“The light: science and application” is a project originally applied to fourteen to sixteen-year-old students of Laimos Junior and Senior High School the Municipality of Prespes, in the North Western Greece, although it was originally designed for slightly older students. The project aims to increase students’ motivation and interest in science by renewing the corresponding educational material, implementing modern teaching methods and bringing them into contact with the work of university scientific laboratories. The project is based on the collaboration among schools, universities and scientific laboratories. It encourages the use of new teaching methods and applications in the classroom and the contextualization of STEM learning

Velonakis, Ioannis N.

English

National Documentation Centre - EKT journals

    Open Schools Journal for Open Science   Vol 4, No 3 (2021)   Open Schools for Open Societies Special Issue       The light: science and applications   Ioannis N. Velonakis     doi: 10.12681/osj.27017      Copyright © 2021, Ioannis N. Velonakis   This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0.To cite this article:  Velonakis, I. N. (2021). The light: science and applications. Open Schools Journal for Open Science, 4(3).https://doi.org/10.12681/osj.27017Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)https://epublishing.ekt.gr  |  e-Publisher: EKT  |  Downloaded at: 02/01/2023 05:42:441  The light: science and applications Ioannis N. Velonakis1 1 Laimos Junior and Senior High School, Prespes, Florina, Greece Abstract:  “The  light:  science  and  application”  is  a  project  originally  applied  to fourteen  to  sixteen‐year‐old  students  of  Laimos  Junior  and  Senior High  School  the Municipality  of  Prespes,  in  the  North  Western  Greece,  although  it  was  originally designed  for  slightly  older  students.  The  project  aims  to  increase  students’ motivation  and  interest  in  science  by  renewing  the  corresponding  educational material,  implementing modern  teaching methods  and  bringing  them  into  contact with  the  work  of  university  scientific  laboratories.  The  project  is  based  on  the collaboration  among  schools,  universities  and  scientific  laboratories.  It  encourages the  use  of  new  teaching  methods  and  applications  in  the  classroom  and  the contextualization of STEM learning. Keywords: STEM, light, science, applications, technology  Introduction         Nowadays,  it  is  obvious  that  modern  has  a  significant  role  in  economic  and technological progress, e.g. computers are based on the physics of semiconductors and,  consequently,  on  quantum  mechanics  while  nanophysics  affect  a  variety  of products  like  colors,  varnishes  and  medicines.  On  the  other  hand,  science  school curricula  are  conservative  in  general,  especially  in  Greece,  and  hardly  include  the modern physics and its applications [1, 2]. As a result, most people not only consider science  boring  but  also  do  not  seem  to  realize  its  impact  in  our  everyday  life. Engineering,  farming and other  jobs may change significantly  in the future because of  scientific  achievements,  yet  students  do  not  really  understand  it.  One  of  the school  goals  is  to  help  our  students  acquiring  more  professional  skills  and  make increasingly informed future career choices [3, 4].  Concept        The main idea behind our project is to treat a scientific subject in a way that will include  not  only  different  sciences  (e.g.  physics,  chemistry  and  biology)  but  also applications  and  technology.  This  approach  connects  science  to  everyday  life  and meanwhile makes it interesting [1].   Implementation        Students who participated were involved in different activities inside and outside the school, which were divided into four different categories:  Imagine, Feel, Create and Present, as described in the O. S. O. S. project guide In the first stage (Imagine Part),  the  students  formed  groups  [3,4]  and  started  thinking  and  discussing  about light:  what  is  it,  its  importance  for  life  and  its  possible  technological  applications. They also brainstormed on their needs and their expectations. Then they collected 2  information about the light and, under the instructions of their teachers, presented their results to each other. Also, they were introduced to the particle theory