Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Ισιδώρα Παπασιδέρη Καθηγήτρια Τμήμα Βιολογίας, ΕΚΠΑ,
Κόλλια Παναγούλα Καθηγήτρια Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ
Μαυρικάκη Ευαγγελία Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής
Εκπαίδευσης ΕΚΠΑ
Περίληψη:
Η μέθοδος της ηλεκτροφόρησης είναι αναμφισβήτητα η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική στη Μοριακή Βιολογία και έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στις Βιοεπιστήμες, καθώς αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά και θεμελιώδη εργαλεία στην εργαστηριακή Διαγνωστική Ιατρική και βρίσκει εφαρμογή στην Ιατροδικαστική και στην έρευνα. Το γεγονός αυτό την καθιστά ένα σημαντικό συστατικό κάθε προγράμματος σπουδών στη δευτεροβάθμια και προπτυχιακή εκπαίδευση στο μάθημα της Βιολογίας (Cunningham, Mcnear, Pearlman, & Kern, 2006). Η ηλεκτροφόρηση είναι μια από τις βασικότερες τεχνικές για το διαχωρισμό και την απομόνωση μακρομορίων, όπως νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών. Η βασική ιδέα της ηλεκτροφόρησης στηρίζεται στην αρχή της κίνησης φορτισμένων σωματιδίων κάτω από την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου. Στο ερευνητικό περιβάλλον, η ηλεκτροφόρηση πηκτώματος νουκλεϊκών οξέων απαιτεί τη χρήση επικίνδυνων και δαπανηρών αντιδραστηρίων, όπως το ακρυλαμίδιο (νευροτοξικό) και το βρωμιούχο αιθίδιο (τοξικό και καρκινογόνο). Επιπλέον, o εξειδικευμένος χρησιμοποιούμενος εξοπλισμός, όπως υπεριώδεις τρανσφιλικοί φωτιστές, θάλαμοι ηλεκτροφόρησης και πηγή ισχύς υψηλής τάσης ενέχουν επίσης κινδύνους για την υγεία (Britos, Goyenola, & Umpie, 2004). Η φύση των εργαστηριακών εγκαταστάσεων των σχολείων στην ελληνική επικράτεια όπως και η ηλικιακή ομάδα των μαθητών τους αποτελεί πολλές φορές αποτρεπτικό παράγοντα για τον χειρισμό αυτών των επικίνδυνων ουσιών και εξοπλισμού στην τάξη της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.
Λόγω της αποδεκτής ανάγκης διδασκαλίας της μεθόδου της ηλεκτροφόρησης στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση, μέσω πειραματικών εφαρμογών, πραγματοποιήθηκε μία βιβλιογραφική ανασκόπηση. Η ανασκόπηση αυτή αποσκοπεί στην αποτίμηση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας όσον αφορά την εισαγωγή της μεθόδου της ηλεκτροφόρησης στην εκπαιδευτική διαδικασία με πειραματικές μεθόδους που εξασφαλίζουν την ασφάλεια κάνοντας χρήση οικονομικών πόρων και μη εξιδεικευμένου εξοπλισμού. Από τα αποτελέσματα αυτής προκύπτουν ερωτήματα και ιδέες περαιτέρω διερεύνησης οι οποίες οδήγησαν στον σχεδιασμό πειραματικών διατάξεων και δοκιμών προκειμένου να δοθούν απαντήσεις στην πράξη. Όσον αφορά τη διδακτική πλαισίωση του πειραματικού πρωτοκόλλου, η εφαρμογή διδακτικών προσεγγίσεων που εμπεριέχουν διερεύνηση σε μμαθητές της δευτεροβάθμιας
4
εκπαίδευσης, έχουν δείξει ότι είναι επωφελής για τους μαθητές. Η εκμάθηση μέσω διερεύνησης αναπτύσσει τον επιστημονικό εγγραμματισμό, επιτρέποντας στους μαθητές να μάθουν βιολογικές έννοιες μέσω της δικής τους πειραματικής εμπειρίας (
Finn, Maxwell, & Calver, 2002).
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να διαπιστωθεί εάν μπορεί να σχεδιαστεί πειραματική δραστηριότητα της ηλεκτροφόρησης, χωρίς την ανάγκη ύπαρξης εξειδικευμένου εργαστηριακού εξοπλισμού και αντιδραστηρίων, που θα μπορεί να εισαχθεί με ασφάλεια εντός του διδακτικού πλαισίου των ελληνικών σχολείων της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Επίσης, στόχος είναι η πλαισίωση της μεθόδου της ηλεκτροφόρησης στην εκπαιδευτική διαδικασία μέσω του σχεδιασμού δραστηριοτήτων που να βασίζονται σε πλαίσιο μάθησης που θα αναπτύσσει, τόσο την εργαστηριακή εμπειρία στους μαθητές, όσο και δεξιότητες διερεύνησης.
Από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση και την εφαρμογή πειραματικών διατάξεων στην πράξη, η μελέτη οδηγήθηκε στην κατασκευή ενός νέου πρωτοκόλλου που βασίζεται στην μοντελοποίηση της πειραματικής εφαρμογής της ηλεκτροφόρησης με την κατασκευή αυτοσχέδιας συσκευής για την ηλεκτροφόρηση χρωστικών τροφίμων. Καλύπτει τα κριτήρια της ασφάλειας, της χρήσης οικονομικών και μη εξιδεικευμένων πόρων και εξοπλισμού, ενώ τέλος απαιτείται μικρό χρονικό διάστημα για τη διεξαγωγή του. Όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά του νέου αυτού πρωτοκόλλου καθιστούν ενθαρρυντική την εφαρμογή του στις ελληνικές δομές της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Οι δραστηριότητες που το πλαισιώνουν σχεδιάστηκαν βάσει της καθοδηγούμενης διερεύνησης, αναδεικνύουν τη διαθεματικότητα της ηλεκτροφόρησης και προάγουν το ομαδοσυνεργατικό πνεύμα. Τέλος, έχουν ως σκοπό οι μαθητές να αποκτήσουν προσωπική εμπειρία για τις επιστημονικές αρχές που διέπουν τη διαδικασία της ηλεκτροφόρησης και να εμπλακούν με τη χρήση πειραματικών μεθόδων για την επίλυση διακριτών προβλημάτων.
Λέξεις-κλειδιά:
Πειραματικές εφαρμογές, Μάθηση μέσω διερεύνησης, Μοντελοποίηση, Ηλεκτροφόρηση, Δευτεροβάθμια εκπαίδευση
