Η εκπαιδευτική ρομποτική ως μέσο ανάπτυξης της υπολογιστικής σκέψης και μεταγνώσης των μαθητών

Transcript

1 Η εκπαιδευτική ρομποτική ως μέσο ανάπτυξης της υπολογιστικής σκέψης και μεταγνώσης των μαθητών Διδακτορική Διατριβή Σουμέλας Ατματζίδου Επιβλέπων: Σ. Δημητριάδης, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμ. Πληροφορικής ΑΠΘ Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Πληροφορικής Θεσσαλονίκη, 2018

2

3 Η εκπαιδευτική ρομποτική ως μέσο ανάπτυξης της υπολογιστικής σκέψης και μεταγνώσης των μαθητών Διδακτορική Διατριβή Σουμέλας Ατματζίδου Υποβλήθηκε στο Τμήμα Πληροφορικής του ΑΠΘ ( Μάρτιο, 2018). Τριµελής συµβουλευτική επιτροπή: Σ. ΔΗΜΗΤΡΙΑΔΗΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμ. Πληροφορικής, ΑΠΘ (επιβλέπων) Β. ΔΑΓΔΙΔΕΛΗΣ, Καθηγητής Τμ. Εκπαιδευτικής και Κοινωνικής Πολιτικής, Πανεπι στημίου Μακεδονίας Θ. ΤΣΙΑΤΣΟΣ, Επίκουρος Καθηγητής Τμ. Πληροφορικής, ΑΠΘ Επταμελής επιτροπή εξέτασης: Σ. ΔΗΜΗΤΡΙΑΔΗΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμ. Πληροφορικής, ΑΠΘ Β. ΔΑΓΔΙΔΕΛΗΣ, Καθηγητής Τμ. Εκπαιδευτικής και Κοινωνικής Πολιτικής, Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Θ. ΤΣΙΑΤΣΟΣ, Επίκουρος Καθηγητής Τμ. Πληροφορικής, ΑΠΘ Χ. ΚΑΡΑΓΙΑΝΝΙΔΗΣ, Καθηγητής, Παιδαγωγικού Τμ. Ειδικής Αγωγής, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τ. ΜΙΚΡΟΠΟΥΛΟΣ, Καθηγητής, Παιδαγωγικού Τμ. Δημοτικής Εκπαίδευσης, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Κ. ΠΑΠΑΝΙΚΟΛΑΟΥ, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, Παιδαγωγικού Τμήματος, Ανώτατη Σχολή Παιδαγωγικής και Τεχνολογίας Ν. ΦΑΧΑΝΤΙΔΗΣ, Επίκουρος Καθηγητής, Τμ. Εκπαιδευτικής και Κοινωνικής Πολιτικής, Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Ατματζίδου Κ. Σουμέλα, 2018 ΑΠΘ Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Η έγκριση της παρούσης διδακτορικής διατριβής από το Τμήμα Πληροφορικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα εκ μέρους του Τμήματος. (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παρ.2)

4

5 Στους γονείς µου

6

7 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές, ειλικρινείς ευχαριστίες μου στον επιβλέποντα της διατριβής μου, αναπληρωτή καθηγητή Σταύρο Δημητριάδη, για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε και τον απεριόριστο χρόνο, που αφιέρωσε στην καθοδήγησή μου, κατά τη διάρκεια εκπόνησης της διατριβής. Ιδιαίτερα, θα ήθελα να τον ευχαριστήσω γιατί από την πρώτη στιγμή πίστεψε σε εμένα και ήταν πολύτιμος συμπαραστάτης σε κάθε βήμα της ερευνητικής μου προσπάθειας. Ευχαριστώ, επίσης, τα υπόλοιπα μέλη της συμβουλευτικής επιτροπής, τον επίκουρο καθηγητή Θρασύβουλο Τσιάτσιο και τον καθηγητή Βασίλειο Δαγδιλέλη για την υποστήριξη και τη βοήθεια, που ο καθένας μου προσέφερε. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Αναστάσιο Καρακώστα για τη συνεχή του ενθάρρυνση και καθοδήγηση από την αρχή της έρευνάς μου. Θα ήθελα, επίσης, να ευχαριστήσω τους φίλους μου και συνοδοιπόρους Θεοδόση Σαπουνίδη, Στέργιο Τέγο, Απόστολο Μαυρίδη για τη συμπαράσταση τους και την βοήθειά τους σε κρίσιμα σημεία της διατριβής. Πολλές ευχαριστίες οφείλω, επίσης, στην Κυπαρισσία Πακανικολάου και τη Στασινή Φράγκου για την πολύπλευρη στήριξη που μου πρόσφεραν στην υλοποίηση της έρευνάς μου, σε προσωπικό και ακαδημαϊκό επίπεδο. Τη βαθιά μου ευγνωμοσύνη θέλω να εκφράσω σε όλους τους μαθητές, εκπαιδευτικούς και φοιτητές που συμμετείχαν στην έρευνα μου, με εμπιστεύτηκαν και συνεργάστηκαν μαζί μου. Ιδιαίτερα, θέλω να ευχαριστήσω τις μεταπτυχιακές φοιτήτριες - εκπαιδεύτριες: Μαρία Κιουμουσίδου, Μαρία Βαβάμη, Παναγιώτα Νίκα, Ελένη Πολυμεράκη και Αγαθή Δεληγιανάκου για τη δημιουργική συνεργασία μας.

8 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Ευρύτερο αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η διερεύνηση της ανάπτυξης δεξιοτήτων σε δραστηριότητες ρομποτικής. Η Εκπαιδευτική Ρομποτική (ΕΡ) είναι ένα καινοτόμο διδακτικό εργαλείο, το οποίο μετατρέπει την αίθουσα διδασκαλίας σε δυναμικό χώρο μάθησης. Αρκετές έρευνες αναφέρουν ότι οι δραστηριότητες ΕΡ έχουν θετικά αποτελέσματα στην ανάπτυξη δεξιοτήτων. Ωστόσο, άλλες υποστηρίζουν ότι δεν είναι τεκμηριωμένη η ανάπτυξη δεξιοτήτων και η βελτίωση της μάθησης, και ι- σχυρίζονται ότι η τεχνολογία από μόνη της δεν αρκεί για να αλλάξει τον τρόπο σκέψης των μαθητών και να οδηγήσει σε υψηλά μαθησιακά αποτελέσματα. Αναφέρουν επίσης ότι, απαιτείται περισσότερη έρευνα για να επισημανθούν καλές πρακτικές και μοντέλα διδασκαλίας τα οποία θα υποστηρίξουν την διαδικασία μάθησης σε δραστηριότητες ΕΡ. Η πρόταση της διατριβής είναι ότι, με τις κατάλληλες τεχνικές υποστήριξης και καθοδήγησης, η ΕΡ υποστηρίζει την ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών, όπως Μεταγνώσης και Υπολογιστικής Σκέψης. Αρχικά η διατριβή εισάγει ένα διδακτικό μοντέλο το οποίο θέτει τους κανόνες και τις προϋποθέσεις για τη δημιουργία ευνοϊκών και αποδοτικών συνθηκών μάθησης στις δραστηριότητες ΕΡ. Το μοντέλο ονομάζεται ΣΠΠΑ+, από: Συνεργασία, Πρόβλημα, Παιχνίδι, Άμιλλα ενώ το "+" αναφέρεται στην ανάπτυξη δεξιοτήτων με κατάλληλες υποστηρικτικές παρεμβάσεις του εκπαιδευτικού. Στη συνέχεια, με στόχο να συνεισφέρει στοιχεία σχετικά με την ανάπτυξη δεξιοτήτων Μεταγνώσης και Υπολογιστικής Σκέψης, η διατριβή παρουσιάζει ερευνητικά αποτελέσματα δραστηριοτήτων, που διερευνούν τεχνικές καθοδήγησης και υποστήριξης των μαθητών για την ανάπτυξη των δεξιοτήτων αυτών. Συγκεκριμένα, εστιάζει στο ρόλο της καθοδήγησης (ισχυρή ή ελάχιστη) και στην τροπικότητα των απαντήσεων σε ερωτήσεις προτροπής (απαντήσεις γραπτές, επιλογής ή συζήτηση), καθώς και στο ρόλο της ηλικίας και του φύλου των μαθητών. Τα θετικά αποτελέσματα των ερευνών συνηγορούν υπέρ της άποψης ότι η ΕΡ στο πλαίσιο του μοντέλου ΣΠΠΑ+ και με κατάλληλες τεχνικές υποστήριξης και καθοδήγησης, μετατρέπεται σε ένα δυναμικό μέσο μάθησης, το οποίο υποστηρίζει την ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών, ανεξάρτητα από την ηλικία και το φύλο του μαθητή. Επιπλέον, η ενσωμάτωση προτροπών για απαντήσεις γραπτές ή επιλογής της σωστής απάντησης επιδρά θετικά στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων τους. Τέλος, τα συμπεράσματα της έρευνας αναδεικνύουν ότι η ΕΡ είναι ένα πεδίο έρευνας με μεγάλη δυναμική και πολλές πτυχές για περαιτέρω διερεύνηση.

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΟ ΚΙΝΗΤΡΟ ΚΑΙ ΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ Η ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ Η ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ Διεθνή Περιοδικά (International Journal με IF) Κεφάλαιο σε Συλλογικό Τόμο (Chapter in edited volume) Διεθνή Συνέδρια (International Conferences) Εθνικά Συνέδρια (National Conferences) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ Ιστορική αναδρομή Θεωρητικό υπόβαθρο ΕΡ Έρευνες ΜΕΤΑΓΝΩΣΗ Συνιστώσες μεταγνώσης Μεταγνωστικές στρατηγικές Ο ρόλος του εκπαιδευτικού στην ανάπτυξη των στρατηγικών αυτών Δεξιότητες Μεταγνώσης και Επίλυσης Προβλήματος Εργαλεία αξιολόγησης μεταγνώσης Ερωτηματολόγια Συνεντεύξεις Έρευνες Έρευνες σχετικά με την υποστήριξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων σε διάφορους τομείς Έρευνες σχετικά με την υποστήριξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων στην Εκπαιδευτική Ρομποτική ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΣΚΕΨΗ Ορισμοί Πρωτοκόλλα Αξιολόγησης ΥΣ Planning for the Assessment of Computational Thinking (PACT)... 64

10 Fairy Assessment Pathways to Revitalized Undergraduate Computing Education (CPATH) Real Time Assessment of Computational Thinking (REACT) Computational Thinking Test (CTt) Έρευνες ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΚΑΘΟΔΗΓΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΤΟ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΠΠΑ Παιδαγωγικός χαρακτήρας σεμιναρίου ΕΡ Οργάνωση δραστηριοτήτων ΕΡ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΚΙΝΗΤΡΑ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΣΥΝΟΨΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΈΡΕΥΝΑ 1 Η ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΕΞΙΟΤΗΤΩΝ ΜΕΤΑΓΝΩΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΕΡ: Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΚΑΘΟΔΗΓΗΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΜΕΘΟΔΟΣ Συμμετέχοντες Πρωτόκολλο Ανάπτυξης Μεταγνώσης και Επίλυσης Προβλήματος Σχεδιασμός Διαδικασία ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ -ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Ερωτηματολόγιο MAI Πρωτόκολλο Think-aloud Ερωτηματολόγιο Στάσης Μαθητών και Ημιδομημένη συνέντευξη ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Δεξιότητες Μεταγνώσης Δεξιότητες Επίλυσης Προβλήματος Ρομποτική, Συνεργασία, Προγραμματισμό Περιορισμοί της έρευνας και Μελλοντική έρευνα Συμπεράσματα... 96

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΕΞΙΟΤΗΤΩΝ ΥΣ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ ΣΕ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΕΡ: Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΗΛΙΚΙΑΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΦΥΛΟΥ ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΜΕΘΟΔΟΣ Συμμετέχοντες Προτεινόμενο μοντέλο για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ Διαδικασία Σχεδιασμός ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ - ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Στατιστική ανάλυση Ερωτηματολόγιο αποτύπωσης απόψεων μαθητών ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΚΑΘΟΔΗΓΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΕΞΙΟΤΗΤΩΝ ΥΣ ΣΕ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΕΡ ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΜΕΘΟΔΟΣ Συμμετέχοντες Διαδικασία ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Σχετικά με την Υπολογιστική Σκέψη Σχετικά με την Επίλυση Προβλήματος ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΤΡΟΠΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΕΞΙΟΤΗΤΩΝ ΥΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΜΕΘΟΔΟΣ Συμμετέχοντες Διαδικασία ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Ανάλυση Ερωτηματολογίων σεναρίων ΥΣ (ΥΣ-pre & ΥΣ-post)

12 6.4.2 Ανάλυση Ερωτηματολογίου - δραστηριοτήτων ΥΣ (ΥΣ-3 & ΥΣ-9) Ανάλυση Ερωτηματολόγιου-δραστηριότητας ΥΣ ανάμεσα στα δύο φύλα Ανάλυση Πρωτόκολλου Think-aloud (ΥΣ-TA) Ανάλυση Ερωτηματολογίου Στάσης Μαθητών και Ημιδομημένης συνέντευξης ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΈΡΕΥΝΑ ΤΕΛΙΚΆ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 158 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α:ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΚΑΙ ΥΛΙΚΟ ΈΡΕΥΝΑΣ ΜΓ Α.1 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΠΡΟΦΙΛ ΜΑΘΗΤΩΝ Α.2 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΑΠΟΤΥΠΩΣΗΣ ΜΕΤΑΓΝΩΣΤΙΚΗΣ ΕΥΑΙΣΘΗΤΟΠΟΙΗΣΗΣ (ΜΑΙ) Α.3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΜΕ ΤΟ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ THINK-ALOUD Α.4 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΑΠΟΨΕΩΝ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ Α.5 ΗΜΙΔΟΜΗΜΕΝΗ ΣΥΝΕΝΤΕΥΞΗ Α.6 ΔΟΜΗΜΕΝΟ ΦΥΛΛΟ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗΣ Α.7 ΈΝΤΥΠΟ ΔΙΑΒΑΘΜΙΣΜΕΝΩΝ ΚΡΙΤΗΡΙΩΝ (RUBRIC) Α.8 ΦΥΛΛΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Α.9 ΤΕΛΙΚΗ ΠΡΟΚΛΗΣΗ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β: ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΚΑΙ ΥΛΙΚΟ ΈΡΕΥΝΑΣ ΥΣ Β.1 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΠΡΟΦΙΛ ΜΑΘΗΤΩΝ Β.2 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΣΕΝΑΡΙΩΝ ΥΣ Β.3 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ -ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΥΣ Β.4 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΑΠΟΨΕΩΝ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ Β.5 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΛΥΣΗΣ ΤΗΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΤΟ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ THINK- ALOUD Β.6 ΗΜΙΔΟΜΗΜΕΝΗ ΣΥΝΕΝΤΕΥΞΗ Β.7 ΔΟΜΗΜΕΝΟ ΦΥΛΛΟ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗΣ Β.8 ΈΝΤΥΠΟ ΔΙΑΒΑΘΜΙΣΜΕΝΩΝ ΚΡΙΤΗΡΙΩΝ (RUBRIC)

13 Β.9 ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

14 ΕΙΚΟΝΕΣ Εικόνα 1.1 Συνοπτική αναπαράσταση των ερευνητικών δραστηριοτήτων Εικόνα 2.1 Σχέση μεταξύ συστατικών μεταγνώσης σύμφωνα με τον Flavell Εικόνα 2.2 Συστατικά Mεταγνώσης Εικόνα 3.1 Δομή Σεμιναρίων Εικόνα 3.2 Εργαλεία συλλογής δεδομένων στα σεμινάρια Εικόνα 4.1 Οργανωτική διάρθρωση σεμιναρίων Εικόνα 5.1 Οργανωτική διάρθρωση σεμιναρίων Εικόνα 6.1 Οργανωτική διάρθρωση σεμιναρίων

15 ΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Γράφημα 3.1 Μέσοι όροι pre-mai και post-mai των ομάδων ισχυρής και ελάχιστης καθοδήγησης Γράφημα 6.1 Μέσοι όροι βαθμολογίας ΥΣ-pre και ΥΣ-post για τις ομάδες Σ, Ε και Γ Γράφημα 6.2 Μέσοι όροι βαθμολογίας ΥΣ-3 και ΥΣ-9 των ομάδων Σ, Ε και Γ Γράφημα 6.3 Μέσοι όροι βαθμολογίας ΥΣ-ΤΑ σε σύγκριση με την ΥΣ-3 των ομάδων Σ, Ε και Γ

16 ΠΙΝΑΚΕΣ Πίνακας 2.1 Πρωτόκολλα αξιολόγησης μεταγνώσης Πίνακας 2.2 Αποτελέσματα ΚΜΑ Πίνακας 2.3 Ερμηνεία αποτελεσμάτων ΚΜΑ Πίνακας 2.4 Πλαίσιο ερευνών και σημαντικότερα αποτελέσματα Πίνακας 2.5 Ταξινόμηση μελετών με βάση τα σημαντικά ευρήματα και τη μεθοδολογία Πίνακας 2.6 Ορισμοί ΥΣ Πίνακας 2.7 Έννοιες-Δεξιότητες Υπολογιστικής Σκέψης Πίνακας 2.8 Μοντέλα δεξιοτήτων ΥΣ τα οποία χρησιμοποιούνται σε μελέτες ΕΡ. 68 Πίνακας 2.9 Οργάνωση δραστηριοτήτων ΕΡ Πίνακας 3.1 Πρωτόκολλο Καθοδήγησης ΜΓ και ΕΠ Πίνακας 3.2 Αποτελέσματα MAI (pre-mai και post-mai) Πίνακας 3.3 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες pre- και post-μαι μεταξύ Δημοτικού και Λυκείου Πίνακας 3.4 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες MAI μεταξύ των φύλων Πίνακας 3.5 Αξιολόγηση με βάση το πρωτόκολλο Think-aloud: το αντίκτυπο στις δεξιότητες ΜΓ και ΕΠ των μαθητών Πίνακας 3.6 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες Think-aloud ανάμεσα στα δύο φύλα στο συνολικό πληθυσμό Πίνακας 3.7 Ερωτηματολόγιο Απόψεων μαθητών για το Λύκειο και το Δημοτικό 91 Πίνακας 3.8 Ερωτηματολόγιο Απόψεων μαθητών για τα σύνολο των μαθητών Πίνακας 4.1 Μοντέλο Ανάπτυξης Υπολογιστικής Σκέψης Πίνακας 4.2 Ερωτήσεις προτροπής για Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΥΣ Πίνακας 4.3 Σύγκριση βαθμολογίων ΥΣ -10 και ΥΣ -4 μεταξύ των ομάδων Γ και Λ Πίνακας 4.4 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-10 και ΥΣ-4 αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ Πίνακας 4.5 Σύγκριση ΥΣ-TA μεταξύ Γυμνασίου και Λυκείου Πίνακας 4.6 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΥΣ-10 και ΥΣ-4 μεταξύ των φύλων (μόνο επίπεδο Γυμνασίου) Πίνακας 4.7 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΥΣ-10 και ΥΣ-4 μεταξύ των φύλων (μόνο επίπεδο Γυμνασίου), αναλυτικά για τις δεξιότητες ΥΣ Πίνακας 4.8 Σύγκριση ΥΣ-ΤΑ μεταξύ των φύλων (επίπεδο Γυμνασίου) Πίνακας 5.1 Δεξιότητα Αποσφαλμάτωσης της ΥΣ

17 Πίνακας 5.2 Σύγκριση βαθμολογίων ΥΣ -3 και ΕΠ -3 μεταξύ των ομάδων ΕΚ και ΙΚ Πίνακας 5.3 Σύγκριση βαθμολογίων ΥΣ-9 και ΥΣ-3 στις ομάδες ΕΚ και ΙΚ Πίνακας 5.4 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-9 και ΥΣ-3 αναλυτικά ανά δεξιότητα ΥΣ Πίνακας 5.5 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-TA μεταξύ των ΕΚ και ΙΚ αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ Πίνακας 5.6 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-TA και ΥΣ-3 αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ Πίνακας 5.7 Σύγκριση βαθμολογιών ΕΠ-9 και ΕΠ-3 στις ομάδες ΕΚ και ΙΚ Πίνακας 5.8 Σύγκριση βαθμολογιών ΕΠ-ΤΑ και ΕΠ-3 στις ομάδες ΕΚ και ΙΚ Πίνακας 6.1 Ρόλοι - Αρμοδιότητες - Καθοδήγηση για την ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΥΣ Πίνακας 6.2 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΥΣ-pre και ΥΣ-post μεταξύ των ομάδων Πίνακας 6.3 Σύγκριση βαθμολογίων ΥΣ-9 και ΥΣ-3 μεταξύ των ομάδων Πίνακας 6.4 Σύγκριση μεταξύ των ομάδων των βαθμολογιών ΥΣ-9 με συμμεταβλητή ΥΣ-3 αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ Πίνακας 6.5 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-9 με συμμεταβλητή ΥΣ-3 μεταξύ των δύο φύλων για κάθε συνθήκη Σ, Ε και Γ Πίνακας 6.6 Σύγκριση ΥΣ-ΤΑ μεταξύ των ομάδων Πίνακας 6.7 Συγκρίνοντας τις μετρήσεις ΥΣ-TA και ΥΣ-3 στην κάθε ομάδα και μεταξύ των ομάδων Πίνακας 6.8 Συγκεντρωτικός πίνακας των μέτρων αξιολόγησης Πίνακας 7.1 Σύνοψη ερευνών και αποτελεσμάτων

18 Η εκπαιδευτική ρομποτική είναι ένα ισχυρό και ευέλικτο εργαλείο διδασκαλίας και μάθησης, το οποίο εμπλέκει τους μαθητές ενεργά στη διαδικασία μάθησης. όμως, η τεχνολογία από μόνη της δεν αρκεί για να δράσει άμεσα στη μάθηση. κατάλληλο εκπαιδευτικό πλαίσιο και πρόγραμμα σπουδών είναι θεμελιώδης παράγοντες που ενισχύουν σημαντικά τη διδασκαλία τους (Papert,1993)

19

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Το κίνητρο και οι στόχοι της διατριβής 1.2 Η συνεισφορά της διατριβής 1.3 Η δομή της διατριβής 1.4 Δημοσιεύσεις 1.1 Το κίνητρο και οι στόχοι της διατριβής Η Εκπαιδευτική Ρομποτική (ΕΡ) είναι ένα καινοτόμο διδακτικό εργαλείο το οποίο εμπλέκει ενεργά τους μαθητές στη διαδικασία της μάθησης και στοχεύει στην ενίσχυση και στην ανάπτυξη υψηλών νοητικών δεξιοτήτων και ικανοτήτων επίλυσης προβλήματος (Blanchard et al., 2010). Αρκετές έρευνες αναφέρουν ότι οι δραστηριότητες ΕΡ έχουν θετικά αποτελέσματα στο επίπεδο της συνεργασίας μεταξύ των μαθητών, της ανάπτυξης δεξιοτήτων κριτικής σκέψης και επίλυσης προβλήματος (Petre & Price, 2004; Norton et al., 2007, Castledine &,Chalmers, 2011), μεταγνώσης και υπολογιστικής σκέψης (πχ. La Paglia et al., 2010; Benitti, 2012). Αναφέρουν επίσης, ότι η ΕΡ δίνει τη δυνατότητα αξιοποίησης της έρευνας στην τάξη (Williams et al., 2007) και της εκμάθησης μιας γλώσσας προγραμματισμού (Nourbakhsh et al., 2005). Ωστόσο, η ρομποτική από μόνη της δεν αρκεί για να αλλάξει τον τρόπο σκέψης των μαθητών και να οδηγήσει σε υψηλά μαθησιακά αποτελέσματα (Alimisis, 2013). Τα ρομπότ θα πρέπει να υποστηρίζονται από ένα κατάλληλο εκπαιδευτικό πλαίσιο το οποίο θα τους προσδίδει την απαραίτητη προστιθέμενη αξία για να βελτιώσουν και να ενισχύσουν σημαντικά τη διδασκαλία τους (Papert 1993; Eteokleous-Grigoriou & Psomas 2013). Ερευνητές εστιάζουν στην ανάγκη διερεύνησης κατάλληλων εκπαιδευτικών μοντέλων και πρακτικών για δραστηριότητες ρομποτικής, με σκοπό τη διαμόρφωση ενός ελκυστικού και παραγωγικού μαθησιακού περιβάλλοντος για τους μαθητές (Williams & Prejean, 2010; Eteokleous-Grigoriou & Psomas, 2013). Σχετικά με την ανάπτυξη δεξιοτήτων Μεταγνώσης (ΜΓ) κατά την υλοποίηση δραστηριοτήτων ΕΡ, ερευνητές υποστηρίζουν ότι η χρήση ρομποτικών συστημάτων υποστηρίζει την ανάπτυξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων των μαθητών (Ishii et al., 2006), ενώ άλλοι αναφέρουν ότι χρειάζεται περαιτέρω έρευνα για να τεκμηριωθεί η επίδραση των δραστηριοτήτων ΕΡ στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων αυτών (McWhorter, 2008). Την τελευταία δεκαετία η Υπολογιστική Σκέψη (ΥΣ) έχει προσελκύσει το ερευνητικό ενδιαφέρον, η βιβλιογραφία όμως σχετικά με την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ είναι ακόμα σε αρχικό στάδιο (Yadav et al., 2011). Αν και έχουν παρουσιαστεί κάποια πρώτα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, παρατηρείται έλλειψη της κατάλληλης καθοδήγησης, σε δραστηριότητες ΕΡ, η οποία θα αποσκοπεί στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών (Grover, 2011; Yadav et al., 2011; Kazimoglu et 20 - Κεφάλαιο 1

21 al., 2012). Οι υπάρχουσες μελέτες χρησιμοποιούν μικρά δείγματα μαθητών (π.χ. Grover, 2011; Penmetcha, 2012; Kazakoff et al., 2013; Touretzky et al., 2013) και συγκεκριμένης ηλικίας, περιορίζοντας με αυτό τον τρόπο τη γενίκευση των αποτελεσμάτων (π.χ. Rogers & Portsmore, 2004; Kazakoff et al., 2013; Bers et al., 2014). Επίσης οι ερευνητές εστιάζουν στην αναζήτηση αξιόπιστων εργαλείων αξιολόγησης της ΥΣ, τα οποία θα αποτυπώνουν το βαθμό επίτευξης των ερευνητικών στόχων και θα κατευθύνουν το σχεδιασμό τους (Hadad & Lawless, 2015). Οι έρευνες όμως βρίσκονται ακόμα σε πειραματικό στάδιο (Astrachan et al., 2011; Barr & Stephenson, 2011; Allan et al., 2010, Linn et al., 2010). Ένα άλλο θέμα το οποίο κεντρίζει το ενδιαφέρον της εκπαιδευτικής κοινότητας είναι η καθοδήγηση, ο ρόλος της και το αντίκτυπό της στη διαδικασία μάθησης. Οι απόψεις των ερευνητών διίστανται: α) από τη μία πλευρά είναι οι ερευνητές οι οποίοι υποστηρίζουν ότι η μάθηση επιτυγχάνεται όταν παρέχεται μια πλήρης και σαφής εκπαιδευτική καθοδήγηση κατά τη διαδικασία μάθησης των μαθητών (Kirschner et al., 2006), και β) από την άλλη, αυτοί που πιστεύουν ότι η ισχυρή καθοδήγηση προκαλεί αυξημένο φόρτο εργασίας, γεγονός που φοβίζει τους μαθητές, και προτείνουν την ευέλικτη προσαρμογή της καθοδήγησης. Υποστηρίζουν επίσης, ότι καθοδηγώντας με κατάλληλες στρατηγικές τους μαθητές να οικοδομήσουν τη γνώση τους, επιτυγχάνονται καλύτερα μαθησιακά οφέλη. Οι διαφορές αυτές ενθαρρύνουν την περαιτέρω έρευνα η οποία θα καθορίσει το επίπεδο καθοδήγησης που απαιτείται για την ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών και την βελτίωση της μάθησης (Sweller et al., 2007). Από τα παραπάνω καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι: (α) η εκπαιδευτική κοινότητα αναμένει οι δραστηριότητες ΕΡ να βοηθήσουν τους μαθητές να αναπτύξουν τις δεξιότητες Μεταγνώσης, Επίλυσης προβλήματος και Υπολογιστικής Σκέψης (π.χ., Ishii et al., 2006; Lin & Liu, 2011), (β) σχετικές μελέτες έχουν διερευνήσει τη δυναμική της ΕΡ στην ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών, ωστόσο δεν έχουν δοθεί σαφείς και τεκμηριωμένες απαντήσεις, με αποτέλεσμα οι ερευνητές να ενθαρρύνουν την περαιτέρω διερεύνηση (π.χ. Benitti, 2012; Gaudiello & Zibetti, 2013), (γ) η διαφορά απόψεων μεταξύ των ερευνητών, σχετικά με το επίπεδο καθοδήγησης σε δομές εποικοδομητικής (constructivism) μάθησης για την ενίσχυση της μάθησης, ενθαρρύνει την περαιτέρω έρευνα (Sweller et al., 2007). Βάσει των παραπάνω, τα ερευνητικά ερωτήματα τα οποία θέτει αυτή η διατριβή είναι τα ακόλουθα: (1) Η εκπαιδευτική ρομποτική είναι ένα εργαλείο ανάπτυξης δεξιοτήτων υπολογιστικής σκέψης και μεταγνώσης των μαθητών; (2) Ποια η επίδραση της καθοδήγησης (ισχυρή ή ελάχιστη) στην ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών σε δραστηριότητες EΡ; (3) Η τροπικότητα των απαντήσεων των μαθητών σε ερωτήσεις προτροπής ( Γράφω ή Επιλέγω ή Συζητώ ) επιδρά στην ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ; (4) Ποια η επίδραση της ηλικίας και του φύλου στην ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών όταν εμπλέκονται σε δραστηριότητες ΕΡ; Εισαγωγή - 21

