Teaching for environmental awareness and  

conceptual coherence  of  air  

related  problems  

Kai Pata 

Tallinn University,  

Center of Educa8onal Technology 

Lenel Zimdin 

Tartu University, Center of  Science Didac8cs  

CEEE 200

8 conferen

ce, 15‐18

.10.08

, ValleHa, M

alta. 

Outline 

•  We discuss one teaching strategy and its influence on the development of environmental awareness. – We developed and tested empirically one teaching strategy in classroom seNngs 

– We collected data about the use of environmental awareness and conceptual coherence components of air‐related problem issues in students’ explana8ons.  

– We will present some sugges8ons for teaching environmental sustainability and ‐awareness  

What is awareness? •  There are two theore8cal lines of argumenta8on for explaining awareness: – Conceptual knowledge related awareness (see Steele, 

1980; Hungerford, 1985; Disinger & Roth, 1992; Roth, 1992; Pedersen, 1999; Tanner, 1999; Nordlund & Garvill, 2003) views awareness as a specific environmental knowledge and a:en;veness to some factors that are poten8ally harmful and not suppor8ng persons’ inten8ons.  

–  Increasing environmental awareness is increasing posi;ve, eco‐centric a>tude towards environment. 

– Ac8on related awareness (see Endseley, 1988; Gutwin & Greenberg, 1996; Endsley & Robertson, 2000; Hwang, Kim, & Jeng, 2000; Govern & Marsch, 2001; Sonnenwald, Maghlaughlin & WhiHon, 2004) is related to decision‐making in highly ambiguous and dynamically changing situa;ons.  

–  Situa8on awareness  is the gathering, incorpora;on, and u;liza;on of environmental informa;on to help people to combine their unique knowledge and skills, and achieve their goals.   

Teaching for sustainability 

Different air‐related problems and concepts 

Conceptual coherence, awareness and contexts 

HEALTH 

NATURE 

ECONOMY 

HUMANS 

LEGISLATIONS ETHICS 

AVOIDING THE PROBLEM 

DEALING WITH CONSEQUENCES 

OZONE LEVEL DEPLETION ACID RAINS GREENHOUSE 

EFFECT AIR POLLUTION 

GLOBAL WARMING 

WHAT? 

WHO? 

WHY? HOW? 

Teaching for conceptual coherence and awareness 

Water bodies 

Soil  Socio‐economic development 

OZONE LEVEL DEPLETION 

ACID RAINS 

GREENHOUSE EFFECT AND GLOBAL WARMING 

AIR POLLUTION 

Biodiversity WHAT? 

WHO? 

WHY? 

HOW? 

•  We assumed that awareness components need to be elaborated using different social, economic and environmental dimensions in the teaching materials, and emphasizing them in the ac8on strategies to promote grounding for sustainability.  

Teaching strategy 

•  The strategy involved the following steps and methods:  –  i) iden8fying awareness components of air‐related environmental issues and concepts,  

–  ii) removing misoncep8ons and construc8ng a coherent view in nego8a8ons,  

–  iii) integra8ng other concepts from related domains (water, soil, biodiversity, health, socio‐economic development),  

–  iv) construc8ng and revising concept maps,  –  v) focusing on the awareness aspects in a popular‐scien8fic text,  

–  vi) using fishbone‐heuris8c for organizing awareness components.  

Kasvuhoone-gaasid

Osoonikiht

Happe-vihmad

Elus-loodus

Eluta-loodus

Mullastik

Toit

Kliima soojene-

mine

Õhu-saaste

Tervis

Majandus

Fossiilsed kütused

Tagajärgede vältimine Tagajärg

ede

kõrval-damine

Teadus

Tehno-loogia

Seadus

Inimesed

Suhtu-mine

Õhuga seotud keskkonnaprobleemid

Kasvuhooneefekt

põletamine

Süsihappegaas

Metaan Lämmastikuühendid

Väävliühendid Veeaur

Troposfääri osoon

Veekogud

Taimed Loomad

Freoonid

Osooniaugud

Maa keskmine temperatuur

Veetase maailmameres

Kliimavöötmed

Liigid poolustel

Haigused

Süsihappe-gaas

Lämmastiku-ühendid

Sudu

Lumi/jää

Järvede lupjamine

Taime-kahjurid

Korstende pikendamine

Lennu-liiklus Haloonid

Lämmastik-oksiidid

Uued mürgid

Külmutusseadmed

Kliimaseadmed

Aerosoolid

tõusmine

nihkumine

hävimine

Levimine tekkimine

tekkimine

leiutamine

vähenemine

Sulamine

Põhjusta-mine

Põhjusta-mine

Põhjustamine

kahjustumine

Põhjusta-mine

Õhku-paiska-mine

Vulkaani-purse

Heitgaasid

Mootorsõidukid

Katlamajad

Elektrijaamad

Väljaheited Kõrvaldamine

Toit seedimine

Inimesed

põletamine

Südame-haigused Allergia

Astma

Bronhiit Põhjusta-

mine

Õhku-paiskamine

Filtrid

Paigaldamine

Õhku-paiskamine

kahjustamine

tekkimine “see ei sõltu

minust”

Põhjusta-mine

leiutamine Strateegia

Koostöö riikide vahel !!!!!

