Το πρόγραμμα «STEM Lab – Β΄ Γυμνασίου» εισάγει τους μαθητές σε μια ολοκληρωμένη, βιωματική εμπειρία επιστήμης και μηχανικής, δομημένη γύρω από τρεις διασυνδεδεμένες θεματικές ενότητες: την κινηματική μέσω ρομποτικής, τη μετεωρολογία και τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, και τη βιώσιμη γεωργία μέσω της υδροπονίας. Το πρόγραμμα ακολουθεί τη λογική «κατασκευάζω → μετράω → κατανοώ», τοποθετώντας τους μαθητές στον ρόλο επιστημόνων και μηχανικών που σχεδιάζουν, κατασκευάζουν, προγραμματίζουν και αναλύουν πραγματικά φυσικά συστήματα. Μέσα από πρακτικές δραστηριότητες, ψηφιακά εργαλεία και διεπιστημονική συνεργασία, οι μαθητές αναπτύσσουν υπολογιστική σκέψη, δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων και ουσιαστική σύνδεση με τον κόσμο γύρω τους.
Ενότητες Προγράμματος
🚗 Ενότητα 1 – Κινηματική
Οι μαθητές κατασκευάζουν και προγραμματίζουν ένα ρομποτικό όχημα για να μελετήσουν τις βασικές έννοιες της κινηματικής — του κλάδου της Φυσικής που περιγράφει την κίνηση χωρίς να ασχολείται ακόμα με την αιτία που την προκαλεί. Ξεκινώντας από τα θεμελιώδη φυσικά μεγέθη και τις μονάδες τους, προχωρούν στην ευθύγραμμη ομαλή και ομαλά μεταβαλλόμενη κίνηση, στις περιοδικές κινήσεις και στην κυκλική κίνηση. Ελέγχοντας άμεσα την κίνηση του ρομπότ, συλλέγουν δεδομένα με το BBC micro:bit και τα επεξεργάζονται σε υπολογιστικά φύλλα. Το ρομπότ γίνεται ένα hands-on εργαστήριο: η επιτάχυνση και η ταχύτητα παύουν να είναι αφηρημένες έννοιες — μετριούνται, αναπαρίστανται γραφικά και κατανοούνται.
🌤️ Ενότητα 2 – Smart Weather & Power Lab
Οι μαθητές κατασκευάζουν έναν πλήρως λειτουργικό μετεωρολογικό και ενεργειακό σταθμό μικρογραφίας, που συνδυάζει ανεμογεννήτρια, φωτοβολταϊκό πάνελ και αισθητήρες μέτρησης θερμοκρασίας, υγρασίας, ατμοσφαιρικής πίεσης, φωτεινότητας, ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου, καθώς και ύψους βροχής. Τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω WiFi σε cloud πλατφόρμα για γραφική απεικόνιση και ανάλυση σε πραγματικό χρόνο. Μέρη του σταθμού σχεδιάζονται και κατασκευάζονται από τους ίδιους τους μαθητές με 3D printing ή laser cutting, εισάγοντάς τους στον πλήρη κύκλο μηχανολογικού σχεδιασμού και ψηφιακής κατασκευής.
🌱 Ενότητα 3 – STEM Roots: Υδροπονία & Βιώσιμη Γεωργία
Οι μαθητές κατασκευάζουν υδροπονικά συστήματα ανάπτυξης φυτών και διερευνούν την τεχνολογία της υδροπονίας, τις αποτελεσματικές τεχνικές ποτίσματος και τις επιπτώσεις κλιματικών μεταβλητών στην ανάπτυξη των φυτών. Χρησιμοποιώντας αισθητήρες IoT για παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και ηλεκτρονικά κυκλώματα για αυτοματοποιημένη φροντίδα, εφαρμόζουν γνώσεις Φυσικής και Τεχνολογίας σε ένα ζωντανό βιολογικό σύστημα. Η ενότητα αναπτύσσει βαθιά κατανόηση της βιώσιμης γεωργίας, της ενσωμάτωσης της τεχνολογίας στη σύγχρονη καλλιέργεια και των ευρύτερων επιπτώσεων της περιβαλλοντικής διαχείρισης.