22 1.2 Η συνεισφορά της διατριβής Η συνεισφορά της διατριβής συνίσταται στα παρακάτω: (1) η εργασία παρουσιάζει ένα διδακτικό πλαίσιο για την εισαγωγή των δραστηριοτήτων ΕΡ στην εκπαιδευτική διαδικασία, το οποίο προτείνει κατάλληλες στρατηγικές συνεργασίας, καθοδήγησης και προτροπής των μαθητών και στοχεύει στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων τους (Κεφάλαιο 2), (2) οι ερευνητικές δραστηριότητες απέδειξαν με σαφήνεια ότι η ΕΡ με κατάλληλη καθοδήγηση και συγκεκριμένες τεχνικές υποστήριξης είναι ένα μέσο για την ανάπτυξη της υπολογιστικής σκέψης και μεταγνώσης των μαθητών (Κεφάλαια 3 έως 6), απαντώντας σε βασικά ερωτήματα για το πως και ποιες τεχνικές καθοδήγησης και υποστήριξης είναι ωφέλιµο να εισαχθούν στις συγκεκριμένες δραστηριότητες. Συνολικά η διατριβή καταλήγει στα ακόλουθα συμπεράσματα-διαπιστώσειςπροτάσεις, τα οποία στοιχειοθετούν την παραπάνω συνεισφορά και είναι επιγραμματικά τα ακόλουθα: (1) Η Εκπαιδευτική Ρομποτική στο κατάλληλο πλαίσιο είναι όχημα για την ανάπτυξη δεξιοτήτων - μεταγνώσης, επίλυσης προβλήματος και υπολογιστικής σκέψης - των μαθητών πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. (2) Προτείνεται ένα διδακτικό μοντέλο για δραστηριότητες ΕΡ, ως το κατάλληλο πλαίσιο για την αξιοποίηση της ρομποτικής στη τάξη και τη μετατροπή της σε ένα δυναμικό διδακτικό εργαλείο υποστήριξης της μάθησης και της ανάπτυξης δεξιοτήτων των μαθητών. (3) Η καθοδήγηση παίζει σημαντικό ρόλο στη ανάπτυξη δεξιοτήτων. Οι μαθητές που ακολουθούν ισχυρή καθοδήγηση, σε σύγκριση με αυτούς χωρίς ή ελάχιστη καθοδήγηση, αναπτύσσουν δεξιότητες μεταγνώσης, επίλυσης προβλήματος και υπολογιστικής σκέψης σε στατιστικά σημαντικό βαθμό. (4) Η ενσωμάτωση προτροπών διαφόρων τύπων (π.χ. γραπτή απάντηση ή επιλογή της σωστής απάντησης) σε δραστηριότητες ΕΡ ενεργοποιεί και καθοδηγεί τις διαδικασίες μάθησης των μαθητών και επιδρά θετικά στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων τους. (5) Η τροπικότητα των απαντήσεων των μαθητών στις προτροπές επηρεάζει σημαντικά τα μαθησιακά οφέλη. Οι μαθητές που απαντούν γραπτά στις ερωτήσεις προτροπής παρουσιάζουν στατιστικά υψηλότερα επίπεδα δεξιοτήτων σε σύγκριση με αυτούς που δεν απαντούν γραπτά. Όμως η συστηματική προτροπή για γραπτές απαντήσεις δημιουργεί μεγάλο εργασιακό φόρτο και είναι βαρετή και κουραστική για τους μαθητές. (6) Οι μαθητές επιλέγοντας τη σωστή απάντηση, μέσα από μία σειρά επιλογών, αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ αποφεύγοντας παράλληλα το φόρτο εργασίας που προκαλείται από τις συστηματικά γραπτές απαντήσεις στα ερωτήματα. Απαιτείται όμως καθοδήγηση και υποστήριξη για την αποφυγή επιφανειακών απαντήσεων Κεφάλαιο 1

23 (7) Η σταδιακή απόσυρση της καθοδήγησης με την πρόοδο των δραστηριοτήτων είναι σημαντική και βοηθά τους μαθητές να δράσουν αυτόνομα, να διατηρήσουν αμείωτο το ενδιαφέρον τους και να αποκτήσουν αυτοπεποίθηση. (8) Οι μαθητές αναπτύσσουν δεξιότητες μεταγνώσης, επίλυσης προβλήματος και υπολογιστικής σκέψης, ανεξάρτητα από την ηλικία και το φύλο τους. Η συνεισφορά της διατριβής έγκειται στο γεγονός ότι παρέχει επιπρόσθετα ε- ρευνητικά στοιχεία σχετικά με τον αντίκτυπο που μπορεί να έχει ο βαθμός καθοδήγησης των εκπαιδευτικών στην ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών. Τα αποτελέσματα της μελέτης παρουσιάζουν ενδιαφέρον για τον εκπαιδευτικό ο οποίος θέλει να πάρει τεκμηριωμένες αποφάσεις για την στρατηγική καθοδήγησης που θα εφαρμόσει στο πλαίσιο των δραστηριοτήτων ΕΡ (ή άλλων παρόμοιων προσεγγίσεων εποικοδομητικής μάθησης). Τα συμπεράσματά της προέκυψαν από τέσσερις πειραματικές δραστηριότητες οι οποίες παρουσιάζονται συνοπτικά στην Εικόνα 1.1. Εικόνα 1.1 Συνοπτική αναπαράσταση των ερευνητικών δραστηριοτήτων 1.3 Η δομή της διατριβής Το κείμενο της διατριβής εκτείνεται συνολικά σε 7 κεφάλαια. Αρχικά γίνεται η παρουσίαση του θεωρητικού πλαισίου, μέσα από το οποίο προέκυψαν τα ερευνητικά ερωτήματα, και στη συνέχεια στα επόμενα κεφάλαια της διατριβής παρουσιάζονται αναλυτικά οι επιμέρους έρευνες. Εισαγωγή - 23

24 Συγκεκριμένα, στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται το θεωρητικό πλαίσιο της διατριβής. Σημείο εκκίνησης αποτελεί η Εκπαιδευτική Ρομποτική (ΕΡ), οι βασικές κοινωνιογνωστικές θεωρίες στις οποίες στηρίζεται, και τα μαθησιακά της οφέλη. Ακολουθεί η παρουσίαση της Μεταγνώσης (ΜΓ), αναλύοντας διεξοδικά τη σημασία της, το ρόλο της στην διαδικασία μάθησης, την αναγκαιότητα καλλιέργειας κατάλληλων στρατηγικών για την ανάπτυξής της, τη σχέση ΜΓ και Επίλυσης Προβλήματος (ΕΠ) και τέλος παρουσιάζονται τα ερευνητικά ερωτήματα που προκύπτουν από τις σχετικές έρευνες. Στη συνέχεια η παρουσίαση εστιάζει στην Υπολογιστική Σκέψη (ΥΣ), στους ορισμούς της και τα συστατικά-δεξιότητες της, καθώς και τα εργαλεία αξιολόγησής της. Ακολουθεί η ανάλυση του ρόλου της καθοδήγησης στην εκπαιδευτική διαδικασία. Τέλος, παρουσιάζεται το προτεινόμενο διδακτικό μοντέλο για την υλοποίηση των δραστηριοτήτων ΕΡ, αναλύοντας τα επιμέρους χαρακτηριστικά του. Το Κεφάλαιο 2 κλείνει με την ανάλυση των κινήτρων της διατριβής, τα οποία πηγάζουν από προβληματισμούς του θεωρητικού πλαισίου. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται η πρώτη έρευνα η οποία στοχεύει στη μελέτη της ανάπτυξης δεξιοτήτων μεταγνώσης και επίλυσης προβλήματος των μαθητών, στο πλαίσιο δραστηριοτήτων ΕΡ, εστιάζοντας στην επίδραση διαφορετικών επιπέδων καθοδήγησης, «ελάχιστη» ή «ισχυρή», σε δύο ηλικιακές ομάδες. Η αξιολόγηση βασίστηκε στο εργαλείο μεταγνωστικής ευαισθητοποίησης Metacognitive Awareness Inventory (MAI) (Schraw & Dennison, 1994) που μετρά τη μεταγνώση των μαθητών, καθώς και στο πρωτόκολλο Think-Aloud με το οποίο οι μαθητές περιγράφουν τη διαδικασία επίλυσης ενός προβλήματος. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται η δεύτερη έρευνα η οποία προτείνει ένα μοντέλο για την ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης (ΥΣ), τo οποίο εστιάζει στις έννοιες: Αφαίρεση, Γενίκευση, Αλγόριθμο, Τμηματοποίηση και Άρθρωμα. Η έρευνα στοχεύει στη μελέτη της ανάπτυξης ΥΣ δύο διαφορετικών ηλικιακών ομάδων (15 και 18 χρονών), στο πλαίσιο δραστηριοτήτων ΕΡ, εστιάζοντας στο ρόλο της ηλικίας και του φύλου. Το κεφάλαιο κλείνει με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων και των μελλοντικών ερευνητικών στόχων. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται η τρίτη έρευνα η οποία εστιάζει στο ρόλο της καθοδήγησης και των στρατηγικών προτροπής στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ. Η έρευνα μελετά την επίδραση δύο διαφορετικών επιπέδων καθοδήγησης: (α) «ελάχιστη» καθοδήγηση και (β) «ισχυρή» καθοδήγηση, σε μαθητές Δημοτικού. Το κεφάλαιο κλείνει με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων και των μελλοντικών ερευνητικών στόχων. Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζεται η τέταρτη έρευνα η οποία είναι υπό δημοσίευση και διερευνά την επίδραση, συγκεκριμένων τεχνικών καθοδήγησης και προτροπής των μαθητών, στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ. Συγκεκριμένα, διερευνά την αποτελεσματικότητα των διαφορετικής τροπικότητας απαντήσεων των μαθητών σε ερωτήσεις προτροπής: (α) γραπτών απαντήσεων, (β) επιλογής σωστής απάντησης από μια σειρά πιθανών απαντήσεων στην ίδια ερώτηση και (γ) συζήτηση. Στο τέλος του κεφαλαίου 24 - Κεφάλαιο 1

25 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της έρευνας και τίθενται οι μελλοντικοί ερευνητικοί στόχοι. Τέλος, στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται τα συνολικά συμπεράσματα της διατριβής, συνοψίζοντας τα επιμέρους συμπεράσματα των προηγούμενων κεφαλαίων. Ουσιαστικά στο κεφάλαιο αυτό, παρουσιάζεται η συνεισφορά της διατριβής στο χώρο της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής. Ακολουθεί συνοπτικός πίνακας που παρουσιάζει τη δομή και τα αποτελεσμάτων των ερευνών που διεξήχθησαν. Η διατριβή ολοκληρώνεται με την παρουσίαση μελλοντικών ερευνητικών στόχων. Εισαγωγή - 25

26 26 - Κεφάλαιο 1

27 1.4 Δημοσιεύσεις Διεθνή Περιοδικά (International Journal με IF) S. Atmatzidou, S. Demetriadis & P. Nika (2017). How Does the Degree of Guidance Support Students Metacognitive and Problem Solving Skills in Educational Robotics? Journal of Science Education and Technology, S. Atmatzidou, S. Demetriadis (2016). Advancing students computational thinking skills through educational robotics: A study on age and gender relevant differences. Robotics and Autonomous Systems, 75, DOI: /j.robot S. Atmatzidou, S. Demetriadis. Supporting students computational thinking skills development: the impact of response modality (in preparation) Κεφάλαιο σε Συλλογικό Τόμο (Chapter in edited volume) S. Atmatzidou, S. Demetriadis (2017). A Didactical Model for Educational Robotics Activities: A Study on Improving Skills through Strong or Minimal Guidance. In: Alimisis D., Moro M., Menegatti E. (eds) Educational Robotics in the Makers Era. Edurobotics Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 560 (pp ). Springer, Cham Διεθνή Συνέδρια (International Conferences) S. Atmatzidou, S. Demetriadis (2014). How to Support Students Computational Thinking Skills in Educational Robotics Activities. 4rd International Workshop, Teaching Robotics Teaching with Robotics& 5th International Conference Robotics in Education. Padova, Italy. ISBN pp S. Atmatzidou and S. Demetriadis (2012). Evaluating the role of collaboration scripts as group guiding tools in activities of educational robotics Conclusions from three case studies, Advanced Learning Technologies (ICALT), 2012 IEEE 12th International Conference on, Page(s): Rome, Italy. S.Demetriadis, S. Atmatzidou and T. Sapounidis (2012). The AUTh Framework for Research in Educational Robotics: Collaboration Scripts, Metacognitive Skills, Tangible Interfaces and the CPPC + Model The AUTh Framework for Research in Educational Robotics. 3rd International Workshop, Teaching Robotics Teaching with Robotics. Riva del Garda (TN), Italy. S. Atmatzidou, I. Markelis and S. Demetriadis (2009). Introduction of educational robotics in primary and secondary education: reflections on practice and theory. In Half day Conference on "Lessons learnt from the TERECoP Project and new Εισαγωγή - 27

28 pathways into educational robotics across Europe". Athens. S. Atmatzidou, I. Markelisand S. Demetriadis (2008). The use of LEGO Mindstorms in elementary and secondary education: game as a way of triggering learning. In SIMPAR 2008 Workshop Proceedings, Intl. Conf. on SIMULATION, MODELING and PROGRAMMING for AUTONOMOUS ROBOTS, (p.22-30).venice, Italy Εθνικά Συνέδρια (National Conferences) Σ. Ατματζίδου, Σ. Δημητριάδης (2016). Σχεδίαση και εφαρμογή εκπαιδευτικού πλαισίου δραστηριοτήτων εκπαιδευτικής ρομποτικής Πρακτικά 8ου Πανελλήνιου Συνεδρίου «Διδακτική της Πληροφορικής». Ιωάννινα. Μ. Αβραμίδου, Σ. Ατματζίδου, Σ. Δημητριάδης (2016). Εκπαιδευτική ρομποτική και ανάπτυξη υπολογιστικής σκέψης: ο ρόλος του φύλου στη σύνθεση των ομάδων Πρακτικά 10ου Πανελλήνιου και Διεθνές Συνεδρίου «Οι ΤΠΕ στην Εκπαίδευση». Ιωάννινα. Μ. Κιουμουσίδου, Μ.Βαβάμη, Σ. Ατματζίδου, Σ. Δημητριάδης (2015). Δραστηριότητες Εκπαιδευτικής Ρομποτικήςγια την εισαγωγή στη Δομή επιλογής Πρακτικά 9ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Καθηγητών Πληροφορικής με θέμα: «Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές». Καστοριά. Ελ. Πολυμεράκη, Αγ. Δεληγιαννάκου, Σ. Ατματζίδου, Σ. Δημητριάδης (2014). Η εκπαιδευτική ρομποτική ως εργαλείο ανάπτυξης δεξιοτήτων υπολογιστικής σκέψης Εφαρμογή στο Γυμνάσιο & ΕΠΑΛ. Πρακτικά 9ου Πανελλήνιου Συνεδρίου με Διεθνή Συμμετοχή Τεχνολογίες Πληροφορίας &Επικοινωνιών στην Εκπαίδευση. Ρέθυμνο: Πανεπιστήμιο Κρήτης. Αν. Τόλα, M. Σαρπασίδου, Σ. Ατματζίδου, Σ. Δημητριάδης (2014). Εισαγωγή στον προγραμματισμό με χρήση του περιβάλλοντος του Scratch και υποστήριξη της υπολογιστικής σκέψης των μαθητών. Πρακτικά 7ου Πανελλήνιου Συνεδρίου «Διδακτική της Πληροφορικής». Ρέθυμνο: Πανεπιστήμιο Κρήτης. Π. Νίκα, Σ. Ατματζίδου, Σ. Δημητριάδης (2013). H εκπαιδευτική ρομποτική ως όχημα για την ανάπτυξη δεξιοτήτων μεταγνώσης και επίλυσης προβλημάτων μαθητών Πρωτοβάθμιας Εκπαίδευσης. Πρακτικά 3ου Πανελλήνιου Συνέδριου Ένταξη και Χρήση των ΤΠΕ στην Εκπαιδευτική Διαδικασία. Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων, Πανεπιστήμιο Πειραιώς. Π. Νίκα, Σ. Ατματζίδου, Σ. Δημητριάδης (2012). Ανάπτυξη δεξιοτήτων μεταγνώσης και επίλυσης προβλημάτων σε δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής. Πρακτικά 8ου Πανελλήνιου Συνεδρίου με Διεθνή Συμμετοχή Τεχνολογίες Πληροφορίας 28 - Κεφάλαιο 1

29 & Επικοινωνίας στην Εκπαίδευση. Βόλος: Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Μ. Κιουμουσίδου, Μ.Βαβάμη, Ε.Ασλανίδου, Σ.Ατματζίδου (2012). Ο ρόλος των συνεργατικών σεναρίων στη καθοδήγηση ομάδων σε δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής. Πρακτικά 8ου Πανελλήνιου Συνεδρίου με Διεθνή Συμμετοχή Τεχνολογίες Πληροφορίας & Επικοινωνίας στην Εκπαίδευση. Βόλος: Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Σ. Ατματζίδου, Η. Μαρκέλης, & Σ. Δημητριάδης (2008). Χρήση των LEGO Mindstorms στο Δημοτικό και Λύκειο: Το παιχνίδι ως έναυσμα μάθησης. Πρακτικά 4 oυ Συνεδρίου Διδακτικής της Πληροφορικής, (σελ ). Πάτρα. Εισαγωγή - 29

30

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Θεωρητικό Υπόβαθρο 2.1 Εκπαιδευτική Ρομποτική 2.2 Μεταγνώση 2.3 Υπολογιστική Σκέψη 2.4 Ο ρόλος της καθοδήγησης στην εκπαιδευτική διαδικασία. 2.5 Το διδακτικό μοντέλο ΣΠΠΑ+ 2.6 Ερευνητικά κίνητρα διατριβής 2.7 Σύνοψη κεφαλαίου 2.1 Εκπαιδευτική Ρομποτική Εκπαιδευτική Ρομποτική (ΕΡ) είναι ένα ισχυρό εργαλείο διδασκαλίας και μάθησης το οποίο δίνει τη δυνατότητα στους μαθητές να εφαρμόσουν τις ιδέες τους στην πράξη, συνθέτοντας μια μηχανική οντότητα και κατευθύνοντας την με τη βοήθεια ενός απλού και εύχρηστου προγραμματιστικού περιβάλλοντος (Alimisis, 2009). Η ρομποτική θεωρείται μια διαθεματική δραστηριότητα, η οποία βασίζεται κυρίως στην Επιστήμη, τα Μαθηματικά, την Πληροφορική και την Τεχνολογία και προσφέρει σημαντικά οφέλη σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης (Rogers, 2004; Alimisis, 2009). Κατά την τελευταία δεκαετία έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον των ερευνητών και των εκπαιδευτικών ως ένα ισχυρό διδακτικό εργαλείο για την υποστήριξη της μάθησης και την ανάπτυξη γνωστικο-κοινωνικών δεξιοτήτων των μαθητών (Alimisis, 2009, 2013). Η ΕΡ εισάγεται σε πολλά περιβάλλοντα μάθησης ως ένα καινοτόμο εργαλείο διδασκαλίας και μάθησης (Alimisis, 2014; Eguchi, 2014) το οποίο μετατρέπει τις αίθουσες διδασκαλίας σε δυναμικούς χώρους μάθησης που υποστηρίζουν τους μαθητές: (α) στην ανάπτυξη δεξιοτήτων υψηλού επιπέδου, (β) στη δημιουργία πολλαπλών αναπαραστάσεων κατανόησης του γνωστικού αντικειμένου (Jonassen, 2000) και γ) στην εποικοδομητική επικοινωνία και συνεργασία μεταξύ τους και δ) στην ανάπτυξη και βελτίωση της μάθησή τους, επιλύοντας σύνθετα αυθεντικά προβλήματα (Gura, 2007; Blanchard et al., 2010; Çalik et al., 2014, 2015). Η ρομποτική δίνει την δυνατότητα στους μαθητές να υλοποιήσουν αφηρημένες σχεδιαστικές ιδέες, να αναστοχαστούν και να παρατηρήσουν άμεσα τα αποτελέσματα αυτής τους της προσπάθειας (Druin & Hendler, 2000). Με αυτό τον τρόπο οι μαθητές μεταβαίνουν από το στάδιο του «μαθαίνω για την τεχνολογία», που επικρατεί στο εκπαιδευτικό σύστημα, στο στάδιο «μαθαίνω με την τεχνολογία» (Carbonaro, Rex & Chambers, 2004). Οι δραστηριότητες ΕΡ προωθούν την προβληματοκεντρική μάθηση, δεδομένου ότι εστιάζουν γύρω από την έρευνα και την ανάλυση ενός σύνθετου προβλήματος του πραγματικού κόσμου (Torp & Sage, 2002). Σχεδιάζοντας και προγραμματίζοντας ένα ρομπότ να κάνει ακόμη και μια απλή εργασία, ενισχύεται η δημιουργικότητα των μαθητών και η ικανότητα επίλυσης προβλημάτων (Druin & Hendler, 2000; Θεωρητικό Υπόβαθρο - 31

32 Tappert, 2002). Σημαντική επίσης είναι, η πτυχή του παιχνιδιού που εμπεριέχει η ρομποτική και η οποία αποτελεί έναν σημαντικό παράγοντα θετικού κινήτρου και παρότρυνσης, κυρίως στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση (Κόμης & Μικρόπουλος, 2001; Atmatzidou et al., 2008). Συνολικά, οι δραστηριότητες προγραμματισμού εκπαιδευτικών ρομπότ θεωρείται ότι καλλιεργούν ένα θετικό περιβάλλον μάθησης (Dagdilelis, et al., 2005), το οποίο παρέχει: ένα ιδανικό περιβάλλον για πειραματισμό και αναζήτηση από τους μαθητές και τον εκπαιδευτικό άμεση ανατροφοδότηση προς τους μαθητές σχετικά με την πορεία επίλυσης του προβλήματος. τη δυνατότητα σε μαθητές και εκπαιδευτικούς να εξοικειωθούν με νέες μεθόδους και υλικά, αξιοποιώντας την τεχνολογία για πειραματισμό. τη δυνατότητα ανάπτυξης σύνθετων νοητικών δεξιοτήτων, κριτικής σκέψης και άλλων σημαντικών δεξιοτήτων των μαθητών, όπως η συνεργασία, η καινοτομία, η διαχείριση ενός έργου. τη δυνατότητα για ενεργό συμμετοχή των μαθητών και τις προϋποθέσεις για να καλλιεργηθεί η δημιουργική σκέψη, η διορατικότητα και η πρωτοτυπία. υποστήριξη για τη διδασκαλία βασικών δομών προγραμματισμού. υποστήριξη για τη διδασκαλία διαφόρων πεδίων, όπως τα Μαθηματικά, τον Προγραμματισμό, τη Φυσική, την Τεχνολογία, την Ιστορία, κ.α. δυνατότητα για συνεργατική μάθηση μέσω της ανάθεσης κοινών εργασιών σε ομάδες μαθητών Ιστορική αναδρομή Θεωρητικό υπόβαθρο ΕΡ Η εκπαιδευτική ρομποτική πρωτοεμφανίστηκε τη δεκαετία το 1960 όταν ο Seymour Papert εστίασε στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών για παιδιά, η προσπάθεια του αυτή συνεχίστηκε από τον καθηγητή Mitchel Resnick (1980) ο όποιος ασχολήθηκε με τη σύνδεση ανάμεσα στο παιχνίδι, τον υπολογιστή και τη μάθηση. Ακολούθησε η συνεργασία της εταιρίας LEGO με το Media Lab του MIT το 1985, η οποία έθεσε τις βάσεις για την δημιουργία των πρώτων προϊόντων ΕΡ για παιδιά. Αποτέλεσμα αυτής της συνεργασίας ήταν η δημιουργία του πρώτου εκπαιδευτικού ρομπότ, του LEGO TC Logo (1988). Με την εξέλιξη της τεχνολογίας τα ρομπότ αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον, με τη χρήση αισθητήρων, δίνοντας τη δυνατότητα στους μαθητές να αναπτύξουν τη δημιουργικότητα και τη φαντασία τους. Στη συνέχεια η συνεργασία του MIT Media Lab και της LEGO Corporation με το Tufts University και το National Instruments είχε σαν αποτέλεσμα την εισαγωγή της ρομποτικής στα σχολεία. Από τότε μέχρι σήμερα πληθώρα ρομποτικών τεχνολογιών χαμηλού κόστους παρουσιάστηκαν στη αγορά, οι οποίες απευθύνονται σε μαθητές κάθε εκπαιδευτικής βαθμίδας, από την προσχολική ηλικία μέχρι τη τριτοβάθμια εκπαίδευση Κεφάλαιο 2

