Δημιουργία ψηφιακού εκπαιδευτικού υλικού και διαχείρισή του μέσω διαδικτυακής πλατφόρμας: χρήση στατιστικών πακέτων και γεωχωρικών δεδομένων στη Β/θμια Εκπαίδευση

Abstract

The past two years, starting with 2020, were undeniably scarred by the global spread of the COVID-19 virus to such a degree that we ended up sharing a symbiosis with the very same factor that caused the personal and socio-economical standards of the ways we live our lives to topple. Meanwhile, as we travel through the 4th Industrial Revolution era, our society is graced with high development rates and advances in technology – most prominent in the wide availability of digital tools (cloud services, nanotechnology, etc.) as well as in the bulk of data which circulate and recycle through the Web. The presence and use of these data, literally in every human activity, established the necessity to have modern citizens possess a high level of multiple literacies such as statistical, digital, and geospatial. For the purpose of this PhD dissertation the contribution of Geography and Statistics in the development of the aforementioned literacies as well as of the gnosis, attitude and soft skills (sets) of students was studied. The investigation’s first step focused on the necessity and usefulness of a digital tool which would bring together geospatial and statistical data with the aim to be employed by primary and secondary school educators in the teaching of various gnostic subjects (e.g. STEM). Next, based on the analysis of these initial responses the pilot web platform (http://statistics4school.eu/) was created, featuring tools for statistical data management and their visualization based on a geospatial background pertaining to the territory of Greece. Additionally, a set of tutoring scenarios were uploaded on the platform’s website, accompanied by referenced digital material (statistical data, worksheets, evaluation questionnaires). Lastly a case study was implemented, based on suitably formatted material which made use of the platform’sfeatures, with the goal being to cultivate statistical, digital and geospatial literacy among the students. Employing and capitalizing on observation, processing and analysis of statistical data with the purpose of arriving to safe conclusions is imperative today, perhaps more than ever before. Moreover, this teaching method promotes student involvement in problem solving based on real world data as well as personal opinion and experiences.The exact formulation of the research hypotheses, as these emerged from the theoretical analysis of the researched area and based on the research questions we posed in the doctoral thesis, are summarized below:1. To what extend are teachers and students familiar with the use of emerging Web 2.0 and Web 3.0 technologies, tools and services – especially in the educational process?2. How easy (or difficult) will it be for the teacher to organize, plan and implement a complete educational scenario –containing a lesson plan, activities, worksheets, assessment, etc. – which will be based on the latest pedagogical trends (i.e. the 'project' method, etc.) while operating within the tight time limits set by the Curricula?3. Will the process of creating digital educational material and its employment within the classroom, through the pilot platform, be an applicable modusoperandi to teach a gnostic subject (in this case Geography), either ‘as is’ or with minor variations?4. Will the creation of digital educational material contribute to the development of students' statistical and geospatial literacy?The research consisted of three phases. In its first phase, a sample consisting of 331 teachers working (in any form of employment relationship) in school units that belonged to the