Επαυξημένη πραγματικότητα στην κατανόηση εννοιών φυσικής σε μαθητές με νοητική αναπηρία

Abstract

Digital technology and lately immersive technologies support educational activities and provide motivation that are increasingly applied in Special Education settings. Augmented Reality (AR) adds virtual objects that enriches real world and seems to improve the level of engagement in teaching and learning of all students, including students with Intellectual Disabilities (ID). Additionally, three dimensional visual representations of the physical world contribute to understand concepts and reduce cognitive limitations that students with ID experience. However, there seems to exist a research gap regarding the study of AR learning environments in which students with ID engage in activities to acquire academic science content in line with real-life situations and, especially in abstract content. The purpose of the present empirical study was to implement a single subject research design and to evaluate the effects of a n AR system on the performance of six students with ID regarding the structure of matter microscopically, specifically the phases of water. Two different approaches were applied using AR glasses, systematic instruction and structured inquiry, and a functional relationship was found between the students' correct responses during the assessment sessions (the dependent variable) and the interventions with the AR glasses (independent variables). The three students who were enrolled in structured inquiry reached improved learning outcomes than the three students who were taught through systematic instruction on microscopic level of the phases of water and were trained in inquiry skills, too. Students with ID maintained the learning outcomes at a high level and generalized new knowledge in a different context. In addition, the evaluation of student experience (social validity) showed that the AR glasses helped the students acquire physics concepts as well as inquiry skills through a vivid experience. The students reported that they were satisfied with the use of AR glasses. Suggestions for future research include the design of AR-based interventions for other science concepts or disciplines for students with ID.

Η ψηφιακή τεχνολογία και πρόσφατα οι αναδυόμενες τεχνολογίες παρέχουν κίνητρα και υποστηρίζουν εκπαιδευτικές δραστηριότητες που εφαρμόζονται όλο και περισσότερο στην Ειδική Εκπαίδευση. Η Επαυξημένη Πραγματικότητα (ΕΠ) δημιουργεί εμπειρίες που εμπλουτίζουν τον πραγματικό κόσμο, προσθέτοντας τρισδιάστατα εικονικά αντικείμενα σε πραγματικό χρόνο ενώ φαίνεται να βελτιώνει το επίπεδο εμπλοκής στη διδασκαλία όλων των μαθητών, συμπεριλαμβανομένων των μαθητών με Νοητική Αναπηρία (ΝΑ). Πρόσθετα, οι τρισδιάστατες οπτικές αναπαραστάσεις στον φυσικό κόσμο συμβάλλουν στην κατανόηση εννοιών και τη μείωση των περιορισμών που εμφανίζουν οι μαθητές με ΝΑ στον ακαδημαϊκό τομέα. Ωστόσο, φαίνεται να υπάρχει ένα ερευνητικό κενό ως προς τη μελέτη περιβαλλόντων μάθησης ΕΠ στα οποία οι μαθητές με ΝΑ μπορούν να εμπλακούν σε δραστηριότητες απόκτησης περιεχομένου Φυσικών Επιστημών το οποίο να σχετίζεται με πραγματικές καταστάσεις, ιδίως με το απαιτητικό περιεχόμενο αφηρημένων εννοιών. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να εφαρμόσει ερευνητικό σχέδιο μεμονωμένου ατόμου και να αξιολογήσει τις επιδράσεις ενός συστήματος ΕΠ στην επίδοση έξι μαθητών με ΝΑ για τις φάσεις του νερού σε μικροσκοπικό επίπεδο. Εφαρμόστηκαν δύο προσεγγίσεις με τη χρήση γυαλιών ΕΠ, δομημένη διερεύνηση στους τρεις από τους έξι μαθητές και συστηματική διδασκαλία στους άλλους τρεις. Βρέθηκε λειτουργική σχέση μεταξύ των σωστών απαντήσεων των μαθητών κατά τη διάρκεια των συνεδριών αξιολόγησης και των παρεμβάσεων με τα γυαλιά ΕΠ. Στην περίπτωση της διερεύνησης οι μαθητές σημείωσαν αυξημένα μαθησιακά αποτελέσματα από τη συστηματική διδασκαλία και πρόσθετα εξασκήθηκαν σε δεξιότητες διερεύνησης. Οι μαθητές με ΝΑ διατήρησαν τα μαθησιακά αποτελέσματα σε υψηλό επίπεδο και γενίκευσαν τη νέα γνώση. Επιπλέον, η αξιολόγηση της εμπειρίας των μαθητών έδειξε ότι τα γυαλιά ΕΠ συνέβαλαν στην κατάκτηση όρων Φυσικής και δεξιοτήτων διερεύνησης μέσω της βιωματικής εμπειρίας, την οποία οι μαθητές με ΝΑ ανέφεραν ότι απόλαυσαν. Οι προτάσεις για μελλοντική έρευνα περιλαμβάνουν το σχεδιασμό παρεμβάσεων μέσω της τεχνολογίας ΕΠ για άλλες έννοιες Φυσικής και άλλα αντικείμενα, που απευθύνονται σε μαθητές με ΝΑ για την απόκτηση γραμματισμού στις ΦΕ.