Η επίδραση του γνωστικού τύπου, της γνωστικής στήριξης και του φύλου στην ανάπτυξη της υπολογιστικής σκέψης μαθητών προδημοτικής εκπαίδευσης

Abstract

Κύριος στόχος της παιδείας μας είναι η παροχή ίσων ευκαιριών σε όλους τους μαθητές στη μάθηση με τρόπο που να διασφαλίζει την πλήρη μελλοντική συμμετοχή τους στα κοινωνικά και πολιτικά γίγνεσθαι. Η καλλιέργεια των δεξιοτήτων του 21ου αιώνα, μέσα από τον τομέα της επιστήμης των ηλεκτρονικών υπολογιστών, θα συνεισφέρει σημαντικά στην επίτευξη του προηγούμενου στόχου. Σύμφωνα με ερευνητικές μαρτυρίες η υπολογιστική σκέψη αποτελεί μια θεμελιώδη έννοια της επιστήμης των ηλεκτρονικών υπολογιστών και κρίνεται σημαντική η ενσωμάτωσή της στα αναλυτικά προγράμματα σπουδών όλων των βαθμίδων της εκπαίδευσης. Παρόλο που έχουν ήδη πραγματοποιηθεί αρκετές εμπειρικές έρευνες, η διερεύνηση της ανάπτυξης της υπολογιστικής σκέψης σε παιδιά προδημοτικής εκπαίδευσης βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο. Στην παρούσα έρευνα διερευνήθηκε η αλληλεπίδραση των ανεξάρτητων μεταβλητών γνωστικός τύπος (ΓΤΑΠ/ΓΤΕΠ), γνωστική στήριξη υπό τη μορφή των εργαλείων γνωστικής στήριξης (ΕΓΣ1/ΕΓΣ2) και φύλο (Κορίτσι/Αγόρι) με τις εξαρτημένες μεταβλητές ολιστική υπολογιστική σκέψη και δεξιότητα της αλληλουχίας σε έρευνα με συμμετέχοντες εκατόν ογδόντα παιδιά ηλικίας πέντε μέχρι έξι ετών. Όλες οι ερευνητικές φάσεις της έρευνας, που ήταν συνολικά πέντε, πραγματοποιήθηκαν για τον κάθε συμμετέχοντα ξεχωριστά σε πέντε διαφορετικές συναντήσεις με την ερευνήτρια της παρούσας έρευνας. Στην πρώτη ερευνητική φάση χορηγήθηκε το CEFT (δοκίμιο μέτρησης οπτικής αντίληψης) και ακολούθως το CAS (δοκίμιο μέτρησης μνήμης). Οι τρίτη, τέταρτη και πέμπτη ερευνητική φάσεις αποτελούνταν από τρεις διδακτικές παρεμβάσεις που υλοποιήθηκαν με τη ρομποτική συσκευή Bee-Bot. Κατά την πρώτη διδακτική παρέμβαση τα παιδιά εξοικειώθηκαν με τη ρομποτική συσκευή Bee-Bot και διδάχθηκαν τις βασικές εντολές προγραμματισμού της. Κατά την τέταρτη ερευνητική βάση, με βάση τις επιδόσεις των παιδιών στο ερευνητικό δοκίμιο CEFT, τα παιδιά χωρίστηκαν σε δύο ομάδες: (α) στην ομάδα με γνωστικό τύπο ΓΤΑΠ (Γνωστικός Τύπος Ανεξάρτητος Πεδίου) και (β) στην ομάδα με γνωστικό τύπο ΓΤΕΠ (Γνωστικός Τύπος Εξαρτημένος Πεδίου). Ακολούθως, με τυχαίο τρόπο κάθε ομάδα με διαφορετικό γνωστικό τύπο χωρίστηκε σε άλλες τρεις ομάδες: (α) την Πειραματική Ομάδα Α, (β) την Πειραματική Ομάδα Β και (γ) την Ομάδα Ελέγχου ανάλογα με τη χρήση/μη χρήση γνωστικής στήριξης (ΕΓΣ1/ΕΓΣ2/Ομάδα Ελέγχου) δημιουργώντας έξι ισάριθμες ομάδες παιδιών. Η έρευνα ολοκληρώθηκε με την πέμπτη ερευνητική φάση κατά την οποία τα εργαλεία γνωστικής στήριξης αποσύρθηκαν από τις Πειραματικές Ομάδες και τα παιδιά αξιολογήθηκαν για την επίδοσή τους σε έργα επίλυσης προβλήματος κατά την ανάπτυξη της ολιστικής υπολογιστικής σκέψης και της δεξιότητας της αλληλουχίας. Έχει σχεδιαστεί, για τις ανάγκες της παρούσας έρευνας, ένα θεωρητικό μοντέλο αξιολόγησης της ανάπτυξης της υπολογιστικής σκέψης που ενσωματώνεται στη διδασκαλία ενός επιλεγόμενου γνωστικού τομέα. Το μοντέλο εφαρμόστηκε για την αξιολόγηση της ανάπτυξης της υπολογιστικής σκέψης όπως ενσωματώθηκε για τον τομέα των Μαθηματικών και πιο συγκεκριμένα στη διδασκαλία της Γεωμετρίας, θεματικού άξονα από το Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών για την Προσχολική Εκπαίδευση του Υ.Π.Π.Α.Ν. Επιπρόσθετα, στα πλαίσια υλοποίησης της έρευνας έχει σχεδιαστεί ένα μοντέλο συλλογής βιντεογραφημένων δεδομένων, που αποτέλεσε τη μεθοδολογία σχεδιασμού και δημιουργίας των δοκιμίων συλλογής δεδομένων της παρούσας έρευνας. Μετά από ποσοτικές αναλύσεις, τα ευρήματα της έρευνας υποστηρίζουν ότι ο γνωστικός τύπος, η γνωστική στήριξη με δραστηριότητες ρομποτικής και το φύλο επηρεάζουν τη μάθηση παιδιών προσχολικής ηλικίας. Τα αποτελέσματα ενισχύουν τη θέση ότι τα παιδιά μπορούν να βελτιώσουν τη μάθησή τους όταν διδάσκονται με τρόπους που αντιστοιχούν με το γνωστικό τους τύπο και το φύλο τους. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας υπογραμμίζουν την αναγκαιότητα γνωστικής στήριξης στις περιπτώσεις που οι μαθητές χρησιμοποιούν τεχνολογικά εργαλεία για τη μάθηση νέων εννοιών.