33 Οι ρίζες της ΕΡ βρίσκονται στην εργασία του Seymour Papert, δημιουργού της γλώσσας προγραμματισμού Logo (Papert, 1980). Ο Papert επεκτείνει τις ιδέες του Piaget σχετικά με τον εποικοδομισμό (constructivism), προωθώντας την άποψη πως η μάθηση συμβαίνει αποτελεσματικότερα όταν οι μαθητές ενεργοποιούνται κατασκευάζοντας συγκεκριμένα αντικείμενα που έχουν νόημα γι αυτούς και μπορούν να τα διαμοιράσουν μεταξύ τους, ενισχύοντας παράλληλα τις μεταξύ τους κοινωνικές αλληλεπιδράσεις (Δημητριάδης, 2015). Η ΕΡ έχοντας τα θεμέλια της στις θεωρίες: του εποικοδομισμού του Piaget, του κονστραξιονισμού (constructionism) του Papert και της κοινωνιο-πολιτισμικής θεώρησης του Vygotsky, στοχεύει στην ανάπτυξη υψηλών νοητικών δεξιοτήτων που σχετίζονται με την οικοδόμηση νέας γνώσης μέσω της ανακάλυψης, της επίλυσης προβλημάτων και της συνεργασίας (Blanchard et al., 2010; Gura, 2007). Επιπλέον, στηρίζεται στην άποψη ότι η μάθηση μέσα από το παιχνίδι ( learning through play ) παίζει σημαντικό ρόλο στην εμπλοκή των μαθητών και στην οικοδόμηση της γνώσης τους (LEGO Dacta A/S, 1999; Hussain at al., 2006; Blanchard et al., 2010). Όπως αναφέρουν οι Jarvinen & Hiltunen (2000), οι μαθητές όταν ασχολούνται με αντικείμενα που έχουν νόημα γι αυτά, αναπτύσσουν κίνητρα και δρουν ως πραγματικοί επιστήμονες και εφευρέτες, έχοντας μια πιο άμεση επαφή με τις έννοιες του γνωστικού αντικειμένου. Οι Resnick και Silverman (2005) αναφέρουν ότι μια από τις βασικές αρχές της ρομποτικής είναι ότι πρόκειται για μια δραστηριότητα με «χαμηλό πάτωμα, υψηλό ταβάνι και ευρείς τοίχους» ( low floor, high ceiling and wide walls ). Αυτό σημαίνει ότι οι αρχάριοι μπορούν να ξεκινήσουν πολύ εύκολα (χαμηλό πάτωμα), οι ειδικοί μπορούν να δημιουργήσουν σύνθετα και εξελιγμένα προγράμματα και κατασκευές (υψηλό ταβάνι) και τέλος όλοι οι χρήστες μπορούν να εξερευνήσουν τη ρομποτική προς πάρα πολλές κατευθύνσεις, επιστημονικά πεδία ή ενδιαφέροντα (ευρείς τοίχοι) καθώς δεν υπάρχει όριο στο τι μπορούν να κάνουν τόσο από άποψη δυσκολίας όσο και από φαντασίας Έρευνες Έρευνες δείχνουν ότι η ΕΡ μπορεί να αξιοποιηθεί αποτελεσματικά σε διάφορα εκπαιδευτικά πεδία, προσφέροντας στους μαθητές γνωστικές, μεταγνωστικές και κοινωνικές δεξιότητες (Benitti, 2012). Συγκεκριμένα αναφέρουν οι δραστηριότητες ΕΡ έχουν θετικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη της κριτικής σκέψης, της επίλυσης προβλημάτων και των μεταγνωστικών δεξιοτήτων των μαθητών (Petre & Price, 2004; Blanchard et al., 2010; Atmatzidou & Demetriadis, 2012) καθώς και στην εκμάθηση μιας γλώσσας προγραμματισμού (Nourbakhsh et al., 2005; Atmatzidou et al., 2008; Alimisis, 2009). Άλλες μελέτες υποστηρίζουν ότι η ΕΡ είναι ένας ευχάριστος τρόπος μάθησης, ο οποίος δημιουργεί κίνητρο για εμπλοκή και προωθεί τη συνεργασία, την αυτοπεποίθηση και τη δημιουργικότητα των μαθητών (15-17). Αρκετές υποστηρίζουν ότι οι δραστηριότητες ρομποτικής συμβάλλουν στην αύξηση του ενδιαφέροντος και της συμμετοχής των μαθητών στην επιστήμη, στην τεχνολογία, στη μηχανική και στα μαθηματικά (STEM), και τους παροτρύνουν να ακολουθήσουν μια καριέρα σε έναν από αυτούς τους τομείς (π.χ. Vollstedt et al., 2007; Mataric et al. 2007; Mead et al., 2012; Eguchi 2014; Ku- Θεωρητικό Υπόβαθρο - 33

34 bilinskiene et al.,2017). Ωστόσο υπάρχουν έρευνες που καταγράφουν ότι δεν είναι ξεκάθαρη η ανάπτυξη δεξιοτήτων και η βελτίωση του επιπέδου μάθησης των μαθητών που εμπλέκονται σε ΕΡ δραστηριότητες (Hussain et al.; 2006; Williams et al.; 2007; Sullivan, 2008; Benitti, 2012), ενώ άλλες αναφέρουν ότι τα αναφερόμενα οφέλη δεν παρουσιάζουν επίπεδα σημαντικότητας (π.χ. Turner & Hill, 2007; McWhorter, 2008; Gaudiello & Zibetti, 2013). Αρκετοί ερευνητές επιπλέον, επισημαίνουν ότι αν και η ρομποτική φαίνεται να είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για τη διδασκαλία και τη μάθηση καθώς και ένα αγαπημένο αντικείμενο για τους μαθητές όλων των ηλικιών, το παιδαγωγικό πλαίσιο της διδασκαλίας με τη ρομποτική χρειάζεται περαιτέρω διερεύνηση (Alimisis, 2009; Mataric, 2004). Αναφέρουν ότι η ρομποτική από μόνη της δεν αρκεί για να αλλάξει τον τρόπο σκέψης των μαθητών και να οδηγήσει σε υψηλά μαθησιακά αποτελέσματα (Alimisis, 2013). Τονίζουν επίσης ότι, οι δραστηριότητες ρομποτικής θα πρέπει να υποστηρίζονται από ένα κατάλληλο εκπαιδευτικό πλαίσιο το οποίο θα τους προσδίδει την απαραίτητη προστιθέμενη αξία για να ενισχύσουν σημαντικά τη διδασκαλία τους και να βελτιώσουν τα μαθησιακά τους οφέλη (Papert 1993; Eteokleous-Grigoriou & Psomas 2013). Στη βιβλιογραφία παρουσιάζονται ποικίλα σενάρια εκπαιδευτικής ρομποτικής: τεχνοκεντρικά, δημιουργίας και εξερεύνησης για την προώθηση της επιστήμης και του προγραμματισμού κ.α. Η εφαρμογή αυτών συχνά συνεπάγεται μια καλά καθορισμένη χρονική πορεία: φάση εκπαίδευσης, φάση πρόκλησης (Atmatzidou et al, 2008). Ένα μεθοδολογικό μοντέλο ανάπτυξης συνθετικών εργασιών στην ΕΡ που προτάθηκε από την ερευνητική ομάδα TERECoP (Teacher Education on Robotics -Enhanced Constructivist Pedagogical Methods) περιλαμβάνει τα εξής στάδια ανάπτυξης: Εμπλοκής, Πειραματισμού, Διερεύνησης, Σύνθεσης και Δημιουργίας και τέλος Αξιολόγησης, βασίζεται στο μοντέλο των Carbonaro, Rex & Chambers (2004), και διαμορφώνει ένα περιβάλλον που προωθεί την αυτόνομη μάθηση, την αλληλοϋποστήριξη των μελών της τάξης, την ελεύθερη έκφραση και τη δημιουργία (Frangou et al., 2008). Μια διαφορετική διδακτική προσέγγιση παρουσιάζεται από τους Gaudiello et al. (2010), κατά την οποία οι μαθητές αποκτούν νέες γνώσεις και ενισχύουν τις δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων καθοδηγούμενοι από μία διαδικασία που εστιάζει στα παρακάτω στάδια: αξιολόγησης, εξοικείωσης, οικοδόμησης, γεφύρωσης (διαφορών), ταξινόμησης, διερεύνησης, στόχευσης και αναφοράς. Παρά το πλούσιο θεωρητικό υπόβαθρο που πλαισιώνει την ΕΡ, μειωμένη έρευνα έχει γίνει όσον αφορά τον καθορισμό των κατάλληλων παιδαγωγικών μεθόδων μάθησης και διδακτικών προσεγγίσεων που πρέπει να υιοθετούνται για την ενσωμάτωσή της στην τάξη. Απαιτείται λοιπόν, περισσότερη έρευνα για να επισημανθούν καλές πρακτικές, τεχνικές και μοντέλα διδασκαλίας τα οποία μπορούν να υποστηρίξουν την ανάπτυξη συγκεκριμένων δεξιοτήτων των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ (Williams et al., 2007; Williams, & Prejean, 2010; Benitti, 2012; Eteokleous-Grigoriou & Psomas 2013; Alimisis, 2013) Κεφάλαιο 2

35 2.2 Μεταγνώση Η γνώση του ατόμου για τις γνωστικές του διεργασίες αποτελεί πεδίο επιστημονικής έρευνας από τις αρχές του 20ού αιώνα. Η κατανόηση της δομής και των διεργασιών του ανθρώπινου νου είναι σημαντική για τον τρόπο παρέμβασης και βελτίωσης της γνωστικής ανάπτυξης του ατόμου. Η μεταγνώση ή το μεταγιγνώσκειν (metacognition) αναφέρεται στην επίγνωση του ατόμου για τον τρόπο λειτουργίας της σκέψης του, στην ικανότητά του να παρακολουθεί, να ρυθμίζει και να ελέγχει οποιαδήποτε γνωστική του λειτουργία. Είναι η επίγνωση του τι γνωρίζει και τι δεν γνωρίζει. Είναι οι σκέψεις που αφορούν στο τι πιστεύει το άτομο ότι συμβαίνει στο γιγνώσκειν του και δεν ταυτίζονται με τις διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη γνωστική επεξεργασία, π.χ. κατά την επίλυση ενός προβλήματος. Η μεταγνώση είναι η επίγνωση του ατόμου για την υπάρχουσα γνώση του, η κατανόηση εάν η γνώση του αυτή επαρκεί για την αντιμετώπιση μιας συγκεκριμένης κατάστασης ή αν θα πρέπει να σχεδιαστούν νέες στρατηγικές για την εκτέλεση ενεργειών που θα οδηγήσουν στο ζητούμενο αποτέλεσμα. Αφορά την αναδίπλωση της γνώσης προς τον εαυτό της, «τη γνώση για τη γνώση», «τη σκέψη για τη σκέψη» (Miller et al., 1970, Flavell, 1979), και θεωρείται ανώτερου επιπέδου γνωστική ικανότητα (Larkin, 2000). Ο όρος μεταγνώση εισήχθη για πρώτη φορά γύρω στο 1976 από τον ψυχολόγο John Flavell στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, ως η ικανότητα του ατόμου να σκέφτεται, να κατανοεί και να ελέγχει τη μάθησή του. Η έννοια, όμως, όπως αναφέρει ο King (2004), έχει τις ρίζες της στο έργο αρχαίων φιλοσόφων όπως του Πλάτωνα, του Αριστοτέλη, του Κομφούκιου, του Σολομώντα, του Βούδα και του Λάο Τζε/Τζου. Στην προσπάθεια κατανόησης τόσο της φύσης όσο και της λειτουργίας του όρου Μεταγνώση, έχουν διατυπωθεί διάφοροι ορισμοί, όπως: Ο Flavell δήλωσε ότι «Η Μεταγνώση αναφέρεται στη γνώση ενός ατόμου για τα γνωστικά φαινόμενα, τις γνωστικές λειτουργίες και τα προϊόντα τους. Η μεταγνώση σχετίζεται με την ενεργή παρακολούθηση και την επακόλουθη ρύθμιση και οργάνωση αυτών των διαδικασιών». Η ικανότητα ενός ατόμου να γνωρίζει τι γνωρίζει και τι όχι, καθώς και η συνειδητοποίηση της συλλογιστικής/του συλλογισμού του, περιγράφεται ως μεταγνωστική ικανότητα (Flavell, 1976). Υποστηρίζει, επίσης, ο Flavell ότι η «μεταγνωστική γνώση αποτελείται αρχικά από γνώσεις και πεποιθήσεις για τους παράγοντες ή τις μεταβλητές που δρουν και αλληλεπιδρούν με τρόπο που να επηρεάζουν τη διαδικασία και τα αποτελέσματα των γνωστικών διεργασιών» (Flavell, 1979, σ. 907). Οι Weinstein και Mayer (1986) ορίζουν την μεταγνώση ως «τη γνώση ενός ατόμου σχετικά με τις γνωστικές του λειτουργίες και την ικανότητά του να ελέγχει αυτές τις λειτουργίες μέσω της οργάνωσης, της αξιολόγησης και της τροποποίησης αυτών ως λειτουργικών μαθησιακών αντικειμένων». Οι Schmitt και Newby (1986) δήλωσαν ότι «Η μεταγνώση αναφέρεται στην ατο- Θεωρητικό Υπόβαθρο - 35

36 μική επίγνωση των γνωστικών πηγών ενός ατόμου σε σχέση με ένα θέμα». Ο Brown (1987) υποστηρίζει ότι είναι η «Η γνώση του ατόμου για το γνωστικό του σύστημα και ο έλεγχος που ασκεί σε αυτό» δύο βασικούς τύπους δεξιοτήτων: τη γνώση της γνώσης και τη ρύθμιση της γνώσης. Η μεταγνώση περιλαμβάνει τη συνειδητή άσκηση ενός δυναμικού ελέγχου και τη ρύθμιση των γνωστικών του διαδικασιών σε σχέση με τα γνωστικά δεδομένα ή αντικείμενα, στα οποία αυτές οι διαδικασίες αναφέρονται (Gombert, ). Είναι η γνώση που διαθέτει το άτομο για τις γνωστικές του λειτουργίες και τα προϊόντα αυτής, και η ενεργή παρέμβαση, παρακολούθηση, διόρθωση και συντονισμός των λειτουργιών ώστε να επιτευχθεί κάποιος στόχος (Ευκλείδη, 1992). Ο Δημητρίου (1993) προτείνει τον όρο υπεργνωστικό αναλογιστικό σύστημα για να αποδώσει το νόημα της μεταγνώσης. Το σύστημα αυτό λειτουργεί παράλληλα με το γνωστικό σύστημα, και διαδραματίζει έναν ανώτερο συντονιστικό ρόλο. Η μεταγνώση συνδέεται άμεσα με την αυτο-αξιολόγηση και την αυτογνωσία των γνωστικών στρατηγικών του ατόμου και συμβάλλει στον καθορισμό των γνωστικών δυνατοτήτων και περιορισμών του ατόμου σε σύγκριση με τα άλλα άτομα και στην αξιολόγηση των διαφόρων στρατηγικών που μπορεί να χρησιμοποιήσει. (π.χ. το άτομο μπορεί να γνωρίζει ότι είναι ικανό να προσθέτει και να αφαιρεί ακέραιους αριθμούς, όμως ένα άλλο άτομο είναι καλύτερο στη λύση πρωτότυπων προβλημάτων) (Cardelle Elawar, 1995) Η μεταγνώση ορίζεται ως η γνώση και κατανόηση που έχει κάποιος για το επίπεδο και τις δυνατότητες της σκέψης του, του προσωπικού του συστήματος επεξεργασίας των πληροφοριών και οικοδόμησης της γνώσης (Κουτσελίνη- Ιωαννίδου, 1995). Οι Cohen, Freeman και Wolf (1996), ορίζουν τη μεταγνώση ως «τη γνώση του ατόμου για τις δομές και τις διαδικασίες του νου του και / ή την ικανότητά του να ρυθμίζει αυτές τις δομές και διαδικασίες». Σύμφωνα με τους Schraw και Graham (1997), «η μεταγνώση είναι η γνώση του ατόμου για τη δική του νόηση και τη νόηση γενικότερα». Είναι η γνώση και οι πεποιθήσεις του ατόμου για τον εαυτό του (ως γνωστικό υποκείμενο) και για τα στοιχεία του κόσμου γύρω του που επηρεάζουν την παρουσία του (Hacker, 1998). Είναι η γνώση του ατόμου για τις γνωστικές του ικανότητες, τις στρατηγικές και τα έργα (Fernandez-Duque, Baird, & Posner, 2000). Tα δύο κύρια συστατικά της μεταγνώσης είναι η γνώση του ατόμου για το γνωστικό του σύστημα, η μεταγνωστική δηλαδή γνώση, και οι διαδικασίες αυτορρύθμισης των διαδικασιών του γνωστικού μηχανισμού (Παναούρα, 2004) Κεφάλαιο 2

37 Η μεταγνώση αναφέρεται αφενός στην ικανότητα να αντιλαμβανόμαστε τι γνωρίζουμε και τι μπορούμε να μάθουμε και αφετέρου στην ικανότητα να ρυθμίζουμε, να ελέγχουμε και να συντονίζουμε τη γνωστική μας συμπεριφορά, επιβραδύνοντας το διάβασμά μας στα δύσκολα και επιταχύνοντας στα εύκολα (Κολιάδη, 2006). Αναφέρεται επίσης ως μετα-επίπεδο γνώσης και ψυχικών ενεργειών οι οποίες χρησιμοποιούνται για να κατευθύνουν τις γνωστικές (Jacobse & Harskamp, 2012). «Ως μεταγνωστικές ικανότητες νοούνται η ικανότητα επιδίωξης και επιμονής στη μάθηση, η ικανότητα οργάνωσης της ατομικής μάθησης, με τη βοήθεια της αποτελεσματικής διαχείρισης του χρόνου και της πληροφορίας, σε ατομικό και συλλογικό επίπεδο. Η ικανότητα αυτή περιλαμβάνει την επίγνωση της διαδικασίας μάθησης και των αναγκών για μάθηση ενός ατόμου, προσδιορίζοντας τις διαθέσιμες ευκαιρίες, και την ικανότητα αντιμετώπισης των εμποδίων προκειμένου να αποβαίνει η μάθηση επιτυχής. Η εν λόγω ικανότητα σημαίνει απόκτηση, επεξεργασία και αφομοίωση των νέων γνώσεων και δεξιοτήτων καθώς και αναζήτηση και χρησιμοποίηση κατάλληλης καθοδήγησης» (europarl.europa.eu) Συνιστώσες μεταγνώσης Στο κλασικό άρθρο του Metacognition and Cognitive Monitoring, ο Flavell (1979) κάνει την πρώτη προσπάθεια να καθορίσει τα συστατικά της μεταγνώσης με τη δημιουργία ενός μοντέλου γνωστικής παρακολούθησης. Το μοντέλο αυτό περιλαμβάνει τέσσερις συνιστώσες: (α) τη μεταγνωστική γνώση, (β) τη μεταγνωστική εμπειρία, (γ) τους στόχους και τα καθήκοντα, (δ) τις δράσεις ή στρατηγικές. Ο Flavell ισχυρίζεται ότι η ικανότητα ενός ατόμου να ελέγχει ένα ευρύ φάσμα γνωστικών ενεργειών εξαρτάται από τις δράσεις και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των συστατικών. Εικόνα 2.1 Σχέση μεταξύ συστατικών μεταγνώσης σύμφωνα με τον Flavell Μετέπειτα, αρκετοί ερευνητές υποστήριξαν ότι η μεταγνώση περιλαμβάνει: α) την επίγνωση και τον αναστοχασμό της γνώσης και β) τον έλεγχο και τη ρύθμιση της γνώσης (Brown, 1978, 1987; Brown, et al., 1983; Baker & Brown, 1984; Schmitt & Newby, 1986; Flavell, 1987; Schoenfeld, 1987; Jacobs & Paris, 1987; Kluwe, 1987; Θεωρητικό Υπόβαθρο - 37

38 Cross & Paris, 1988; McLain, et al., 1991; Artzt & Armor-Thomas, 1992; Otero & Campanario, 1992; Schraw & Dennison, 1994). Οι συνιστώσες αυτές της μεταγνώσης εμπεριέχουν: α) η συνιστώσα της επίγνωσης και του αναστοχασμού περιλαμβάνει τρεις (3) διεργασίες: i) τη δηλωτική γνώση τη γνώση της γνώσης, των καθηκόντων του και των δεξιοτήτων του, ii) τη διαδικαστική γνώση τη γνώση για το πώς εφαρμόζει τη γνώση και τις στρατηγικές του, και iii) την υποθετική γνώση τη γνώση για το πότε και γιατί χρησιμοποιεί αυτές τις στρατηγικές. Και β) η συνιστώσα του ελέγχου και της ρύθμισης περιλαμβάνει: τον σχεδιασμόοργάνωση, την ιεράρχηση των στρατηγικών, την υλοποίηση, την παρακολούθηση, τον έλεγχο, την τροποποίηση-διόρθωση και την αξιολόγηση. Εικόνα 2.2 Συστατικά Mεταγνώσης Τα τελευταία χρόνια οι έρευνες εστιάζουν στην αξιοποίηση της μεταγνώσης και των μεταγνωστικών στρατηγικών στην εκπαιδευτική διαδικασία. Αρκετοί ερευνητές πιστεύουν ότι η μεταγνώση είναι το κλειδί για την επιτυχή πρόοδο της εκπαίδευσης και της αυτορρύθμισης του ατόμου (Angelo, 1995, Costa, 1986, Spring, 1985). Η μεταγνώση αναγνωρίστηκε ως μία από τις ισχυρότερες στρατηγικές για τη βελτίωση της μάθησης των μαθητών (Baird, 1991; Zohar, 1999; Hewson et al., 1998; Chin and Brown, 2000; Siegel, 2012), και ως ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες για την πραγματοποίηση σύνθετων μαθησιακών εργασιών (Dignath and Buttner, 2008, Van der Stel & Veenman, 2010). Ένας μεταγνωστικός στοχαστής ξέρει πότε και πώς μαθαίνει καλύτερα, ξέρει να εφαρμόζει στρατηγικές για την υπέρβαση των εμποδίων στη μάθηση του (Flavell, 1979; Herr, 2008) και να ρυθμίζει τις διαδικασίες για την επίλυση ενός προβλήματος (Schoenfeld, 1992) Κεφάλαιο 2

39 Έρευνες έδειξαν ότι τα παιδιά με μαθησιακές δυσκολίες έχουν μεταγνωστικές δεξιότητες, ωστόσο είναι λιγότερο αναπτυγμένες σε σχέση με αυτές των συνομηλίκων τους (Wong & Wong, 1986). Τα παιδιά αυτά χρησιμοποιούν λιγότερες μεταγνωστικές στρατηγικές μικρής πολυπλοκότητας (Garner & Kraus, 1982), όμως για λόγους όπως: ελλειμματική μεταγνωστική γνώση, δυσκολίες στη μεταγνωστική παρακολούθηση και στον έλεγχο της πορείας του έργου, αδυναμία αξιοποίησής τους με αποτελεσματικό τρόπο (Paris & Myers, 1981; Μπότσας & Παντελιάδου, 2003; Botsas & Padeliadu, 2004;). Ο Wong (1998) σε έρευνά του αναφέρει ότι το κλειδί για την αποκατάσταση αυτών των προβλημάτων είναι η ανάπτυξη μεταγνωστικών στρατηγικών Μεταγνωστικές στρατηγικές Ο John Flavell υποστηρίζει ότι «η μάθηση μεγιστοποιείται όταν οι μαθητές μαθαίνουν να σκέφτονται για τη σκέψη τους και χρησιμοποιούν συνειδητά στρατηγικές για να βελτιώσουν τα μαθησιακά τους οφέλη». Σύμφωνα με τον Flavell (1987), η πρακτική εξάσκηση του ατόμου με τη βίωση μεταγνωστικών εμπειριών και η ενίσχυση των γνωστικών διαδικασιών που αλληλεπιδρούν άμεσα με τη μεταγνωστική διαδικασία μπορεί να συμβάλει στη βελτίωση της μεταγνωστικής ικανότητας. Έρευνες αναφέρουν ότι η μάθηση ενισχύεται με άμεση καθοδήγηση μεταγνωστικών στρατηγικών και προτείνουν άμεση διδασκαλία των στρατηγικών με δυνατότητες σταδιακής απόσυρσης των μηχανισμών εφαρμογής τους (Pressley, M., (1994), Pressley et al., 1985). Η χρήση μεταγνωστικών στρατηγικών κατά τη μαθησιακή διαδικασία αυξάνει την αποτελεσματικότητά της, καθώς οι μαθητές με τη βοήθειά τους μπορούν να συνειδητοποιούν το πώς, πότε και γιατί της διαδικασίας (Pressley, 1994). Οι μαθητές που κατέχουν, αλλά και εφαρμόζουν αποτελεσματικές μεταγνωστικές στρατηγικές, έχουν καλύτερη επίδοση σε ακαδημαϊκά έργα όπως η ανάγνωση (Chi, Glaser & Rees, 1982; Derry & Murphy, 1986; Brown, 1987; Wang, Haertel & Walberg, 1990; Veenman & Elshout, 1999). Επιπλέον, είναι περισσότερο ικανοί να εκτιμήσουν με ακρίβεια τι γνωρίζουν και τι δεν γνωρίζουν (Forrest & Waller, 1980), να παρακολουθούν και να αξιολογούν τις γνωστικές διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα εκείνη τη στιγμή (Garner, 1981, Garner & Kraus, 1982, Garner & Taylor, 1982), να αναπτύσσουν σχέδια, να επιλέγουν και να χρησιμοποιούν κατάλληλες στρατηγικές για την ολοκλήρωση του έργου (Garner & Kraus, 1982, Garner, 1994; Tobias & Everson, 2000). Η αναγνώριση της μεταγνώσης ως καθοριστικού παράγοντα της γνωστικής ικανότητας του ατόμου δημιουργεί την ανάγκη για διερεύνηση συγκεκριμένων μεθόδων, κατάλληλων διδακτικών παρεμβάσεων για την ανάπτυξή της. Τι εννοούμε, όμως, με τον όρο στρατηγικές; Με τον όρο στρατηγικές αναφερόμαστε στις διαδικασίες-τεχνικές σκέψης ή συμπεριφοράς που διευκολύνουν τη διαδικασία μάθησης και χρησιμοποιούνται για την επίτευξη ενός στόχου. Μπορεί να είναι μεμονωμένες πρακτικές, συνήθεις αντιδράσεις σε γνωστικά προβλήματα, ή να αποτελούν οργανωμένα σχέδια δράσης που διαμορφώνονται για την επίτευξη ενός μαθησιακού στόχου (Μπότσας, 2007). Οι στρατηγικές διακρίνονται σε γνωστικές, αυτές που Θεωρητικό Υπόβαθρο - 39

40 σχετίζονται με την αλληλεπίδραση του ατόμου με το γνωστικό αντικείμενο, ή μεταγνωστικές, αυτές που σχετίζονται με τη σχεδίαση, την παρακολούθηση και τον έλεγχο της πορείας του γνωστικού αντικειμένου. Η επιλογή των στρατηγικών που θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν, ο χρόνος και ο τρόπος εκτέλεσής τους συνιστούν τη στρατηγική ικανότητα (Lemaire & Siegler, 1995). Ένας σημαντικός παράγοντας στρατηγικής ικανότητας είναι η προσαρμοστικότητα στις στρατηγικές επιλογές. Προκύπτει, λοιπόν, το συμπέρασμα ότι είναι σημαντικό να καλλιεργηθούν οι μεταγνωστικές δεξιότητες των μαθητών για να είναι σε θέση να επιλέγουν πώς και πότε πρέπει να εφαρμόσουν αυτές τις στρατηγικές. Οι μεταγνωστικές στρατηγικές μπορούν να διδαχθούν και να καθοδηγήσουν συνειδητά τη σκέψη του ατόμου στην παρακολούθηση των γνωστικών του διαδικασιών για την επίτευξη του μαθησιακού του στόχου, π.χ. την καλύτερη λύση ενός προβλήματος. Οι προτεινόμενες στη βιβλιογραφία μεταγνωστικές στρατηγικές περιλαμβάνουν: α) τη μάθηση του πώς να μάθουν, εστιάζοντας στη διαδικασία που θα ακολουθήσουν για να μάθουν, και όχι απλά στο περιεχόμενο, β) τη συνειδητοποίηση, όπου ο μαθητής συνειδητά εντοπίζει τι γνωρίζει και προσδιορίζει/καθορίζει τον μαθησιακό του στόχο, γ) τον σχεδιασμό και την αυτορρύθμιση, όπου ο μαθητής οργανώνει τον τρόπο με τον οποίο θα διαχειριστεί τον μαθησιακό του στόχο. Εφαρμόζει στρατηγικές όπως: σκέφτεται φωναχτά, εξηγεί τρόπους επίλυσης των προβλημάτων (Pressley et al., 1992), θέτει ερωτήσεις για την αναθεώρηση των στόχων του, δ) την ανάκληση, όπου ο μαθητής αναγνωρίζει τις έννοιες που ήδη γνωρίζει, και τις ανακαλεί όταν απαιτείται για τη επίτευξη του μαθησιακού του στόχου, και τέλος ε) την παρακολούθηση και τον αναστοχασμό/αυτοαξιολόγηση, όπου ο μαθητής αξιολογεί τις προσπάθειές του, προσδιορίζει/αναγνωρίζει ποια στρατηγική τον βοήθησε να μάθει και ποιά όχι Ο ρόλος του εκπαιδευτικού στην ανάπτυξη των στρατηγικών αυτών. Καθοριστικός είναι ο ρόλος του εκπαιδευτικού στην ανάπτυξη των στρατηγικών αυτών. Με τη συνεργασία εκπαιδευτικού και μαθητή, οι αόρατες σκέψεις θα πρέπει να γίνουν ορατές και οι ασυνείδητες διαδικασίες συνειδητές. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη διδασκαλία των στρατηγικών αυτών είναι η ύπαρξη υψηλού επιπέδου μεταγνωστικών δεξιοτήτων των εκπαιδευτικών για την ίδια τη διαδικασία της διδασκαλίας τους (Zohar, 1999). Οι εκπαιδευτικοί θα πρέπει να είναι σε θέση να δημιουργούν κατάλληλο μαθησιακό περιβάλλον το οποίο θα ενθαρρύνει τη συνειδητοποίηση του τρόπου σκέψης και των διαδικασιών που ακολουθούνται κατά τη διαδικασία μάθησης, δηλαδή να δημιουργούν ένα «μεταγνωστικό» περιβάλλον μάθησης. Θα πρέπει να συζητούν με τους μαθητές για τις στρατηγικές που χρησιμοποιούν στην τάξη, να τους καθοδηγούν στην επιλογή διαφόρων στρατηγικών, π.χ. κατά τη λύση ενός προβλήματος, και με αυτόν τον τρόπο να καθοδηγούν τους μαθητές να ανακαλύψουν και να αναγνωρίσουν 40 - Κεφάλαιο 2