Secondary Education (General and Vocational) from all prefectures of Greece. Out of all participants, 161 (48.60%) were men and 170 (51.40%) were women. The majority of teachers belonged to the age groups [41-50] and [50+], while a fairly large percentage, inaddition to possessing a 1st degree, also held a master's degree (36.00%). Finally, a very large percentage of them (85.80%) had a certification in Information and Communication Technologies (ICT) – at least at Level A. To conduct the research, a suitably structured, anonymous, electronic questionnaire was used to ensure the validity of its content and to guarantee the maximum possible degree of reliability and objectivity (Robson & McCartan, 2015), as the personal opinions of the participants are listed. One of its primary objectives was to investigate the knowledge and attitudes of teachers in the existence of online digital registration and information systems (platforms) which can be used in the educational process (e.g. Photodentro, e-class, Aesop, e-me, i-Use, etc.), whether they consider these easy to operate and user-friendly and if they actually do use them during their teaching. At the same time, any negative attitudes towards the use of such platforms were also detected, the reasons for these attitudes were noted, as well as any possible obstacles to their use. The second phase consisted of two stages. During the first stage, the pilot digital platform http://statistics4school.eu/ was created for the management of statistical data and their visualization with the help of a geospatial background pertaining to Greece. At the same time, suitable digital educational material was produced and posted on the website in the form of educational scenarios, accompanied by statistical data, a worksheet and an evaluation sheet. The second stage of the current phase involved the evaluation of the functioning of the digital platform’s functionality and effectiveness; for this, the sample of 150 respondents came from the original (N=331) group who participated in the first phase and specifically declared their willingness to participate in the subsequent stages too. Of these, 80 (53.30%) were men and 70 (46.70%) were women. It is worth noting that, cumulatively, the percentage of participants (male and female) teachers who belonged to the age groups of [41-50] and [51-60], reached 78.00%. To carry out this stage’s research, an appropriately structured electronic questionnaire was used (again, anonymous) and a link to it was sent via e-mail to their school units. Upon completion of the first two phases of the survey and the analysis of the collected responses it was found that, in general, the attitude of teachers was positive towards the existence of online digital platforms as part of modern teaching methods. At the same time, there was skepticism about their use, which mainly and commonly centers on the commitment of personal time, availability of the PC lab, adequacy of equipment, the level of ICT knowledge required and the strictly defined teaching time. Furthermore, they consider Statistics a rather difficult subject as they themselves haven’t received sufficient training on it, while they find that Geography as a subject as well as Geospatial Technologies (Geospatial Technologies or GTs) can positively cooperate with Statistics in the classroom in a holistic approach of the courses. In the third phase of the research, an interdisciplinary real-time case study was designed and implemented in a school unit of the Municipality of Mytilini. Specifically, 41 students participated, belonging to two sections of the same class, of which 27 (65.90%) were girls and 14 (34.10%) were boys. Through this, it was investigated what the effects were of an educational scenario