτων, θα αποτελέσουν αντικείμενα μελλοντικής έρευνας για τους συγγραφείς.

[i] Το λογισμικό Vensim PLE (Ventana Systems UK) διατίθεται μέσω της ιστοσελίδας http://www.ventanasystems.co.uk/

Βιβλιογραφία

Forrester, J. W. (1971). World dynamics. Massachusetts: Wright-Allen Press, Inc.

Gallagher, J. (1971). A broader base for science teaching. Science Education, 55, 329 -338.

Harre, R. (1999). Models and type-hierarchies: Cognitive foundations of iconic thinking. In R. Paton & I. Neilson (Eds.), Visual representations and interpretations, London: Springer-Verlag London Limited, pp. 97-111.

Jonassen, D. (2000). Computers as mindtools for schools. Engaging critical thinking. (2nd ed.): Merrill.

Kelleher, R. (2000). A review of recent developments in the use of information communication technologies (ict) in science classrooms, Australian Science Teachers Journal, 46(1), pp. 33-38.

Martin, L. A. (2000). Road Maps Two, Introduction to Computer Modeling-the First Step. Available: http://sysdyn.mit.edu/road-maps/rm-toc.html.

Richmond, B., (1993). “Systems thinking: critical thinking skills for the 1990s and beyond”, System Dynamics Review, Vol. 9, no. 2 (Summer 1993), p. 113-133.

Squires, D. (2000). New teaching methods in science education: The role of new technologies. Paper presented at the Teaching and Learning Science and Mathematics at the Information Age: Institute of Key Center for School Science and Mathematics, Curtin University of Technology, Perth, Australia.

Sterman, J. D. (2000). Business dynamics. Systems thinking and modeling for a complex world., McGraw-Hill Higher Education.

Sterman, J. D. (2001). System dynamics modeling: Tools for learning in a complex world. California Management Review, 43(4), pp. 8-27.

Webb, M., and Hassell, D. (1988). Opportunities for computer based modelling and simulation in secondary education. In: Lovis, F. and E.D. Tagg (eds). Computers in Education. North Holland: Elsevier.

Δεκλερής, Μ. (1986). Συστημική θεωρία, Εκδόσεις Αντ. Σ. Σάκκουλα, Αθήνα – Κομοτηνή.

Θεοχαρόπουλος, Ι. και Δημητρίου, Ν. (2008). Ένταξη της Δυναμικής Μοντελοποίησης & Προσομοίωσης ως Εκπαιδευτικό Εργαλείο στη Διδασκαλία και τη Μάθηση της Φυσικής στην Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, 12ο Πανελλήνιο Συνέδριο της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών, Καβάλα, Διαθέσιμο στην ιστοσελίδα http://www.pe04.net/rep/eklib/ip/dynmod.pdf, last date accessed: 1-10-2013

Κονταξάκη, Σ. και Βρυώνης, Η. (2008). Το «Πρασίνισμα» του Μαθήματος της Πληροφορικής, 4ο Συνέδριο ΠΕΕΚΠΕ «Προς την Αειφόρο Ανάπτυξη – Φυσικοί Πόροι, Κοινωνία, περιβαλλοντική Εκπαίδευση», Ναύπλιο, Δεκέμβριος 2008.

Μπίλλα, Π. (2007). Ανάπτυξη της συστημικής σκέψης στο μάθημα της νεοελληνικής γλώσσας στο λύκειο με τη χρήση του εξειδικευμένου λογισμικού προσομοίωσης Vensim PLE, Πρακτικά 1ου Πανελλήνιου Συνέδριου Μεταπτυχιακών Καθηγητών Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης «Για Μία Σύγχρονη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση», Αθήνα, 2007, 117–121.

Σωτηρίου, Ε., Αριανούτσου, Μ. και Κόκκοτας, Π. (2004). Συστημική Προσέγγιση και Οικολογικά Συστήματα – Το Παράδειγμα του Εδάφους, 2ο Συνέδριο ΠΕΕΚΠΕ «Βιώσιμη ανάπτυξη, Περιβαλλοντική Εκπαίδευση, Τοπικές κοινωνίες», Ουρανούπολη Χαλκιδικής, Οκτώβριος 2004.

Σχίζα, Κ. (2006). Η Συστημική Σκέψη στην Περιβαλλοντική Εκπάιδευση: ένα το ζητούμενο, δυο οι επιλογές, 2ο Συνέδριο Σχολικών Προγραμμάτων Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης, Πανεπιστήμιο Αιγαίου

Τσαμπούκου-Σκάναβη, Κ. (2004). Περιβάλλον και Κοινωνία - Μία Σχέση Αδιάκοπη. Αθήνα: Εκδόσεις Καλειδοσκόπιο.

Οι συγγραφείς

Η Δρ. Σοφία Κονταξάκη (skontax{at}sch.gr) είναι πτυχιούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών του Εθνικού Mετσόβιου Πολυτεχνείου από το 1993. Είναι κάτοχος Mεταπτυχιακού Διπλώματος στη Γεωπληροφορική από το 2002 και αναγορεύτηκε σε Διδάκτωρ Μηχανικός το 2010. Απασχολήθηκε ως μηχανικός παραγωγής λογισμικού σε επιχειρήσεις του Ιδιωτικού Τομέα μέχρι το 2001, έτος κατά το οποίο διορίστηκε στη Δημόσια Εκπαίδευση, ως Καθηγήτρια Πληροφορικής. Απασχολήθηκε στο Γραφείο Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου από το 2004 έως το 2006. Έχει δημοσιεύσει άρθρα σε πρακτικά συνεδρίων και επιστημονικά περιοδικά, συμμετέχοντας παράλληλα στο σχεδιασμό, την εκπόνηση και την παραγωγή διαδικτυακού εκπαιδευτικού υλικού.

Ο Ηλίας Βρυώνης (evryonis {at}sch.gr) είναι Φυσικός με Μεταπτυχιακό Δίπλωμα στην Περιβαλλοντική Εκπαίδευση και εργάζεται ως Αναπληρωτής Υπεύθυνος στο Κ.Π.Ε. Κιλκίς. Διετέλεσε και Υπεύθυνος Π.Ε. στην Δ.Δ.Ε. Δυτ. Αττικής.