Ανάπτυξη δεξιοτήτων υπολογιστικής σκέψης παιδιών ηλικίας από 6 μέχρι 12 ετών μέσα από δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής
Date
2023-03-05Author
Ξερού, Ευτυχία Α.Publisher
Πανεπιστήμιο Κύπρου, Σχολή Κοινωνικών Επιστημών και Επιστημών Αγωγής / University of Cyprus, Faculty of Social Sciences and EducationPlace of publication
ΚύπροςGoogle Scholar check
Keyword(s):
Metadata
Show full item recordAbstract
Η Υπολογιστική Σκέψη (Υ.Σ) αποτελεί αδιαμφισβήτητα μια από τις πιο σημαντικές δεξιότητες του 21ου αιώνα και ταυτίζεται ερευνητικά με την ανάγνωση και την αριθμητική. Ο σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η μελέτη της ανάπτυξης της Υ.Σ και των υποδεξιοτήτων της (Αλγοριθμική Σκέψη, Αποσφαλμάτωση, Αποσύνθεση, Αφαίρεση, Γενίκευση) στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση με τη χρήση εκπαιδευτικής ρομποτικής και προγραμματισμού. Επιπρόσθετα, διερευνάται το ενδεχόμενο επίδρασης επιπρόσθετων παραγόντων όπως, η ηλικία, το φύλο και ο γνωστικός τύπος. Στην παρούσα έρευνα έλαβαν μέρος 245 συμμετέχοντες, 122 αγόρια (49.8%) και 123 κορίτσια (50.2%) που επιλέχθηκαν με τυχαίο τρόπο. Για τις ανάγκες της πειραματικής διαδικασίας, διενεργήθηκαν τέσσερις ατομικές πειραματικές φάσεις οι οποίες είχαν τρεις μέρες χρονική απόσταση μεταξύ τους. Κατά την πρώτη φάση, χορηγήθηκε στον κάθε συμμετέχοντα το προ-πειραματικό δοκίμιο αξιολόγησης της Υ.Σ και των δεξιοτήτων της. Στη συνέχεια χορηγήθηκε το εργαλείο αξιολόγησης γνωστικού τύπου CEFT (Karp & Konstadt, 1971). Η δεύτερη φάση της ερευνητικής διαδικασίας αποτελείτο από δοκιμασίες εκπαίδευσης με αυθεντικές δοκιμασίες επίλυσης προβλημάτων για κάθε μια από τις τέσσερις ομάδες που είχαν εμπλακεί στην ερευνητική διαδικασία και στις οποίες είχαν χωριστεί οι συμμετέχοντες. Οι ομάδες διαφοροποιήθηκαν ως προς τα εργαλεία τα οποία χρησιμοποίησαν στη διαδικασία επίλυσης προβλημάτων. Στην πρώτη πειραματική ομάδα οι συμμετέχοντες είχαν την ευκαιρία να λύσουν τα αυθεντικά σενάρια επίλυσης προβλήματος προγραμματίζοντας τη ρομποτική συσκευή Dash μέσω της εφαρμογής προγραμματισμού τύπου μπλοκ Blockly σε πίστα, αφού λάμβαναν τις οδηγίες από τη ρομποτική συσκευή Dot, η οποία προγραμματιζόταν μέσω της εφαρμογής Go. Η δεύτερη ερευνητική ομάδα εκτελούσε κινήσεις σύμφωνα με τις οδηγίες που λάμβανε από τη ρομποτική συσκευή Dot η οποία προγραμματιζόταν μέσω της εφαρμογής Go. Η τρίτη ερευνητική ομάδα εκτελούσε κινήσεις σύμφωνα με τα αυθεντικά σενάρια επίλυσης προβλήματος και τις οδηγίες που λάμβανε από την ερευνήτρια. Η τέταρτη ομάδα ήταν η ομάδα ελέγχου. Η τρίτη φάση της έρευνας αφορούσε την επίλυση νέων αυθεντικών σεναρίων επίλυσης προβλημάτων, αλλά χωρίς παρέμβαση από την ερευνήτρια. Στην τέταρτη φάση της έρευνας, δόθηκε στον κάθε συμμετέχοντα το μετα-πειραματικό δοκίμιο (το ίδιο με το προ-πειραματικό δοκίμιο). Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας έδειξαν στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση της ηλικίας και των επιδόσεων στο μετα-πειραματικό δοκίμιο Υ.Σ, και πιο συγκεκριμένα τις υψηλότερες επιδόσεις στο μετα-πειραματικό δοκίμιο Υ.Σ, είχαν οι συμμετέχοντες οι οποίοι έλαβαν μέρος στην έρευνα με δύο ρομποτικές συσκευές ανεξαρτήτως ηλικίας. Επίσης, στην περίπτωση της στατιστικά σημαντικής αλληλεπίδρασης μεταξύ του φύλου και των τριών διαφορετικών ειδών παρεμβάσεων ως προς τις επιδόσεις στα σενάρια επίλυσης προβλήματος Υ.Σ, η έρευνα έδειξε ότι τα αγόρια είχαν υψηλότερες επιδόσεις από τα κορίτσια. Υπήρχε, επίσης, στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ του φύλου και των τριών διαφορετικών ειδών παρεμβάσεων ως προς τις επιδόσεις στο μετα-πειραματικό δοκίμιο, καθώς τα κορίτσια είχαν υψηλότερες επιδόσεις. Αναφορικά με τη στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση του Γνωστικού Τύπου και των επιδόσεων στο μετα-πειραματικό δοκίμιο Υ.