structured and implemented exclusively with the use of ICTand combines statistical data and geospatial background, on the learning process. At the same time, it was considered of major importance to study the perceptions and opinions of the students regarding the interdisciplinary approach of subjects such as Geography, Statistics and ICT in order to develop multi-literacies. To carry out the research, suitable formatted digital educational material, worksheets, an evaluation sheet and a questionnaire were used, which was filled in anonymously by the students. Throughout the conduct of the case study, within the laboratory, there was an independent observer to ensure the validity and reliability of the research as the sample was relatively small.According to the analysis of their responses, the students stated that the contribution of the pilot platform was a catalyst for the smooth completion of the activities assigned to them. Although there are many GIS applications that could be used (e.g. ArcGIS, WebGIS, QGIS, etc.), they are not used as they are currently not a prerequisite in existing Curricula and thus teachers are not familiar with these. Upon completion of the case study, the students developed a new approach to geography and statistics as they understood simpler statistical concepts. In addition, they consider that the implementation of an ICTbased lesson scenario can support the development of statistical, geospatial and digital literacy, while they find that there was more effective learning with the combined use of guided inquiry and cooperative learning as the main teaching methods.

Τα τελευταία έτη –από το 2020 μέχρι και σήμερα, αναμφίβολα σημαδεύτηκαν από την παγκόσμια εξάπλωση του ιού COVID-19, σε τέτοιο βαθμό που κατέληξε να γίνει αναπόσπαστο μέρος της καθημερινότητάς μας, ενώ εξαιτίας της ανατράπηκε η ισορροπία στην προσωπική και κοινωνικοοικονομική μας ζωή. Παράλληλα καθώς διανύουμε την εποχή της 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης, η κοινωνία μας χαρακτηρίζεται από υψηλούς ρυθμούς ανάπτυξης και τεχνολογικές βελτιώσεις – οι οποίες είναι κυρίως εμφανείς στην διαθεσιμότητα ψηφιακών εργαλείων (υπηρεσίες cloud, νανοτεχνολογία κ.λπ.)- καθώς καιστον τεράστιο όγκο δεδομένων τα οποία κυκλοφορούν και ανακυκλώνονται μέσω του Διαδικτύου. Η παρουσία και χρήση όλων αυτών των δεδομένων –κυριολεκτικά σε κάθε δραστηριότητα του ανθρώπου, καθιέρωσε την ανάγκη ο σύγχρονος πολίτης να διαθέτει υψηλό επίπεδο σε πολλαπλούς γραμματισμούς όπως ο στατιστικός, ψηφιακός και γεωχωρικός.Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε η συμβολή της Γεωγραφίας και της Στατιστικής στην ανάπτυξη των παραπάνω γραμματισμών καθώς και γνώσεων, στάσεων και ήπιων δεξιοτήτων από τους/τις μαθητές/τριες. Αρχικά διερευνήθηκε η αναγκαιότητα και χρησιμότητα της ύπαρξης ενός ψηφιακού εργαλείου το οποίο συνδυάζει γεωχωρικά και στατιστικά δεδομένα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους εκπαιδευτικούς της Α/θμιας και Β/θμιας Εκπαίδευσης για τη διδασκαλία πολλών γνωστικών αντικειμένων (π.χ. STEM). Στη συνέχεια δημιουργήθηκε η πιλοτική ψηφιακήπλατφόρμα http://statistics4school.eu/ για τη διαχείριση στατιστικών δεδομένων και την οπτικοποίησή τους με τη βοήθεια γεωχωρικού υπόβαθρου που αφορά στην Ελλάδα. Στον ιστότοπο αναρτήθηκαν και εκπαιδευτικά σενάρια μαθήματος, τα οποία συνοδεύονται από ψηφιακό υλικό (στατιστικά δεδομένα, φύλλο εργασίας και φύλλο αξιολόγησης). Τέλος υλοποιήθηκε μελέτη περίπτωσης με τη χρήση του κατάλληλα διαμορφωμένου υλικού καιτης πλατφόρμας με στόχο την καλλιέργεια γεωχωρικού, ψηφιακού και στατιστικού γραμματισμού από τους/τις μαθητές/τριες. Η καλλιέργεια και αξιοποίηση της παρατήρησης, της επεξεργασίας και ανάλυσης στατιστικών δεδομένων για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων, σήμερα περισσότερο από κάθε άλλη φορά, είναι επιβεβλημένη. Προάγεται με αυτόν τον τρόπο η εμπλοκή των μαθητών/τριών στην επίλυση προβλημάτων με τη χρήση πραγματικών δεδομένων, αλλά και προσωπικών απόψεων και βιωμάτων.