41 τον δικό τους τρόπο σκέψης. Ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να έχει το ρόλο του καθοδηγητή, εμψυχωτή και υποστηρικτή των μαθητών, και να: παροτρύνει τον μαθητή να σκέπτεται δυνατά, στρέφει την προσοχή του στην κατανόηση του πώς σκέπτεται και τι προβλήματα αντιμετωπίζει μέσα από τη διάκριση των περιορισμών που θέτει κάθε θέμα, ζητά όχι μόνο το αποτέλεσμα, αλλά και τον τρόπο σκέψης, τη διαδικασία /στρατηγική, τη λήψη αιτιολογημένων αποφάσεων, διδάσκει τρόπους/στρατηγικές προσπέλασης των δυσκολιών, εντάσσει το κάθε θέμα στα ομοειδή του και να προτείνει κοινά βασικά κλειδιά, ενθαρρύνει τον μαθητή να υποβάλλει ερωτήσεις πριν/κατά/μετά την επεξεργασία του θέματος, καθοδηγεί τον μαθητή να «βλέπει» ολότητες, συνέχειες, σχέσεις, διαφορές, αλληλουχίες, ενθαρρύνει τον μαθητή να «τακτοποιεί» τις ιδέες και τις σκέψεις του, καθιστά τους μαθητές ενήμερους για τα κριτήρια αξιολόγησης, καθοδηγεί την πορεία σκέψης με τη μορφή ενός διαγράμματος, εντοπίζει τα λάθη και να προτρέπει τον μαθητή α) να αναλογιστεί πού μπορεί να οφείλονται, και β) να αναλύσει τον τρόπο σκέψης του, μιλά για τον τρόπο με τον οποίο σκέπτεται ο ίδιος. Διεθνώς εφαρμόζονται εκπαιδευτικά προγράμματα που ενισχύουν τις μεταγνωστικές στρατηγικές και δίνουν έμφαση στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων της σκέψης. Για παράδειγμα, το πρόγραμμα Cognitive Strategy Instruction (CSI) προσπαθεί να παρέχει σε όλους τους μαθητές τη δυνατότητα να εφαρμόζουν στρατηγικές, να έχουν αυτοπεποίθηση, ευελιξία και δημιουργικότητα στη μάθηση (Scheid, 1993). Μια άλλη στρατηγική που προτείνεται για τη βελτίωση της μεταγνώσης είναι η καταγραφή των σκέψεων των ατόμων κατά τη λύση προβλήματος (Pugalee, 2001). Η συνειδητή αυτή προσπάθεια αποτελεί εξ ορισμού μεταγνωστική δραστηριότητα. Επιπλέον, η ομαδική επίλυση προβλήματος επιτρέπει στους μαθητές να εξασκηθούν μεταγνωστικά εφόσον υποχρεώνονται να εκφράσουν τον τρόπο σκέψης τους, να δικαιολογήσουν τις επιλογές τους, να τις συγκρίνουν με τις προσεγγίσεις άλλων ατόμων και να προβούν σε αυτοαξιολόγηση (Goos et al., 2002). Προϋπόθεση όμως, στην ομαδική εργασία είναι, σύμφωνα με τον Mevarech (1999), η οργάνωση διδακτικών παρεμβάσεων που στοχεύουν στη δόμηση της σκέψης των παιδιών γύρω από συγκεκριμένα ερωτήματα όπως: Ποιο είναι το ζητούμενο; Με ποιο πρόβλημα μοιάζει; Ποιες στρατηγικές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν γι αυτό το πρόβλημα. Οι Artzt και Armour- Thomas (1998) διερεύνησαν τον βαθμό στον οποίο οι πεποιθήσεις και οι στάσεις για τα μαθηματικά και την ομαδική εργασία επηρεάζουν τη μεταγνωστική συμπεριφορά των παιδιών στην επίλυση προβλημάτων στην ομάδα. Παρά τη γενική εντύπωση ότι οι μαθητές μπορούσαν να εργάζονται άνετα στις ομάδες τους, φαίνεται ότι τόσο οι καλοί Θεωρητικό Υπόβαθρο - 41

42 όσο και οι αδύνατοι μαθητές ένιωθαν ανασφάλεια και ήθελαν να αποφύγουν να εκφράσουν τις απόψεις τους στην ομάδα (Παναούρα, 2004) Δεξιότητες Μεταγνώσης και Επίλυσης Προβλήματος Οι δεξιότητες μεταγνώσης (ΜΓ) και επίλυσης προβλήματος (ΕΠ) είναι διαφορετικές, αλλά συγχρόνως ισχυρά αλληλένδετες. Η ανάπτυξη των δύο αυτών δεξιοτήτων σε δραστηριότητες ΕΡ αποτέλεσε το επίκεντρο πολλών μελετών. Οι περισσότερες εστιάζουν στις δεξιότητες ΕΠ και λιγότερες στις δεξιότητες ΜΓ. Η επίλυση προβλημάτων θεωρείται ως η σημαντικότερη γνωσιακή δραστηριότητα στην οποία οι μαθητές καλούνται να εφαρμόσουν τη γνώση και να παρακολουθήσουν τη συμπεριφορά τους κατά την επίλυση προβλημάτων (Jonassen, 2000). Η διαδικασία μάθησης για την επίλυση προβλημάτων βοηθά τους μαθητές να μάθουν πώς να παρακολουθούν την κατανόησή τους, να αναγνωρίζουν πότε υπάρχει ένα κενό στη γνώση τους (Chi & Bassock, 1989), να κατανοούν γιατί μαθαίνουν το συγκεκριμένο αντικείμενο και πώς είναι αυτό εφικτό (Barrows, 1996). Παρά τη σημαντικότητα της ΕΠ στην διαδικασία μάθησης και την προσοχή που έχει δοθεί από την εκπαιδευτική κοινότητα, η ΕΠ παραμένει μια δύσκολη διαδικασία για τους μαθητές. Πολλοί ερευνητές αναφέρουν ότι παρά τις οδηγίες που δίνονται στους μαθητές, αυτοί εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην επίλυση προβλημάτων (Lorenzo, 2005), και υποστηρίζουν ότι μια λύση στο πρόβλημα αυτό είναι οι στρατηγικές ΕΠ να αποτελέσουν μέρος της διαδικασίας σκέψης των μαθητών (Fülöp, 2015). Ερευνητές υποστηρίζουν ότι η μεταγνώση είναι ένα βασικό στοιχείο κατά τη διαδικασία οικοδόμησης και ενίσχυσης των δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων (Jacobse & Harskamp, 2012; Huang et al., 2014). Διεργασίες όπως ο σχεδιασμός - προγραμματισμός του τρόπου προσέγγισης ενός προβλήματος, ο έλεγχος της προόδου και η αξιολόγηση της λύσης έχουν όλες μεταγνωστικό χαρακτήρα (Siegel, 2012). Οι Du Toit και Kotze (2009) αναφέρουν ότι οι μαθητές με ανώτερες μεταγνωστικές ικανότητες είναι καλύτεροι λύτες προβλημάτων. Μελέτες υποστηρίζουν επίσης, ότι οι μεταγνωστικές διαδικασίες βοηθούν τους μαθητές να ξεπεράσουν τα εμπόδια που ανακύπτουν κατά την επίλυση προβλημάτων (Stillman & Galbraith, 1998; Pugalee, 2001) και να βελτιώσουν τις επιδόσεις τους στην επίλυση προβλημάτων (Goos & Galbraith, 1996; Kramarski & Mevarech, 1997). Τέλος, αναφέρουν ότι οι δραστηριότητες ΕΠ παρέχουν ιδανικές ευκαιρίες στους μαθητές να αναλύσουν και να αναστοχαστούν σχετικά με τη σκέψη τους (Panaoura & Philippou, 2003; Du Toit & Kotze, 2009) και με αυτόν τον τρόπο να ενισχύουν τις μεταγνωστικές στρατηγικές τους (Martin et al., 1998, Siegel, 2012) Εργαλεία αξιολόγησης μεταγνώσης Η διαδικασία αξιολόγησης της μεταγνώσης μπορεί να αποδειχθεί πολύτιμο εργαλείο υποστήριξης της μάθησης (Broadfoot & Black, 2004) και να αποτελέσει μηχανισμό αναστοχασμού και ανατροφοδότησης τόσο για τον εκπαιδευτικό όσο και για τον μαθητή (Black & Wiliam, 2009; Wiliam, 2011; Earl, 2012) Κεφάλαιο 2

43 Στη βιβλιογραφία προτείνεται μια πληθώρα μεθόδων και εργαλείων μέτρησης της μεταγνώσης και των μεταγνωστικών δεξιοτήτων. Οι βασικές μέθοδοι είναι το ερωτηματολόγιο, η προφορική περιγραφή με το πρωτόκολλο think-aloud, η δομημένη συνέντευξη και η παρατήρηση. Τα πιο διαδεδομένα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό και τη μέτρηση των μεταγνωστικών δεξιοτήτων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα, με βάση τη χρονολογική σειρά δημιουργίας τους. Πίνακας 2.1 Πρωτόκολλα αξιολόγησης μεταγνώσης α/α Δημιουργός Έτος Πρωτόκολλο 1 Markman 1977 Awareness of Incomplete Instructions 2 Kurtz, Reid, Borkowski 1982 Metamemory Battery Individual and Group & Cavanaugh 3 Jacobs, Paris 1987 Index of Reading Awareness (IRA) 4 Weinstein et al Learning and study strategies inventory (LASSI) 2 nd edition Armour-Thomas and 1988 Student Thinking About Problem Solving Scale Haynes, (STAPSS) 6 Schmitt 1990 Metacomprehension Strategy Index (MSI) 7 Pintrich et al Motivated Strategies for Learning Questionnaire (MSLQ) 8 McLain, Gridley, Mac Metacognitive Reading Awareness (MRA) Intosh Peterson, Swing, 1992 Stimulated Recall Braveman & Buss 10 Schraw, Dennison 1994 Metacognitive Awareness Inventory (ΜΑΙ) 11 Miholic 1994 Metacognitive Reading Awareness Inventory (MRAI) 12 Pereira-Laird, Deane 1997 Reading Strategy Use (RSU) 13 Tobias, Everson 1998 Κnowledge monitoring assessment (KMA) 14 Arthur & Engel, 2000 Motivation Profile Questionnaire (MPQ) 15 Mokhtari, Reichard 2002 Metacognitive Awareness of Reading Strategies Inventory (MARSI) 16 Gama 2004 Knowledge Monitoring Bias (KMB) 17 Brown 2006 Metacognitive Pattern Indicator (MPI) 18 Magno 2010 Academic Self-regulated Learning Scale (A-SRL- S) Ερωτηματολόγια Μία από τις πιο δημοφιλής μεθόδους είναι η χρήση ερωτηματολογίων τα οποία καλούν τους μαθητές να αναφέρουν τις αντιλήψεις τους για τη γνώση τους και τις δεξιότητές Θεωρητικό Υπόβαθρο - 43

44 τους, π.χ. στην επίλυση ενός προβλήματος, και να αναστοχαστούν για τις στρατηγικές τους. Στη συνέχεια αναλύονται μερικά από τα πιο διαδεδομένα πρωτόκολλα αξιολόγησης της μεταγνώσης. (α) Metacognitive Awareness Inventory (MAI) Ένα διαδεδομένο εργαλείο αξιολόγησης μεταγνώσης είναι το ερωτηματολόγιο Metacognitive Awareness Inventory (MAI) (Schraw & Dennison, 1994), το οποίο α- ναπτύχθηκε για τη μέτρηση της μεταγνωστικής επίγνωσης από τους Schraw και Dennison το Αποτελείται από 52 ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης που αφορούν την επίγνωση της γνώσης και τη ρύθμιση της γνώσης, και συνίσταται από οκτώ κατηγορίες: 1. Δηλωτική γνώση (Declarative Knowledge), τη γνώση για τη γνώση και τις στρατηγικές, 2. Διαδικαστική γνώση (Procedural Knowledge), τη γνώση για τον τρόπο χρήσης των στρατηγικών, 3. Υποθετική γνώση (Conditional Knowledge), τη γνώση για το πότε και γιατί χρησιμοποιούνται αυτές οι στρατηγικές, 4. Σχεδιασμό (Planning), τον σχεδιασμό, προγραμματισμό και καθορισμό στόχων, 5. Στρατηγικές διαχείρισης πληροφοριών (Information Management Strategies), στρατηγικές για την αποτελεσματική επεξεργασία πληροφοριών (π.χ. οργάνωση, επεξεργασία, σύνοψη, εστίαση στη σημαντική πληροφορία), 6. Παρακολούθηση (Monitoring), παρακολούθηση και αξιολόγηση των στρατηγικών μάθησης, 7. Στρατηγικές εντοπισμού σφαλμάτων (Debugging Strategy), στρατηγικές που χρησιμοποιούνται για την ορθή κατανόηση και ερμηνεία των σφαλμάτων, και 8. Αξιολόγηση της μάθησης (Evaluation of learning), ανάλυση της απόδοσης και της αποτελεσματικότητας των στρατηγικών μάθησης μετά την επίτευξη του μαθησιακού στόχου. Ενδεικτικά αναφέρουμε μερικές ερωτήσεις: «Ξέρω τι είδους πληροφορίες είναι πιο σημαντικό να μάθω», «Σκέφτομαι πολλούς τρόπους για να λύσω ένα πρόβλημα και επιλέγω τον καλύτερο», «Γνωρίζω τι στρατηγικές χρησιμοποιώ όταν μελετώ», «Αναρωτιέμαι αν αυτό που διαβάζω είναι σχετικό με αυτό που ήδη γνωρίζω», «Προσπαθώ να χωρίσω το αντικείμενο που μελετώ σε μικρότερα τμήματα», κ.ά. Οι μαθητές εκφράζουν τον βαθμό συμφωνίας σε κάθε ερώτηση σε 5-βάθμια κλίμακα Likert. Στο παράρτημα V παρατίθεται το ερωτηματολόγιο MAI μεταφρασμένο στα ελληνικά. (β) Learning and Study Strategies Inventory (LASSI) Οι Weinstein, Palmer και Schulte (1987) ανέπτυξαν τη μεθοδολογία Learning and Study Strategies Inventory (LASSI) η οποία καταγράφει τις αντιλήψεις των μαθητών για τις στρατηγικές και τις μεθόδους μελέτης και μάθησής τους. Το ερωτηματολό Κεφάλαιο 2

45 γιο αποτελείται από ογδόντα ερωτήσεις συνολικά που κατανέμονται σε δέκα ομάδες - διεργασίες (όπως: Επεξεργασία πληροφοριών, Αυτοέλεγχος, κ.ά.) και τρεις στρατηγικούς τομείς μάθησης: δεξιότητες (skill), θέληση (will), και αυτορρύθμιση (selfregulation). Οι ερωτήσεις παρέχουν μια εκτίμηση της συνείδησης των μαθητών για τη μάθηση και τις στρατηγικές μελέτης που σχετίζονται με τις δεξιότητες, τη θέληση, και την αυτορρύθμιση, συνιστώσες των στρατηγικών μάθησης. Ανάλογα με το σκορ που συγκεντρώνουν οι μαθητές στις κλίμακες διαπιστώνονται οι αδυναμίες και τα δυνατά τους σημεία. (γ) Index of Reading Awareness (IRA) Το ερωτηματολόγιο Index of Reading Awareness (IRA) αναπτύχθηκε από τους Jacobs και Paris (1987). Το ερωτηματολόγιο αποτελείται από 20 ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής (κάθε μία με τρεις εναλλακτικές λύσεις) για την αξιολόγηση της μεταγνωστικής γνώσης και απευθύνεται σε μαθητές δημοτικού. Το IRA περιέχει ερωτήσεις σχετικά με την ανάγνωση και τις στρατηγικές ανάγνωσης για τη μέτρηση της αξιολόγησης, του σχεδιασμού, καθώς και της ρύθμισης της γνώσης. (δ) Motivated Strategies for Learning Questionnaire (MSLQ) Οι Pintrich, Smith, Garcia και McKeachie (1993) δημιούργησαν το Motivated Strategies for Learning Questionnaire (MSLQ) για να εξετάσουν τη χρήση των στρατηγικών μάθησης από τους μαθητές. Το ερωτηματολόγιο περιλαμβάνει μία υποενότητα για τη μεταγνώση με ερωτήσεις τύπου Likert (7-βάθμια κλίμακα). (ε) Student Thinking About Problem Solving Scale (STAPSS) Οι Armour-Thomas & Haynes (1988) ανέπτυξαν μια κλίμακα για τη μέτρηση της μεταγνώσης κατά την επίλυση προβλημάτων για μαθητές γυμνασίου η οποία ονομάζεται Student Thinking About Problem Solving Scale (STAPSS). Χρησιμοποιώντας το εννοιολογικό πλαίσιο της συστατικής θεωρίας του Sternberg για την νοημοσύνη, η κλίμακα αποτελείται από 37 ερωτήσεις 7-βαθμιας κλίμακας Likert (1 δεν είναι καθόλου όπως εγώ έως 7 πάρα πολύ όπως εγώ ). Η ανάλυση παραγόντων ανέδειξε τους εξής 6 παράγοντες: Σχεδιασμό, Οργάνωση, Συγκέντρωση, Αξιολόγηση, Στρατηγική και Ανακεφαλαίωση. Οι συντελεστής αξιοπιστίας ήταν.70 και διαπιστώθηκε μέτρια εγκυρότητα. (στ) O Miholic ανέπτυξε το ερωτηματολόγιο Metacognitive Reading Awareness Inventory (MRAI) για την αξιολόγηση της μεταγνώσης το 1994, το οποίο περιλαμβάνει 10 ερωτήσεις με 4 πιθανές απαντήσεις η καθεμία. Οι απαντήσεις αναπαριστούν τις αποτελεσματικές ή μη στρατηγικές διαβάσματος. (ζ) Motivation Profile Questionnaire (MPQ) & Metacognitive Pattern Indicator (MPI) Οι Arthur και Engel το 2000, ανέπτυξαν το MPQ (Motivation Profile Questionnaire) το οποίο αποσκοπεί στον εντοπισμό των μετα-προγραμμάτων (meta programmes). Τα μετα-προγράμματα είναι μια έννοια που προέκυψε κατά την ανάπτυξη του μοντέλου του νευρογλωσσικού προγραμματισμού (NLP- Neuro, Linguistic, Θεωρητικό Υπόβαθρο - 45

46 Programming). Στη συνέχεια, παρουσιάστηκε η ανάγκη ενός μέσου αξιολόγησης προσαρμοσμένο στην υψηλότερη εκπαίδευση, που θα έχει τη δυνατότητα να προσδιορίσει τα σχέδια που επηρεάζουν την εμπειρία της εκπαίδευσης ενός ατόμου. Κατά συνέπεια, αναπτύχτηκε ένα νέο ερωτηματολόγιο, το MPI (Metacognitive Pattern Indicator). Το ΜPI αποτελεί μια βελτίωση του MPQ, για την πιο αξιόπιστη αξιολόγηση των μεταγνωστικών μοτίβων. (η) ΕΡΑ 2000 Ένα γνωστό και ευρέως χρησιμοποιούμενο υποστηρικτικό περιβάλλον για την αξιολόγηση είναι το ΕΡΑ2000, για την off-line αξιολόγηση των μεταγνωστικών ικανοτήτων και των αριθμητικών υπολογισμών σε μαθητές δημοτικού με μαθηματικές δυσκολίες. (θ) Awareness of Incomplete Instructions Ο Markman το 1977 πρότεινε τη μέθοδο μέτρησης Awareness of Incomplete Instructions, η οποία εκτιμά την ικανότητα μετακατανόησης των μαθητών. Περιέχει δυο δραστηριότητες σχεδιασμένες να εκτιμούν την ικανότητα ή την αδυναμία των μαθητών να κατανοήσουν τις οδηγίες που τους παρέχονται. Συγκεκριμένα, δίνονται δραστηριότητες με ελλιπείς οδηγίες εκτέλεσης, με στόχο οι μαθητές να συνειδητοποιήσουν ότι δεν έχουν αρκετές πληροφορίες σχετικές με την εκτέλεση της δραστηριότητας. Η εκτίμηση της μεταγνωστικής τους ικανότητας γίνεται από τον αριθμό προσπαθειών να λύσουν το πρόβλημα, μέχρι να αναγνωρίσουν ότι οι πληροφορίες τους είναι ανεπαρκείς. Αυτή η μέθοδος έχει άριστα αποτελέσματα αξιοπιστίας και εγκυρότητας, είναι φυσική διαδικασία και εύκολα προσαρμόζεται ειδικά σε μαθητές Δημοτικού. (ι) KMA: Κnowledge Monitoring Assessment Το πρωτόκολλο Κnowledge Monitoring Assessment (KMA) αναπτύχθηκε από τους Tobias και Everson (1995) και αναφέρεται στην ικανότητα του μαθητή να προβλέψει την επίδοσή του σε μία εργασία. Αντανακλά δηλαδή την αίσθησή του για τη γνώση του και την ικανότητα του να ολοκληρώσει το έργο που του αναθέτουν. Συγκεκριμένα, το KMA χρησιμοποιεί ως δείκτη της μεταγνωστικής ικανότητας των μαθητών την απόκλιση μεταξύ των εκτιμήσεων των παιδιών για τις γνώσεις τους ή την ικανότητά τους να λύνουν προβλήματα και των πραγματικών γνώσεων τους, που καθορίζονται από την απόδοσή τους σε τεστ ή στη λύση του προβλήματος. Οι ενδεικτικές ερωτήσεις που δίνονται στους μαθητές είναι οι παρακάτω: Μπορείς να προσδιορίσεις τα δεδομένα του προβλήματος; Πόσο δύσκολο πιστεύεις ότι θα είναι να λύσεις αυτό το πρόβλημα; Πόσο καλά καταλαβαίνεις τις συσχετίσεις του προβλήματος; Πιστεύεις ότι μπορείς να λύσεις αυτό το πρόβλημα στον χρόνο που σου δίνεται; Μπορείς να λύσεις αυτό το πρόβλημα χωρίς να κάνεις λάθη; Πίστευες ότι μπορούσες να λύσεις το πρόβλημα χωρίς λάθη; 46 - Κεφάλαιο 2

47 Κατάφερες να λύσεις το πρόβλημα χωρίς λάθη; Αξιολόγησες σωστά τη γνώση σου; Θα χρειαστείς κάποια βοήθεια την επόμενη φορά που θα πρέπει να λύσεις ένα ανάλογο πρόβλημα; Μετά τη διαδικασία με τη χρήση του KMA παράγονται αποτελέσματα τεσσάρων ειδών. 1) Οι μαθητές απαντούν ότι γνωρίζουν πώς να επιλύσουν τη δραστηριότητα και πράγματι την ολοκληρώνουν σωστά (αυτό συμβολίζεται με + +). 2) Οι μαθητές απαντούν ότι γνωρίζουν πώς να επιλύσουν τη δραστηριότητα, αλλά δεν την ολοκληρώνουν σωστά (αυτό συμβολίζεται με + -). 3) Οι μαθητές απαντούν ότι δεν γνωρίζουν πώς να επιλύσουν την δραστηριότητα αλλά τελικά την ολοκληρώνουν σωστά (αυτό συμβολίζεται με - +), και 4) Οι μαθητές απαντούν ότι δεν γνωρίζουν πώς να επιλύσουν την δραστηριότητα και πράγματι τελικά δεν την ολοκληρώνουν σωστά ( αυτό συμβολίζεται με - -). Πίνακας 2.2 Αποτελέσματα ΚΜΑ Αποτέλεσμα άσκησης Μπορώ να λύσω την άσκηση Πρόβλεψη του ματηθή Δεν μπορώ να λύσω την άσκηση Τελικά τα κατάφερε (a) [ + + ] (b) [ - + ] Τελικά δεν τα κατάφερε (c) [ + - ] (d) [ - - ] Το KMA υπολογίζεται από τη σχέση μεταξύ αυτών των δύο ειδών πληροφοριών. Η κλίμακα από πιθανά αποτελέσματα κυμαίνεται μεταξύ -1 και 1, όπου -1 σημαίνει πολύ χαμηλή ακρίβεια παρακολούθησης της γνώσης, και το 1 σημαίνει απόλυτη ακρίβεια. Πίνακας 2.3 Ερμηνεία αποτελεσμάτων ΚΜΑ Τιμή KMA Κατηγοριοποίηση Ερμηνεία [-1, -0.25) Χαμηλό KMA [-0.25, 0.5) Μεσαίο KMA [0.5, 1] Υψηλό KMA Ο μαθητής δεν εκτιμά σωστά τις γνώσεις του στις περισσότερες περιπτώσεις. Ο μαθητής μερικές φορές εκτιμά σωστά, αλλά κάνει συχνά λανθασμένες εκτιμήσεις. Ο μαθητής τις περισσότερες φορές κάνει σωστές εκτιμήσεις για τις γνώσεις του. (κ) ΚΜΒ: Knowledge Monitoring Bias Η μέθοδος αξιολόγησης Knowledge Monitoring Bias (KMB) παρέχει ένα στατιστικό μέτρο της ικανότητας παρακολούθησης της γνώσης του μαθητή. Η μέθοδος KMB α- ναπτύχθηκε από την Gama (2004b), με σκοπό να συμπληρώσει την εκτίμηση του πρωτοκόλλου KMA, παρέχοντας μια λεπτομερή αναφορά σχετικά με την αντίληψη των μαθητών για τον τύπο της λανθασμένης εκτίμησής τους, διευκρινίζεται δηλαδή η τάση του μαθητή να είναι ρεαλιστής, αισιόδοξος, απαισιόδοξος στις προβλέψεις του ή αν κάνει τυχαίες προβλέψεις. Εξετάζει, δηλαδή, τον τρόπο που αποκλίνει ο μαθητής από Θεωρητικό Υπόβαθρο - 47