The central aim of our education is to provide all students with equal opportunities in learning in a way that ensures their full future participation in social and political life. The cultivation of skills originated from the field of computer science will make a significant contribution to the achievement of the previous objective. According to research evidence, computational thinking is a fundamental concept of computer science and its integration into the curricula of all levels of education is considered important. Although several empirical studies have already been carried out, investigating the development of computational thinking in pre-primary children is still at an early stage. The present study investigated the interaction of the independent variables cognitive type (Field independence-FI/Field dependence-FD), cognitive scaffolding in the form of two cognitive scaffolding tools (ST1/ST2) and gender (Girl/Boy) with the dependent variables Holistic Computational Thinking and the skill of Sequencing. In this research, one hundred and eighty children aged five to six years participated in the study. All research phases of the research were conducted for each participant individually at five different meetings. In the first research phase, CEFT (visual perception measurement test) was administered, followed by CAS (memory measurement test). The third, fourth and fifth research phases consisted of three teaching interventions implemented with the robotic device Bee-Bot. During the first teaching intervention, children became familiar with the robotic device Bee-Bot and were taught its basic programming functions. During the fourth research phase, children were divided into two groups based on their CEFT performance: (a) the FI group and (b) the FD group. Subsequently, each group with a different cognitive type was randomly divided into three groups, namely: (a) Experimental Group A, (b) Experimental Group B, and (c) Control Group according to the use/non-use of cognitive scaffolding (EXA/EXB/Control Group) creating six equal groups of children. The research was completed with the fifth research phase in which the cognitive scaffolding tools were withdrawn from the Experimental Groups and the children were evaluated for their performance in problem solving tasks measuring holistic computational thinking and the skill of sequencing. A theoretical model for evaluating the development of computational thinking was designed for the purposes of the present study. The model was applied to evaluate the development of computational thinking in the field of Mathematics and more specifically for the teaching of Geometry, a unit that is part of the preprimary education curriculum in the educational system of Cyprus. The findings of the study suggest that cognitive type, cognitive scaffolding and gender influence children's development of computational thinking in the context of learning with robotics activities. The results reinforce the notion that students can advance their learning when they are being taught in ways that correspond to their cognitive type and gender. In addition, the results of the research emphasize the need for cognitive support in cases where students use educational technology tools in order to learn new concepts.