Η ακριβής διατύπωση των ερευνητικών υποθέσεων, όπως αυτές προέκυψαν από τη θεωρητική ανάλυση της περιοχής που ερευνάται, και είναι βασισμένες στα ερευνητικά ερωτήματα που θέσαμε στη διδακτορική διατριβή, συνοψίζονται στα κάτωθι:1. Πόσο εξοικειωμένοι είναι οι εκπαιδευτικοί και οι μαθητές/τριες με τη χρήση αναδυόμενων τεχνολογιών, εργαλείων και υπηρεσιών Web 2.0 και Web 3.0 – ιδίως στην εκπαιδευτική διαδικασία;2. Σε ποιον βαθμό θα είναι εύκολο για τον/την εκπαιδευτικό να οργανώσει, να σχεδιάσει και να υλοποιήσει ένα πλήρες εκπαιδευτικό σενάριο, το οποίο θα περιέχει σχέδιο μαθήματος, δραστηριότητες, φύλλα εργασίας, αξιολόγησης κ.ά. και το οποίο θα στηρίζεται στις νέες παιδαγωγικές τάσεις, στη μέθοδο ‘project’ κ.λπ. μέσα στα στενά χρονικά όρια που τίθενται από τα ΑΠΣ για τη διδακτέα ύλη;3. Ποια πιθανά εμπόδια μπορεί να αντιμετωπίσει ο εκπαιδευτικός ώστε να μην χρησιμοποιήσει – μέσα στην τάξη- ψηφιακό εκπαιδευτικό υλικό είτε αυτούσιο είτε με μικρές διαφοροποιήσεις, για τη διδασκαλία κάποιου γνωστικού αντικειμένου (εν προκειμένω για τη Γεωγραφία);4. Ο βαθμός αποτελεσματικότητας στην ανάπτυξη του στατιστικού και γεωχωρικού γραμματισμού των μαθητών/τριών, εξαρτάται από το είδος του δημιουργηθέντος ψηφιακού εκπαιδευτικού υλικού;Η έρευνα αποτελούνταν από τρεις φάσεις. Στην α΄ φάση της, το δείγμα απαρτιζόταν από 331 εκπαιδευτικούς που εργάζονταν σε σχολικές μονάδες (με οποιαδήποτε εργασιακή σχέση) που ανήκουν στη Β/θμια Εκπαίδευση (Γενική και Επαγγελματική) σε όλους τους νομούς της Ελλάδας. Από το σύνολο των συμμετεχόντων οι 161 (48,60%) ήταν άντρες και οι 170 (51,40%) ήταν γυναίκες. Η πλειοψηφία των εκπαιδευτικών ανήκε στις ηλικιακές ομάδες [41-50] και [50+], ενώ αρκετά μεγάλο ποσοστό εκτός από το 1ο πτυχίο διέθετε και μεταπτυχιακό τίτλο (36,00%). Τέλος, ένα πολύ μεγάλο ποσοστό εξ αυτών (85,80%) κατείχε πιστοποίηση στις Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνίας (ΤΠΕ) Α΄ Επιπέδου.Για τη διεξαγωγή της έρευνας, χρησιμοποιήθηκε κατάλληλα δομημένο ηλεκτρονικό ερωτηματολόγιο, ανώνυμο, ώστε να διασφαλιστεί η εγκυρότητα του περιεχομένου του και να εξασφαλιστεί ο μέγιστος δυνατός βαθμός αξιοπιστίας και αντικειμενικότητας (Robson & McCartan, 2015), καθώς παρατίθενται οι προσωπικές απόψεις των συμμετεχόντων.Ένας από τους στόχους του ερωτηματολογίου, ήταν η διερεύνηση των γνώσεων και των στάσεων των εκπαιδευτικών στην ύπαρξη διαδικτυακών ψηφιακών συστημάτων καταχώρησης και πληροφοριών (πλατφορμών) (π.χ. Φωτόδεντρο, e-class, Αίσωπος, e-me, I-Use κ.λπ.) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην εκπαιδευτική διαδικασία. Συγκεκριμένα εάν τις θεωρούν εύχρηστες και φιλικές προς το χρήστη και εάν τις χρησιμοποιούν κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας, ενώ ανιχνεύθηκαν και τυχόν αρνητικές στάσεις απέναντι στη χρήση τέτοιων πλατφορμών, οι λόγοι για τις στάσεις αυτές, αλλά και πιθανά εμπόδια στη χρήση τους.Στη β΄ φάση – α΄ στάδιο της έρευνας, δημιουργήθηκε η πιλοτική ψηφιακή πλατφόρμα http://statistics4school.eu/ για τη διαχείριση στατιστικών δεδομένων και την οπτικοποίησή τους με τη βοήθεια γεωχωρικού υπόβαθρου που αφορά στην Ελλάδα. Παράλληλα παράχθηκε κατάλληλο ψηφιακό εκπαιδευτικό υλικό που αναρτήθηκε στον ιστότοπο με τη μορφή εκπαιδευτικών σεναρίων μαθήματος, τα οποία συνοδεύονται από στατιστικά δεδομένα, φύλλο εργασίας και φύλλο αξιολόγησης. Στο β΄ στάδιο της παρούσας φάσης, για την αξιολόγηση της λειτουργίας της ψηφιακής πλατφόρμας το δείγμα (Ν = 150) προήλθε από εκπαιδευτικούς που συμμετείχαν στην α΄ φάση και δήλωσαν προθυμία συμμετοχής και σε