StandardBase: ένα πιλοτικό πρόγραμμα  Leonardo da Vinci για πρακτική εκπαίδευση και κατάρτιση στη Χημεία

Οι στόχοι του προγράμματος StandardBase - η ποιότητα μετρά

Πως μπορείς να ξέρεις ότι η Coca Cola® σου δεν περιέχει υπερβολική καφεΐνη, το κρασί σου πολύ διοξείδιο του θείου ή ότι το νερό που πίνεις δε θα σε βλάψει ; Όπως εσύ έτσι και οι περισσότεροι γνωστοί σου δε γνωρίζουν πώς να ελέγξουν αυτά τα πράγματα. Αντίθετα, όλοι στηριζόμαστε σε έγκυρους αναλυτικούς επιστήμονες να μας πουν.

Ο ποιοτικός έλεγχος στην παραγωγή χημικών καθώς και προϊόντων όπως τρόφιμα, ποτά και φάρμακα είναι ζωτικής σημασίας. Πρότυπες αναλυτικές διαδικασίες χρησιμοποιούνται για να πιστοποιήσουν ότι τηρούνται οι προδιαγραφές ποιότητας. Οι αναλυτικοί χημικοί που απασχολούνται στη βιομηχανία και στις δημόσιες υπηρεσίες θα πρέπει να είναι κατάλληλα εκπαιδευμένοι και να έχουν τις δεξιότητες, τη γνώση και την εμπειρία ώστε να κάνουν καλά τη δουλειά τους. Αυτό ασφαλώς περιλαμβάνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν πρότυπες αναλυτικές τεχνικές.

Αυτές οι διαδικασίες μπορεί να είναι τοπικές (να χρησιμοποιούνται από συγκεκριμένες εταιρείες), εθνικές ή διεθνείς. Πολλά πρότυπα είναι διεθνή, όπως αυτά του Διεθνούς Οργανισμού Προτυποποίησης (ISO). Το πρόγραμμα StandardBase στηρίχθηκε στην πεποίθηση ότι θα ήταν πολύ χρήσιμο να διδαχθούν κάποια συνήθη θέματα και αναλυτικές τεχνικές στα σχολεία επαγγελματικής κατάρτισης και τα κολέγια της Ευρώπης.

Εν τούτοις, συνήθως οι πρότυπες βιομηχανικές αναλυτικές μέθοδοι δε μπορούν να εφαρμοστούν σε σχολεία εξαιτίας της έλλειψης ειδικού εξοπλισμού, χημικών, εμπειρίας και χρόνου. Το πρόγραμμα StandardBase έχει στόχο να κάνει κάποιες πρότυπες βιομηχανικές αναλυτικές μεθόδους προσιτές στα σχολεία. Οι μέθοδοι προσαρμόστηκαν ειδικά, εφαρμόστηκαν πιλοτικά, αναμορφώθηκαν και τοποθετήθηκαν στην ιστοσελίδα του StandardBase. Παρέχεται επί πλέον η δυνατότητα οι μαθητές να ανταλλάσσουν και να συγκρίνουν τα αποτελέσματά τους με μαθητές άλλων σχολείων και χωρών.

Οι δάσκαλοι που έλαβαν μέρος στην πιλοτική εφαρμογή του προγράμματος υποστηρίζουν ότι η εφαρμογή της επιστήμης στην καθημερινή ζωή ενδιαφέρει και κινητοποιεί τους μαθητές. Για παράδειγμα, η μέτρηση της αλκοόλης σ’ ένα ποτήρι μπύρα έχει περισσότερο νόημα για τους μαθητές παρά η ίδια μέτρηση σε αλκοολούχο μίγμα που παρασκεύασε ο καθηγητής.

