Development and implementation of green chemistry educational material aiming at sustainability focusing on the use of renewable feedstocks

Since the publication of the ‘‘Our common future’’ report (WCED 1987) and the Rio Summit in 1992, sustainable development has become the overarching political objective globally. As indicated in Agenda 21, appropriate multi and interdisciplinary education is required. The idea of a strong shift to Education for Environment and Sustainability clearly recommends the introduction and permeation of sustainability principles in all “sectoral” educations.Green Chemistry is a new approach of chemistry that emphasizes on prevention. The need to incorporate the principles of Green Chemistry in education, in combination to the lack of educational material which focuses on the use of renewable materials formed the basis for this dissertation. The main goal of this dissertation was the development and implementation of educational material for secondary education focusing on the seventh principle of Green Chemistry concerning the utilisation of renewable raw materials. Part of the educational material was tested at 414 students of 8th and 9th grades aiming to investigate its effect on their knowledge and perceptions about renewable feedstocks and their utilization in the context of Green Chemistry. Previous knowledge and perceptions of students were also investigated. Data were collected via an anonymous closed-type questionnaire. The method of pretest and meta-test control using experimental group was used to examine the effect of educational material. Statistical analysis showed that students' previous knowledge on the issue is rather limited, incomplete and sometimes wrong. Gender and the previous participation in environmental education activities seem to have significant impact on students’ knowledge and perceptions. School location of the students as well as their parents educational background also seem to have significant impact on their knowledge, while they have no significant effect on their perceptions. The conducted educational intervention resulted in statistically significant increase of students' knowledge on renewable raw materials. It also had a positive impact on their perceptions. In particular, the intervention seemed to have greater impact on knowledge and perceptions of boys, those who had previous participation in environmental education activities and those who live in suburban areas. Differentiation on intervention effect on students’ knowledge and attitudes was also observed on parents’ educational background.Given the connection of green chemistry to everyday life the need to integrate Green Chemistry’s principles to secondary curricula seems of great importance. The findings highlight the need for green chemistry diffusion in all relevant disciplines in combination with the development of educational materials in the context of Education for the Environment and Sustainability. The educational material which was developed for the purposes of this research can be an effective tool for educators capable to inspire and help them to design similar activities focusing on sustainability.Από τη δημοσίευση της έκθεσης «Το κοινό μας μέλλον» το 1987 και τη Διακήρυξη του Ρίο το 1992, η αειφορία εμφανίζεται να είναι πρωταρχικός πολιτικός στόχος σε παγκόσμιο επίπεδο. Στο βασικό καθοδηγητικό κείμενο της συνδιάσκεψης του Ρίο, την Ατζέντα 21, αναφέρεται ότι η διεπιστημονική εκπαίδευση αποτελεί απαραίτητο όχημα για την πραγμάτωση της αειφορίας. Η στροφή προς την Εκπαίδευση για το Περιβάλλον και την Αειφορία διεθνώς, δίνει έμφαση στη εισαγωγή και διείσδυση των αρχών της αειφορίας σε όλα τα επίπεδα της εκπαίδευσης.Η Πράσινη Χημεία (Green Chemistry) είναι μία νέα φιλοσοφία της Χημείας η οποία δίνει έμφαση στην πρόληψη. Η αναγκαιότητα ενσωμάτωσής της στην εκπαίδευση, σε συνδυασμό με την έλλειψη εκπαιδευτικού υλικού που εμφαίνει στην εκμετάλλευση και χρήση των ανανεώσιμων πρώτων υλών αποτέλεσε την αφορμή για την εκπόνηση της παρούσας διατριβής. Βασικός σκοπός της διατριβής ήταν η ανάπτυξη και εφαρμογή πρωτότυπου εκπαιδευτικού υλικού για τη δευτεροβάθμια εκπαίδευση με κύριο άξονα την έβδομη αρχή της Πράσινης Χημείας που αφορά στην εκμετάλλευση και χρήση των ανανεώσιμων πρώτων υλών. Μέρος του εκπαιδευτικού υλικού που αναπτύχθηκε εφαρμόστηκε με κατάλληλα διαμορφωμένο τρόπο σε 414 μαθητές Β΄ και Γ΄ Γυμνασίου με βασική επιδίωξη να εξεταστεί η επίδραση του στις γνώσεις και στις αντιλήψεις τους για το θέμα. Παράλληλα διερευνήθηκαν και οι πρότερες γνώσεις και αντιλήψεις των μαθητών για το συγκεκριμένο ζήτημα. Η συλλογή των δεδομένων έγινε μέσω ενός ερωτηματολογίου κλειστού τύπου. Η επίδραση του εκπαιδευτικού υλικού εξετάστηκε με τη μέθοδο του προελέγχου και μεταελέγχου με τη χρήση πειραματικής ομάδας.Η στατιστική επεξεργασία των δεδομένων έδειξε ότι οι πρότερες γνώσεις των μαθητών για το συγκεκριμένο θέμα είναι μάλλον περιορισμένες, ατελείς και πολλές φορές λανθασμένες. Το φύλο, όπως και η πρότερη συμμετοχή σε Πρόγραμμα Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης φάνηκε να προκαλεί διαφοροποίηση στις γνώσεις και αντιλήψεις των μαθητών. Διαφοροποίηση στις γνώσεις των μαθητών προκαλούν ο τόπος διαμονής και το επίπεδο εκπαίδευσης των γονέων, ενώ δεν φαίνεται να επιδρούν στις αντιλήψεις τους. Η διδακτική παρέμβαση που πραγματοποιήθηκε επέφερε στατιστικά σημαντική αύξηση των γνώσεων των μαθητών για τις ανανεώσιμες πρώτες ύλες και επέδρασε θετικά στις αντιλήψεις τους. Ειδικότερα, η διδακτική παρέμβαση φαίνεται να είχε μεγαλύτερη επίδραση στις γνώσεις και αντιλήψεις των αγοριών, σε όσους δεν είχαν πρότερη συμμετοχή σε ΠΠΕ, καθώς και σε όσους προέρχονταν από περιοχές εκτός Αθήνας. Διαφοροποίηση στην επίδραση της παρέμβασης στις γνώσεις και στις αντιλήψεις παρατηρήθηκε και ανάλογα με το επίπεδο εκπαίδευσης των γονέων. Με δεδομένη την σύνδεση της πράσινης χημείας με την καθημερινή ζωή φαντάζει ως επιτακτική η ανάγκη για ενσωμάτωση των αρχών της στα αναλυτικά προγράμματα της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Τα αποτέλεσματα της έρευνας υπογραμμίζουν την ανάγκη αυτής της διάχυσης σε συνδυασμό με την ανάπτυξη ανάλογων εκπαιδευτικών υλικών στο πλαίσιο της εκπαίδευσης για το Περιβάλλον και την αειφορία. Το υλικό που δημιουργήθηκε μπορεί να αποτελέσει ένα εργαλείο για τους εκπαιδευτικούς, πηγή έμπνευσης για το «πρασίνισμα» της χημείας στην Δευτεροβάθμια εκπαίδευση αλλά και να τους διευκολύνει στον σχεδιασμό παρόμοιων δραστηριοτήτων με άξονα την αειφορία