επόμενα στάδια. Από αυτούς οι 80 (53,30%) ήταν άντρες και οι 70 (46,70%) ήταν γυναίκες. Αξίζει να σημειωθεί ότι, αθροιστικά το ποσοστό των συμμετεχόντων (αντρών και γυναικών) εκπαιδευτικών που ανήκε στις ηλικιακές ομάδες των [41-50] και [51-60], άγγιζε το 78,00%. Για τη διεξαγωγή της έρευνας, χρησιμοποιήθηκε –και εδώ- κατάλληλα δομημένο ηλεκτρονικό ερωτηματολόγιο, ανώνυμο, η αποστολή του οποίου έγινε με σχετικό σύνδεσμο μέσω του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στις σχολικές μονάδες ώστε να γίνει συλλογή πληροφοριών με μηδαμινό οικονομικό κόστος. Στο σύνολό τους, η πιλοτική πλατφόρμα καθώς και το αναρτημένο ψηφιακό υλικό έτυχαν θετικής αποδοχής.Με την ολοκλήρωση των δύο φάσεων έρευνας και την ανάλυση των απαντήσεων που συγκεντρώθηκαν, διαπιστώθηκε ότι σε γενικές γραμμές, η στάση των εκπαιδευτικών ήταν θετική στην ύπαρξη διαδικτυακών ψηφιακών πλατφορμών ως μέρος των σύγχρονων μεθόδων διδασκαλίας. Ταυτόχρονα, υπήρχε σκεπτικισμός σχετικά με τη χρήση τους, ο οποίος επικεντρώνεται κυρίως και συνηθέστερα στη δέσμευση προσωπικού χρόνου, στη διαθεσιμότητα του εργαστηρίου Η/Υ, στην επάρκεια εξοπλισμού, στο επίπεδο χρήσης των ΤΠΕ και στον αυστηρά καθορισμένο χρόνο της διδακτικής ώρας. Επιπλέον, θεωρούν τη Στατιστική ένα αρκετά δυσνόητο αντικείμενο καθώς έχουν ελλιπή εκπαίδευση πάνω σε αυτή, ενώ βρίσκουν πως η Γεωγραφία ως γνωστικό αντικείμενο καθώς και οι Γεωχωρικές Τεχνολογίες (Geospatial Technologies ή GTs) μπορούν να συμπράξουν θετικά με τηΣτατιστική μέσα στην τάξη σε μία ολιστική προσέγγιση των μαθημάτων.Στην γ΄ φάση της έρευνας, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε διεπιστημονική μελέτη περίπτωσης σε πραγματικό χρόνο σε σχολική μονάδα του Δήμου Μυτιλήνης. Συγκεκριμένα συμμετείχαν 41 μαθητές και μαθήτριες εκ των οποίων 27 (65,90%) κορίτσια και 14 (34,10%) αγόρια, οι οποίοι/ες ανήκαν σε δύο τμήματα της ίδιας τάξης. Μέσω αυτής, διερευνήθηκε η επίδραση που μπορεί να έχει στη μαθησιακή διαδικασία ένα εκπαιδευτικό σενάριο το οποίο είναι δομημένο και υλοποιημένο αποκλειστικά με τη χρήση των ΤΠΕ και συνδυάζει στατιστικά δεδομένα και γεωχωρικό υπόβαθρο. Παράλληλα κρίθηκε μείζονος σημασίας να μελετηθούν οι αντιλήψεις και απόψεις των μαθητών/τριών σχετικά με τη διαθεματική προσέγγιση γνωστικών αντικειμένων όπως η Γεωγραφία, η Στατιστική και οι ΤΠΕ με σκοπό την ανάπτυξη πολυγραμματισμών. Για τη διεξαγωγή της έρευνας χρησιμοποιήθηκαν, κατάλληλο διαμορφωμένο ψηφιακό εκπαιδευτικό υλικό, φύλλα εργασίας, φύλλο αξιολόγησης και ερωτηματολόγιο, το οποίο συμπληρώθηκε ανώνυμα από τους/τις μαθητές/τριες. Καθ’ όλη τη διάρκεια της διεξαγωγής της μελέτης περίπτωσης, μέσα στο εργαστήριο, υπήρξε ανεξάρτητος παρατηρητής για να διασφαλιστεί η εγκυρότητα και η αξιοπιστία της έρευνας καθώς το δείγμα ήταν σχετικά μικρό. Σύμφωνα με την ανάλυση των απαντήσεων τους, οι μαθητές/τριες δήλωσαν ότι η συμβολή της πιλοτικής πλατφόρμας ήταν καταλυτική για την ομαλή ολοκλήρωση των δραστηριοτήτων που τους είχαν ανατεθεί. Παρότι, υπάρχουν πολλές εφαρμογές GIS που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν (π.χ. ArcGIS, WebGIS, QGIS κ.ά.), δεν γίνεται χρήση τους, καθώς, επί του παρόντος, δεν είναι προαπαιτούμενο στα υφιστάμενα Προγράμματα Σπουδών και έτσι οι εκπαιδευτικοί δεν είναι εξοικειωμένοι με αυτά. Οι μαθητές/τριες με την ολοκλήρωση της μελέτης περίπτωσης ανέπτυξαν μία νέα προσέγγιση απέναντι στη γεωγραφία και τη στατιστική καθώς κατανόησαν περισσότερο απλές στατιστικές έννοιες. Επιπλέον, θεωρούν ότι η εφαρμογή ενός σεναρίου μαθήματος που βασίζεται στις ΤΠΕ μπορεί να υποστηρίξει την ανάπτυξη του στατιστικού, γεωχωρικού και ψηφιακού γραμματισμού, ενώ βρίσκουν ότι υπήρξε αποτελεσματικότερη μάθηση με τη συνδυασμένη χρήση της καθοδηγούμενης διερεύνησης και της συνεργατικής μάθησης, ως βασικές μέθοδοι διδασκαλίας.