Σ, τις υψηλότερες επιδόσεις είχαν οι συμμετέχοντες οι οποίοι συμμετείχαν με δύο ρομποτικές συσκευές ανεξάρτητα με το είδος του Γνωστικού τους Τύπου. Εν κατακλείδι, τα αποτελέσματα τεκμηριώνουν ερευνητικά αποδεδειγμένες εισηγήσεις για τη διδασκαλία και μάθηση όσον αφορά την ανάπτυξη της Υ.Σ με τη χρήση εργαλείων Εκπαιδευτικής Ρομποτικής στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση και μέσω τεχνικών ενσώματης νόησης. Computational Thinking is unquestionably one of the most important skills of the 21st century and is considered to be as important as reading and arithmetic. The purpose of this research is to examine the development of Computational Thinking and its subskills in primary school education, using educational robotics, programming and embodied cognition. Additionally, the specific research aims at investigating the potential effect of additional factors concerning individual characteristics, such as age, gender and cognitive type in the development of Computational Thinking. The present research study involves 245 participants, 122 boys (49.8%) and 123 girls (50.2%) who were randomly selected and participated in the research procedures. For the needs of the experimental procedure, four experimental phases were designed and carried out with an interval of three days each. Initially, the pre-experimental test was administered aiming at assessing each individual’s Computational Thinking skills. Following, the CEFT Cognitive type assessment tool (Karp & Konstadt, 1971) was administered to each individual. The second phase of the research process consisted of teaching. All participants were randomly divided into one of four research groups consisting of three intervention groups and one control group. The groups differed in terms of the robotic tools that the participants used in the learning process. The same problem-solving scenarios were used in all four groups. In the first experimental group, participants had the opportunity to solve authentic problem-solving scenarios by programming the Dash robotic device through the block-type programming application Blockly, on a mat, after receiving instructions from the Dot robotic device which was programmed through the application Go. The second research group performed bodily movements on the mat according to the instructions received from the robotic device Dot which was programmed through the Go application. The third research group also performed bodily movements and followed directions to solve the authentic scenarios on the mat as per the instructions received from the researcher without using any robotic device. The fourth group was the control group. The third phase took place with participants being engaged in solving new problems without any help from the researcher. In the fourth and final phase of the experimental procedure, each participant received the post-experimental assessment (the same as the pre-experimental assessment). The results of the present research showed a statistically significant interaction between age and the three intervention groups with regards to their performance on the Computational Thinking post-experimental test in favour of the Dash and Dot group. Moreover, statistically significant results were found between gender and the three types of interventions regarding the authentic problem-solving scenarios in favor of boys and between the gender and the performance in the post-experimental Computational Thinking test in favor of the girls. Furthermore, statistically significant results were found between Cognitive Type and performance in the post-experimental Computational Thinking test in favor of the learners that participated in the Dash and Dot group. In conclusion, the results document research-based recommendations for teaching and learning regarding the development of Computational Thinking skills with the use of Educational Robotics and programming.