of light (Isaac Newton, 1643‐ 1727), to the electromagnetic theory of James Clerck Maxwell (1831‐ 1879) and to the fundamentals of modern quantum approach. In this section we used the following simulations originally developed by the University of Colorado for educational purposes [5, 6]  https://phet.colorado.edu/en/simulation/wave‐interference (wave interface) https://phet.colorado.edu/en/simulation/blackbody‐spectrum (blackbody spectrum) https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/photoelectric  (photoelectric phenomenon)  https://phet.colorado.edu/en/simulation/molecules‐and‐light (molecules and light) https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/quantum‐wave‐interference (quantum wave interface)        In the second stage (Feel Part) students took part in activities inside and outside the school. Inside the school they made characteristic experiments of reflection and refraction  (with  mirrors  and  lenses)  which  combine  physics,  geometry  and trigonometry. Additionally,  they  learned how  to prepare  and use microscopes  and stereoscopes  and  designed  a  simple  photosynthesis’  experiment,  an  activity  thet involved Chemistry and Biology. Also, a group of our students took part in the Event of  Eratosthenes’  Experiment  (Thursady,  the  21st  of  March  2019)  which  was organized  independently by Ellinogermaniki Agogi Private  School  and  the Union of Educational Science Laboratory Centers.         As far as the activities outside school are concerned, a group of sixteen years’ old students went to Thessaloniki on Wednesday, the 27th of March, 2019, to participate in  the  “15th  International  Particle  Physics Masterclasses”  (see  Pict.  1),  which  was organized under the authority of the local Physics’ Department. There, they had the chance to learn about particle physics and work on a real CERN experiment.  3   Picture  1:  “15th  International  Particle  Physics  Masterclasses”  (Physics Department, Aristotelian University of Thessaloniki, Wednesday, the 27th of March, 2019).        Furthermore,  our  school  began  collaboration  with  the  University  of  Crete  not only  for  instructing purposes during  this project but  also  for bringing our  students into contact with a pioneering Greek university and a research center of excellence. So, our school decided to organize an educational tour to Crete from the 17th to 22nd of  April  2019.  The  students  visited  the  Departments  of  Physics,  Biology  and Chemistry  of  the  local  university  (see  Pict.  2),  the  Foundation  of  Technology  and Research  a  few  kilometers  outside  the  Heraklion  City  and  the  famous  Crete University Press. There, a group of them had an interesting discussion with Stefanos Trachanas (see Pict. 3), the former director of this organization. Next day, we visited Kourna’s  Lake  and  Knossos’  Palace,  where  we  had  the  chance  to  admire  color combinations in nature and in the constructions of a famous ancient civilization. We also wanted  to  visit  the new University Observatory  on  the mountain  of  Skinakas, but unfortunately the weather conditions prevented this.   4   Picture 2: students of Laimos Junior and Senior High School in the Biology’s Department of the University of Crete.   Picture 3: students discussing with Mr. Stefanos Trachanas. 5        In the 3rd stage (Create Part) students studied the atomic structure as well as the fundamentals  and  the  applications  of  LASERS.  They  also  manufactured  the characteristic  atomic  models  and  a  simple  laser  in  the  school  laboratory  of technology under the responsibility of Mr. Grigoris Gemenetzidis.         Finally,  in  the  4th  stage  (Present  Part)  students were  asked  to  show  their work, their  constructions  and  some  characteristic  experiments  in  an  event  open  to  their parents,  to  local  authorities  and  local  society.  Also,  some  of  them  prepared  to participate in the final O. S. O. S. students’ conference (it was initially planned to take place during  last March  in Athens), which  finally  became an on‐line event  (6‐  8 of November 2020) due to the pandemic of SARS‐COV2.  Conclusions        The students’ feedback was overall very positive. This was a unique opportunity for  them  to  experience modern  science  and  its  applications  from many  points  of view.  