Διαδικτυακά προσαρμοστικά εκπαιδευτικά συστήματα υπερμέσων στη διδακτική των φυσικών επιστήμων και της τεχνολογίας

Abstract

This doctoral dissertation deals with design and implementation issues of an adaptive educational hypermedia system (aehs). Aehs can be considered as the solution to the problems of traditional educational hypermedia systems. More specifically, it deals with: (i) the design of an educational framework based on constructivism that it will guide the aehs’s educational decisions and the design of domain model. Also, it will set the goals and the functionality of adaptation, the feedback, the assessment, the participation of student in collaborative problem solving activities, and it also will determine the combination of adaptation techniques, taking into consideration the content and making the best of the learner’s specific characteristics, (ii) the selection of the learning styles model, (iii) issues of sharing the control between the learner and the system, (iv) the selection of the appropriate adaptive navigation techniques, (v) a learner-centred method meta-adaptive navigation, (vi) the interactive problem solving support through the activities, (vii) a learner-centred method of adaptive group formation , and (viii) issues of adaptive presentation. In the frame of this dissertation, we designed and implemented the aehs ματηεμα that combines the constructivist, the socio-cultural and the meta-cognitive didactic models, and it also supports the individual and collaborative learning. Τhe didactic strategies supported by the mathema based on kolb’s learning styles model. The general aim of the mathema is to support senior high school learners or novices of higher education, through an interactive and constructivist educational material, in Learning science individually and/or collaboratively, and overcoming their possible misconceptions and learning difficulties. At the current version, appropriate educational material has been developed for the learning of electromagnetism. The adaptive and intelligent techniques supported by the mathema are: curriculum sequencing, adaptive presentation, adaptive and meta-adaptive navigation, interactive problem solving support, and adaptive group formation. At the end of this dissertation, researches for the development and the formative assessment of the ματηεμα, the conclusions and the future research are presented. Researches indicated that the senior high school students increase their performance by studying the mathema. Also, the formative assessment of the mathema indicated that almost all its functions are useful and user-friendly.

Η παρουσα διατριβη ασχολειται με ζητηματα σχεδιασης και υλοποιησης ενος προσαρμοστικου εκπαιδευτικου συστηματος υπερμεσων (πεσυ). Τα πεσυ μπορουν να θεωρηθουν ως η απαντηση στα προβληματα που παρουσιαζουν τα παραδοσιακα συστηματα υπερμεσων. Συγκεκριμενα, ασχολειται με: (i) τη σχεδιαση ενος εκπαιδευτικου πλαισιου, που βασιζεται στη θεωρια του εποικοδομισμου και κατευθυνει τις εκπαιδευτικες αποφασεις του πεσυ και τη σχεδιαση του πεδιου γνωσης, καθοριζει τους στοχους και τη λειτουργικοτητα της προσαρμογης του, την ανατροφοδοτηση, την αξιολογηση, την εμπλοκη του εκπαιδευομενου σε συνεργατικες δραστηριοτητες επιλυσης προβληματος και προσδιοριζει το συνδυασμο τεχνολογιων προσαρμογης που το υλοποιουν, λαμβανοντας υποψη το περιεχομενο και αξιοποιωντας τα ιδιαιτερα χαρακτηριστικα του εκπαιδευομενου, (ii) την επιλογη ενος καταλληλου μοντελου μαθησιακου στιλ, (iii) ζητηματα διαμοιρασμου του ελεγχου μεταξυ εκπαιδευομενου και συστηματος, (iv) την επιλογη καταλληλων προσαρμοστικων τεχνικων πλοηγησης, (v) μια μεθοδο μετα-προσαρμοστικης πλοηγησης, (vi) μια μεθοδο αλληλεπιδραστικης επιλυσης προβληματος μεσω δραστηριοτητων, (vii) μια μεθοδο προσαρμοστικου σχηματισμου ομαδων συνεργασιας και (viii) ζητηματα προσαρμοστικης παρουσιασης του εκπαιδευτικου υλικου. Στο πλαισιο της διατριβης, σχεδιαστηκε και υλοποιηθηκε το πεσυ ματηεμα το οποιο συνδυαζει το εποικοδομιστικο, το κοινωνικο-πολιτισμικο και το μεταγνωστικο διδακτικο μοντελο και υποστηριζει εξατομικευμενη και συνεργατικη μαθηση. Οι διδακτικες στρατηγικες βασιζονται στον κυκλο μαθησης και στο μοντελο μαθησιακου στιλ του kolb. Ο γενικος σκοπος του πεσυ ματηεμα ειναι να υποστηριξει τους εκπαιδευομενους διαμεσου ενος αλληλεπιδραστικου και εποικοδομιστικου εκπαιδευτικου περιβαλλοντος προκειμενου να οικοδομησουν τη γνωση τους στις φυσικες επιστημες και στην τεχνολογια, ατομικα και/η συνεργατικα, και να ξεπερασουν τις εσφαλμενες αντιληψεις τους και τις μαθησιακες τους δυσκολιες. Στην τρεχουσα εκδοση, εχει αναπτυχθει καταλληλο εκπαιδευτικο υλικο για την εκμαθηση του ηλεκτρομαγνητισμου. Οι προσαρμοστικες και ευφυεις τεχνικες που υποστηριζει το πεσυ ματηεμα ειναι: η αλληλουχια μαθηματων, η προσαρμοστικη παρουσιαση, η προσαρμοστικη και μετα-προσαρμοστικη πλοηγηση, η αλληλεπιδραστικη επιλυση προβληματος και ο προσαρμοστικος σχηματισμος ομαδων. Στο τελος της διατριβης παρουσιαζονται ερευνες για τη σχεδιαση και την αξιολογηση του πεσυ ματηεμα, τα συμπερασματα των ερευνων και η μελλοντικη ερευνα. Έρευνες εδειξαν οτι οι μαθητες δευτεροβαθμιας εκπαιδευσης αυξανουν τις επιδοσεις τους μελετωντας μεσω του πεσυ ματηεμα. Επισης, η διαμορφωτικη αξιολογηση του πεσυ ματηεμα εδειξε οτι σχεδον ολες οι λειτουργιες του ειναι χρησιμες και ευχρηστες.