Μηχανισμός ανοικτού υλικού για εξ αποστάσεως υλοποίηση εργαστηριακών δραστηριοτήτων σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα φυσικών επιστημών, STEAM και εκπαιδευτικής ρομποτικής: ανάπτυξη, ευχρηστία του και τεχνολογική αποδοχή του από μεριάς εκπαιδευτικών

Abstract

The growing need for distance education caused by the COVID-19 pandemic brings to the fore problems with a focus on laboratory exercises. The need to investigate the introduction of remote implementation of laboratory activities (with open hardware) is reflected in the international literature through a number of issues in the development of laboratory structures in every educational institution from primary to secondary school and university. All these factors make the existence of remote labs as the next step in educational technology. The aim of the dissertation is to design and develop an educational tool, with open hardware which used by teachers in the distance implementation of laboratory activities in the teaching of Science, STEAM and Educational Robotics, in educational environments. This training mechanism was designed so that the teacher could create his own remote laboratory activities without the complexity of closed systems. In evaluation involved 125 persons (students of program EPPAIK of ASPAITE) in a series of operations and evaluations. The research investigated a) the Technological Anxiety and the expectations of the remote open source mechanisms for laboratory exercises, b) the Usability of the system and c) the evaluation of the educational mechanism (open hardware) for remote implementation of laboratory activities through a proposed, modified model of the Unified Theory of Acceptance and Use (UTAUT). The results show the positive contribution of the mechanism of the dissertation to the distance implementation of laboratory activities in the teaching of Natural Sciences, STEAM and Educational Robotics, in educational environments.

Σήμερα, ειδικά μετά την πανδημία του COVID-19, η αυξανόμενη ανάγκη για εξ αποστάσεως εκπαίδευση, φέρνει στην επιφάνεια προβλήματα στον τομέα υλοποίησης εργαστηριακών ασκήσεων και εργαστηριακών πειραμάτων. Η ανάγκη για τη διερεύνηση της εισαγωγής μηχανισμών, με ανοικτό υλικό, για την εξ αποστάσεως υλοποίηση εργαστηριακών δραστηριοτήτων, αποτυπώνεται από τη διεθνή βιβλιογραφία μέσα από ένα πλήθος ζητημάτων που αναφέρονται και στις τρεις εκπαιδευτικές βαθμίδες. Τέτοιοι μηχανισμοί ανοικτού υλικού επιτρέπουν στους εκπαιδευτικούς να δημιουργούν τις δικές τους εξ αποστάσεως εργαστηριακές ασκήσεις δίχως την πολυπλοκότητα των κλειστών και μεγάλου κόστους εμπορικών συστημάτων. Δημιουργοί τέτοιων μηχανισμών ανοικτού υλικού μπορούν να είναι εκπαιδευτικοί που έχουν κατάρτιση και/ή εμπειρία στην ανάπτυξη δραστηριοτήτων STEAM και Εκπαιδευτικής Ρομποτικής με χρήση της πλατφόρμας Arduino. Χρήστες τέτοιων μηχανισμών μπορούν να είναι εκπαιδευτικοί Α/θμιας εκπαίδευσης για τη διδασκαλία μαθημάτων Φυσικών Επιστημών και δραστηριοτήτων Εκπαιδευτικής Ρομποτικής και STEAM στο πλαίσιο των Εργαστηρίων Δεξιοτήτων, καθώς και εκπαιδευτικοί Φυσικών Επιστημών και Τεχνολογικών Ειδικοτήτων στην Β/θμια εκπαίδευση. Στη διατριβή προτείνεται η σχεδίαση και η υλοποίηση ενός ενδεικτικού μηχανισμού ανοικτού υλικού για την εξ αποστάσεως υλοποίηση εργαστηριακών δραστηριοτήτων σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα Φυσικών Επιστημών, STEAM και Εκπαιδευτικής Ρομποτικής. Ερευνητικός στόχος της διατριβής αποτελεί η διερεύνηση της στάσης των εκπαιδευτικών στην προοπτική αποδοχής και εκπαιδευτικής χρήσης τέτοιων μηχανισμών μέσω προσαρμοσμένου μοντέλου της Ενοποιημένης Θεωρίας Αποδοχής και Χρήσης της Τεχνολογίας. Στην έρευνα αξιολόγησης του μηχανισμού συμμετείχαν 125 άτομα με σπουδές Μηχανικών-Τεχνολόγων, Θετικών Επιστημών και άλλων Επιστημών, σε παράρτημα του Ετήσιου Προγράμματος Παιδαγωγικής Κατάρτισης (ΕΠΠΑΙΚ) της ΑΣΠΑΙΤΕ. Στην έρευνα διερευνήθηκαν, α) η πιθανή ύπαρξη «Τεχνολογικού Άγχους» και οι προσδοκίες των ατόμων ως προς την παιδαγωγική χρησιμότητα των εξ αποστάσεως μηχανισμών για υλοποίηση εργαστηριακών δραστηριοτήτων, β) ο παράγοντας Ευχρηστίας του προτεινόμενου συστήματος ως προς: τη Χρησιμότητα (Usefulness), την Ευκολία Χρήσης (Ease of Use), την Ευκολία Εκμάθησης (Ease of Learning) και την Ικανοποίηση (Satisfaction) του χρήστη και γ) η τεχνολογική αποδοχή και η υιοθέτηση του προτεινόμενου ενδεικτικού μηχανισμού ανοικτού υλικού για την εξ αποστάσεως υλοποίηση εργαστηριακών δραστηριοτήτων σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα Φυσικών Επιστημών, STEAM και Εκπαιδευτικής Ρομποτικής. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν θετικότητα ως προς την αποδοχή του μηχανισμού σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα Φυσικών Επιστημών, STEAM και Εκπαιδευτικής Ρομποτικής για εξ αποστάσεως υλοποίηση εργαστηριακών δραστηριοτήτων.