Σχεδιασμός, ανάπτυξη, εφαρμογή και αξιολόγηση του υβριδικού μοντέλου διδασκαλίας της μοριακής συμμετρίας

Abstract

The subject of the present Thesis was the design, development, implementation and assessment of a hybrid course on Molecular Symmetry and Group Theory combining traditional face to face instruction with an online web enhanced learning environment. 80 multi-representational educational material including 3D interactive molecular visualization applets was designed, developed, and effectively integrated in the course in order to enhance students’ learning and facilitate their practice with molecular symmetry concepts. Moodle CMS was utilized for content delivery in study blocks, formative online assessment, final examination, student tracking, communication and feedback. The hybrid course of Molecular Symmetry and Group Theory has run at three winter semesters for the academic years 2008-09, 2009-10 and 2010-11. In order to evaluate the effectiveness of the hybrid course we carried out an exit survey to elicit students’ attitudes towards the hybrid instructional model, course’s material and their experience of the learning environment. Supplementary quantitative data from Moodle tracking and e-grade book utilities were retrieved and analyzed in order to examine the impact of hybrid learning environment on students’ involvement and performance. Another research aspect concerning this dissertation is the investigation of chemistry students’ cognitive ability to transform between 3D and 2D molecular representations. A diagnostic application which is consisted of two parts examining participants’ ability to transform a given 2D to a 3D configuration and vice versa was designed, developed and implemented in fourth year undergraduates before their registration in the hybrid course, as well as first year undergraduate and postgraduate students in the Chemistry Department of Aristotle University.

Αντικείμενο της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής αποτελεί ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη, η εφαρμογή και η αξιολόγηση του υβριδικού μαθήματος της Μοριακής Συμμετρίας και της Θεωρίας Ομάδων στο Τμήμα Χημείας Α.Π.Θ. Το υβριδικό αυτό μοντέλο αποτελεί συνδυασμό συμβατικής διδασκαλίας με από απόσταση δραστηριότητες των φοιτητών μέσα στο περιβάλλον του Moodle. Ο βασικός σκοπός της υιοθέτησης του υβριδικού μοντέλο σε αυτό το προπτυχιακό μάθημα ήταν η ανάπτυξη ενός φοιτητοκεντρικού περιβάλλοντος εκπαίδευσης, το οποίο i) δίνει τη δυνατότητα ενσωμάτωσης στην εκπαιδευτική διαδικασία δραστηριοτήτων που βασίζονται σε 80 μικροεφαρμογές τρισδιάστατης μοριακής οπτικοποίησης που αναπτύχθηκαν στα πλαίσια της διατριβής ii) ενθαρρύνει τους φοιτητές να συμμετέχουν ενεργά στη μαθησιακή διαδικασία, iii) προωθεί την αλληλεπίδραση ανάμεσα στους φοιτητές, το περιεχόμενο του μαθήματος και τον διδάσκοντα, iv) υποστηρίζει την κατανόηση και τη μάθηση του γνωστικού αντικείμενου και v) προσφέρει μία ικανοποιητική εκπαιδευτική εμπειρία. Στοιχεία για την αποτελεσματικότητα του υβριδικού μαθήματος, που εφαρμόστηκε τις ακαδημαϊκές χρονιές 2008-09, 2009-10 και 2010-11, προέκυψαν μέσα από την ανάλυση ποιοτικών και ποσοτικών δεδομένων που συλλέγονται κατά τη διάρκεια εφαρμογής του, καθώς και μέσα από έρευνα μεταξύ των προπτυχιακών φοιτητών Χημείας που παρακολούθησαν και ολοκλήρωσαν το υβριδικό μάθημα. Τέλος, διερευνήθηκε η δεξιότητα των φοιτητών να πραγματοποιούν νοητικές μεταφράσεις μεταξύ των τρισδιάστατων μοριακών μοντέλων (3D) και δισδιάστατων (2D) συμβολικών αναπαραστάσεων και αντιστρόφως. Η διερεύνηση αυτή πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ενός διαγνωστικού λογισμικού, το οποίο σχεδιάστηκε, αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε στους τεταρτοετείς φοιτητές πριν από την έναρξη του υβριδικού μαθήματος της Μοριακής Συμμετρίας και Θεωρίας Ομάδων, καθώς και σε πρωτοετείς προπτυχιακούς και μεταπτυχιακούς φοιτητές Χημείας.