Εργαστηριακές εφαρμογές των ψηφιακών τεχνολογιών στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση με τη χρήση διαδραστικού πίνακα

Abstract

This specific research takes in account the ICT Technologies and especially the use of an Interactive Whiteboard for the teaching of Science in Primary Schools. The main idea and purpose of the research was the development, and implementation of specific educational material in digital form, while taking advantage of all the additional benefits of an Interactive Whiteboard, in order to teach Science lessons in Primary School. Additionally we wanted to determine whether an Interactive Whiteboard can help students to emphasize into Science, to better explain the phenomena around them, and finally to develop metacognitive skills and understand better the physics laws. Our proposal incorporates dynamic simulations of the microkosmos that were adapted accordingly for use by pupils through an Interactive Whiteboard and with which we aspire to increase the educational benefits for students especially in the chapter of Heat and Temperature as it is introduced in school books .

Η συγκεκριμένη διατριβή εντάσσεται στο ερευνητικό πεδίο των ψηφιακών Εκπαιδευτικών Τεχνολογιών και της εφαρμογής τους στις Φυσικές Επιστήμες και αφορά στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση και ειδικότερα στη χρήση του Διαδραστικού Πίνακα ή/και των Διαδραστικών Συστημάτων ως εκπαιδευτικού/τεχνολογικού εργαλείου για την δημιουργία ψηφιακού υλικού προκειμένου να χρησιμοποιηθούν ως μια ολοκληρωμένη διαδραστική πλατφόρμα στη διδασκαλία των Φυσικών του Δημοτικού Σχολείου.Η βασική ιδέα και σκοπός της έρευνας ήταν η οργάνωση, η σύνθεση και η εφαρμογή κατάλληλου εκπαιδευτικού υλικού σε ψηφιακή μορφή, εκμεταλλευόμενο όλες τις επιπλέον λειτουργίες του Διαδραστικού Πίνακα, προκειμένου να διδαχθεί το μάθημα των Φυσικών στο Δημοτικό Σχολείο και να διαπιστωθεί αν και κατά πόσο το συγκεκριμένο τεχνολογικό μέσο μπορεί να βοηθήσει περισσότερο τους μαθητές να εμβαθύνουν στις Φυσικές Επιστήμες, να εξηγήσουν καλύτερα τα φαινόμενα που συμβαίνουν γύρω τους, να αναπτύξουν μεταγνωστικές ικανότητες/δεξιότητες και τελικά να αποκτήσουν μια καλύτερη εικόνα για τον κόσμο που τους περιβάλλει. Η εφαρμογή ενσωματώνει και δυναμικές προσομοιώσεις του μικρόκοσμου οι οποίες προσαρμόστηκαν ανάλογα ώστε να προσφέρονται για χρήση από τους μαθητές μέσω του Διαδραστικού Πίνακα και με τις οποίες η προτεινόμενη εφαρμογή φιλοδοξεί να αυξήσει τα προσδοκόμενα μαθησιακά οφέλη, ξεδιαλύνοντας δυσκολίες που αντιμετωπίζουν οι μαθητές ειδικότερα στα κεφάλαια της Θερμότητας.Οι υποθέσεις μας ήταν οι παρακάτω:-Μια ολοκληρωμένη ψηφιακή πρόταση-εφαρμογή σε πλήρες διαδραστικό περιβάλλον που θα χρησιμοποιείται απόλυτα –και- από τους μαθητές, μέσω της οποίας θα γίνεται χρήση και αξιοποίηση όλων των επιπλέον δυνατοτήτων του Διαδραστικού Πίνακα, μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερα μαθησιακά αποτελέσματα στο σύνολο των μαθητών και να αυξήσει τα μαθησιακά οφέλη ιδιαίτερα σε δύσκολες έννοιες όπως είναι η Θερμότητα, η θερμική ισορροπία, η διαστολή και συστολή στερεών, υγρών, αερίων και η αλλαγή φυσικής κατάστασης ; -Μπορεί η χρήση προσομοιώσεων του μικρόκοσμου μέσω του Διαδραστικού Πίνακα να βοηθήσει στα παραπάνω; -Είναι εφικτή, εύκολη η χρήση από τους μαθητές του προτεινόμενου τεχνολογικού μέσου, προκειμένου να επιτευχθούν τα παραπάνω; Οι παραπάνω υποθέσεις μας οδηγούν στα παρακάτω ερευνητικά ερωτήματα:- Είναι ο ΔΠ «πανάκεια» για την διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στο Δημοτικό;- Η χρήση του ΔΠ είναι εφικτή στον διαθέσιμο διδακτικό