Μεθοδολογία και αποτελέσματα του προγράμματος StandardBase

Επιστήμονες από τέσσερα συμμετέχοντα ινστιτούτα (Επαγγελματικό Σχολείο Petrik στην Ουγγαρία^w1, Κολέγιο Drenthe στην Ολλανδία^w2, Ινστιτούτο 'Jozef Stefan' στη Σλοβενία^w3 και 4science στο Ην. Βασίλειο^w4) ανέπτυξαν και δοκίμασαν συνολικά 72 τεχνικές (18 έκαστος). Κάθε οργανισμός, μαζί με το Πανεπιστήμιο Eötvös Loránd της Ουγγαρίας^w5, δοκίμασαν τις τεχνικές που αναπτύχθηκαν από τους υπόλοιπους. Οι τροποποιημένες τεχνικές και τα αποτελέσματα τοποθετήθηκαν στην ιστοσελίδα του StandardBase^w6.

Οι αναλύσεις χωρίζονται σε δύο κατηγορίες

1. Εμπορικά προϊόντα
   Επιστήμονες σε κάθε ινστιτούτο ανέλυσαν το ίδιο εμπορικό προϊόν, π.χ. οδοντόκρεμα, ασπιρίνη και άλλα φαρμακευτικά προϊόντα, cola, βενζίνη και τσίχλα (λεπτομέρειες αναφέρονται στην ιστοσελίδα του StandardBase) Αυτό επιτρέπει άμεση σύγκριση. Έτσι τα σχολικά εργαστήρια μπορούν να λάβουν μέρος σε ένα ‘test εργαστηριακής επάρκειας’.
2. Περιβαλλοντικές μελέτες
   Επιστήμονες σε κάθε ινστιτούτο ανέλυσαν δείγματα που ελήφθησαν από το τοπικό τους περιβάλλον, π.χ. αέρα ή νερό. Οι μαθητές δεν αναμένεται να έχουν μεταξύ τους τα ίδια αποτελέσματα. Εν τούτοις μπορούν να ψάξουν για τάσεις και σχέσεις μεταξύ των δεδομένων που λαμβάνονται από διάφορες περιοχές.

Σε συνδυασμό με τα παραπάνω, μαθητές συμμετείχαν σε γραπτές εξετάσεις ώστε να ελέγξουν την κατανόηση τους. Στην τελική φάση μαθητές κάθε χώρας δοκίμασαν τις μεθόδους. Ενώ συνέβαιναν όλα αυτά η VaPro^w7 στην Ολλανδία και το Πανεπιστήμιο Eötvös Loránd σχεδίασαν την ιστοσελίδα του StandardBase.
Η ιστοσελίδα είναι ήδη έτοιμη και οι μαθητές μπορούν : να κατεβάζουν τις μεθόδους . να ελέγχουν την κατανόησή τους . να συγκρίνουν τα αποτελέσματά τους με αυτά άλλων μαθητών . να προσθέτουν τα δικά τους στη βάση δεδομένων . να μαθαίνουν περισσότερα για τις τεχνικές και τις αρχές στις οποίες βασίζονται και . να υποβάλλουν ερωτήσεις μέσω των ομάδων συζήτησης και του email

To πρόγραμμα StandardBase σκοπεύει να κάνει τη μαθησιακή διαδικασία μαθητο-κεντρική. Οι πληροφορίες και η ανταλλαγή ιδεών και δεδομένων γίνεται κυρίως μέσω Internet μέσω του καθηγητή. Αυτό βοηθά στο να αναπτυχθούν δεξιότητες χρήσιμες για μαθητευόμενους επιστήμονες. Ο ρόλος του δασκάλου περιορίζεται στο να οργανώνει και να επιβλέπει την πρακτική δουλειά.

Περιλήψεις μερικών μεθόδων StandardBase

Προσδιορισμός κιτρικού οξέος στην τσίχλα Hubba-Bubba με τιτλοδότηση οξέος - βάσεως

Σκοπός αυτής της αναλυτικής διαδικασίας είναι ο προσδιορισμός της περιεκτικότητας της τσίχλας Hubba Bubba σε κιτρικό οξύ. Η τσίχλα διατίθεται στο Ην. Βασίλειο και στα περισσότερα μέρη της Ευρώπης. Η περιγραφόμενη μέθοδος βασίζεται σε αναλυτική διαδικασία που χρησιμοποιεί η εταιρεία Wrigley στα εργαστήριά της στο Plymouth στο Ην. Βασίλειο.