48 μια ακριβή αξιολόγηση της παρακολούθησης της γνώσης του. Για παράδειγμα, αν δεν υπάρχει απόκλιση, ο μαθητής χαρακτηρίζεται ρεαλιστής όσον αφορά την αξιολόγηση της γνώσης του Συνεντεύξεις Μία ακόμα ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος αξιολόγησης της μεταγνώσης είναι η συνέντευξη. Οι ατομικές συνεντεύξεις μετρούν α) την ικανότητα επεξεργασίας, σχεδιασμού και αυτοελέγχου, β) την πορεία της ανάκλησης από τη μνήμη ενός γεγονότος, γ) την ικανότητα προσαρμογής των νέων καταστάσεων σε προηγούμενες εμπειρίες, και συνδυασμού εξωτερικών απαιτήσεων με εσωτερικές στρατηγικές (Desoete, 2008). Στη συνέχεια αναφέρονται σχετικές έρευνες: Οι Kreutzer, Leonard και Flavell (1975) ανέπτυξαν ένα μέτρο αξιολόγησης της μεταμνήμης το οποίο χρησιμοποιεί δομημένη συνέντευξη για να προσδιορίσουν τη γνώση που έχουν μαθητές Δημοτικού σχετικά με τη μνήμη και για να αναπτύξουν την ικανότητα για τις στρατηγικές μνήμης σε διάφορα επίπεδα. Η δομημένη συνέντευξη περιέχει συγκεκριμένες ερωτήσεις που αφορούν σε βασικές έννοιες σχετικές με τη μνήμη από εισαγωγικά κείμενα ψυχολογίας (Searleman & Herrmann, 1994; Wittig, 1977). Η έρευνά τους έδειξε ότι οι μεγαλύτεροι μαθητές είναι πιο ρεαλιστικοί στην εκτίμηση των δυνατοτήτων μνήμης τους. Ένα από τα πιο εύχρηστα και ευρέως χρησιμοποιούμενα τεστ θεωρούνται τα Metamemory Battery Individual and Group Test. Στο ατομικό τεστ μέτρησης της μεταμνήμης (Metamemory Battery Individual test), που σχεδιάστηκε από τους Kurtz, Reid, Borkowski και Cavanaugh (1982) με τη μορφή συνέντευξης, ο μαθητής αναφέρει φωναχτά τον τρόπο με τον οποίο έλυσε τις ασκήσεις ή τα προβλήματα. Οι Cornoldi, Gobbo & Mazzoni (1991) υιοθέτησαν την τεχνική της συνέντευξης (Interview Technique). Οι εκτιμήσεις των μετρήσεων μετρούν την επίγνωση της λήθης και την αποφυγή της κατάστασης, τις επανορθωτικές στρατηγικές και γνώσεις των στρατηγικών αποθήκευσης στη μνήμη. Είναι μέθοδος με υψηλή αξιοπιστία και εγκυρότητα, εφαρμόζεται εύκολα και οι μαθητές ανταποκρίνονται ικανοποιητικά. Τέλος, η τεχνική της λεγόμενης stimulated recall αφορά συνεντεύξεις στις ο- ποίες οι μαθητές παρακινούνται να συζητήσουν τις γνωστικές διαδικασίες για την επίλυση ενός προβλήματος, καθώς και τις στρατηγικές που χρησιμοποιούν. Οι αναφορές των μαθητών κωδικοποιούνται σε διάφορες κατηγορίες όπως: προσοχή, κατανόηση, λόγοι μη κατανόησης, γνωστικές διαδικασίες και πορεία διδασκαλίας. Ερευνητές δηλώνουν ότι αποτελεί έναν αξιόπιστο και έγκυρο τρόπο διάγνωσης της πορείας κατανόησης του μαθητή, αλλά δυστυχώς χρειάζεται χρόνο και απαιτεί ανταπόκριση από τους μαθητές, οι οποίοι καλούνται να εκφράσουν προφορικά την πορεία σκέψης τους (Peterson et.al, 1992; Artzt, & Armour-Thomas,1998) Κεφάλαιο 2

49 2.2.5 Έρευνες Εμπειρικές έρευνες έχουν δείξει ότι οι μεταγνωστικές δραστηριότητες προωθούν τη μάθηση σε ποικίλους τομείς, όπως η φυσική και ο προγραμματισμός (M.T.H. Chi,1994, K. Bielaczyc, 1995) Έρευνες σχετικά με την υποστήριξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων σε διάφορους τομείς Το 2004, η Gama ανέπτυξε το Metacognitive Instruction using a Reflection Approach (MIRA) για να εξετάσει την ανάπτυξη των δεξιοτήτων μεταγνώσης και επίλυσης προβλημάτων των μαθητών σε μαθηματικά προβλήματα. Το MIRA παρείχε καθοδήγηση για την επίλυση προβλημάτων και ανατροφοδότηση σχετικά με το επίπεδο της μεταγνώσης των μαθητών. Η Gama δημιούργησε δύο ομάδες: την ομάδα ελέγχου, στην οποία οι μαθητές δεν είχαν ανατροφοδότηση, και την πειραματική ομάδα, η οποία είχε ανατροφοδότηση σχετικά με την πρόοδο των δραστηριοτήτων τους. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ανάπτυξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων στην πειραματική ομάδα ήταν υψηλότερη, αλλά όχι στατιστικά σημαντική σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Το 1997 οι Kramarski και Mevarech διερεύνησαν την επίδραση της μεταγνωστικής εκπαίδευσης που εφαρμόστηκε μέσα σε ένα προβληματοκεντρικό Logo περιβάλλον στην ικανότητα των μαθητών να κατασκευάσουν γραφήματα και να προβληματιστούν για τη μάθησή τους. Σκοπός τους ήταν α) να συγκρίνουν τα αποτελέσματα της προόδου δύο ομάδων μαθητών, την ομάδα με μεταγνωστική εκπαίδευση και την ομάδα χωρίς, και β) να εξετάσουν τις διαφορές στις μαθησιακές και μεταγνωστικές συμπεριφορές σε αυτές τις δύο διαφορετικές συνθήκες. Στη μελέτη τους συμμετείχαν 68 μαθητές. Παρόλο που οι δύο ομάδες δεν παρουσίασαν σημαντικές διαφορές στις αρχικές μετρήσεις πριν από την έναρξη της μελέτης, στο τέλος οι μαθητές που δέχθηκαν τη μεταγνωστική εκπαίδευση κατασκεύαζαν καλύτερα γραφήματα από τους μαθητές χωρίς εκπαίδευση. Η μεταγνωστική ομάδα επίσης προβληματίστηκε και αναλογίστηκε για τη μάθησή της περισσότερο από ό,τι η άλλη ομάδα. Επιπλέον, οι δομημένες συνεντεύξεις έδειξαν τα θετικά αποτελέσματα της μεταγνωστικής εκπαίδευσης στην επεξεργασία πληροφοριών από τους φοιτητές, στην κοινωνική γνωστική αλληλεπίδραση και στην ανίχνευση σφαλμάτων. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η εκπαίδευση στη μεταγνώση έχει θετικές επιπτώσεις στην πρόοδο των μαθητών και στις γνωσιακές-μεταγνωστικές συμπεριφορές τους Έρευνες σχετικά με την υποστήριξη μεταγνωστικών δεξιοτήτων στην Εκπαιδευτική Ρομποτική Σε μια αρχική του μελέτη, ο Lai (1990) ανέφερε τα γνωστικά και μεταγνωστικά αποτελέσματα και τις στάσεις των συμμετεχόντων στο μαθησιακό περιβάλλον Lego/Logo. Στη μελέτη συμμετείχαν 24 μαθητές (ηλικίας 10 έως 11 ετών) για οκτώ συνεδρίες (μιάμιση ώρα η κάθε μία). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι δραστηριότητες σε αυτό το περιβάλλον παρέχουν ένα στέρεο και μαθητοκεντρικό περιβάλλον μάθησης που ενισχύει την ανάπτυξη ιδεών και την απόκτηση ποικίλων μεταγνωστικών και γνωστικών δεξιοτήτων. Σε μια επόμενη μελέτη (1993), στην οποία συμμετείχαν 13 μαθητές (ηλι- Θεωρητικό Υπόβαθρο - 49

50 κίας 8 έως 10 ετών), ο Lai ανέφερε ότι οι μαθητές αύξησαν τη μεταγνωστική τους επίγνωση κατά τη διάρκεια της περιόδου μάθησης σε LEGO/Logo περιβάλλον. Συγκεκριμένα, η μάθηση σε αυτά τα περιβάλλοντα αυξάνει τις υψηλού επιπέδου δεξιότητες σκέψης των μαθητών, όπως την αυτο-παρακολούθηση και την αξιολόγηση. Η επίδραση του περιβάλλοντος LEGO/Logo στην προθυμία τους να συνεργαστούν ήταν παρόμοια για τα αγόρια και τα κορίτσια. Συγκρίνοντας τις δύο αυτές μελέτες, ο Lai ανέφερε ότι τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι νεότεροι μαθητές (8-9 ετών) αύξησαν τη μεταγνωστική τους γνώση περισσότερο από τους μεγαλύτερους μαθητές (10-11). Σε μια παρόμοια μελέτη, ο Lo Ting-kau (1994) χρησιμοποίησε ένα μαθησιακό περιβάλλον στηριζόμενο σε υπολογιστή, το οποίο χρησιμοποιούσε τα κατασκευαστικά στοιχεία και τη γλώσσα προγραμματισμού της LEGO TC ως όχημα για να διερευνήσει την ανάπτυξη ικανοτήτων επίλυσης προβλημάτων και μεταγνώσης. Στη μελέτη συμμετείχαν 7 μαθητές (ηλικίας ετών) δευτεροβάθμιου επαγγελματικού σχολείου οι οποίοι εργάστηκαν σε ζευγάρια. Οι μαθητές ενθαρρύνθηκαν να σκεφτούν δυνατά και να προβληματιστούν σχετικά με τη σκέψη τους. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το περιβάλλον μάθησης LEGO TC Logo συμβάλλει στην ενεργό επίλυση προβλημάτων και προάγει τη μεταγνωστική γνώση του εκπαιδευόμενου. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη σαφές εάν θα υπάρξει μεταφορά της γνώσης σε άλλους τομείς, καθώς το ζήτημα της μεταφοράς δεν αξιολογήθηκε επίσημα σε αυτή τη μελέτη. Το 2006, οι Ishii et al. δημιούργησαν ένα δημιουργικό περιβάλλον μάθησης με τη χρήση ρομπότ LEGO, με σκοπό να διερευνήσουν τις δεξιότητες που αναπτύσσονται. Στη μελέτη συμμετείχαν 91 πρωτοετείς φοιτητές, οι οποίοι κατέγραφαν την πορεία των ενεργειών τους σε φύλλα αναστοχασμού και γραφήματα και επιπλέον χρησιμοποιούσαν ένα διαδικτυακό περιβάλλον για υποστήριξη. Διαπιστώθηκε ότι οι μαθητές βελτίωσαν τις δεξιότητες παραγωγής ιδεών και ενεργοποίησαν τις μεταγνωστικές τους ικανότητες ως αποτέλεσμα της ύπαρξης προβληματισμού στην τάξη. Συγκεκριμένα, ο λόγος των μαθητών που επανεξέτασαν τη σκέψη τους αυξήθηκε από περίπου 19% σε περίπου 38% (χ2(1) = 8.723, p <.01) (Ishii et al., 2006a). Ο McWhorter (2008) διερεύνησε την επίδραση των δραστηριοτήτων ρομποτικής LEGO Mindstorms στην αυτορρυθμιζόμενη μάθηση σε ένα πανεπιστημιακό εισαγωγικό μάθημα προγραμματισμού ηλεκτρονικών υπολογιστών. Στη μελέτη συμμετείχαν 83 φοιτητές, οι οποίοι χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, την ομάδα ελέγχου (n = 40) που χρησιμοποίησε παραδοσιακό προγραμματισμό και την πειραματική ομάδα (n = 43) που χρησιμοποίησε ρομπότ. Το πρωτόκολλο αξιολόγησης που χρησιμοποιήθηκε στην έρευνα είναι το Motivated Strategies for Learning Questionnaire (MSLQ), το οποίο μετρά στοιχεία που σχετίζονται με την αυτορρυθμιζόμενη μάθηση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μαθητές τόσο στην πειραματική όσο και στην ομάδα ελέγχου παρουσίασαν βελτίωση στην ανάπτυξη μεταγνωστικών ικανοτήτων. Ωστόσο, μεταξύ των δύο ομάδων δεν παρουσιάστηκε στατιστικά σημαντική διαφορά. Το 2011 οι Lin και Liu διερεύνησαν τη σχέση μεταξύ κινήτρων μάθησης και στρατηγικών μάθησης σε δραστηριότητες ρομποτικής, όπου συμμετείχαν 37 μαθητές Δημοτικού. Στην έρευνα χρησιμοποιήθηκε το ερωτηματολόγιο RMSLQ για τη συλλο Κεφάλαιο 2

51 γή δεδομένων σχετικά με τα κίνητρα και τις στρατηγικές μάθησης. Τα αποτελέσματα αναφέρουν ότι οι μαθητές παρουσίασαν υψηλά κίνητρα και χρησιμοποίησαν μια ποικιλία στρατηγικών μάθησης στις δραστηριότητες. Ειδικότερα, διαπιστώθηκε ότι η γνωστική και μεταγνωστική στρατηγική και η στρατηγική διαχείρισης πόρων είχαν σημαντική θετική συσχέτιση με την πεποίθηση ελέγχου των φοιτητών ( students control belief -παράγοντας RMSLQ). Αυτό δηλώνει ότι οι μαθητές με μεγαλύτερη πεποίθηση ελέγχου χρησιμοποιούν περισσότερες στρατηγικές γνώσης και μεταγνώσης στις δραστηριότητες ρομποτικής. Σε άλλη μελέτη, οι La Paglia et al. (2010) διερεύνησαν τη διαδικασία κατασκευής και προγραμματισμού ρομπότ ως μεταγνωστικό εργαλείο. Στη μελέτη συμμετείχαν 12 μαθητές Δημοτικών σχολείων (ηλικίας 8-10 ετών) που εργάστηκαν σε ομάδες. Για τη συλλογή δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν φύλλα παρατήρησης με ποσοτικούς και ποιοτικούς δείκτες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι δραστηριότητες ρομποτικής μπορεί να θεωρηθούν ένα νέο μεταγνωστικό περιβάλλον το οποίο επιτρέπει στα παιδιά να παρακολουθούν και να ελέγχουν αυτόνομα τη μάθησή τους. Ωστόσο, ανέφεραν ότι πρέπει να πραγματοποιηθούν περαιτέρω έρευνες με ένα μεγαλύτερο δείγμα, προκειμένου να επιβεβαιωθούν τα πρώτα αυτά αποτελέσματα. Σε πιο πρόσφατη έρευνα τους, οι La Paglia et al. (2011) διερεύνησαν τη βελτίωση των μεταγνωστικών δεξιοτήτων στα μαθηματικά μέσω δραστηριοτήτων ρομποτικής. Συμμετείχαν 30 μαθητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, οι οποίοι χωρίστηκαν σε δύο ομάδες: μία ομάδα ελέγχου (n = 15) και μία ομάδα πειραματισμού (n = 15). Στην έρευνα χρησιμοποιήθηκε, πριν και μετά τις δραστηριότητες, το Ερωτηματολόγιο Μαθηματικών και Μεταγνώσεων (Caponi et al., 2006), το οποίο εξετάζει τρεις παράγοντες: στάσεις, πεποιθήσεις και διαδικασίες ελέγχου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εκπαίδευση με τα ρομπότ μπορεί να βοηθήσει τους μαθητές α) να βελτιώσουν τη στάση τους απέναντι στα μαθηματικά και β) να προβληματιστούν για τη μάθησή τους και να αναπτύξουν μεταγνωστικές ικανότητες. Συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα έδειξαν στατιστικά σημαντική αύξηση της απόδοσης σε όλους τους μεταγνωστικούς δείκτες για την πειραματική ομάδα σε σύγκριση με την ομάδα έλεγχου, με την ολοκλήρωση των δραστηριοτήτων. Σκοπός των Gaudiello και Zibetti (2013) ήταν να αναγνωρίσουν και να κατηγοριοποιήσουν την ευρετική που εφαρμόζεται αυθόρμητα από τους μαθητές κατά την αλληλεπίδραση τους με ρομπότ, τα οποία παρέχουν δυνατότητα προγραμματισμού και χαρακτηριστικά διαδραστικότητας (δηλαδή αμεσότητα ανατροφοδότησης). Οι ευρετικές αντιπροσωπεύονται από τους γενικούς κανόνες που καθοδηγούν τις ενέργειές μας για τον έλεγχο του ρομπότ. Στη μελέτη συμμετείχαν 26 μαθητές (ηλικίας 6 έως 10 ετών) και οι ενέργειές τους καταγράφηκαν σε φύλλο παρατήρησης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι αναδεικνύονται τρεις κύριοι τύποι ευρετικών: (i) διαδικαστικά, (ii) δηλωτικά και (iii) μεταγνωστικά προσανατολισμένες. Ωστόσο, απαιτείται μια σε βάθος ανάλυση για να διασφαλιστεί ότι η εξερεύνηση της γενικής λειτουργίας του ρομπότ (δηλαδή του μεταγνωστικού προσανατολισμού) δεν οφείλεται στη χρήση μιας συγκεκριμένης ευρετικής, αλλά απλώς στην επενέργεια της συσκευής. Θεωρητικό Υπόβαθρο - 51

52 Οι Keren και Fridin (2014) διερεύνησαν τη συνεισφορά του Kindergarten Social Assistance Robot (KindSAR, ένα καινοτόμο εργαλείο που προάγει την ανάπτυξη των παιδιών μέσω της κοινωνικής αλληλεπίδρασης) στη διδασκαλία της γεωμετρικής σκέψης και στην προώθηση της μεταγνωστικής ανάπτυξης εμπλέκοντας τα παιδιά σε διαδραστικές δραστηριότητες παιχνιδιού. Στη μελέτη συμμετείχαν 17 παιδιά προσχολικής ηλικίας (ηλικίας 4-6 ετών), και κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων οι αντιδράσεις και οι επιδόσεις τους καταγράφηκαν σε βίντεο για περαιτέρω ανάλυση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι επιδόσεις των μαθητών σε μεταγνωστικά καθήκοντα βελτιώθηκαν στατιστικά σημαντικά ενώ «έπαιζαν» με τα ρομπότ. Αναφέρουν, ωστόσο, ότι α- παιτείται περαιτέρω έρευνα σε μεγαλύτερο μέγεθος δείγματος. Τέλος, οι Huang et al. (2014), διερεύνησαν τη μεταγνώση μελετώντας τα ημερολόγια αναστοχασμού 17 φοιτητών, καθώς και την αλλαγή της γενικής αυτοαποτελεσματικότητας και της εκτίμησης για τις ικανότητες στη ρομποτική (αντιλήψεις ικανότητας σχετικά με συγκεκριμένες γνώσεις και δεξιότητες σχετιζόμενες με τη ρομποτική) κατά τη διάρκεια ενός εξαμήνου ρομποτικής εκπαίδευσης. Τα ημερολόγια αναστοχασμού έδειξαν ότι (1) η πλειονότητα των φοιτητών έκανε περισσότερες καταγραφές για τον σχεδιασμό και την αξιολόγηση τις τελευταίες οκτώ εβδομάδες από ό,τι στις πρώτες οκτώ, και (2) αντίθετα, οι καταγραφές σχετικά με τις ήδη υπάρχουσες γνώσεις, τις απόψεις και την εκμάθηση παρουσίασαν μια μειωμένη τάση. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι η αυτο-αποτελεσματικότητα στις γνώσεις και τις δεξιότητες των μαθητών σχετικά με τη ρομποτική αυξήθηκε σημαντικά. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η συγγραφή ημερολογίου αναστοχασμού μπορεί να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τους δασκάλους ρομποτικής, το οποίο μπορεί να βοηθήσει τους μαθητές να εστιάσουν στη μεταγνώση τους και να εμπλακούν ενεργά σε ένα υψηλότερο επίπεδο μάθησης. Στη συνέχεια, ο Πίνακας 1 συνοψίζει τις βασικές πτυχές των παραπάνω μελετών και ο Πίνακας 2 ταξινομεί τις έρευνεςμε βάση τα σημαντικά ευρήματα και τη μεθοδολογία. Οι μελέτες με «ελάχιστη» ή «ισχυρή» καθοδήγηση ταξινομούνται βάσει του βαθμού των διδακτικών παρεμβάσεων και προτροπών του εκπαιδευτικού για την υποστήριξη της ανάπτυξης δεξιοτήτων των μαθητών. Πίνακας 2.4 Πλαίσιο ερευνών και σημαντικότερα αποτελέσματα 1 2 α/α Έρ ευνας Ερευνητές Έτος Gama (2004) Kramarski and Mevarech 52 - Κεφάλαιο 2 Πλήθος/ Βαθμίδα εκπαίδευσης/ Καθοδήγηση 25 πρωτοετείς φοιτητές Ισχυρή Καθοδήγηση 68 μαθητές Γυμνασίου ηλικίας 12 Αντικείμενο έρευνας - Αποτελέσματα Η ανάπτυξη των μεταγνωστικών δεξιοτήτων στην ομάδα που δέχτηκε την καθοδήγηση Metacognitive Instruction using Reflective Approach (MIRA) σε μαθηματικά προβλήματα ήταν υψηλότερη, αλλά όχι στατιστικά σημαντική σε σχέση προς την αντίστοιχη της ομάδας που δεν δέχτηκε καθοδήγηση. Σε ένα περιβάλλον Logo, η ομάδα που δέχτηκε μεταγνωστική εκπαίδευση επέδειξε σημαντική βελτίωση στις γνωσιακές-μεταγνωστικές συ-

53 (1997) 14 Ισχυρή Καθοδήγηση Lai (1990& 1993) Lo Tingkau (1992) Ishii et al. (2006) McWhorter (2008) La Paglia et al. (2010) La Paglia et al. (2011) Lin and Liu (2011) Gaudiello and Zibetti (2013) 24 μαθητές ηλικίας μαθητές ηλικίας μαθητές Δημοτικού Ελάχιστη Καθοδήγηση 7 μαθητές Γυμνασίου ηλικίας Ελάχιστη Καθοδήγηση 91 πρωτοετείς φοιτητές Ισχυρή Καθοδήγηση 83 φοιτητές Ελάχιστη Καθοδήγηση 12 μαθητές ηλικίας 8 10 Ελάχιστη Καθοδήγηση 30 μαθητές Δευτεροβάθμιας Ελάχιστη Καθοδήγηση 37 μαθητές Δημοτικού Ελάχιστη Καθοδήγηση 26 μαθητές Δημοτικού ηλικίας 6-10 μπεριφορές, αλλά όχι στατιστικά σημαντική σε σχέση προς την ομάδα που δεν δέχτηκε εκπαίδευση. «Η παρούσα μελέτη αίρει αρκετά ερωτήματα που απαιτούν περαιτέρω έρευνα» (σ. 441) Δραστηριότητες σε ένα περιβάλλον EduRobots παρέχουν ένα στέρεο και μαθητο-κεντρικό μαθησιακό περιβάλλον που βοηθάει την ανάπτυξη εννοιών και την απόκτηση ποικίλων δεξιοτήτων μεταγνώσης και σκέψης υψηλού επιπέδου, όπως η αυτό-παρακολούθηση και η αξιολόγηση, κατά τη διάρκεια δραστηριοτήτων ρομποτικής. Ένα μαθησιακό περιβάλλον ρομποτικής βοηθάει τους μαθητές να ενεργοποιήσουν τις δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων και να προωθήσουν την επίγνωση της μεταγνώσης. Μέσω δραστηριοτήτων ρομποτικής οι δεξιότητες παραγωγής ιδεών των μαθητών βελτιώθηκαν στατιστικά σημαντικά λόγω της εμπλοκής σε δημιουργικές δραστηριότητες, και οι μεταγνωστικές τους δραστηριότητες ενεργοποιήθηκαν ως αποτέλεσμα της αναστοχαστικής τους εμπειρίας στην τάξη. Τα αποτελέσματα στην πειραματική ομάδα (δραστηριότητες Lego) και στην ομάδα ελέγχου έδειξαν ότι οι δραστηριότητες ΕΡ είχαν θετικό, αλλά όχι στατιστικά σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη μεταγνωστικών ικανοτήτων. Οι δραστηριότητες ρομποτικής μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ένα νέο μεταγνωστικό περιβάλλον που επιτρέπει στα παιδιά να αυτοπαρακολουθούνται και να ελέγχουν τις μαθησιακές τους πράξεις αυτόνομα (σ. 110) Περαιτέρω έρευνα σε μεγαλύτερο δείγμα θα πρέπει να υλοποιηθεί (σ. 114) Η ρομποτική μπορεί να βελτιώσει τις ικανότητες επίγνωσης και μεταγνώσης. Συγκεκριμένα, στο μετα-τεστ η πειραματική ομάδα (οι μαθητές συμμετείχαν σε εργαστήριo ρομποτικής) παρουσίασε στατιστικά σημαντική αύξηση σε όλους τους μεταγνωστικούς παράγοντες σε σχέση με την ομάδα ελέγχου. Οι μαθητές που συμμετείχαν σε ένα διαγωνισμό ρομποτικής επέδειξαν υψηλό κίνητρο και χρησιμοποίησαν διάφορες στρατηγικές μάθησης κατά την εκμάθηση της ρομποτικής. Επιπλέον, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι: Η γνωστική και μεταγνωστική στρατηγική είχαν σημαντική θετική συσχέτιση με την πεποίθηση ελέγχου των μαθητών (παράγοντας RMSLQ) (σ. 447) Η μελέτη προσπάθησε να ορίσει και να ταξινομήσει τους γενικούς κανόνες που καθοδηγούν τις πράξεις μας όταν προσπαθούμε να ελέγξου- Θεωρητικό Υπόβαθρο - 53

54 11 12 Keren and Fridin (2014) Huang et al. (2014) Ελάχιστη Καθοδήγηση 17 μαθητές ηλικίας 4 6 Ελάχιστη Καθοδήγηση 17 μαθητές ηλικίας Ισχυρή Καθοδήγηση με ένα ρομπότ. Τα αποτελέσματα δείχνουν πως προκύπτουν τρεις κύριοι τύποι ευρετικής: (α) διαδικαστικά προσανατολισμένη, (β) δηλωτικά προσανατολισμένη, και (γ) μεταγνωστικά προσανατολισμένη (σ. 15) Ωστόσο, χρειάζεται περαιτέρω σε βάθος ανάλυση (σ. 25) Οι επιδόσεις των μαθητών σε μεταγνωστικά καθήκοντα βελτιώθηκαν στατιστικά σημαντικά ενώ «έπαιζαν» με το ρομπότ. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα με μεγαλύτερο δείγμα. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι η αυτο-αποτελεσματικότητα των μαθητών στη ρομποτική αυξήθηκε σημαντικά όσον αφορά τις γνώσεις και τις δεξιότητες. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα ημερολόγια αναστοχασμού μπορούν να αποτελέσουν ένα χρήσιμο εργαλείο για τους καθηγητές ρομποτικής, με το οποίο θα βοηθήσουν τους μαθητές να εξασκήσουν τη μεταγνώση και να εμπλακούν στη μάθηση ενός υψηλότερου επιπέδου (σ. 1939). Πίνακας 2.5 Ταξινόμηση μελετών με βάση τα σημαντικά ευρήματα και τη μεθοδολογία Σημαντικά ευρήματα και Μεθοδολογία Σημαντικά ευρήματα Μεθοδολογία Οι δραστηριότητες ΕΡ υποστηρίζουν την ανάπτυξη γνωστικών δεξιοτήτων και δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ Η ΕΡ έχει σημαντικά θετικό αντίκτυπο στη μάθηση Απαιτείται περαιτέρω σε βάθος ανάλυση Απαιτείται έρευνα σε μεγαλύτερο δείγμα ισχυρή καθοδήγηση ελάχιστη καθοδήγηση Έρευνες Lai(1990 & 1993), Lo Ting-kau (1992), Ishii et al. (2006), McWhorter (2008), La Paglia et al. (2010), Lin and Liu (2011), Gaudiello and Zibetti (2013), Huang et al. (2014) La Paglia et al. (2011), Keren and Fridin (2014) Gaudiello and Zibetti (2013) La Paglia et al. (2010), Keren and Fridin(2014) Gama (2004), Kramarski and Mevarech (1997), Ishii et al. (2006), Huang et al. (2014) Lai(1990& 1993), Lo Ting-kau (1992), McWhorter (2008), La Paglia et al. (2010), La Paglia et al. (2011), Lin and Liu (2011), Gaudiello and Zibetti (2013), Keren and Fridin (2014) Συνοψίζοντας, παρατηρούμε ότι οι σχετικές έρευνες παρουσιάζουν θετικά συμπεράσματα σχετικά με τη δυναμική της ΕΡ στη βελτίωση των ικανοτήτων ΜΓ και ΕΠ των μαθητών, όπως αυτά παρουσιάζονται στον πίνακα επισκόπησης 1. Πολλοί ερευνη Κεφάλαιο 2