One  student  wrote  for  her  experience  “Although  the  project  seemed complicated and difficult in the beginning, we finally realized how scientists actually work  and  what  they  do”.  According  to  another  student,  the  experience  was  very interesting  and  gave  him much more  understanding  in  the  professional  sphere.  In general, despite the difficulties, the whole project was creative and interesting for all the participants, making students to develop a positive attitude to science.  Acknowledgements        The O.  S. O.  S.  project  in  Laimos  Junior  and  Senior High  School was  led  by Dr. Ioannis N. Velonakis,  teacher of Physics, Maria Georgiou, teacher of Chemistry and Biology, and Grigorios Gemenetzidis,  teacher of Technology  (all  teachers of Laimos Junior and Senior High School  the period 2018‐ 2020). The students who took part were  from the 3rd class of  Junior High School and from the 1st and the 2nd Class of Senior High School. All  the students were between fourteen to sixteen years old  in the  period  of  2018‐2020,  although  the  project  was  originally  designed  for  slightly older  ones.  The  author,  the  school  principal  and  the  whole  team  would  like  to express Special Thanks to    Stavros Niarchos Foundation for the financial help to this school project.  And also to   Professor  Michael  Taroudakis  and  to  Dr.  Panagiotis  Papadakis  (Institute  of Computational Mathematics, Foundation of Technology and Research, Crete)  Mr. Dimitrios  Tsoumplekas  (Pubic  Affairs’ Office,  Foundation  of  Technology and Research, Crete)  Mr. Stefanos Trachanas, director of Crete University Publications 6   Dr. Konstatinos Tassis and Dr. Vassiliki Pavlidou, Deputy Professors of Physics’ Department, University of Crete  Dr. Eleftheria Fanouraki (Department of Biolosy, University of Crete)  Mrs. Maria Fouskaki (Department of Chemistry, University of Crete)   Mr.  Fotios  Pontikakis,  teacher,  director  of  Vamos’  center  of  Environmental Education  For the time they did spend with our students within 17‐22 of April, 2019.  Biography  Dr.  Ioannis N.  Velonakis  is  a  Post  Doctoral  Researcher  of  the  Physics’  Department (Solid State Physics Section) of  the National and Kapodistrian University of Athens. He was born in Athens in 1980 and he has got a Degree in Physics (2002), an Msc in Material’s Physics (2005) and a PhD in Solid State Physics (2013) in the National and Kapodistrian University of Athens. His  research  interests are about Theoretical and Computational  Solid  State  Physics,  especially  with Monte  Carlo  Algorithms,  Phase Transitions  and  Critical  Phenomena.  He  has  published  about  twelve  (12)  original research  papers  on  scientific  journals  with  referees  and  has  made  four  (4) announcements  in  international  scientific  conferences.  He  also  works  as  Physics’ teacher  (since  2008)  at  secondary Greek  schools,  especially  at  Laimos  Jounior  and Senior  High  School,  Prespes,  Florina  (since  2009),  trying  to  make  his  subject interesting for his students.  References  1. Driver, A., Squires, P., Rushworth, V., & Wood‐Robinson. (2000). Οικοδομώντας τις έννοιες των Φυσικών Επιστημών, Τυπωθήτω, (επιµέλεια Π. Κόκκοτας). Αθήνα. 2. Barkley, E. F., Cross, K. P., Major, C. H., Collaborative Learning Techniques: A Handbook for College Faculty, 1st Edition, Jossey‐Bass, 2004 3. Hayden, K., Ouyang, Y, Scinski, L., Olszewski, B., Bielefeldt, T (2011) Increasing student interest and attitudes in STEM: Professional development and activities to engage and inspire learners. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 11(1), 47‐69.https://www.learntechlib.org/p/35368 4. STEM Professionals Go Back To School: http://www.stemalliance.eu/pgbs 5. Treagust, D. F., Chittleborough, G., & Mamiala, L. T. (2002). Students' understanding of the role of scientific models in learning science. International Journal of Science Education, 24, 357 ‐ 368. 6. Windschitl, M., Thompson, J., & Braaten, M. (2008). Beyond the scientific  method:  Model based inquiry as a new paradigm of preference for school science investigations. Science Education, 92(5), 941‐967. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

The light: science and applications

https://ejournals.epublishing.ekt.gr/index.php/openschoolsjournal/article/download/27017/21652

The light: science and applications

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

National Documentation Centre - EKT journals