Αναλυτική περιγραφή της μεθόδου δημοσιεύθηκε στο τεύχος #8 Science in School^w8.

Προσδιορισμός ιόντων φθορίου σε οδοντόκρεμα με ποτενσιομετρία

Το φθόριο προστίθεται στο πόσιμο νερό και στις οδοντόκρεμες για την πρόληψη της τερηδόνας. Επίσης χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανικές διαδικασίες όπως στην παραγωγή φθοροπολυμερών. Σ’ αυτή την ανάλυση χρησιμοποιείται εκλεκτικό ηλεκτρόδιο ιόντων (ISΕ) για τη μέτρηση του δυναμικού σε δείγμα φθοριωμένη οδοντόκρεμας (ή σε φθοριωμένο δείγμα νερού).

Προσδιορισμός ψευδαργύρου σε πολυβιταμίνες με τη χρήση βολτομετρίας απογύμνωσης (stripping)

Στη φαρμακευτική βιομηχανία είναι συχνά απαραίτητος ο προσδιορισμός μετάλλων σε πολύ μικρές ποσότητες, για παράδειγμα ιχνοστοιχεία σε ταμπλέτες πολυβιταμινών. Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται στον προσδιορισμό ψευδαργύρου σε επίπεδα 10-200 μg/dm³.

Προσεχώς: Δραστηριότητες βασιζόμενες στην επίλυση προβλημάτων

Οι μαθητές των σχολείων και των κέντρων επαγγελματικής εκπαίδευσης και κατάρτισης ακολουθούν συνήθως πάγιες πρακτικές προσεγγίσεις. Για παράδειγμα μπορεί να τους ζητηθεί να προσδιορίσουν τη συγκέντρωση νιτρικών ή φωσφορικών ιόντων σ’ ένα διάλυμα. Αν όμως αυτές οι αναλύσεις αποτελέσουν το περιεχόμενο ενός πραγματικού προβλήματος – π.χ. γιατί το νερό της λίμνης είναι πράσινο; τότε πραγματικά αναδεικνύεται η χρησιμότητά τους. Για να αναπτύξουν τις επαγγελματικές τους ικανότητες καθώς και τις αναλυτικές τους δεξιότητες οι μαθητές είναι δυνατόν να εργασθούν κάτω από διάφορους περιορισμούς όπως χρονικούς, οικονομικούς ή περιορισμούς υλικών. Στις περιπτώσεις αυτές οι μαθητές μπορούν να επιλέξουν μεταξύ διαφόρων μεθόδων την πιο κατάλληλη για την περίσταση.

Έτσι οι μαθητές προτρέπονται να χρησιμοποιήσουν τις αναλυτικές τεχνικές και τη σχετική θεωρία σε περιπτώσεις που προσομοιάζουν πραγματικές συνθήκες εργασίας. Η ομάδα εργασίας ProBase (αποτελούμενη από τους ίδιους φορείς με αυτούς του προγράμματος StandardBase) επιδιώκει να αναπτύξει μια ποικιλία δραστηριοτήτων με σκοπό να δείξει όχι πως δουλεύει η επιστήμη αλλά οι επιστήμονες. Στο πρόγραμμα αυτό οι μαθητές χρησιμοποιούν την επιστημονική γνώση για να αντιμετωπίζουν προβλήματα όπως (α) να εργάζονται σε ομάδες (β) να χειρίζονται σωστά το χρόνο, το φόρτο εργασίας και τα υλικά και (γ) να επικοινωνούν μεταξύ τους καθώς και με μη επιστήμονες. Αυτά όλα είναι απαραίτητα προσόντα για έναν μαθητευόμενο επιστήμονα.

Ελπίζουμε ότι όλο και περισσότερα σχολεία και κολέγια θα χρησιμοποιήσουν και θα συνεισφέρουν στις βάσεις δεδομένων StandardBase και ProBase τα προσεχή χρόνια.