Συστήματα απτών διεπαφών χρήστη και ανάπτυξη της αίσθησης του αριθμού με μικρά παιδιά: η παιδαγωγική μελέτη σχεδιασμού του AddOnTable

Abstract

This thesis has as its main objective to investigate issues related to pedagogical and didactic exploitation of tangible user interfaces systems , relating to the performance of young children to problems concerning number sense. Our research focused on two quantitative experimental studies. The first study involves addition word problems, and the second additive composition problems. Τhe performance of children was used as a dependent variable in all comparisons made in both studies. Experiments under controlled laboratory conditions was used as the methodological tool. The results of the first comparison of the first study, which involved addition type problems, revealed that the performance of children improved by utilizing the conceptual metaphor of the pan balance. The results of the second comparison indicated that the use of physical manipulatives within a tangible user interface system improves their performance compared to the virtual manipulatives. The second study of the performance of children with problems additive composition, showed a clear improvement of results compared to the previous solutions provided by the children. Compared to previous solutions, the results show improvements when children use physical manipulatives within a tangible user interface system, compared to the case where they handle virtual manipulatives

Η διατριβή έχει σαν κύριο στόχο τη διερεύνηση ζητημάτων που συνδέονται με την παιδαγωγική και τη διδακτική αξιοποίηση των συστημάτων απτών διεπαφών χρήστη και αφορούν τις επιδόσεις των μικρών παιδιών σε προβλήματα σχετικά με την αίσθηση του αριθμού. Η έρευνά μας εστιάζεται σε δύο πειραματικές μελέτες οι οποίες έχουν κυρίως ποσοτικό χαρακτήρα. Η πρώτη μελέτη αφορά προβλήματα προσθετικού τύπου ενώ η δεύτερη προσθετικής σύνθεσης. Η επίδοση των παιδιών χρησιμοποιήθηκε σαν εξαρτημένη μεταβλητή και στις δύο μελέτες. Σαν μεθοδολογικό εργαλείο χρησιμοποιήθηκε το πείραμα και επιλέχθηκαν εργαστηριακές συνθήκες. Τα αποτελέσματα της πρώτης σύγκρισης της πρώτης μελέτης, η οποία αφορούσε προβλήματα προσθετικού τύπου, έδειξαν ότι οι επιδόσεις των παιδιών βελτιώνονται με την αξιοποίηση της εννοιολογικής μεταφοράς της τραμπάλας, ενώ τα αποτελέσματα της δεύτερης σύγκρισης έδειξαν ότι ο χειρισμός των φυσικών χειραπτικών υλικών στα πλαίσια ενός συστήματος απτών διεπαφών χρήστη βελτιώνει τις επιδόσεις τους σε σχέση με τον χειρισμό εικονικών χειραπτικών υλικών. Σχετικά με τη δεύτερη μελέτη και με τις επιδόσεις των παιδιών σε προβλήματα προσθετικής σύνθεσης, διαπιστώθηκε σαφής βελτίωση των αποτελεσμάτων, όταν καταγράφονται οι προηγούμενες λύσεις που δίνουν τα παιδιά. Δεδομένης της καταγραφής των λύσεων τα αποτελέσματα παρουσιάζουν καλύτερη εικόνα, όταν τα παιδιά χειρίζονται φυσικά χειρατπικά υλικά στα πλαίσια ενός συστήματος απτών διεπαφών χρήστη σε σχέση με την περίπτωση που χειρίζονται εικονικά χειραπτικά υλικά.