Διδακτική της Πληροφορικής: η επίδραση του γνωστικού τύπου και διδακτικών παρεμβάσεων στις επιδόσεις μαθητών Μέσης Εκπαίδευσης

Abstract

Το μάθημα της Πληροφορικής, παρόλο που τα τελευταία χρόνια θεωρείται ένα από τα σημαντικότερα γνωστικά αντικείμενα του Αναλυτικού Προγράμματος της Μέσης Εκπαίδευσης, το μάθημα εξακολουθεί να διδάσκεται κυρίως με δασκαλοκεντρικό τρόπο, αγνοώντας βασικές ατομικές διαφορές των μαθητών. Βασική παράμετρο των ατομικών χαρακτηριστικών των μαθητών αποτελεί o γνωστικός τύπος των μαθητών και συγκεκριμένα, πώς μαθητές διαφορετικού γνωστικού τύπου επεξεργάζονται την πληροφορία, μαθαίνουν και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Στόχος της παρούσας εργασίας αποτέλεσε η διερεύνηση της επίδρασης του γνωστικού τύπου στις μαθησιακές επιδόσεις μαθητών/τριών 13 και 14 ετών στην Ενότητα της δομής διακλάδωσης, όπου οι μαθητές/τριες έχουν σημαντικές παρανοήσεις, στο μάθημα της Πληροφορικής. Οι μαθητές/τριες χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, ως προς το γνωστικό τους τύπου: (α) Γνωστικός Τύπος Εξαρτημένος του Πεδίου - ΓΤΕΠ και σε Γνωστικός Τύπος Ανεξάρτητος του Πεδίου - ΓΤΑΠ. Στη συνέχεια οι μαθητές/τριες χωρίστηκαν σε δύο ομάδες. Στην Ομάδα Α’, τοποθετήθηκαν οι μαθητές οι οποίοι είχαν μάθει πρώτα με το λογισμικό Λεκτικής Περιγραφής και μετά με το λογισμικό Λογικά Διαγράμματα και στην Ομάδα Β οι μαθητές/τριες οι οποίες είχαν μάθει πρώτα με το λογισμικό Λογικά Διαγράμματα και μετά με το λογισμικό Λεκτικής Περιγραφής. Για τους σκοπούς της παρούσας έρευνας αναπτύχθηκε το διδακτικό υλικό και τα διαγνωστικά δοκίμια τα οποία χρησιμοποιήθηκαν, όπως επίσης και τα δύο λογισμικά. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι ο γνωστικός τύπος διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην εκμάθηση της δομής διακλάδωσης. Οι μαθητές/τριες και των δύο γνωστικών τύπων, οι οποίοι είχαν διδαχθεί τη δομή διακλάδωσης πρώτα με Λεκτική Περιγραφή και μετά με Λογικά Διαγράμματα είχαν υψηλότερο μέσο όρο. Ωστόσο, τα αποτελέσματα δεν έδειξαν στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ του γνωστικού τύπου και της σειράς εκμάθησης των λογισμικών ως προς τις επιδόσεις των μαθητών. Εντούτοις, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η σειρά εκμάθησης των λογισμικών επηρέασε σε στατιστικά σημαντικό βαθμό το μεταπειραματικό δοκίμιο Λογικών Διαγραμμάτων. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ κοριτσιών και αγοριών, στην επίδοση, όταν διδάχθηκαν με τα δύο λογισμικά. Συμπερασματικά, τα ευρήματα της παρούσας έρευνας έχουν δείξει τη σημαντικότητα της συμπερίληψης του γνωστικού τύπου και του φύλου των μαθητών στη διδασκαλία της Πληροφορικής και συγκεκριμένα της δομής διακλάδωσης. Επιπρόσθετα, η σειρά διδασκαλίας της δομής διακλάδωσης, λαμβάνοντας υπόψη το φύλο των μαθητών/τριών φαίνεται να αποτελεί σημαντικό παράγοντα στη βελτίωση της επίδοσης των μαθητών. Τα πορίσματα της έρευνας μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο από στελέχη του Υπουργείου Παιδείας όσο και από εκπαιδευτικούς και να συμβάλουν σημαντικά στην αναβάθμιση της διδασκαλίας του μαθήματος της Πληροφορικής και κατ’ επέκταση τη βελτίωση της επίδοσης των μαθητών/τριών. Με αυτό τον τρόπο, θα μπορούσε να προσαρμοστεί το αναλυτικό πρόγραμμα του μαθήματος της Πληροφορικής, σύμφωνα με την παρούσα έρευνα, ανάλογα με τον γνωστικό τύπο και το φύλο των μαθητών/τριών, για να έχουν καλύτερα μαθησιακά αποτελέσματα.

Computer Science (CS) in Secondary Education is taught mainly through one-size-fits-all approaches ignoring individual cognitive and gender differences. The research reported herein aimed to fill this gap in the existing body of the literature by examining the effects of two computer software on 13 and 14-year old students’ understanding of the IF-THEN-ELSE structure taking into consideration students’ cognitive type of field-dependence/independence (FD-I). Specifically, the research assumed a counterbalanced design and investigated whether there were any statistically significant differences in the performance of field-dependent (FD) and field-independent (FI) students when they learned about IF-THEN-ELSE using two different computer software and whether the order in which they used the software differentially affected their learning. For the IF-THEN-ELSE structure FD-I becomes important to consider, because its teaching involves the use of verbal and visual representations (e.g., logical diagrams). According to previous investigations, learning with visual representations in CS have not always been beneficial to all learners (Komis, 1998). To this end, the authors designed and developed two software to teach IF-THEN-ELSE. The first software was primarily based on the use of logical diagrams (LD) and the other used a method based on verbal descriptions/explanations (VD). Accordingly, the present study compared the performance of FD and FI children, aged between 13 and 14 years old, on knowledge tests before and after an intervention that consisted of a sequence of learning activities with these two types of software (LD and VD) in order to learn about the IF-THEN-ELSE structure. One sequence of activities involved learning with the LD software followed by the VD software, and the other sequence involved the reverse. The research sought to examine whether the order of learning with the two types of software would interact with learners’ FD-I or gender leading to different learning performances for the FD and FI learners. As it is well confirmed from previous research, FD learners face difficulties in exploring and understanding visual representations because this kind of learning requires advanced analytical skills - skills that FD learners are well-known for not having (Narayanan & Hegarty, 1998; Hall, 2000; Waring & Evans, 2014). On the basis of these findings, the authors hypothesized that learning first with the VD software would facilitate FD learners’ subsequent learning with the LD software, enabling them to outperform, on the same tests, the FD students who worked first with the LD software and the VD software second. The results of this research study showed that both FD and FI learners in Group A who learned about the IF-THEN-ELSE structure using the VD software first followed by the LD software outperformed the FD and FI learners in Group B who learned first with the LD software and then with the VD software. These findings confirm the research hypothesis that the performance of FD learners, on both posttests, in Group A would be significantly better than the performance of FD learners in Group B. Thus, based on this empirical evidence, the order of learning with the software facilitated FD learners’ understanding of the branching structure. Therefore, it follows that learners’ understanding of CS constructs can be improved if CS teachers take into consideration learners’ cognitive type and gender and prepare tools and learning materials to help FD learners overcome cognitive obstacles. The results of this study are consistent with the latest developments in the field of individual cognitive differences explicating that FD-I is influenced by the design of the learning environment and that FD learners’ weaknesses to understand complex visual representations can be addressed through an appropriate learning design.