Επαυξημένη πραγματικότητα και διερευνητική μάθηση στις Φυσικές Επιστήμες

Abstract

Augmented Reality is an immersive technology through which the real world coexists with digital in a single environment. The use of technology in the field of Natural Sciences has shown encouraging learning results, especially in abstract concepts. Theins tructional model of Inquiry Based Learning, in which the trainee himself constructs knowledge and the teacher provides a supporting role, is systematically combined with Augmented Reality environments. The support of the instructional model by the immersive technology leads to positive cognitive and emotional outcomes in the teachers of Natural Sciences. Electromagnetic waves is a cognitive subject that the majority of trainees, of various ages, present misconceptions about. The aim of this work was to evaluate the inquiry skills of future teachers after their exposure to an Augmented Reality environment, in which digital electromagnetic waves are emitted from natural sources. More specifically, the Inquiry Based Learning model was applied to four groups of 24 undergraduate future teachers each ,with each group being exposed to a different inquiry form (confirmat ion structured guided open ). Furthermore, the investigation of spatial presence and the investigation of cognitive learning outcomes between the different inquiry forms werethe purpose of this thesis. The results showed that while the trainees actively participated in the process, their inquiry skills were at moderate levels, with the differences between the inquiry forms being limited. Augmented Reality contributed to the recording of a high level of spatial presence . Furthermore, the cognitive abilities of the trainees were recorded at medium levels with several misconceptions regarding electromagnetic radiation persisting.

Η Επαυξημένη Πραγματικότητα αποτελεί μια τεχνολογία εμβύθισης μέσω της οποίας ο πραγματικός κόσμος συνυπάρχει με τον ψηφιακό σε ένα ενιαίο περιβάλλον. Η χρήση της τεχνολογίας στον τομέα της εκπαίδευσης Φυσικών Επιστημών έχει αναδείξει ενθαρρυντικά μαθησιακά αποτελέσματα, ιδιαίτερα όσον αφορά σε αφηρημένες έννοιες. Το διδακτικό μοντέλο της Διερευνητικής Μάθησης, κατά το οποίο ο ίδιος ο εκπαιδευμένος οικοδομεί τη γνώση και ο εκπαιδευτικός παρέχει υποστηρικτικό ρόλο, συνδυάζεται συστηματικά με περιβάλλοντα Επαυξημένης Πραγματικότητας. Η υποστήριξη του μοντέλου από την εμβυθιστική τεχνολογία οδηγεί σε θετικά γνωστικά και συναισθηματικά αποτελέσματα στην εκπαίδευση στις Φυσικές Επιστήμες. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα αποτελούν ένα γνωστικό αντικείμενο για το οποίο η πλειοψηφία των εκπαιδευμένων, διαφόρων ηλικιών, παρουσιάζει εναλλακτικές ιδέες. Στόχο της παρούσας εργασίας αποτέλεσε η αξιολόγηση των διερευνητικών δεξιοτήτων μελλοντικών εκπαιδευτικών, που αναπτύσσονται ύστερα από την αληλεπίδραση τους με περιβάλλον Επαυξημένης Πραγματικότητας, στο οποίο ψηφιακά ηλεκτρομαγνητικά κύματα εκπέμπονται από φυσικές πηγές. Πιο συγκεκριμένα, σε τέσσερις ομάδες 24 φοιτητών προπτυχιακού επιπέδου εφαρμόστηκε το μοντέλο της Διερευνητικής Μάθησης, με κάθε ομάδα να εκτίθεται σε διαφορετικό διερευνητική μορφή (επιβεβαιωτική – δομημένη – καθοδηγούμενη – ελεύθερη). Μελετήθηκαν επίσης η αίσθηση της χωρικής παρουσίας και των γνωστικών δεξιοτήτων μεταξύ των διαφορετικών μορφών διερεύνησης. Από τα αποτελέσματα αναδείχθηκε πως ενώ οι εκπαιδευόμενοι συμμετείχαν ενεργά στη διαδικασία, οι διερευνητικές τους δεξιότητες κινήθηκαν σε μέτρια επίπεδα, με τις διαφορές μεταξύ των μορφών να αναδεικνύονται περιορισμένες. Η Επαυξημένη Πραγματικότητα συνεισέφερε στην καταγραφή αίσθησης χωρικής παρουσίας σε υψηλά επίπεδα. Επιπλέον, οι γνωστικές δεξιότητες των εκπαιδευομένων καταγράφηκαν σε μεσαία επίπεδα με κάποιες εναλλακτικές ιδέες σχετικά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία να παραμένουν.