Δεξιότητες εκπαιδευτικών στην ανάπτυξη σεναρίων εκπαιδευτικής ρομποτικής: διερεύνηση και σχεδιασμός κατάλληλου πλαισίου προετοιμασίας των εκπαιδευτικών

Abstract

The present dissertation attempts to integrate Educational Robotics (ER) into the curriculum of the Department of Primary Education (Teacher Training for Primary Education). It presents an exploration of possibilities offered by ER in the reorientation of basic training in Education for future teachers, with the aim of producing teaching material and integrating it into everyday teaching practice, through the creation of didactic scenarios. The research objective is the dismantling of parts that compose the learning process with the use of the ER and the identification of those elements which affect learning outcomes, such as motivation, goals, usability, hardware management, adaptability difficulties and factors university students themselves consider important. The participates learned to design, construct and program robotic artifacts by following engineering principles and went from "learning ER" to "teaching with ER" based on the framework of Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK). The main contribution of this research was the customization and adaptation of an ER course for the preparation of future teachers and cover the needs of the primary education curriculum, through experiential learning processes of problem solving.The methodology chosen as the most appropriate was Action Research (AR), as the process of conducting it aims simultaneously at changing and improving the educational process through repeated interventions and has been applied for six consecutive years. This empirical research began to identify variables and factors related to the teaching of ER to future teachers. Major deficiencies were identified in Coding and Engineering, as well as in general Science and Technology Literacy (STL), covering didactic course weakness related to materials.The research results have shown that future teachers with appropriate preparation are able to develop didactic scenarios, especially in Science and Mathematics. Interventions revealed that by using hands-on learning pathways with ER has had a positive change in attitude towards technology and increased self-esteem for its use in teaching. Participants feel more capable of "Teaching with ER" through the use, creation and extension of ER's curriculum scenarios and less of the "Teaching ER" with the fear of technical problems and time of implementation. The didactic scenarios were aimed at enhancing learning, experimentation and interdisciplinary approaches, and used the robot as a enchanting learning tool with a playful role.The dissertation focuses on the effective rearrangement of the teaching process; the sequence of teaching subjects and the administration of the teaching class duration, utilizing the ER and aims at an “effective classroom”. It demands comprehensive preparation from the future teachers, especially by incorporating experiential ER activities in the program of studies. Lastly, it recognizes the importance of prerequisite knowledge in STEM, in order to shape a scientific and technological culture.

Η παρούσα διατριβή είναι μια προσπάθεια ενσωμάτωσης της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής (ΕΡ) στο πρόγραμμα σπουδών ενός Παιδαγωγικού Τμήματος Δημοτικής Εκπαίδευσης (τμήματος προετοιμασίας εκπαιδευτικών για την Πρωτοβάθμια εκπαίδευση). Παρουσιάζει την διερεύνηση των δυνατοτήτων που παρέχει η ΕΡ στον αναπροσανατολισμό της βασικής εκπαίδευσης των μελλοντικών εκπαιδευτικών με στόχο τη παραγωγή διδακτικού υλικού και την ενσωμάτωση του στην καθημερινή διδακτική πρακτική μέσω της δημιουργίας διδακτικών σεναρίων. Στόχος της έρευνας ήταν η αποδόμηση των μερών που συνθέτουν τη διαδικασία μάθησης με τη χρήση της ΕΡ και τον εντοπισμό εκείνων των στοιχείων της που επηρεάζουν το μαθησιακό αποτέλεσμα, όπως κίνητρα, στόχοι, ευχρηστία, διαχείριση υλικού, η προσαρμοστικότητα στη δυσκολία και παράγοντες τους οποίους οι ίδιοι οι φοιτητές θεώρησαν σημαντικούς. Οι συμμετέχοντες φοιτητές έμαθαν να σχεδιάζουν, να κατασκευάζουν και να προγραμματίζουν ρομποτικά τεχνουργήματα ακολουθώντας αρχές μηχανικής και πέρασαν από το «Μαθαίνω ΕΡ» στο «Διδάσκω με την ΕΡ» με βάση το πλαίσιο TPACK. Η κύρια συμβολή της ερευνάς ήταν η παραμετροποίηση και προσαρμογή ενός μαθήματος ΕΡ στην προετοιμασία των μελλοντικών δασκάλων, ώστε να καλύπτει τις ανάγκες του προγράμματος σπουδών της πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης, μέσα από βιωματικές μαθησιακές διαδικασίες επίλυσης προβλημάτων.Η μεθοδολογία που επιλέχθηκε ως καταλληλότερη ήταν η Έρευνα Δράσης (ΕΔ), καθώς η διαδικασία διεξαγωγής της στοχεύει ταυτόχρονα στην αλλαγή και τη βελτίωση της εκπαιδευτικής διαδικασίας μέσω επαναλαμβανομένων παρεμβάσεων και εφαρμόστηκε για έξι διαδοχικά έτη. Η εμπειρική αυτή έρευνα ξεκίνησε για να διαπιστώσει μεταβλητές και παράγοντες που σχετίζονταν με την διδασκαλία της ΕΡ σε μελλοντικούς εκπαιδευτικούς. Εντοπίστηκαν και συμπληρώθηκαν σημαντικές ελλείψεις σε θέματα Προγραμματισμού και Μηχανικής αλλά και γενικότερης επιστημονικής και τεχνολογικής κουλτούρας, καλύπτοντας διδακτικές αδυναμίες που σχετιζόταν με την χρήση του υλικού.Τα αποτελέσματα της ΕΔ έδειξαν ότι οι μελλοντικοί δάσκαλοι με την κατάλληλη προετοιμασία είναι ικανοί να αναπτύξουν διδακτικά σενάρια, ιδιαίτερα στις ΦΕ και τα Μαθηματικά. Οι παρεμβάσεις αποκάλυψαν ότι με την χρήση βιωματικών τρόπων εκπαίδευσης με την ΕΡ υπήρξε μια θετική αλλαγή της στάσης απέναντι στην τεχνολογίας και αύξηση της αυτοεκτίμησης για την χρήση της στην διδακτική πράξη. Οι συμμετέχοντες αισθάνονται περισσότερο ικανοί για το «Διδάσκω με την ΕΡ» μέσω της χρήσης, δημιουργίας και επέκτασης διδακτικών σεναρίων ΕΡ και λιγότερο για το «Διδάσκω ΕΡ» έχοντας φόβο για τα τεχνικά προβλήματα και τον χρόνο υλοποίησης. Τα διδακτικά σενάρια, είχαν ως στόχο, την ενίσχυση της μάθησης, τον πειραματισμό και την διαθεματικότητα και χρησιμοποίησαν το ρομπότ με ρόλο εποπτικό και παιγνιώδη. Η διατριβή εστιάζει στην δόκιμη αναδιάρθρωση της διδακτικής διαδικασίας, της αλληλουχίας των γνωστικών αντικειμένων – μαθημάτων και της διαχείρισης του διδακτικού χρόνου, αξιοποιώντας την ΕΡ και στοχεύοντας στην αποτελεσματικότερη «σχολική τάξη». Αξιώνει την εμπεριστατωμένη προετοιμασία των εκπαιδευτικών, ιδιαίτερα με ενσωμάτωση βιωματικών δραστηριοτήτων ΕΡ στο πρόγραμμα σπουδών τους. Τέλος, αναγνωρίζει την σημασία της προϋπάρχουσας γνώσης των δασκάλων σε θέματα STEM, προκειμένου να συγκροτήσουν μία επιστημονική και τεχνολογική κουλτούρα.