Η εργασία εξετάζει τους πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (PAHs) και τα πολυχλωριωμένα διφαινύλια (PCBs) ως επίμονους οργανικούς ρύπους με τεκμηριωμένες επιπτώσεις στο περιβάλλον και την υγεία. Παρουσιάζονται η χημική δομή και οι ιδιότητες των PAHs, οι φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές τους (ατελής καύση, βιομηχανία), η περιβαλλοντική τους τύχη σε αέρα, ύδατα και ιζήματα, καθώς και οι μηχανισμοί έκθεσης και επικινδυνότητας που αναφέρονται από IARC/WHO, μαζί με τους διαγνωστικούς λόγους και ενδεικτικές οδηγίες προσδιορισμού (π.χ. USEPA TO-13A). Αντίστοιχα, για τα PCBs παρουσιάζονται η χημεία και η ισομέρεια, τα ιστορικά πεδία χρήσης και οι οδοί απελευθέρωσης, η βιοσυσσώρευση/βιομεγέθυνση, οι διοξινοειδείς μηχανισμοί τοξικότητας (TEFs) και τα βασικά στοιχεία του κανονιστικού πλαισίου. Η ενότητα αυτή συνοψίζει το θεωρητικό υπόβαθρο που απαιτείται για την κατανόηση των αναλυτικών και υγειονομικών παραμέτρων των δύο ομάδων ρύπων.
Κύρια συμβολή της εργασίας είναι ο ολοκληρωμένος διδακτικός σχεδιασμός για την προσέγγιση PAHs/PCBs στο σχολικό εργαστήριο, οργανωμένος σε μαθησιακούς στόχους, μεθοδολογία και πακέτο φύλλων εργασίας. Το πλαίσιο διδασκαλίας υιοθετεί διερευνητική μάθηση (IBL) και αρχές STEM με έμφαση στην ασφάλεια, και οργανώνεται σε ενοποιημένη ροή μαθημάτων που διασυνδέει θεωρία, πειραματικές προσομοιώσεις και κοινωνική διάσταση του θέματος. Το υλικό περιλαμβάνει δραστηριότητες προσομοίωσης δειγματοληψίας, προεπεξεργασίας/εκχύλισης, εισαγωγής στις έννοιες χρωματογραφίας (GC/MS, HPLC), μελέτη τοξικολογικών επιδράσεων (με πηγές WHO/IARC/USEPA) και πρακτική άσκηση για τον σχεδιασμό αναλυτικής διαδικασίας με τήρηση κανόνων ασφάλειας. Συμπληρωματικά, φύλλα για δομή και ισομέρεια PAHs/PCBs, περιβαλλοντική τύχη και κύκλο ρύπων, αξιολόγηση κινδύνου και επικοινωνία προς το κοινό καλλιεργούν κριτική σκέψη και περιβαλλοντική συνείδηση.
Η εφαρμογή στην τάξη πλαισιώνεται από προ-/μετα-τεστ, ρουμπρίκες και παρατηρήσεις, ώστε να τεκμηριώνεται η μαθησιακή πρόοδος και η αλλαγή στάσεων. Η ενότητα «Μελέτη περίπτωσης ρύπανσης» (π.χ. Ασωπός) συνδέει τις εννοιολογικές γνώσεις με πραγματικά δεδομένα και οδηγεί τους μαθητές σε τεκμηριωμένες προτάσεις διαχείρισης, ενισχύοντας τον επιστημονικό γραμματισμό και την κοινωνική υπευθυνότητα. Τα φύλλα εργασίας επιτρέπουν ατομική ή ομαδική χρήση και ποικιλία τρόπων αξιολόγησης (αφίσες, παρουσιάσεις, γραπτές αναφορές). Συνολικά, η διδακτική πρόταση αποδεικνύει ότι οι πειραματικές, ακόμη και προσομοιωμένες, προσεγγίσεις αποτελούν αποτελεσματικό τρόπο κατανόησης σύνθετων περιβαλλοντικών φαινομένων και ενίσχυσης της ενεργού συμμετοχής.
Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν αύξηση της εννοιολογικής κατανόησης, βελτίωση δεξιοτήτων διερεύνησης και θετικότερες στάσεις απέναντι στην περιβαλλοντική προστασία, με βάση τα εργαλεία αξιολόγησης που αναπτύχθηκαν. Η εργασία συνεισφέρει ένα πρακτικά εφαρμόσιμο, ο πλαίσιο διδασκαλίας για PAHs/PCBs, το οποίο μπορεί να προσαρμοστεί σε διαφορετικές βαθμίδες και να συνδεθεί με τις απαιτήσεις του αναλυτικού προγράμματος. Προτείνονται επεκτάσεις με πραγματικά δεδομένα, διαθεματικές συνδέσεις και αξιοποίηση ψηφιακών εργαλείων για περαιτέρω εμβάθυνση και διαφοροποίηση.
This thesis addresses polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) as persistent organic pollutants with well-documented environmental and health impacts. It outlines the chemistry and properties of PAHs, their natural and anthropogenic sources (e.g., incomplete combustion, industrial processes), environmental fate in air, waters and sediments, and major exposure pathways and hazards referenced by IARC/WHO, including the use of diagnostic ratios and indicative monitoring protocols (e.g., USEPA TO-13A). For PCBs, the work summarizes structural and isomeric aspects, historical uses and release pathways, bioaccumulation and biomagnification, dioxin-like mechanisms (TEFs), and key elements of the regulatory framework. This scientific background anchors the analytical and public-health dimensions of both pollutant families.
The core contribution is a classroom-ready instructional design for PAHs/PCBs, structured around learning objectives, methodology, and a full set of worksheets. The teaching framework adopts inquiry-based learning and STEM principles with explicit safety guidance and sequences activities that interleave conceptual learning with experimental simulations and societal context. The materials include simulated sampling, pre-treatment/extraction, and introductory chromatography tasks (GC/MS, HPLC); guided study of toxicological effects (with WHO/IARC/USEPA sources); and a hands-on exercise to plan an analytical workflow under proper safety procedures. Complementary worksheets on molecular structure and isomerism, environmental fate and pollutant cycles, risk appraisal and risk communication foster critical thinking and environmental awareness.
Implementation in the classroom is supported by pre/post tests, rubrics, and observation protocols to capture learning gains and attitudinal change. A dedicated 'pollution case study' module (e.g., the Asopos River) connects concepts to real-world data and prompts students to formulate evidence-based management proposals, thereby strengthening scientific literacy and social responsibility. Worksheets are designed for individual or group use and accommodate multiple assessment formats (posters, oral presentations, written reports). Overall, the teaching sequence demonstrates that experimental—albeit simulated—approaches effectively promote understanding of complex environmental phenomena and active student engagement.
Findings indicate improved conceptual understanding, enhanced inquiry skills, and more positive attitudes toward environmental protection, based on the developed assessment tools. The thesis contributes a practical, evidence-informed teaching framework for PAHs/PCBs that can be adapted across grade levels and aligned with curriculum requirements. Future work may extend to authentic datasets, cross-disciplinary links, and digital tools to further deepen learning and support differentiation.
ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΟΝΔΡΟΝΙΚΟΛΑΣ ΓΙΩΡΓΟΣ