χρόνο; - Μπορεί να χρησιμοποιηθεί περισσότερο υλικό κατά την διδασκαλία με το νέο τεχνολογικό μέσο;- Αυξάνονται τα εκπαιδευτικά οφέλη για τους μαθητές;- Αυξήθηκαν τα μαθησιακά αποτελέσματα;- Αυξήθηκε το ενδιαφέρον των μαθητών για τις Φυσικές Επιστήμες;- Οι μαθητές χρησιμοποίησαν τις νέες γνώσεις για να εξηγήσουν και άλλα φαινόμενα;- Βοήθησε η χρήση του ΔΠ για την καλύτερη κατανόηση μοντέλων του μικρόκοσμου;- Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα μπορούσαν οι μαθητές να χρησιμοποιήσουν τη νέα γνώση για να εξηγήσουν φαινόμενα; - Μπορούν οι μαθητές να χρησιμοποιούν τον Διαδραστικό Πίνακα;- Χρησιμοποιούν οι μαθητές τις Νέες Τεχνολογίες περισσότερο με τη βοήθεια του ΔΠ;- Αυξήθηκε η ομαδικότητα;Προκειμένου να ελεγχθούν όλα τα παραπάνω και να αξιολογηθεί η τελική, συνολική πρόταση-εφαρμογή με τη χρήση του Διαδραστικού Πίνακα, προηγήθηκαν τρεις πειραματικές έρευνες που βοήθησαν στην οριοθέτηση των ερευνητικών ερωτημάτων, στην επιλογή των αντίστοιχων ενοτήτων από το σχολικό εγχειρίδιο, καθώς και στην τελική επιλογή των κατάλληλων εκπαιδευτικών, τεχνολογικών εργαλείων για την προσέγγιση των συγκεκριμένων ενοτήτων. Οι τρεις πειραματικές έρευνες παρουσιάστηκαν σε Πανελλήνια Συνέδρια της ΕΝΕΦΕΤ (2011, 2013 και 2015) αφού πρώτα πέρασαν από τις αντίστοιχες επιστημονικές επιτροπές κρίσης. Η τελική πρόταση εφαρμόστηκε για τρία χρόνια σε 136 μαθητές της Ε΄ τάξης (68 μαθητές για την ομάδα πειραματισμού και 68 μαθητές για την ομάδα ελέγχου) στα κεφάλαια της θερμότητας. Δόθηκε μεγάλη βαρύτητα ώστε να ακολουθηθεί το οριζόμενο στο βιβλίο του δασκάλου ωρολόγιο πρόγραμμα που προβλέπει το μέγιστο αριθμό εκπαιδευτικών ωρών για το συγκεκριμένο κεφάλαιο και να μην προσαρμοστεί διαφορετικά για τις ανάγκες της έρευνας, αφού στις βασικές παραμέτρους που θέλαμε να ελέγξουμε ήταν η χρήση του Διαδραστικού Πίνακα σε πραγματικές συνθήκες τάξης. Επιπλέον ακολουθήθηκε το προτεινόμενο μοντέλο διδασκαλίας σε όλα τα βήματά του, με τις προσθήκες στο υλικό που προβλέπονται και στο βιβλίο του δασκάλου. Για την παρουσίαση του εκπαιδευτικού υλικού χρησιμοποιήθηκε πληθώρα ελεύθερων λογισμικών και τεχνολογικών εργαλείων. Όλα προσαρμόστηκαν ώστε να λειτουργούν απόλυτα στο περιβάλλον ενός Διαδραστικού Πίνακα και να μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους μαθητές μέσω όλων των δυνατοτήτων του μέσου. Το υλικό ήταν εξ ολοκλήρου πρωτότυπο εκτός των εικόνων και των κειμένων που προστέθηκαν από το σχολικό εγχειρίδιο, κάτι που έγινε απολύτως συνειδητά αφού αφενός δεν θέλαμε με την προτεινόμενη εφαρμογή να καταργήσουμε το σχολικό βιβλίο και αφετέρου ήταν βασική προϋπόθεση για την επιτυχία της έρευνας να γίνει παραγωγή πρωτότυπου υλικού προσαρμοσμένο στις εκπαιδευτικές ανάγκες της τάξης. Ακριβώς το ίδιο υλικό δόθηκε και στην ομάδα πειραματισμού και στην ομάδα ελέγχου, με την μόνη διαφορά πως η ομάδα πειραματισμού χρησιμοποιούσε υλικό προσαρμοσμένο να εκμεταλλεύεται το Διαδραστικό Πίνακα, κάτι που άλλωστε ήταν και το ζητούμενο της έρευνας, ώστε να διερευνήσουμε και να αναλύσουμε τις διαφορές στα αποτελέσματα που προέκυψαν. Για τη συλλογή των δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν ερωτηματολόγια στάσεων και ελέγχου του γνωστικού αντικειμένου στους μαθητές σε τρεις φάσεις. Τα pre-tests που δόθηκαν ένα περίπου μήνα πριν τη διδασκαλία με την προτεινόμενη εφαρμογή, τα Post-tests που δόθηκαν αμέσως μετά την ολοκλήρωση της εφαρμογής και τα after post-tests που δόθηκαν δυο περίπου μήνες μετά το πέρας της όλης διαδικασίας.Μετά την τελική συλλογή όλων των ερωτηματολογίων ακολούθησε στατιστική τους επεξεργασία και ανάλυση μέσω των προγραμμάτων IBM SPSS και MS EXCEL.