Μαθησιακοί Στόχοι
Με την ολοκλήρωση του προγράμματος οι μαθητές θα είναι σε θέση να:
- Μετρούν και αναλύουν φυσικά μεγέθη κίνησης χρησιμοποιώντας ψηφιακά εργαλεία και να τα αναπαριστούν γραφικά σε υπολογιστικά φύλλα
- Κατασκευάζουν και λειτουργούν ένα ολοκληρωμένο σύστημα παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές σε συνδυασμό με μετεωρολογική παρακολούθηση
- Αξιοποιούν τεχνολογίες IoT και cloud για τη συλλογή, μετάδοση και επεξεργασία δεδομένων από πραγματικά φυσικά συστήματα
- Σχεδιάζουν και κατασκευάζουν μέρη των συστημάτων τους με εργαλεία ψηφιακής κατασκευής (3D printing, laser cutting)
- Εξηγούν τη σχέση κλιματικών μεταβλητών με την απόδοση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και την ανάπτυξη των φυτών
- Συνδέουν αρχές Φυσικής, Βιολογίας και Περιβαλλοντικών Επιστημών μέσα από ολοκληρωμένα, πραγματικά projects
Δομή & Μεθοδολογία
| Ενότητα | Θεματολογία | Εργαλεία | Μεθοδολογία |
| 1 – Κινηματική & Ρομποτική | Φυσικά μεγέθη, ευθύγραμμες & περιοδικές κινήσεις, ταχύτητα, επιτάχυνση | BBC micro:bit · Ρομποτικό όχημα · Υπολογιστικά φύλλα | Πειραματική διερεύνηση, συλλογή & ανάλυση δεδομένων |
| 2 – Smart Weather & Power Lab | Μετεωρολογικές παράμετροι, ΑΠΕ, IoT, μετάδοση δεδομένων | Ανεμογεννήτρια · Φωτοβολταϊκό · WiFi, αισθητήρες · Cloud · 3D printing / Laser cutting | Μηχανολογικός σχεδιασμός, ψηφιακή κατασκευή, project-based learning |
| 3 – STEM Roots | Υδροπονία, βιολογία φυτών, κλιματικές μεταβλητές, αυτοματοποιημένο πότισμα | Αισθητήρες IoT · Ηλεκτρονικά κυκλώματα · Υδροπονικό σύστημα | Inquiry-based learning, systems thinking, ομαδική εργασία |
Σύνδεση με το Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών (ΑΠΣ)
Το πρόγραμμα εναρμονίζεται με τους στόχους του ΑΠΣ για την Α΄ Γυμνασίου στα παρακάτω γνωστικά αντικείμενα:
Φυσική: Η Ενότητα 1 υποστηρίζει άμεσα τη διδασκαλία της κινηματικής (φυσικά μεγέθη, ευθύγραμμη ομαλή και ομαλά μεταβαλλόμενη κίνηση, περιοδικές κινήσεις). Η Ενότητα 2 συνδέεται με τις έννοιες της ενέργειας και των ανανεώσιμων πηγών. Η Ενότητα 3 ενισχύει την κατανόηση φυσικών μεγεθών και περιβαλλοντικών παραμέτρων.
Τεχνολογία: Και οι τρεις ενότητες εμπλέκουν τους μαθητές στη διαδικασία σχεδιασμού, κατασκευής και αξιολόγησης λειτουργικών συστημάτων, σε συνάφεια με τους στόχους του ΑΠΣ Τεχνολογίας για ψηφιακά συστήματα και τεχνική σκέψη.
Πληροφορική: Ο προγραμματισμός μικροελεγκτών, η αλγοριθμική σκέψη, η συλλογή και επεξεργασία δεδομένων και οι εφαρμογές IoT υποστηρίζουν στόχους του ΑΠΣ Πληροφορικής.
Βιολογία / Περιβαλλοντική Εκπαίδευση: Η Ενότητα 3 συνδέεται με θέματα βιολογίας φυτών, οικοσυστημάτων και βιώσιμης διαχείρισης πόρων.
Γεωγραφία: Η Ενότητα 2 παρέχει πρακτικό πλαίσιο για μετεωρολογικές έννοιες, ανάλυση κλιματικών δεδομένων και γεωγραφική κατανομή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Πληροφορίες Προγράμματος
- Ηλικία: Β’ Γυμνασίου
- Αριθμός μαθημάτων: 30
- Διάρκεια: 90′
- Αριθμός μαθητών: 12
Διαθεματικές Γνώσεις
- Φυσική: Τριβή, Ταχύτητα, Δύναμη, Νόμοι της Μηχανικής
- Προγραμματιστικές δομές: ακολουθίας,επανάληψης επιλογής
- Χρήση επαγγελματικών εργαλείων: Βολτομέτρο, Αμπερομέτρο, μέτρηση αντίστασης εύρεση βλάβης κτλ
- Συνδεσμολογία κυκλωμάτων (αισθητήρων DC-Motor , Servo Motor, ρελέ, αντιστάσεις, ποτενσιόμετρα, Rgb-led κτλ
Θεματικές Ενότητες
Ενότητα 1η: Εισαγωγή και εκμάθηση στις προγραμματιστικές δομές της Python
Ενότητα 2η: Eξάσκηση και χρήση αλγορίθμων στους ενσωματωμένους αισθητήρες του micro:bit
Ενότητα 3η: Εισαγωγή, ανάγνωση και κατασκευή ηλεκτρονικών κυκλωμάτων
Ενότητα 4η: εφαρμογή εξωτερικού shield micro:bit και συνδεσμολογία αισθητήρων με τις προγραμματιστικές βιβλιοθήκες τους
Ενότητα 5η: Μετρήσεις με πολύμετρα πάνω σε ενεργό κύκλωμα
Ενότητα 6η: Κατασκευή ρομποτικών project με το micro bit και τη χρήση αισθητήρων (Ενεργειακά έξυπνα σπίτια , τηλεχειριζόμενα αυτοκινητάκια με Bluetooth, Συναγερμοί , παιχνίδια κτλ)
