Αξιοποίηση αισθητήρων κίνησης για τη διδασκαλία Φ.Ε. στο δημοτικό, μέσω της προσέγγισης μάθησης μέσω παιχνιδιών (game based learning)

Abstract

The present research lies in the field of Body Movement Sensor Digital Game Based Learning. The cognitive subject concerns the field of Sciences and in particular the thematic unit of Renewable Energy Sources. The main issue that had to be studied was if the use of a body motion sensor through an educational electronic game can have a positive impact on the students’ cognitive level in the field of Science. To achieve this, several research queries had to be explored. These queries mainly concerned not only the potential impact that the motion sensor can have on the cognitive level of students, but also on increasing or decreasing the intrinsic motivation for learning. In addition, through the similar queries raised, the factors involved in cooperative learning, fun through gameplay, sensor technology, demographics, and student views were explored. During this thesis, the LiX + theoretical framework for educational games was developed. The teacher can use it to design educational activities, to evaluate possible games he/she wants to use in the classroom or even to design his/her own game. The design of “Altenerville” electronic game, which was created for the purposes of this research from scratch, was based on the aforementioned framework. The game was designed in ScratchX software and connected to the latest Microsoft Kinect One Motion Sensor. The game scenario refers to the energy collection exclusively from Renewable Energy Sources in order to move a train. The train remains in a village that has exhausted all the existing energy sources and moving it is the only way for residents to survive. The forms of energy contained in the game are based on wind, solar and biofuels. The survey was carried out in Spring 2018 at 2 primary schools located in the cities of Piraeus and Serres. A total of 104 students from 5th and 6th grade participated in the survey. The students were divided into two groups, the experimental group and the control group. For the collection of the results, worksheets were filled in from all pupils after the end of the activity. Moreover, interviews with the children of the experimental group were conducted. In order to conduct a safe conclusion, the results of the total score of the students of the two groups were analyzed with the aid of SPSS software, running t-test. Thus, it appears that "Altenerville" electronic game positively influenced the students of the experimental group as they showed a significant improvement in the specific subject of Science compared to their classmates in the control group, who scored much less.

Η έρευνα της παρούσας διατριβής κινήθηκε στον χώρο της Μάθησης μέσω Ψηφιακών Παιχνιδιών με τη χρήση Αισθητήρα Κίνησης Σώματος (Body Movement Sensor Digital Game Based Learning). Το γνωστικό αντικείμενο με το οποίο ασχολήθηκε ήταν αυτό των Φυσικών Επιστημών και ειδικότερα η θεματική ενότητα των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Το βασικό ζητούμενο ήταν να διερευνηθεί σε ικανοποιητικό δείγμα μαθητών κατά πόσο η χρήση αισθητήρα κίνησης σώματος μέσα από ένα εκπαιδευτικό ηλεκτρονικό παιχνίδι μπορεί να έχει θετικές επιπτώσεις στο γνωστικό επίπεδο των μαθητών στον τομέα των Φυσικών Επιστημών. Για την επίτευξη του στόχου αυτού διατυπώθηκαν μια σειρά ερευνητικών ερωτημάτων. Αυτά αφορούσαν κυρίως τις πιθανές επιπτώσεις που μπορεί να έχει ο αισθητήρας κίνησης στο γνωστικό επίπεδο των μαθητών αλλά και στην αύξηση ή μείωση του κινήτρου για μάθηση. Επιπλέον, διερευνήθηκαν οι παράγοντες που αφορούσαν στη συνεργατική μάθηση, στη διασκέδαση μέσα από το παιχνίδι, στην τεχνολογία του αισθητήρα, στα δημογραφικά στοιχεία και στις απόψεις των μαθητών. Κατά τη διάρκεια της παρούσας διατριβής αναπτύχθηκε το θεωρητικό πλαίσιο σχεδιασμού εκπαιδευτικών παιχνιδιών LiX+. Μπορεί να το χρησιμοποιήσει ο εκπαιδευτικός για να σχεδιάσει εκπαιδευτικές δραστηριότητες, να αξιολογήσει πιθανά παιχνίδια που θέλει να χρησιμοποιήσει μέσα στην τάξη ή ακόμα και να σχεδιάσει το δικό του παιχνίδι. Εκεί στηρίχθηκε ο σχεδιασμός του παιχνιδιού Altenerville το οποίο δημιουργήθηκε εξ αρχής για τις ανάγκες της παρούσας έρευνας. Το παιχνίδι σχεδιάστηκε στο πρόγραμμα ScratchX και συνδέθηκε με τον αισθητήρα κίνησης Microsoft Kinect One. Η υπόθεση του παιχνιδιού σχετίζεται με τη συλλογή ενέργειας για τη μετακίνηση ενός τρένου αποκλειστικά από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας. Το τρένο βρίσκεται σε ένα χωριό που έχει εξαντλήσει όλη την υπάρχουσα ενέργεια και η μετακίνησή του είναι ο μόνος τρόπος επιβίωσης των κατοίκων. Οι μορφές ενέργειας που εμπεριέχονται στο παιχνίδι είναι η αιολική ενέργεια, η ηλιακή και τα βιοκαύσιμα. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε την άνοιξη του 2018 σε σχολεία του Πειραιά και των Σερρών. Συνολικά συμμετείχαν στην έρευνα 104 μαθητές Ε’ και Στ΄Δημοτικού. Οι μαθητές χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, την πειραματική ομάδα και την ομάδα ελέγχου. Για την συλλογή των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκαν φύλλα εργασίας που δόθηκαν σε όλους τους μαθητές μετά το πέρας της δραστηριότητας καθώς και συνεντεύξεις στα παιδιά της πειραματικής ομάδας. Για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων έγινε ανάλυση των αποτελεσμάτων της συνολικής βαθμολογίας των μαθητών των δύο ομάδων με το λογισμικό SPSS και συγκεκριμένα έλεγχος t-test. Φαίνεται ότι το ηλεκτρονικό παιχνίδι «Altenerville» επηρέασε θετικά τους μαθητές της πειραματικής ομάδας καθώς παρουσίασαν σημαντική βελτίωση στο συγκεκριμένο γνωστικό αντικείμενο των Φυσικών Επιστημών, σε σχέση με τους συμμαθητές τους της ομάδας ελέγχου, οι οποίοι συγκέντρωσαν αρκετά μικρότερη βαθμολογία.