Konventsioon Normid/ piirangud

Meetmete rakendamineLahenda-mine

kahjustumine

kahjustumine

hapestumine

STUDENTS’ CONCEPT MAP 

Procedures •  The empirical study was conducted with a group of 10th grade 

students (N= 47).  

•  We used the pre‐ and post‐ques8onnaires with 16 open‐ended ques8ons about awareness components of 4 air‐related problems: –  CONTEXTUAL AWARENESS: 

•  What is …? 

•  Components related to...? 

•  How the components influence...? 

–  SOCIO‐EMOTIONAL AWARENESS •  What is your role in..? 

•  How does it influence you? –  TASK‐AND‐PROCESS AWARENESS 

•  Which are the possibili8es of avoiding it …? 

•  Which are the possibili8es of dealing with the consequences of…?  

Data analysis •  We focused in the analysis at two aspects:  – Would students obtain broader awareness, explaining both the contextual, socio‐emo;onal and task‐and‐process related aspects of environmental problems?  

– Which sustainability dimensions would students use to conceptualize awareness? 

The categories of ecology, legisla8on, economy, technology, health, evalua8on, and aNtude were dis8nguished by two researchers from ques8onnaires.  

What is? 

Components related to...? 

How the components influence...? 

ECOLOGICAL LEGISLATIVE 

ECONOMIC TECHNOLOGIES 

HEALTH EVALUATIONS 

ATTITUDES 

THE BARS: 

GLOBAL WARMING AND GREENHOUSE EFFECT 

OZOLE LAYER  DEPLETION 

ACID RAINS 

AIR POLLUTION 

CONTEXTUAL AWARENESS AFTER 

ECOLOGICAL LEGISLATIVE 

ECONOMIC TECHNOLOGIES 

HEALTH EVALUATIONS 

ATTITUDES 

SOCIO‐EMOTIONAL AWARENESS AFTER 

What is your role in..?  

How does it influence you? 

THE BARS: 

GLOBAL WARMING AND GREENHOUSE EFFECT 

OZOLE LAYER  DEPLETION 

ACID RAINS 

AIR POLLUTION 

THE BARS: 

GLOBAL WARMING AND GREENHOUSE EFFECT 

OZOLE LAYER  DEPLETION 

ACID RAINS 

AIR POLLUTION 

TASK‐AND‐PROCESS AWARENESS AFTER 

ECOLOGICAL LEGISLATIVE 

ECONOMIC TECHNOLOGIES 

HEALTH EVALUATIONS 

ATTITUDES 

Which are the possibili8es of dealing with the consequences of…?  

Which are the possibili8es of avoiding it …? 

Results 

•  POSITIVE: The applica8on of scaffolding elements embedded to the learning strategy, which focused on the different components of the awareness of environmental problems, was effec8vely suppor8ng students to no;ce and use more awareness components in their later explana8ons.  

•  NEGATIVE: We found that to broaden students’ explana8on framework towards using more aspects besides ecological ones was not very effec8ve if using classroom ac8vi8es of knowledge‐construc8on.  

THE USE OF AWARENESS COMPONENTS INCREASED SIGNIFICANTLY ONLY THE USE OF ECOLO

CIGAL AND SOME TECH

NOLO

GICAL ASPEC

TS IN

CREA

SED 

Pata, K., & Sarapuu, T. (2003). Developing students’ mental models of environmental problems by decision‐making role‐play in synchronous network‐based environment. In J. Lewis, A. Magro, L. Simonneaux, eds., Biology educa-on for the real world. Proceedings of the IVth ERIDOB Conference, pp. 335‐348. Toulouse, France: Paragraphic/ Groupe Lienhart. 

Comparing with the results from situated role‐plays 

Final words  Effec8ve teaching for increasing students environmental awareness and use of different ecological and socio‐economical dimensions in their argumenta;on would be supported more with situated decision‐making ac;vi;es with environmental problem issues, rather than with declara8ve paper‐and‐pencil or computer‐based knowledge‐construc8on strategies.