55 τές αναφέρουν ότι οι δραστηριότητες ΕΡ βελτιώνουν τις γνωστικές και μεταγνωστικές δεξιότητες των μαθητών, καθώς και τις δεξιότητες επίλυσης προβλήματος (Πίνακας 1: 7, 9, 10 και 12), ενώ ορισμένοι ανέφεραν σημαντικές θετικές επιπτώσεις στη μάθηση (Πίνακας 1: έρευνες 8 και 11). Παρά ταύτα, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, απαιτείται μια πιο εμπεριστατωμένη ανάλυση (πίνακας 1: έρευνα 10). Επιπλέον, παρατηρούμε ότι λίγες μελέτες χρησιμοποιούν ομάδες ελέγχου και πειραματισμού για την εξαγωγή συγκριτικών αποτελεσμάτων, και οι περισσότερες μελέτες έχουν μικρό δείγμα, με αποτέλεσμα πολλοί ερευνητές να αναφέρουν ότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα με μεγαλύτερα δείγματα (πίνακας 1: έρευνες 7, 11). Μια άλλη σημαντική παρατήρηση στη βιβλιογραφία είναι ότι ορισμένες μελέτες έχουν εφαρμόσει ισχυρή καθοδήγηση για να υποστηρίξουν την ανάπτυξη δεξιοτήτων μεταγνωστικών και επίλυσης προβλημάτων των μαθητών (πίνακας 1: έρευνες 1, 2, 5, 12), ενώ άλλοι αναφέρουν μια μάλλον ελάχιστη καθοδήγηση (έρευνες 3-4, 6-11). 2.3 Υπολογιστική Σκέψη Η ραγδαία ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών πληροφορίας και επικοινωνίας και η διείσδυση τους σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δράσης, θέτει υπό εξέταση τον ορισμό των βασικών δεξιοτήτων και δημιουργεί την ανάγκη κάθε άτομο να βελτιώνει τις ικανότητές του και να αναπροσαρμόζεται στο συνεχώς μεταβαλλόμενο οικονομικοκοινωνικό περιβάλλον. Ανάμεσα στις δεξιότητες που εμφανίζονται στη βιβλιογραφία του 21ου αιώνα, η υπολογιστική σκέψη είναι μία δεξιότητα που κερδίζει έδαφος τα τελευταία χρόνια. Παρά το ολοένα αυξανόμενο ενδιαφέρον για τις δεξιότητες Υπολογιστικής Σκέψης, δεν έχει δοθεί όμως ένας συγκεκριμένος ορισμός για την έννοια, και οι ερευνητές συχνά προσπαθούν να εξηγήσουν και να την ορίσουν διερευνώντας τις έννοιες που συμπεριλαμβάνει. Ο όρος Υπολογιστική Σκέψη (ΥΣ) προτάθηκε από τη Wing το 2006, ως μία α- ναλυτική προσέγγιση για την επίλυση προβλημάτων, σχεδίαση συστημάτων και κατανόηση της ανθρώπινης συμπεριφοράς που βασίζεται σε θεμελιώδεις έννοιες της επιστήμης των υπολογιστών. H Wing (2006) στο άρθρο της Computational Thinking επιχειρεί να δώσει έναν πρώτο ορισμό της Υ.Σ, να τεκμηριώσει τις θέσεις της σχετικά με την αναγκαιότητα ανάπτυξης της Υ.Σ, ως δεξιότητα για την επίλυση προβλημάτων πέρα της επιστήμης των υπολογιστών, αλλά και άλλων επιστημονικών πεδίων - θετικών ή και ανθρωπιστικών- όπως επίσης και προβλημάτων που αντιμετωπίζει το άτομο στην καθημερινότητά του. Αναφέρει συγκεκριμένα ότι: Η υπολογιστική σκέψη είναι ένα είδος αναλυτικής σκέψης. Είναι παρόμοια με τη μαθηματική σκέψη ως προς τους γενικούς τρόπους με τους οποίους θα μπορούσαμε να προσεγγίσουμε την επίλυση ενός προβλήματος. Είναι παρόμοια με τη μηχανική σκέψη ως προς τους γενικούς τρόπους με του οποίους θα μπορούσαμε να προσεγγίσουμε τον σχεδιασμό και την αξιολόγηση ενός μεγάλου, σύνθετου συστήματος που λειτουργεί υπό τους περιορισμούς του αληθινού κόσμου. Είναι παρόμοια με την επιστημονική σκέψη ως προς τους γενικούς τρόπους με τους οποίους θα μπορούσαμε να προσεγγίσουμε την κατανόηση της υπολογιστικότητας, της νοημοσύνης, του νου και της ανθρώπινης συμπεριφοράς. (Wing, 2008). Θεωρεί Θεωρητικό Υπόβαθρο - 55

56 επίσης ότι, η Υ.Σ είναι μία βασική δεξιότητα για όλους και όχι μόνο για τους επιστήμονες της Πληροφορικής και προτείνει να προστεθεί, μαζί με την ανάγνωση, τη γραφή και την αριθμητική, στις αναλυτικές ικανότητες κάθε παιδιού. Η ΥΣ αν και έγινε πρόσφατα δημοφιλής, η ιστορία της έννοιας δεν είναι πρόσφατη. Σύμφωνα με τον Guzdial (2008) για την ΥΣ γίνεται αναφορά με διαφορετικά ονόματα στις δεκαετίες του 20ού αιώνα. Ο John von Neumann στη δεκαετία 1940 έκανε αναφορά στην υπολογιστική ως ένα τρόπο of doing science (Denning, 2009), και στη δεκαετία 50 και 60 αναφέρθηκε ως αλγοριθμική σκέψη. Ο Alan Perlis στη δεκαετία 60, ισχυρίστηκε πως η θεωρία του υπολογισμού και του προγραμματισμού πρέπει να αποτελεί μέρος κάθε προγράμματος σπουδών, ανεξαρτήτως ακαδημαϊκού τομέα (Katz, 1960; Tedre, et al., 2016). Και τέλος, το 1975, ο Wilson δήλωσε ότι τα εργαλεία υπολογισμού και προσομοίωσης επέκτειναν τους ορίζοντες των επιστημονικών εργασιών σε βαθμό που παλαιότερα δεν ήταν εφικτό (Wilson, 1989). Ο Papert (1980) προέβλεψε για το μέλλον μαθησιακά περιβάλλοντα που θα περιείχαν προχωρημένα τεχνολογικά εργαλεία και ισχυρίστηκε πως η τεχνολογία των υπολογιστών θα προσφέρει στα παιδιά νέες ευκαιρίες για μάθηση και σκέψη. Συγκεκριμένα, ο Papert εισήγαγε τον όρο ΥΣ στην εργασία του σχετικά με τα εποικοδομητικά προγραμματιστικά περιβάλλοντα, όπου γίνεται αναφορά σε τρόπους αλγοριθμικής επίλυσης προβλημάτων καθώς και στην ανάγκη απόκτηση τεχνολογικής ευχέρειας (Papert, 1980, 1993). Από το 2006 και έπειτα η επιστημονική κοινότητα ασχολείται ενεργά πλέον με την ΥΣ, προσπαθώντας να καθορίσει τι είναι ΥΣ, ποιο είναι το πλαίσιο για την ενσωμάτωσή της σε μαθήματα κάθε τομέα, θετικής, κοινωνικής και ανθρωπιστικής κατεύθυνσης, ποια τα οφέλη και ποια εργαλεία είναι κατάλληλα για την αξιολόγηση της ανάπτυξης ΥΣ. Δίχως όμως τον καθορισμό ενός σαφή ορισμού, την ανάπτυξη ορολογίας και συμβόλων της ΥΣ., κρίνεται αδύνατη η ανάπτυξη εργαλείων αξιολόγησης όπως επίσης και η ενσωμάτωσή της στο Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών (Α.Π.Σ.) (Lu & Fletcher, 2009; Selby & Woollard, 2014). Αρκετές προσπάθειες έχουν γίνει για την απόδοση ενός σαφή ορισμού, ενώ το 2011 ο Σύλλογος Εκπαιδευτικών της Επιστήμης Υπολογιστών (ISTE), η Διεθνής Εταιρεία για την Τεχνολογία στην Εκπαίδευση (CSTA) και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF) συνεργάστηκαν με στελέχη της τριτοβάθμιας εκπαίδευσης, της βιομηχανίας και της υποχρεωτικής εκπαίδευσης (K-12) με σκοπό να αναπτύξουν έναν ορισμό, ο οποίος θα είναι λειτουργικός και θα περιγράφει στοιχεία τα οποία θα μπορούν οι εκπαιδευτικοί να ενσωματώσουν στο πρόγραμμα σπουδών όλων των βαθμίδων εκπαίδευσης για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ (ISTE, CSTA & NSF, 2011, σελ. 7; Barr, Harrison & Conery, 2011) Ορισμοί Στην προσπάθεια προσδιορισμού του όρου Υπολογιστική Σκέψη, έχουν διατυπωθεί αρκετοί ορισμοί από διάφορους ερευνητές και ερευνητικές ομάδες. Στον παρακάτω πίνακα παρατίθενται μερικοί με χρονολογική σειρά, προκειμένου να φανεί η εξέλιξη του ορισμού μέσα στον χρόνο Κεφάλαιο 2

57 Πίνακας 2.6 Ορισμοί ΥΣ Ερευνητές Wing, 2006 Lu & Fletcher, 2009 Denning, 2009 Ater-Kranov et al, 2010 Bers, 2010 Wing, 2011 ISTE, CSTA & NSF, 2011 Ορισμός Η ΥΣ συνδυάζει την ικανότητα της επίλυσης προβλημάτων, του σχεδιασμού συστημάτων και της κατανόησης της ανθρώπινης συμπεριφοράς βασιζόμενη στις θεμελιώδεις έννοιες της Επιστήμης Υπολογιστών. Η ΥΣ : 1. Αποτελεί έναν τρόπο επίλυσης προβλημάτων και σχεδιασμού συστημάτων ο οποίος βασίζεται σε θεμελιώδεις έννοιες της Επιστήμης Υπολογιστών. 2. Δημιουργεί και κάνει χρήση διαφορετικού επιπέδου Αφαίρεσης, προκειμένου να κατανοηθούν και να επιλυθούν αποτελεσματικότερα τα προβλήματα. 3. Περιλαμβάνει την Αλγοριθμική Σκέψη και την ικανότητα εφαρμογής μαθηματικών εννοιών ώστε να αναπτυχθούν πιο βέλτιστες, δίκαιες και α- σφαλής λύσεις. 4. Περιλαμβάνει την κατανόηση των επιπτώσεων της κλίμακας, όχι μόνο για λόγους αποτελεσματικότητας άλλα επίσης για κοινωνικούς και οικονομικούς λόγους. Η ΥΣ αναφέρεται σε ένα σύνολο δεξιοτήτων γενικά εφαρμόσιμο που όλοι, όχι μόνο οι επιστήμονες των υπολογιστών, θα ήταν πρόθυμοι να μάθουν και να χρησιμοποιούν. Στηρίζεται στη δύναμη αλλά και τους περιορισμούς των διαδικασιών υπολογισμού, είτε αυτοί εκτελούνται από τον άνθρωπο ή από τον υπολογιστή Η ΥΣ ορίζεται ως η ικανότητα κριτικής σκέψη και επίλυσης προβλήματος συμπεριλαμβανομένου ενός αναπόσπαστου Υπολογιστικού Στοιχείου, όπου ως Υπολογιστικό Στοιχείο ορίζεται ως κάτι πολύ σύνθετο ή πολύ κοπιαστικό για τον άνθρωπο να διεκπεραιωθεί δίχως την βοήθεια υπολογιστή. Η ΥΣ είναι ένα είδος αναλυτικής σκέψης που μοιράζεται πολλές ομοιότητες με την μαθηματική σκέψη (π.χ. επίλυση προβλημάτων), τη μηχανική σκέψη (το σχεδιασμό και την αξιολόγηση των διαδικασιών), και την επιστημονική σκέψη (συστηματική ανάλυση). Η ΥΣ αποτελείται από νοητικές διαδικασίες οι οποίες συμμετέχουν στην μοντελοποίηση προβλημάτων και στη διαμόρφωση λύσεων, έτσι ώστε οι λύσεις να αναπαρίστανται σε μία μορφή η οποία να μπορεί να διεκπεραιωθεί αποτελεσματικά από έναν πράκτορα επεξεργασίας πληροφοριών. Η ΥΣ αποτελεί μια διαδικασία επίλυσης προβλήματος η οποία περιλαμβάνει, αλλά δεν περιορίζεται σε αυτά, τα παρακάτω χαρακτηριστικά: 1. Διαμορφώνει προβλήματα με τρόπο ώστε να μας επιτρέπει να κάνουμε χρήση υπολογιστή ή άλλων βοηθητικών εργαλείων για την επίλυσή τους. 2. Οργανώνει και αναλύει δεδομένα με βάση την λογική. 3. Αναπαριστά δεδομένα μέσω αφαιρέσεων όπως τα μοντέλα και οι προ- Θεωρητικό Υπόβαθρο - 57

58 Ερευνητές Barr & Stephenson, 2011 Ορισμός σομοιώσεις. 4. Αυτοματοποιεί τις διαδικασίες επίλυσης μέσω της Αλγοριθμικής Σκέψης (μία σειρά διατεταγμένων βημάτων), 5. Εντοπίζει, αναλύει και υλοποιεί πιθανές λύσεις με κύριο στόχο την επίτευξη του πιο αποδοτικού και αποτελεσματικού συνδυασμού βημάτων και πόρων. 6. Γενικεύει και μεταφέρει την διαδικασία επίλυσης ενός προβλήματος σε ένα εύρος ποικίλων προβλημάτων. Η ΥΣ είναι μια προσέγγιση επίλυσης προβλημάτων που μπορεί να αυτοματοποιηθεί, να μεταφερθεί και να εφαρμοστεί μεταξύ θεμάτων. Οι ικανότητες και οι έννοιες που συμπεριλαμβάνονται στην ΥΣ μπορούν να καλλιεργηθούν και να ενισχυθούν σε όλα τα γνωστικά αντικείμενα μέσω κατάλληλων μεθόδων και τρόπων διδασκαλίας. Aho, 2012 Computing at School Working Group, 2012 Selby & Woollard, 2013 Η ΥΣ αποτελείται από νοητικές διαδικασίες οι οποίες συμμετέχουν στη μοντελοποίηση προβλημάτων έτσι ώστε οι λύσεις τους να μπορούν να αναπαρασταθούν ως υπολογιστικά βήματα και αλγόριθμοι. Η ΥΣ αποτελεί τη διαδικασία αναγνώρισης πτυχών του Υπολογισμού στον κόσμο που μας περιβάλλει, εφαρμόζοντας εργαλεία και τεχνικές της Υπολογιστικής προκειμένου να κατανοήσουμε και να αιτιολογήσουμε τόσο τα φυσικά όσο και τα τεχνητά συστήματα και τις διεργασίες. Η ΥΣ αποτελεί δραστηριότητα, συχνά προσανατολισμένη στο προϊόν, η οποία σχετίζεται με την επίλυση προβλήματος αλλά δεν περιορίζεται σε αυτό. Αποτελεί γνωστική ή νοητική διαδικασία, η οποία αντανακλά την ικανότητά του ατόμου να: 1. σχηματίζει αφαιρέσεις, 2. σκέφτεται με όρους τμηματοποίησης, 3. σκέφτεται αλγοριθμικά, 4. σκέφτεται με όρους αξιολόγησης, 5. σχηματίζει γενικεύσεις. Μία άλλη προσέγγιση των ερευνητών για να ορίσουν και να εξηγήσουν την υ- πολογιστική σκέψη είναι η διερεύνηση των εννοιών που την απαρτίζουν. Σύμφωνα με τον Wing (2006), η υπολογιστική σκέψη περιλαμβάνει την κατανόηση της ανθρώπινης συμπεριφοράς, τον σχεδιασμό συστημάτων και την επίλυση προβλημάτων. Κατά καιρούς έχουν προταθεί διάφοροι όροι οι οποίοι θα μπορούσαν να συμπεριληφθούν στον ορισμό για την Υπολογιστική Σκέψη. Η Wing (2006) προτείνει όρους όπως: γενίκευση, αφαίρεση, αναδρομή, αποσφαλμάτωση, ευρετική σκέψη, τμηματοποίηση, άρθρωμα, αυτοματισμός, αλγοριθμική σκέψη, μαθηματική σκέψη κ.α. Ο Denning αναφέρει ότι ο όρος της ΥΣ έχει επεκταθεί ώστε να περιλαμβάνει νοητικές λειτουργίες με πολλαπλά επίπεδα αφαίρεσης, χρήση μαθηματικών για την ανάπτυξη αλγορίθμων και έλεγχο της καταλληλότητας μιας λύσης για προβλήματα 58 - Κεφάλαιο 2

59 διαφορετικού μεγέθους και κλίμακας (Denning, 2009). Η Διεθνής Κοινότητα για την Τεχνολογία στην Εκπαίδευση (International Society for Technology in Education, ISTE) και ο Σύλλογος Καθηγητών Πληροφορικής (Computer Science Teachers Association, CSTA) έδωσαν έναν λειτουργικό ορισμό της υπολογιστικής σκέψης που περιλαμβάνει (ISTE & CSTA, 2011): Τη διατύπωση προβλημάτων με έναν τρόπο που μας επιτρέπει να χρησιμοποιήσουμε υπολογιστή και άλλα εργαλεία για την επίλυσή τους. Τη λογική οργάνωση και ανάλυση των δεδομένων. Την παρουσίαση των δεδομένων με αφαιρέσεις, όπως μοντέλα και προσομοιώσεις. Την αυτοματοποίηση λύσεων με μία ακολουθία βημάτων Τον εντοπισμό, την ανάλυση και την εφαρμογή πιθανών λύσεων με στόχο την επίτευξη του πιο ικανού και αποτελεσματικού συνδυασμού βημάτων και πόρων. Τη γενίκευση και μεταφορά της διαδικασίας της επίλυσης προβλημάτων σε ένα ευρύ φάσμα προβλημάτων Ο Hu (2011) επίσης, παρουσιάζει την ΥΣ ως ένα είδος επίλυσης προβλημάτων, εστιάζοντας στις έννοιες: τον αυτοματισμό, τη μετατροπή των δεδομένων, την αφαίρεση, και τη μοντελοποίηση. Οι Riley και Hunt (2014) δηλώνουν πως η ΥΣ είναι παρόμοια με τον τρόπο που σκέφτονται οι επιστήμονες της πληροφορικής όταν προσεγγίζουν προβλήματα. Επιπλέον, οι Selby και Woollard (2013) ισχυρίζονται πως παρά τη γενική συμφωνία ότι η επίλυση προβλημάτων βρίσκεται στον πυρήνα της ΥΣ, δεν αρκεί για να προσδιορίσουμε την έννοια της σε βάθος, και θεωρούν ότι η ΥΣ περιλαμβάνει την αφαίρεση, την αναγνώριση μοτίβων, την αλγοριθμική σκέψη, την αποσύνθεση και τον αναστοχασμό. Ο Michaelson (2015) ισχυρίζεται η ΥΣ επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο κάποιο άτομο αντιλαμβάνεται και λύνει τα προβλήματα. Οι Selby και Woollard (2013) θεωρούν ότι η Υ.Σ. αποτελεί μία προσέγγιση, εστιασμένη στην επίλυση προβλημάτων, η οποία ενσωματώνει νοητικές διαδικασίες όπως: η αφαίρεση, η τμηματοποίηση προβλήματος, η αλγοριθμική σκέψη, η αξιολόγηση και η γενίκευση. Το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (NRC) στην αναφορά που συνέταξε για τη συνάντηση εργασίας που οργάνωσε το 2010, αναφέρει ως πιθανές έννοιες της ΥΣ: την συστηματική επεξεργασία πληροφοριών, τα συμβολικά συστήματα και αναπαραστάσεις, τις αφαιρέσεις και τις γενικεύσεις προτύπων, αλγοριθμικές έννοιες, κατακερματισμό εργασίας, αναδρομικότητα, λογικές συνθήκες, αποσφαλμάτωση κ.ά. (NRC, 2010 p. 16). Το 2011 ο Σύλλογος Εκπαιδευτικών της Επιστήμης Υπολογιστών (ISTE), η Διεθνής Εταιρεία για την Τεχνολογία στην Εκπαίδευση (CSTA) και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF) εκδίδει έναν οδηγό για εκπαιδευτικούς με προτεινόμενες δραστηριότητες. Στον οδηγό αυτό οι όροι που προτείνουν είναι: η συλλογή, ανάλυση και αναπαράσταση δεδομένων, η τμηματοποίηση προβλήματος, η αφαίρεση, αλγόριθμοι και Θεωρητικό Υπόβαθρο - 59

60 διαδικασίες, ο αυτοματισμός, η προσομοίωση και ο παραλληλισμός. (ISTE, CSTA & NSF, 2011, p.p. 8-9). Τέλος, τo 2012 η Ομάδα Computing at School Working εξέδωσε Α.Π.Σ. σχετικά με την διδασκαλία της Επιστήμης των Υπολογιστών για τα Σχολεία του Ηνωμένου Βασιλείου. Στο πεδίο της ΥΣ αναφέρει ότι: Η ΥΣ είναι κάτι που κάνουν οι άνθρωποι (όχι απαραίτητα οι υπολογιστές), και περιλαμβάνει την ικανότητα τους να σκέφτονται λογικά, αλγοριθμικά, αναδρομικά και αφηρημένα. Περιλαμβάνει την ικανότητα της αποσφαλμάτωσης και της δοκιμής ενώ, χρησιμοποιεί τους όρους της μοντελοποίησης, της τμηματοποίησης και της γενίκευσης, για τις οποίες θεωρεί ότι συγκροτούν τη νοητική λειτουργία της αφαίρεσης (Computing at School Working Group, 2012). Στο Πίνακα 2 παρουσιάζονται πιθανές έννοιες/δεξιότητες που έχουν προταθεί για την ΥΣ, το περιεχόμενό της έννοια καθώς και οι ερευνητές που τις εισάγουν. Στον Πίνακα 2.7 δεν περιλαμβάνονται όλες οι έννοιες που εμφανίζονται στη βιβλιογραφία αλλά εκείνες που εμφανίζονται πιο συχνά ως προτεινόμενες. Πίνακας 2.7 Έννοιες-Δεξιότητες Υπολογιστικής Σκέψης Έννοια/ Δεξιότητα Συλλογή δεδομένων Περιεχόμενο Έννοιας Η διαδικασία συλλογής κατάλληλης πληροφορίας. Έρευνες ISTE, CSTA & NSF, 2011 Ανάλυση δε- Η ερμηνεία των δεδομένων, η εύρε- ISTE, CSTA & NSF, 2011 δομένων ση μοτίβων και η εξαγωγή συμπερασμάτων. Αναπαράσταση Δεδομένων Αφαίρεση Γενίκευση Η απεικόνιση και η οργάνωση δεδομένων με κατάλληλες γραφικές παραστάσεις, διαγράμματα, λέξεις ή εικόνες. Η ικανότητα αναγνώρισης των κοινών χαρακτηριστικών μεταξύ δύο ή περισσότερων καταστάσεων. (Reynolds, & Fletcher-Janzen, 2004) Η ικανότητα αναγνώρισης κοινών προτύπων και χαρακτηριστικών και της μεταφοράς από το συγκεκριμένο σε μία ευρύτερη εφαρμογή (Selby & ISTE, CSTA & NSF, 2011 Wing, 2006; Ater-Kranov et al, 2010; ISTE, CSTA & NSF, 2011; Computing at School Working Group, 2012; Selby & Woollard, 2013; Catlin & Woollard, 2014; Atmatzidou & Demetriadis, 2014; Wing, 2006; Computing at School Working Group, 2012; Selby & Woollard, 2013; 60 - Κεφάλαιο 2

61 Έννοια/ Δεξιότητα Τμηματοποίηση Αλγόριθμος Άρθρωμα Αυτοματισμός /Αυτοματοποίη ση Προσομοίωση Περιεχόμενο Έννοιας Woollard, 2013) Η επέκταση διεύρυνση της διαδικασίας επίλυσης ενός προβλήματος σε μια ευρεία ποικιλία προβλημάτων (Atmatzidou & Demetriadis, 2014) Ο διαχωρισμός μιας εργασίας ή ενός προβλήματος σε μικρότερα απλούστερα και ευκολότερα διαχειρίσιμα τμήματα. (ISTE, CSTA & NSF, 2011) Μία σειρά βημάτων για την επίλυση ενός προβλήματος ή την επίτευξη ενός τελικού στόχου. (ISTE, CSTA & NSF, 2011) Η ανάπτυξη μιας αυτόνομης διαδικασίας η οποία περιλαμβάνει ένα σύνολο ενεργειών συχνά χρησιμοποιήσιμο, το οποίο επιτελεί μια ορισμένη λειτουργία, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο ίδιο ή σε διαφορετικά προβλήματα. (Atmatzidou & Demetriadis, 2014) Η χρήση υπολογιστών ή μηχανών για την διεκπεραίωση δύσκολων ή χρονοβόρων εργασιών. (ISTE, CSTA & NSF, 2011) Η αναπαράσταση ή η μοντελοποίηση μιας διεργασίας. Η προσομοίωση περιλαμβάνει επίσης Έρευνες Atmatzidou & Demetriadis, 2014; Catlin & Woollard, 2014; Wing, 2006; Ater-Kranov et al, 2010; ISTE, CSTA & NSF, 2011; Computing at School Working Group, 2012; Selby & Woollard, 2013; Atmatzidou & Demetriadis, 2014; Catlin & Woollard, 2014; Wing, 2006; Ater-Kranov et al, 2010; Computing at School Working Group, 2012; Selby & Woollard, 2013; Atmatzidou & Demetriadis, 2014; Catlin & Woollard, 2014; Wing, 2006; Computing at School Working Group, 2012; Atmatzidou & Demetriadis, 2014 ISTE, CSTA & NSF, 2011 ISTE, CSTA & NSF, 2011 Θεωρητικό Υπόβαθρο - 61

62 Έννοια/ Δεξιότητα Παραλληλισμός Μοντελοποίηση Κριτική Σκέψη Αποσφαλμάτωση Αξιολόγηση Περιεχόμενο Έννοιας την εκτέλεση πειραμάτων με τη χρήση μοντέλων. (ISTE, CSTA & NSF, 2011) Η οργάνωση των πόρων για την ταυτόχρονη εκτέλεση εργασιών προκειμένου να επιτευχθεί ένας κοινός στόχος. Αποτελεί τη διαδικασία ανάπτυξης μιας αναπαράστασης ενός ορισμένου αντικειμένου, συστήματος ή κατάστασης, η οποία συλλαμβάνει τις πτυχές εκείνες που είναι σημαντικές για ένα συγκεκριμένο σκοπό, παραλείποντας οτιδήποτε άλλο. Η συστηματική, μέσω τεκμηριωμένων κριτηρίων, διατύπωση κρίσεων. (Catlin & Woollard, 2014) Η διαδικασία εντοπισμού και εξάλειψης των λαθών. (ISTE, CSTA & NSF, 2011) Η αξιολόγηση της απόδοσης ενός έργου, προβλήματος, κατάστασης. Έρευνες ISTE, CSTA & NSF, 2011 Computing at School Working Group, 2012 Ater-Kranov et al, 2010; Selby & Woollard, 2013; Catlin & Woollard, 2014; Wing, 2006; ISTE, CSTA & NSF, 2011; Computing at School Working Group, 2012; Atmatzidou & Demetriadis, 2014 Denning, 2008 Πέρα όμως από τις έννοιες/δεξιότητες της Υ.Σ. ενδιαφέρον παρουσιάζουν και τα οφέλη που απορρέουν από την ικανότητα της Υπολογιστικής Σκέψης. Οι Lu και Fletcher (2009) θεωρούν ότι η ΥΣ δεν είναι να σκέφτεται το άτομο όπως οι υπολογιστές, αλλά είναι η ανάπτυξη ενός συνόλου από απαραίτητα νοητικά εργαλεία (mental tools) προκειμένου να γίνεται αποτελεσματική χρήση των υπολογιστικών μεθόδων (computing) για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων. Οι Settle και Perkovic (2010) υποστηρίζουν ότι η ΥΣ: α) προσφέρει νέους τρόπους να δούμε φυσικά, κοινωνικά ή άλλα φαινόμενα, β) παρουσιάζει νέους τρόπους επίλυσης προβλημάτων, γ) τονίζει τη δημιουργία γνώσεων και όχι τη χρήση πληροφοριών και τέλος δ) ενισχύει τη δημιουργικότητα και την καινοτομία. Σύμφωνα με τον Σύλλογο Εκπαιδευτικών της Επιστήμης Υπολογιστών (ISTE), 62 - Κεφάλαιο 2

63 τη Διεθνή Εταιρεία για την Τεχνολογία στην Εκπαίδευση και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF), οι δεξιότητες ΥΣ υποστηρίζονται και ενισχύονται από ένα σύνολο εγγενών ιδιοτήτων ή στάσεων οι οποίες αποτελούν στοιχειώδεις διαστάσεις της ΥΣ, οι οποίες είναι: η αυτοπεποίθηση στην αντιμετώπιση της πολυπλοκότητας, η επιμονή για την αντιμετώπιση σύνθετων προβλημάτων, η ανοχή στην ασάφεια, η ικανότητα στην αντιμετώπιση ανοιχτών προβλημάτων και τέλος, η ικανότητα επικοινωνίας και συνεργασίας προκειμένου να επιτευχθεί ένα κοινός στόχος ή λύση. Η Ομάδα Computing at School Working συμπεριλαμβάνει στις γενικές δεξιότητες της ΥΣ την ικανότητα: της κριτικής σκέψης, του αναστοχασμού, της προφορικής και γραπτής επικοινωνίας, της συνεισφοράς στο κοινωνικό σύνολο και τέλος της υπεύθυνης χρήσης υπολογιστών (Computing at School Working Group, 2012). Τέλος, σύμφωνα με την Wing (2011), τα οφέλη των μαθητών από την ανάπτυξη δεξιοτήτων Υ.Σ. είναι: 1. η ικανότητα κατανόησης των πτυχών ενός προβλήματος που επιδέχονται χρήση Υπολογιστικών μεθόδων. 2. η ικανότητα αξιολόγησης των κατάλληλων Υπολογιστικών εργαλείων και τεχνικών που μπορούν να εφαρμοστούν στο εκάστοτε πρόβλημα. 3. η ικανότητα κατανόησης των περιορισμών και της δυναμικής των Υπολογιστικών εργαλείων και τεχνικών. 4. η ικανότητα επέκτασης ή προσαρμογής της χρήσης ενός Υπολογιστικού εργαλείου ή τεχνικής. 5. η ικανότητα εντοπισμού των περιπτώσεων όπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια Υπολογιστική μέθοδος με καινοτόμο τρόπο. 6. η ικανότητα εφαρμογής Υπολογιστικών στρατηγικών όπως το Διαίρει και Βασίλευε σε οποιοδήποτε πεδίο Πρωτοκόλλα Αξιολόγησης ΥΣ Η αξιολόγηση της υπολογιστικής σκέψης έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον της εκπαιδευτικής κοινότητας, παρόλα αυτά οι έρευνες βρίσκονται ακόμα σε πειραματικό στάδιο. Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι είναι απαραίτητη η δημιουργία κατάλληλων εργαλείων αξιολόγηση της ΥΣ για την αποτελεσματική ενσωμάτωση της ΥΣ στην τάξη (Grover et al., 2014). Ερευνητές θεωρούν ότι για την αξιολόγηση της ΥΑ θα πρέπει να υπάρχουν συγκεκριμένοι μέθοδοι μέτρησής της και αναφέρουν είναι ένα θέμα το οποίο χρήζει περαιτέρω διερεύνησης (Gonzalez et al.2016). Οι περισσότερες στρατηγικές που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση της ικανότητας ΥΣ και του επιπέδου σκέψης των μαθητών είναι η αξιολόγηση των τελικών προϊόντων τους, π.χ. πρόγραμμα, παιχνίδια, μοντέλα, επίλυση προβλήματος (Denner & Werner, 2011; Repenning et al., 2011). Θεωρητικό Υπόβαθρο - 63

64 Άλλες έρευνες προτείνουν ότι η διαδικασία του εντοπισμού σφαλμάτων είναι μια χρήσιμη στρατηγική για τη μέτρηση της ΥΣ (Games, 2010; Ioannidou et al., 2009; Kurland et al., 1989). Στις επόμενες ενότητες παρουσιάζονται μερικές προτάσεις ομάδων που διερευνούν εργαλεία αξιολόγησης της ΥΣ Planning for the Assessment of Computational Thinking (PACT) Η ομάδα από το University of Oregon Αμερικής (2011) διερευνά τη δημιουργία ενός πλαισίου αξιολόγησης της ΥΣ καθώς και ενός πρότυπου σχεδιασμού ΥΣ. Για το σκοπό αυτό προτείνουν τρία σχεδιαστικά πρότυπα για να θέσουν το πλαίσιο αξιολόγησης της ΥΣ, τα οποία είναι τα ακόλουθα: 1. Σχεδιασμός και Υλοποίηση 2. Εφαρμογή αφηρημένων μοντέλων 3. Ανάλυση του υπολογιστικού έργου που προτείνει κάθε ομάδα καθώς και του έργου άλλων ομάδων Για κάθε ένα από τα παραπάνω πρότυπα, καθορίζεται το πεδίο γνώσης δεξιοτήτων και συμπεριφορών, τα πιθανά προϊόντα εργασίας, οι πιθανές παρατηρήσεις, και τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα του έργου Fairy Assessment Μια προσπάθεια για τη δημιουργία πλαισίου αξιολόγησης της ΥΣ πραγματοποιήθηκε από μια ομάδα του πανεπιστήμιου Santa Cruz της Καλιφόρνιας (Denner & Werner, 2011). Η αξιολόγηση Fairy (fairy assessment) σχεδιάστηκε για να μετρήσει την αντίληψη των μαθητών σε περιβάλλοντα προγραμματισμού, καθώς και την κατανόησή τους σε πτυχές της ΥΣ. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές εστίασαν στην αλγοριθμική σκέψη, την αφαίρεση και την μοντελοποίηση. Η αξιολόγηση fairy εστιάζει στη συμμετοχή μαθητών στην αφήγηση και την διόρθωση προβληματικού κώδικα και βασίζεται στην αλυσίδα του Linn η οποία περιλαμβάνει τρία στάδια: 1. Κατανόηση (Comprehension): κατανόηση προγραμμάτων και ικανότητα πραγματοποίησης μικρών αλλαγών στο πρόγραμμα σύμφωνα συγκεκριμένες οδηγίες, 2. Σχεδιασμός (Design): οικοδόμηση προγραμμάτων (από συλλογές των προτύπων) και χρήση διαδικαστικών δεξιοτήτων για την επίλυση προβλημάτων και 3. Επίλυση Προβλημάτων (Problem Solving): μάθηση δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων και χρήση αυτών σε νέα και διάφορα επίσημα συστήματα. Οι προκλήσεις για τους μαθητές ήταν να: α) κατανοήσουν τα γεγονότα, β) αναγνωρίσουν το λάθος συμβάν, γ) σκεφτούν αλγοριθμικά και δ) διορθώσουν το λάθος. Για την συλλογή των δεδομένων τους, οι μαθητές συμπληρώνουν ένα on-line ερωτηματολόγιο προφίλ στην αρχή και στο τέλος του σεμιναρίου. Η επίδοση των μαθητών σε κάθε έργο εκτιμάται με ρουμπρίκες κλίμακας από 0 έως Κεφάλαιο 2

65 Σε έρευνα που εφάρμοσαν την προτεινόμενη αξιολόγηση συμμετείχαν 138 μαθητές (Werner et al., 2012). Για τις ανάγκες της έρευνας οι μαθητές προγραμμάτιζαν ένα παιχνίδι, αρχικά στο περιβάλλον Storytelling Alice, στη συνέχεια στο Alice 2.2, και σε μετέπειτα έρευνα σε μαθήματα Scratch Pathways to Revitalized Undergraduate Computing Education (CPATH) Το CISE Pathways to Revitalized Undergraduate Education in Computing (CPATH) είναι ένα πρόγραμμα που δημιουργήθηκε και χρηματοδοτήθηκε από το αμερικανικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (National Science Foundation), και το οποίο διερευνά ομάδα του College of Computing and Digital Media DePaul University. Η έρευνα επικεντρώθηκε σε μαθήματα τα οποία υποστηρίζουν τους μαθητές να ερευνήσουν τον κόσμο από νέες καινοτόμες οπτικές, να μάθουν τρόπους σκέψης που θα τους φανούν χρήσιμοι σε διάφορους τομείς της ζωής τους και να αναπτυχθούν ως ενεργοί μαθητές και πολίτες. Τα μαθήματα αυτά αποτελούν μέρος της εκπαίδευσης της συντριπτικής πλειοψηφίας των προπτυχιακών φοιτητών, στόχος λοιπόν του έργου είναι να λειτουργήσουν ως «όχημα» για τη διδασκαλία της υπολογιστικής σκέψης. Οι ερευνητές προσπάθησαν να δημιουργήσουν μια κοινότητα επιλέγοντας μαθητές από διαφορετικές σχολές και τμήματα του πανεπιστημίου, με στόχο η κοινότητα να συνεργαστεί στη ανάπτυξη ενός πλαισίου που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί από όλους τους διδάσκοντες, αποσκοπώντας στην κατανόηση και ενσωμάτωση της ΥΣ στα μαθήματα αυτά. Η ομάδα χρησιμοποίησε ένα εργαλείο αξιολόγησης με τη μορφή πίνακα 6 στηλών και 8 γραμμών, όπου οι στήλες αναφέρονται στις έννοιες: Αλγόριθμο, Προγραμματισμό, Δεδομένα-Αναπαράσταση δεδομένων, Αλγόριθμοι, Προγραμματισμός & Α- νάπτυξη, Δεδομένα- Αναπαράσταση δεδομένων, Υλικό & Επεξεργασία, Επικοινωνία & Δίκτυα, Πληροφορική, και κάθε γραμμή αντιπροσωπεύει το επίπεδο προόδου του μαθητή, ανάλογα με τη βαθμίδα εκπαίδευσης, συγκεκριμένα, οι μαθητές Δημοτικού επικεντρώνονται σε 4 γραμμές, του Γυμνασίου σε 3 και του Λυκείου σε μία. Για παράδειγμα, το κελί στην στήλη «Hardware & Processing» δηλώνει ότι ο μαθητής «αναγνωρίζει και κατανοεί τη λειτουργία των βασικών εσωτερικών τμημάτων της βασικής αρχιτεκτονικής των υπολογιστών». Οι Selby, Dorling και Woollard (2014) σε έρευνα τους εστίασαν στην αξιολόγηση CPath. Περιγράφουν πώς μπορεί αυτή η αξιολόγηση να χρησιμοποιηθεί για να γίνει αντιληπτή η πρόοδος και η επιβράβευση των επιδόσεων στον έλεγχο τόσο του προγράμματος υπολογιστών του περιεχομένου μελέτης όσο και των δεξιοτήτων ΥΣ. Σημειώνουν επίσης ότι η αξιολόγηση CPath μπορεί να βοηθήσει τους εκπαιδευτικούς να εκτιμήσουν αν οι μαθητές παρουσιάζουν ικανότητες σε διαφορετικά επίπεδα καθώς και στην αναγνώριση της επίτευξης και υλοποίησης του στόχου τους Real Time Assessment of Computational Thinking (REACT) Η αξιολόγηση της ΥΣ σε πραγματικό χρόνο (REACT) χρησιμοποιείται ως ένα ενσωματωμένο, διαμορφωτικό και σε πραγματικό χρόνο γραφικό εργαλείο αξιολόγησης, το Θεωρητικό Υπόβαθρο - 65

66 οποίο αποτυπώνει τη γνώση των μαθητών για τις έννοιες της ΥΣ μέσα από την δημιουργία παιχνιδιών και προσομοιώσεων. Στόχοι της αξιολόγησης είναι: (i) Η δημιουργία ενός διαδικτυακού συστήματος που θα λειτουργεί σε Η/Υ και tablet. (ii) Η άμεση ενημέρωση των εκπαιδευτικών για την πρόοδο των μαθητών τους, ώστε να έχουν γρήγορα μια συνολική εικόνα της προόδου της τάξης, και παράλληλα να έχουν τη δυνατότητα να διερευνήσουν τη σταδιακή πρόοδο του κάθε μαθητή. (iii) Η παροχή στους εκπαιδευτικούς χρήσιμων αναπαραστάσεων της συνολικής αλλά και της ατομικής προόδου των μαθητών, ώστε να λαμβάνουν αποφάσεις για τη βελτίωση της παρεχόμενης εκπαίδευσης. Το REACT περιλαμβάνει α) εισαγωγή ελεύθερης μορφής κειμένου και γραφικών και β) ένα τυπικό σύστημα επιλογής, επιτρέποντας στους μαθητές να υποβάλουν ατομικά τις απαντήσεις τους στις ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών που παρέχονται από τον εκπαιδευτή. Στο υπόβαθρο, το σύστημα δημιουργεί έναν πίνακα ελέγχου που αποτυπώνει τις επιδόσεις κάθε μαθητή. Συγκεκριμένα, δείχνει τους μαθητές που συμπληρώνουν σωστά το πρόγραμμα (τους αναπαριστά με πράσινο χρώμα), αυτούς που μπορεί να χρειαστούν κάποια βοήθεια με το πρόγραμμά τους (τους αναπαριστά με πορτοκαλί χρώμα) και αυτούς που χρειάζονται άμεσα κάποια βοήθεια (τους αναπαριστά με κόκκινο χρώμα). Επίσης, με την επιλογή ενός συγκεκριμένου μαθητή στον πίνακα ελέγχου, παρέχονται στον εκπαιδευτικό οι αναπαραστάσεις της προόδου του μαθητή σε όλη την διάρκεια της αξιολόγησης. Οι Koh, et al. (2014) σε μια έρευνα τους χρησιμοποίησαν την παραπάνω αξιολόγηση, έχοντας ως στόχο να παρατηρήσουν την ανταπόκριση των μαθητών στις έννοιες ΥΣ σε πραγματικό χρόνο. Στην έρευνα συμμετείχαν τέσσερις δάσκαλοι, 134 έργα μαθητών και διήρκησε τέσσερις εβδομάδες. Όλοι οι μαθητές ήταν μαθητές της Στ Δημοτικού με λίγη έως καθόλου προηγούμενη εμπειρία στον προγραμματισμό. Τα αποτελέσματα αυτής της ερευνητικής μελέτης αναφέρουν μια εξαιρετικά θετική αντίδραση από τους δασκάλους που χρησιμοποίησαν την αξιολόγηση REACT και επιπλέον, όπως δήλωσε ένας δάσκαλος: «αυτή η αξιολόγηση βοήθησε στην πιο αποτελεσματική αντιμετώπιση των δυσκολιών των μαθητών.» Computational Thinking Test (CTt) Το Computational Thinking test (CTt) (Gonzalez, 2015; Gonzalez, et al., 2016) προτείνεται από τους δημιουργούς του ως εργαλείο αξιολόγησης της ΥΣ, κατάλληλο για χρήση ως pretest posttest. Το CTt αρχικά σχεδιάστηκε περιλαμβάνοντας 40 ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών και στη συνέχεια μετά από την εγκυροποίηση του περιεχομένου του από ειδικούς, προέκυψε η έκδοση 2.0, η οποία περιέχει 28 ερωτήσεις. Κάθε μία ερώτηση του CTt είναι σχεδιασμένη και χαρακτηρίζεται από τις 5 παρακάτω διαστάσεις: (i) Υπολογιστικές έννοιες που εξετάζονται (ii) Περιβάλλον Διεπαφή των ερωτήσεων 66 - Κεφάλαιο 2

67 (iii) Εναλλακτικά στυλ απαντήσεων (iv) Αν υπάρχει ή όχι εμφωλιασμός (nesting) (v) Απαιτούμενη διεργασία, ανάλογα με το ποιες νοητικές διεργασίες απαιτούνται για την απάντηση του ερωτήματος, π.χ. σχετικά με την Εκσφαλμάτωση: ο μαθητής πρέπει να εντοπίσει και να διορθώσει ένα λανθασμένο σύνολο εντολών Έρευνες ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ Το ερευνητικό ενδιαφέρον για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ είναι έντονο, οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι για να ενσωματωθεί με επιτυχία η ΥΣ στην εκπαίδευση είναι απαραίτητο να α) να καθοριστούν οι δεξιότητες της, β) να σχεδιαστούν κατάλληλα μαθήματα για τη διδασκαλία τους και γ) να δημιουργηθούν εργαλεία τα οποία θα αξιολογούν το επίπεδο ανάπτυξης των δεξιοτήτων της (Grover et al., 2014) Έρευνες που ασχολούνται με παιδιά μικρής ηλικίας αναφέρουν θετικά αποτελέσματα, αναφέρουν ότι τα παιδιά ηλικίας 4 έως 6 ετών κατασκευάζοντας απλά ρομποτικά έργα εξοικειώνονται με ιδέες μηχανικής, τεχνολογίας και προγραμματισμού ηλεκτρονικών υπολογιστών ενώ παράλληλα αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ (Bers, 2010; Bers et al., 2010; Bers et al., 2014). Πιο συγκεκριμένα, μια μελέτη με 53 παιδιά νηπιαγωγών (Grover & Pea, 2013) που χρησιμοποιούν τα ρομπότ Lego WeDo και τη γλώσσα CHERP (Creative Hybrid Environment for Robotics Programming - Δημιουργικό Υβριδικό Περιβάλλον για Προγραμματισμό Ρομποτικής) ανέφερε ότι τα παιδιά συμμετείχαν ενεργά και κατανόησαν βασικές προγραμματιστικές δομές και έννοιες ΥΣ σχετικές με την ακολουθία και την επιλογή των σωστών οδηγιών. Μια παρόμοια μελέτη των Kazakoff et al. με 27 παιδιά νηπιαγωγείου, έχοντας επίκεντρο αποκλειστικά την ακολουθία, έδειξε βελτίωση των βαθμολογιών των μαθητών από την πρώτη δραστηριότητα μέχρι την τελευταία (Kazakoff et al., 2013). Όσον αφορά τα μεγαλύτερα παιδιά (μαθητές Γυμνασίου και Γυμνασίου), οι μελέτες αναφέρουν επίσης θετικά αποτελέσματα στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ. Ο Grover (2011) ανέπτυξε ένα πρόγραμμα σπουδών για τη διδασκαλία της ΥΣ γλώσσας και των αρχών της στα σχολεία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι φοιτητές μετά την παρέμβαση ήταν σε θέση να χρησιμοποιήσουν συγκεκριμένο λεξιλόγιο και αρχές σχετιζόμενες με την ΥΣ (όπως λογική υπό όρους και τμηματοποίηση), ενώ άλλες έννοιες όπως η αφαίρεση, η αναπαράσταση και ο αλγοριθμικός έλεγχος ροής σπάνια χρησιμοποιήθηκαν. Μια άλλη μελέτη των Touretzky et al. (2013) σε παιδιά ηλικίας 10 έως 17 ετών (μερικά από αυτά με ειδικές ικανότητες), επικεντρώθηκε στην αφαίρεση σε διαφορετικά περιβάλλοντα προγραμματισμού και ιδιαίτερα σε μία βαθύτερη και αφηρημένη κατανόηση των εννοιών προγραμματισμού. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι - παρά τους περιορισμούς - η ρομποτική είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τους νέους μαθητές, "υποστηρίζοντας μια πιο αφηρημένη κατανόηση". Ο Penmetcha (2012) εστίασε στο ρόλο των δραστηριοτήτων ΕΡ σε φοιτητές διερευνώντας τη σχέση ρομποτικής και της ανάπτυξης προγραμματιστικής και αλγοριθμικής σκέψης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ρομποτική εκπληρώνει το σκοπό της ως μέσο ενσωμάτωσης πρακτικών ΥΣ, ανεξάρτητα από το υπόβαθρο των μαθητών, και μπορεί να χρησιμο- Θεωρητικό Υπόβαθρο - 67

68 ποιηθεί για να διδάξει σε ένα πιο αφηρημένο επίπεδο έννοιες όπως ο σχεδιασμός, ο προγραμματισμός και οι δοκιμές. Όπως και στις άλλες μελέτες, αναφέρθηκαν περιορισμοί σχετικά με το μικρό δείγματος στη μελέτη (Grover, 2011). Τέλος, μια μελέτη περίπτωσης του Eguchi (2014a) διερευνά τις επιπτώσεις ενός ρομποτικού διαγωνισμού στις δεξιότητες ΥΣ και επίλυσης προβλημάτων των μαθητών, αναφέροντας ένα πολύ θετικό αποτέλεσμα. Πίνακας 2.8 Μοντέλα δεξιοτήτων ΥΣ τα οποία χρησιμοποιούνται σε μελέτες ΕΡ Άρθρα Συμμετέχοντες Δεξιότητες ΥΣ Lee et al. (2011) K-12 Αφαίρεση, Αυτοματοποίηση, και Ανάλυση. Grover (2011) Penmetcha (2012) Kazakoff, Bers (2012) Kazakoff et al (2013) Touretzky et al (2013) Bers et al. (2014) Eguchi (2014) 10 μαθητές ΜΟ ηλικίας: φοιτητές 52 μαθητές Νηπιαγωγείου 27 μαθητές Νηπιαγωγείου 31 μαθητές ηλικίας 10 έως μαθητές Νηπιαγωγείου 168 μαθητές ηλικίας 10 έως 19 Υπολογιστική γλώσσα (CTL) [42] Abstraction, Τμηματοποίηση, Υπό όρους συνθήκη, Αναπαράσταση, Αλγόριθμο, και Αποσφαλμάτωση. Αφαίρεση, Αλγόριθμο, Προγραμματισμό, Αποσφαλμάτωση Ακολουθία Ακολουθία Αφαίρεση μεταξύ διαφορετικών προγραμματιστικών περιβαλλόντων (Kodu, Alice, Lego NXT), Αναγνώριση βασικών δομών προγραμματισμού. Αποσφαλμάτωση, Επικοινωνία, Ακολουθία, και Έλεγχο ροής Επίλυση προβλήματος, Αποσφαλμάτωση, Προτυποποίηση, Τμηματοποίηση, Λογική σκέψη, Αλγόριθμο, Ανάλυση, Κριτική σκέψη, Επανάληψη, και Αποσφαλμάτωση Συμπεραίνουμε ότι, αν και η έννοια της ΥΣ έχει προσελκύσει το ερευνητικό ενδιαφέρον, η βιβλιογραφία σχετικά με την εφαρμογή ΥΣ σε πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση είναι ακόμα σε αρχικό στάδιο (Yadav et al., 2011). Παρουσιάζεται επίσης έλλειψη εμπειρικών στοιχείων που θα καθορίσουν τα όρια της ΥΣ (Kazimoglu et al., 2012), αν και πρόσφατα άρθρα αρχίζουν να περιγράφουν το πλαίσιο της (Lee et al., 2011; Bers, 2010; Barr & Stephenson,2011; Werner et al., 2012). Επιπλέον, η έ- ρευνα για το πώς μπορεί η ΥΣ να εισαχθεί στην τάξη συνεχίζει να είναι σε πρώιμο στάδιο, καθώς υπάρχει έλλειψη περιγραφής για το πώς μπορούν τα παιδιά να μάθουν και να αναπτύξουν δεξιότητες ΥΣ (Yadav et al., 2011; Kazimoglu et al., 2012; Grover & Pea, 2013). Ένα άλλο θέμα είναι να προσδιορίσουμε σε ποια ηλικία τα παιδιά είναι ικανά να εξοικειωθούν και να ενσωματώσουν τις έννοιες όπως αφαίρεση, αυτοματο Κεφάλαιο 2

69 ποίηση, άρθρωμα κλπ., και πώς μπορούν σταδιακά να διδαχθούν αυτές τις δεξιότητες (Lee et al., 2011). Παρόμοια, δεν έχουν προσδιοριστεί οι τεχνικές αξιολόγησης για την ανάπτυξη ΥΣ (Astrachan et al., 2011; Barr & Stephenson,2011; Allan et al., 2010, Linn et al., 2010). Οι υπάρχουσες μελέτες συνήθως χρησιμοποιούν μια ομάδα μαθητών συγκεκριμένης ηλικίας περιορίζοντας έτσι τη γενίκευση των αποτελεσμάτων σε άλλες ηλικιακές ομάδες (π.χ. Rogers & Portsmore, 2004; Kazakoff et al., 2013; Bers et al., 2014), έχουν μικρά μεγέθη δείγματος (π.χ. Grover & Pea, 2013; Kazakoff et al., 2013; Touretzky et al., 2013; Penmetcha, 2012) και δεν παρέχουν σαφή καθοδήγηση των εκπαιδευτικών σχετικά με τον τρόπο οργάνωσης μιας καλά καθοδηγούμενης δραστηριότητας ΕΡ για την ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών. Οι ερευνητές επίσης διαφοροποιούνται ως προς το πλαίσιο το οποίο δημιουργεί τις κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη της ΥΣ, καθώς και για τις επιμέρους δεξιότητες που συνθέτουν την ΥΣ, όπως παρατηρούμε στον Πίνακα Ο ρόλος της καθοδήγησης στην εκπαιδευτική διαδικασία Ο ρόλος της καθοδήγησης στη διαδικασία μάθησης έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον της εκπαιδευτικής κοινότητας τον τελευταίο μισό αιώνα. Η αποτελεσματικότητα της καθοδήγησης σε σύγκριση με την ελάχιστη ή μη καθοδήγηση είναι αμφιλεγόμενη. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η ελάχιστα καθοδηγούμενη διδασκαλία είναι λιγότερο αποτελεσματική και λιγότερο αποδοτική από τις εκπαιδευτικές προσεγγίσεις που δίνουν έμφαση στην καθοδήγηση της διαδικασίας μάθησης των μαθητών (Anewalt, 2002, Papadopoulos et al., 2011). Η διαφωνία μεταξύ των ερευνητών αφορά τη μορφή και τον βαθμό της καθοδήγησης, καθώς και τις επιπτώσεις στη μάθηση. Τα ερωτήματα και οι προβληματισμοί που εγείρονται είναι: α) Άμεση - ρητή καθοδήγηση (δασκαλοκεντρική) ή καθοδήγηση η οποία εμπλέκει τον μαθητή με ενεργό τρόπο στην εκπαιδευτική διαδικασία και στην οικοδόμηση της γνώσης του (μαθητοκεντρική); β) Κατά τον σχεδιασμό της απαιτούμενης καθοδήγησης λαμβάνεται υπόψη το γνωστικό φορτίο που πιθανόν προκαλείται στον μαθητή, καθώς και οι δομές που συνθέτουν την ανθρώπινη γνωστική αρχιτεκτονική και η επεξεργασία των πληροφοριών στη μνήμη εργασίας; Συγκεκριμένα, οι Kirschner et al. (2006) υποστηρίζουν ότι, αν και οι μη καθοδηγούμενες ή ελάχιστα καθοδηγούμενες διδακτικές προσεγγίσεις είναι πολύ δημοφιλείς και ελκυστικές, είναι λιγότερο αποδοτικές και αποτελεσματικές από τις καθοδηγούμενες, ιδιαίτερα για τους αρχάριους μαθητές. Ισχυρίζονται ότι οι εποικοδομητικές εκπαιδευτικές προσεγγίσεις, τις οποίες θεωρούν ελάχιστα ή μη καθοδηγούμενες, δεν θα μπορούσαν να είναι αποτελεσματικές διότι αγνοούν τις δομές που συνθέτουν την ανθρώπινη γνωστική αρχιτεκτονική. Ο ισχυρισμός τους αυτός βασίζεται στο ευρέως αποδεκτό μοντέλο επεξεργασίας πληροφοριών που ορίζει μια μνήμη εργασίας περιορισμένης χωρητικότητας ως πύλη για αποθήκευση στη μακροχρόνια μνήμη. Υπό αυτή την οπτική, υποστηρίζουν ότι η ελάχιστη καθοδήγηση επιβαρύνει υπερβολικά τη μνήμη εργασίας των μαθητών, ιδίως των αρχαρίων, και αυτό έχει αρνητικές επιπτώσεις στη μάθηση. Οι ίδιοι ερευνητές αναφέρουν ότι οι μαθητές μαθαίνουν καλύτερα όταν Θεωρητικό Υπόβαθρο - 69

70 τους παρέχεται πλήρης, ρητή καθοδήγηση για το πώς και πότε πρέπει να εκτελεστεί μια εργασία, και άμεση διορθωτική ανατροφοδότηση (Clark et al., 2012). Αντικρούοντας τις θέσεις αυτές, άλλοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η καθοδήγηση με ισχυρές αναθέσεις αναμένεται να προκαλέσει αυξημένο φόρτο εργασίας, γεγονός που μπορεί να λειτουργήσει αρνητικά τόσο στους μαθητές όσο και στους εκπαιδευτικούς (Anewalt, 2002). Υποστηρίζουν ακόμη ότι οι μαθητές μαθαίνουν καλύτερα όταν ανακαλύπτουν ή κατασκευάζουν μόνοι τις γνώσεις τους, σε αντίθεση με την άμεση καθοδήγηση, όπου τους παρέχονται όλες οι απαραίτητες πληροφορίες και τους ζητείται απλά να τις εφαρμόσουν. Οι Schmidt et al. (2007) υπογραμμίζουν πως τα εποικοδομητικά μοντέλα (όπως η ανακαλυπτική / διερευνητική μάθηση), όπου ο μαθητής οικοδομεί τη γνώση, αλληλεπιδρώντας διερευνητικά με το περιβάλλον του, είναι απόλυτα συμβατά με την ιδέα της παροχής υποστήριξης προς τον μαθητή. Αναφέρουν επίσης, ότι η μάθηση βασισμένη στο πρόβλημα είναι μια εκπαιδευτική προσέγγιση που επιτρέπει την ευέλικτη προσαρμογή της καθοδήγησης και επομένως δεν απαιτούνται περαιτέρω ρητές οδηγίες (Schmidt et al., 2007). Η καθοδήγηση των μαθητών και η απόσυρσή της (fade-out), καθώς οι μαθητές αναπτύσσουν δεξιότητες και δρουν αυτοδύναμα, εφαρμόζεται και ερευνάται συχνά σε εποικοδομητικού τύπου εκπαιδευτικές δραστηριότητες (π.χ. Wecker & Fischer, 2007, 2011). Ερευνητές μάλιστα αναφέρουν ότι η καθοδήγηση είναι περιττή ή και ακόμη δυσλειτουργική, όταν οι μαθητές αποκτήσουν γνώσεις (Kalyuga and Sweller 2004; Kalyuga 2007). Πολλές μελέτες επισημαίνουν ότι η διαδικασία μάθησης πρέπει να καθοδηγείται και να παρακολουθείται με διάφορες στρατηγικές, συμπεριλαμβανομένων των ερωτήσεων προτροπής, προκειμένου να μεγιστοποιηθούν τα μαθησιακά οφέλη (Ge & Land, 2003). Οι ερωτήσεις προτροπής καθοδηγούν τους μαθητές να υλοποιήσουν τα διάφορα στάδια μιας εργασίας, να προσδιορίσουν τους στόχους, να αναλύσουν σημαντικά χαρακτηριστικά και περιορισμούς, κατευθύνουν τη μελέτη τους προς συγκεκριμένους σημαντικούς στόχους μελέτης-μάθησης, προωθώντας την ανάπτυξη γνώσης και κριτικής σκέψης (Rosenshine et al., 1996; Δημητριάδης, 2015). Η ενσωμάτωση προτροπών στο μαθησιακό υλικό είναι μία από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους για την επίτευξη ουσιαστικής μάθησης, ενεργοποιεί και καθοδηγεί τις μαθησιακές διαδικασίες και μετατρέπει τις τάξεις σε δυναμικούς και με νόημα για τους μαθητές χώρους μάθησης (Wilhelm, 2007). Προτρέποντας τους μαθητές να ακολουθήσουν ποικίλες στρατηγικές και να απαντήσουν σε ερωτήσεις, τους παροτρύνουμε να ενεργοποιήσουν τις προηγούμενες γνώσεις τους, να παρακολουθήσουν, να συγκρίνουν και να αξιολογήσουν εναλλακτικές λύσεις, να αιτιολογήσουν, να αναστοχαστούν σχετικά με τη διαδικασία επίλυσης και με αυτόν τον τρόπο να εμπλακούν σε διαδικασίες υψηλού επιπέδου κατά τη διαδικασία της λύσης. Κατάλληλες ερωτήσεις προτροπής μπορούν να βοηθήσουν τους μαθητές να αναπτύξουν δεξιότητες, όπως: επίλυσης προβλήματος, μεταγνώσης, υπολογιστικής σκέψης, συνεργασίας κ.α., (οι ερωτήσεις αυτές καθοδηγούν τους μαθητές να ακολουθήσουν και να εφαρμόσουν στρατηγικές, ενέργειες που συνθέτουν τη συγκεκριμένη δεξιότητα). Επιπλέον, οι ερωτήσεις προτροπής κατευθύνουν παραγωγικά τις προσπάθειες μιας ομάδας, και υποστηρίζουν τα μέλη της να αποφύγουν προβλήματα που μπορεί να προκύψουν Κεφάλαιο 2

71 Παρά την καλά τεκμηριωμένη υποστήριξη για την αξία των ερωτήσεων προτροπής ως μέσο καθοδήγησης, ορισμένες μελέτες αναφέρουν ότι είναι συχνά ανεπαρκείς ως υποστήριξη (Ge & Land, 2003) και επιπλέον ότι, η συνεχής και εκτενής καθοδήγηση μπορεί να έχει αρνητικές συνέπειες στη μάθηση. Ένα άλλο σημαντικό σημείο, όπως αναφέρουν οι Greene και Land (2000), είναι ότι οι μαθητές μερικές φορές, λόγω έλλειψης προσοχής σε σημαντικές πτυχές του προβλήματος, αγνοούν τις ερωτήσεις προτροπής ή τις απαντούν επιφανειακά, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να εμπλακούν σε μια βαθύτερη κατανόηση. Τίθεται λοιπόν το ερώτημα, ποιες τεχνικές προτροπής και απόκρισης μπορούν να εξασφαλίσουν την ουσιαστική εμπλοκή των μαθητών; Διαθέσιμες μελέτες υπογραμμίζουν την αποτελεσματικότητα των ερωτήσεων προτροπής να παρέχουν οι μαθητές γραπτές απαντήσεις (π.χ. King 1991, Rosenshine et al. 1996, Ge 2001). Ισχυρίζονται επίσης ότι η προτροπή αυτή ενεργοποιεί μια πρόσθετη γνωστική δραστηριότητα που οδηγεί σε καλύτερα μαθησιακά αποτελέσματα και βοηθά στην αποφυγή επιφανειακής εμπλοκής. Ωστόσο, ερευνητές αναφέρουν ότι η συστηματική και διαρκής προτροπή για γραπτές απαντήσεις δημιουργεί μεγάλο φόρτο εργασίας και είναι βαρετή και κουραστική για τους μαθητές (Anewalt, 2002; Nuckles et al. 2009). Οι Papadopoulos et al. (2010) υποστηρίζουν ότι αξίζει να διερευνηθεί ο αντίκτυπος μιας στρατηγικής η οποία θα προτρέπει τους μαθητές απλά να σκεφτούν τις απαντήσεις στις ερωτήσεις, και όχι να απαντήσουν γραπτά. Αυτοί οι προβληματισμοί ενθαρρύνουν μία βαθύτερη έρευνα που θα καθορίσει με μεγαλύτερη ακρίβεια το βαθμό και τη μορφή καθοδήγησης που απαιτείται για την ουσιαστική και αποδοτική εμπλοκή των μαθητών στη διαδικασία της μάθηση τους. Δημιουργούνται λοιπόν τα ερωτήματα: Ποιος είναι ο κατάλληλος βαθμός καθοδήγησης που θα οδηγεί τους μαθητές στη μάθηση; Η καθοδήγηση πρέπει να είναι συνεχής ή προτείνεται η σταδιακή απόσυρσή της; Με ποιο τρόπο μπορούμε να αποφύγουμε τις επιφανειακές απαντήσεις των μαθητών στις ερωτήσεις προτροπής; Ποια στρατηγική καθοδήγησης και προτροπής θα αυξήσει το «συναφές» γνωστικό φορτίο (Germane cognitive load, γνωστική δραστηριότητα που είναι απαραίτητη για τη μάθηση αυξάνοντας έτσι τη βαθύτερη εμπλοκή των μαθητών) και παράλληλα θα αποφύγει το «εξωγενές» φορτίο (Extraneous cognitive load, π.χ. οι μαθητές να παρέχουν γραπτώς μακροσκελείς απαντήσεις); 2.5 Το διδακτικό μοντέλο ΣΠΠΑ+ Έρευνες υπογραμμίζουν ότι για την επιτυχή ενσωμάτωση της ρομποτικής στην εκπαιδευτική διαδικασία απαιτείται κατάλληλη εκπαιδευτική φιλοσοφία, κατάλληλο περιβάλλον μάθησης και μεθοδολογία διδασκαλίας (Matari, 2004; Alimisis, 2009; Benitti, 2011). Θα πρέπει δηλ. να καθοριστεί ένα σύνολο κανόνων, ρυθμίσεων και προδιαγραφών που θα προσδιορίζουν το είδος και τη σειρά των ενεργειών που πρέπει να λάβουν χώρα κατά την εκπαιδευτική διαδικασία, ώστε να δημιουργηθούν ευνοϊκές και αποδοτικές συνθήκες μάθησης. Μετά από συστηματική βιβλιογραφική έρευνα προτείνουμε το διδακτικό μοντέλο ΣΠΠΑ+, από Συνεργασία, Πρόβλημα, Παιχνίδι, Άμιλλα ενώ το "+" αναφέρεται στην ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών, για την υλοποίηση δραστη- Θεωρητικό Υπόβαθρο - 71

72 ριοτήτων Εκπαιδευτικής Ρομποτικής, ως ένα κατάλληλο πλαίσιο το οποίο θα προσδώσει την απαραίτητη προστιθέμενη αξία και θα βελτιώσει σημαντικά τα μαθησιακά οφέλη. Το προτεινόμενο μοντέλο ΣΠΠΑ+ εστιάζει: α) σε μακρο- επίπεδο, στον παιδαγωγικό χαρακτήρα της δραστηριότητας, και περιγράφει βασικά ποιοτικά χαρακτηριστικά τα οποία αφορούν στην αλληλεπίδραση μεταξύ των μαθητών, μεταξύ μαθητών και εκπαιδευτικών και μεταξύ μαθητών και εκπαιδευτικού υλικού και β) σε μικροεπίπεδο, στην οργάνωση των δραστηριοτήτων ΕΡ, και περιγράφει αναλυτικά τα στάδια υλοποίησης και τη χρονική οργάνωση τους. Αναλυτικά: Παιδαγωγικός χαρακτήρας σεμιναρίου ΕΡ Μια αποδοτική και αποτελεσματική δραστηριότητα εκπαιδευτικής ρομποτικής εστιάζει, εκτός από την εμβάθυνση στο γνωστικό αντικείμενο, στην ανάπτυξη γενικών οριζοντίων δεξιοτήτων. Το μοντέλο εισηγείται, ότι θα πρέπει να βασίζεται στη Συνεργασία, το Πρόβλημα, το Παιχνίδι - Άμιλλα και ονομάζεται ΣΠΠΑ+ όπου το σύμβολο "+" αναφέρεται στην ανάπτυξη δεξιοτήτων υψηλού επιπέδου με κατάλληλες υποστηρικτικές παρεμβάσεις του εκπαιδευτικού, όπου: Συνεργασία: Οι μαθητές εργάζονται σε μικρές ομάδες (2-4 ατόμων), αναλαμβάνουν διαδικαστικούς ή γνωστικούς ρόλους και εφαρμόζουν κατάλληλα σενάρια συνεργασίας (collaboration script), όπως: Jigsaw, Send a Problem, Think Aloud Pair Problem Solving (TAPPS) κ.α.. Μέσω αυτών των διαδράσεων ενεργοποιούνται οι κοινωνικές και γνωστικές διεργασίες των μαθητών και δημιουργούνται ευνοϊκές συνθήκες μάθησης. Η έρευνα έχει δείξει ότι η ελεύθερη συνεργασία μεταξύ των μαθητών δεν οδηγεί συνήθως σε ουσιαστικά μαθησιακά αποτελέσματα (π.χ. Bell, 2004; Sandoval & Millwood 2005; Hewitt, 2005; Liu & Tsai, 2008). H αποτελεσματικότητα της συνεργατικής μάθησης μπορεί να αυξηθεί αν δομηθούν κατάλληλα οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μαθητών Dillenbourg (2002), η ενσωμάτωση κατάλληλου σεναρίου συνεργασίας θεωρείται σημαντική προϋπόθεση για την επιτυχία των μαθησιακών στόχων μιας συνεργατικής δραστηριότητας (Δημητριάδης, 2015), ιδιαίτερα στη μάθηση με παιχνίδια (Hämäläinen, 2011; Hummel et al., 2011). Ένα σενάριο: (α) οργανώνει τη συνεργασία, καθορίζοντας τα στάδια της δραστηριότητας (τη χρονική τους διάρκεια, την εργασία που πρέπει να επιτελεστεί, τα παραδοτέα της ομάδας κ.λπ.), και (β) αναθέτει ρόλους και καθήκοντα στους μαθητές, ενεργοποιώντας έτσι τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις (Dillenbourg, 2004; Δημητριάδης, 2015). Με αυτόν τον τρόπο, εμπλέκει ισότιμα τους μαθητές στη διαδικασία, ευνοεί την αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ της ομάδας, δίνει την ευκαιρία να παρουσιάσουν τις ιδέες και τα επιχειρήματά τους, να αναπτύξουν δεξιότητες μάθησης και συνεργασίας (collaboration skills) ενώ ταυτόχρονα δημιουργεί συνθήκες ατομικής ευθύνης απέναντι στην προσπάθεια της ομάδας και οδηγεί σε βελτιωμένα μαθησιακά αποτελέσματα (Kollar et al. 2005; Weinberger, 2005; Rummel & Spada 2007) Κεφάλαιο 2

73 Πρόβλημα: Η δραστηριότητα βασίζεται σε ρεαλιστικά - αυθεντικά προβλήματα κλιμακούμενης δυσκολίας, τα οποία προκαλούν το ενδιαφέρον των μαθητών. Οι μαθητές συνδέουν την προϋπάρχουσα γνώση τους με τη νέα προκειμένου να λύσουν το πρόβλημα και επιλέγουν κατάλληλες στρατηγικές, που επικεντρώνονται στην ανάλυση, τη σύνθεση, την αξιολόγηση, τον αναστοχασμό κ.α. Η ενσωμάτωση αυτών των στρατηγικών βοηθά τους μαθητές να βελτιώσουν τις ικανότητές τους στην επίλυση προβλήματος και να αναπτύξουν κριτική σκέψη. Η επίλυση προβλήματος αποτελεί βασική δεξιότητα (Jonassen, 2004; 2010), έ- ρευνες έχουν δείξει ότι η επίλυση ενός προβλήματος σε ένα αυθεντικό περιβάλλον, δημιουργεί ισχυρό κίνητρο για εμπλοκή και αναπτύσσει την κριτική σκέψη του μαθητή (Jonassen, 2010; Δημητριάδης, 2015). Αναφέρουν επίσης ότι, οι γνώσεις που οικοδομούνται στο πλαίσιο της επίλυσης προβλημάτων κατανοούνται καλύτερα, διατηρούνται και επομένως είναι πιο μεταβιβάσιμες. Παιχνίδι /Άμιλλα : Η δραστηριότητα εμπεριέχει μια οπτική παιχνιδιού με σκοπό να αυξήσει το ενδιαφέρον των μαθητών για εμπλοκή και μάθηση. Για να α- ντιμετωπίζουν οι μαθητές τη δραστηριότητα ΕΡ ως ευχάριστο παιχνίδι, επιλέγοντας δραστηριότητες με παιγνιώδη χαρακτήρα (π.χ. ας κάνουμε μία κούκλα που κλαίει όταν δεν την έχουμε αγκαλιά και θα σταματά μόλις την πάρουμε αγκαλιά) και δεν γίνεται αναφορά σε μαθήματα αλλά σε προπονήσεις και όχι σε ασκήσεις ή προβλήματα αλλά σε δραστηριότητες. Έρευνες σχετικά με την υιοθέτηση της ψυχαγωγικής μεθόδου εκπαίδευσης έ- χουν δώσει ενθαρρυντικά αποτελέσματα (Chandana et al. 2000; Lund et al., 2002). Η ατμόσφαιρα παιχνιδιού δημιουργεί κίνητρο για συμμετοχή και κοινωνικότητα στους μαθητές (Κόμης, 2005), καλλιεργεί κατάλληλες συνθήκες για διάδραση και συνεπώς για ενεργοποίηση γνωστικών διεργασιών. Επιπλέον, η προοπτική της συμμετοχής των ομάδων σε μία τελική πρόκληση εμπλέκει σε άμιλλα/ανταγωνισμό τις ομάδες μεταξύ τους. Η άμιλλα δημιουργεί κίνητρο στις ομάδες να θέσουν στόχους και να εφαρμόσουν στρατηγικές για την κατάκτηση της νίκης, διατηρεί σε υψηλό επίπεδο το ενδιαφέρον για την ομαδική προσπάθεια ενώ ταυτόχρονα δίνει την ευκαιρία για εφαρμογή των αρχών του ευ αγωνίζεσθαι (fairplay). + : Το σύμβολο αναφέρεται στην ανάπτυξη δεξιοτήτων όπως: επίλυσης προβλήματος, μεταγνώσης, υπολογιστικής σκέψης, συνεργασίας κ.α. Ο εκπαιδευτικός υποστηρίζει την ανάπτυξή τους με κατάλληλες παρεμβάσεις στη διάρκεια της δραστηριότητας. Μία τεχνική υποστήριξης είναι η τεχνική των τριών βημάτων κατά την οποία: i. Μοντελοποίηση της δεξιότητας: Με βάση την βιβλιογραφία θα πρέπει να εντοπιστεί, τι πρέπει να μπορεί να κάνει ο μαθητής καθώς αναπτύσσει τη δεξιότητα και επιπλέον ποια είναι τα βήματα ενεργειών τα οποία συνθέτουν τη συγκεκριμένη δεξιότητα, π.χ. Ανάλυση προβλήματος: ο μαθητής θα πρέπει να μπορεί να αναλύει ένα πρόβλημα στα απλούστερα μέρη του. Θεωρητικό Υπόβαθρο - 73

74 Αφαίρεση (abstraction): ο μαθητής θα πρέπει να μπορεί να διακρίνει την ίδια υποκείμενη προγραμματιστική δομή (pattern) σε προβλήματα με διαφορετικά επιφανειακά χαρακτηριστικά. ii. Αναλυτική καθοδήγηση για την ανάπτυξη της δεξιότητας στα αρχικά μαθήματα, σχεδιάζοντας και αναθέτοντας ρόλους στους μαθητές, οι οποίοι εναλλάσσονται ανά δραστηριότητα. Στο φύλλο εργασίας για κάθε ρόλο περιγράφονται αναλυτικά τα βήματα που πρέπει να ακολουθηθούν (με τις κατάλληλες προτροπές) για την ανάπτυξη της συγκεκριμένης δεξιότητας (scriptlet δεξιότητας). iii. Σταδιακή Απόσυρση της αυστηρής καθοδήγησης, υποστηρίζοντας τη δεξιότητα με την ανάθεση ρόλων, στο φύλλο εργασίας χωρίς αναλυτική βοήθεια, και με ερωτήσεις αναστοχασμού, ερωτήσεις δηλαδή που προτρέπουν τους μαθητές να σκεφτούν για την εφαρμογή της δεξιότητας. Ο εκπαιδευτικός, κατά τη διαδικασία αυτή, παρατηρεί - ελέγχει αν οι μαθητές εσωτερικεύουν το ρόλο/δεξιότητα και στην περίπτωση που οι μαθητές δυσκολεύονται παρεμβαίνει υποστηρικτικά και δίνει την κατάλληλη ανάδραση. Καθοριστικός είναι ο ρόλος του προπονητή εκπαιδευτικού ο οποίος καθοδηγεί, συντονίζει και υποστηρίζει τη μαθησιακή διαδικασία, δημιουργεί κίνητρα και υποστηρίζει τους μαθητές στην απόκτηση δεξιοτήτων και στον εμπλουτισμό των γνώσεων τους. Παρέχει άμεση ανατροφοδότηση, συζητά και παροτρύνει τους μαθητές να εργαστούν, να πειραματιστούν και να εκφράσουν τις απόψεις και τις απορίες τους. Επιβραβεύει τους μαθητές, αναλύει και συζητά τις επιδόσεις τους δίνοντας ανατροφοδότηση και συμβουλές για βελτίωση των επιδόσεων τους. Παρεμβαίνει συμβουλευτικά, ρυθμίζοντας τη διαδικασία με υποδείξεις και σχόλια, όπως: α) Γιατί συμβαίνει αυτό; ή Γιατί δεν συμβαίνει αυτό; β) Εξηγήστε πώς ; γ) Τι θα συμβεί εάν ; δ) Πώς επηρεάζει ; ε) Ποια είναι η βασική ιδέα...; Παράλληλα ο προπονητής εκπαιδευτής τονίζει στους μαθητές τη σημαντικότητα της ομαδικής δουλειάς και της συνεργασίας, ενισχύει την ευγενή άμιλλα μεταξύ τους, προσεγγίζει τα προβλήματα που δημιουργούνται ανάμεσα στα μέλη των ομάδων και τα χρησιμοποιεί για να ανατροφοδοτεί την τάξη, βοηθώντας με αυτό τον τρόπο τη συνεργασία μεταξύ των μαθητών. Τέλος, φροντίζει να κατανοήσουν ότι τελικά όλοι θα είναι νικητές, συμμετέχοντας ενεργά στην παραπάνω εκπαιδευτική διαδικασία Οργάνωση δραστηριοτήτων ΕΡ Τα στάδια υλοποίησης και η χρονική οργάνωση των δραστηριοτήτων ΕΡ παρουσιάζονται στο πίνακα 2.9: Πίνακας 2.9 Οργάνωση δραστηριοτήτων ΕΡ Στάδιο Συνεδρίες/Διάρκεια Δράση-Δραστηριότητα Εισαγωγικό 1 συνεδρία 2 ώρες Εισαγωγή Γνωριμία με το ρομπότ και το προγραμματιστικό περιβάλλον. Οργάνωση της τάξης. Προπόνησης 7-12 συνεδρίες Οι μαθητές υλοποιούν με το ρομπότ αυθεντι Κεφάλαιο 2

75 Πρόκλησης 2ώρες ανά συνεδρία 1 συνεδρία 3 ώρες Αγώνας κά προβλήματα κλιμακούμενης δυσκολίας. Οι ομάδες προετοιμάζονται για την πρόκληση και ο αγώνας αρχίζει Στο Εισαγωγικό στάδιο, αρχικά γίνεται γνωριμία με το ρομπότ και το προγραμματιστικό του περιβάλλον. Στη συνέχεια, οργανώνεται η τάξη σε μικρές ομάδες (2-4 άτομα) και ενημερώνονται οι μαθητές για τους ρόλους που θα αναλαμβάνουν σε κάθε δραστηριότητα οι οποίοι και θα εναλλάσσονται με σκοπό να εξοικειωθούν οι μαθητές με όλους τους ρόλους. Κατόπιν τίθενται ως στόχος η επίτευξη της νίκης σε μια τελική πρόκληση - δοκιμασία («αγώνας») και τονίζουμε ότι για να επιτευχθεί η νίκη πρέπει να κατακτηθεί επαρκής γνώση προγραμματισμού του ρομπότ. Στο στάδιο της Προπόνησης δίνονται φύλλα εργασίας, διαμορφωμένα με κατάλληλα πρωτόκολλα ερωτημάτων και ενεργειών, τα οποία καθοδηγούν τους μαθητές στην υλοποίηση αυθεντικών προβλημάτων κλιμακούμενης δυσκολίας. Στα φύλλα εργασίας επιπλέον καθορίζονται: α) το σενάριο συνεργασίας με ανάθεση ρόλων στους μαθητές (Αναλυτή, Σχεδιαστή Αλγορίθμου, Προγραμματιστή, Αξιολογητή), β) ο τρόπος με τον οποίο υλοποιήσουν το ρόλο τους, και γ) η διάδραση με τους συνεργάτες τους, τόσο μέσα στην ομάδα, όσο και με τις άλλες ομάδες. Στην πορεία των συνεδριών, καθώς οι μαθητές αρχίζουν να εμπλουτίσουν τις γνώσεις τους στο προγραμματισμό και να αναπτύσσουν δεξιότητες, παρουσιάζεται βαθμιαία απόσυρση της καθοδήγησης ώστε οι μαθητές να μπορούν να δράσουν αυτόνομα. Στο στάδιο της Πρόκλησης - Τελικής δοκιμασίας δίνεται στις ομάδες ένα απαιτητικό, αλλά μέσα στις δυνατότητές τους, σενάριο - δοκιμασία και καθορίζονται σαφείς κανόνες για την βαθμολόγηση και την ανάδειξη του νικητή. Με την ολοκλήρωση σχολιάζουμε το τι συνέβη και γιατί, αναλύοντας τα θετικά και τα αδύναμα σημεία στις λύσεις της δοκιμασίας και στις στρατηγικές που ακολούθησε η κάθε ομάδα. 2.6 Ερευνητικά κίνητρα της διατριβής Από την παραπάνω ανάλυση της βιβλιογραφίας είναι φανερό ότι η ΕΡ θεωρείται ένα δυναμικό εργαλείο στα χέρια του εκπαιδευτικού, υπάρχουν όμως αρκετοί προβληματισμοί για τον τρόπο αξιοποίησής της στην πράξη. Οι βασικοί προβληματισμοί που προκύπτουν διαμορφώνονται ουσιαστικά γύρω από δύο κεντρικούς άξονες: (i) Έλλειψη διδακτικού πλαισίου υποστήριξης δραστηριοτήτων ΕΡ για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΜΓ και ΥΣ: Αρκετές μελέτες έχουν εστιάσει στην ΕΡ ως ένα μέσο για την ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών, ωστόσο δεν έχουν καταγραφεί τεκμηριωμένες απαντήσεις και προτάσεις. Δεν έχει παρουσιαστεί ως τώρα ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο το οποίο θα προσδιορίζει: α) το κατάλληλο διδακτικό μοντέλο το οποίο θα πλαισιώνει τις δραστηριότητες ΕΡ, β) τις κατάλληλες πρακτικές και μεθόδους παρεμβάσεων των εκπαιδευτικών, με βάση την μοντελοποίηση των δεξιοτήτων, στις οποίες στοχεύουν και γ) τα εργαλεία αξιολόγησης, τα οποία αφενός θα αποτυπώνουν τα αποτελέσματα και αφετέρου θα δίνουν την Θεωρητικό Υπόβαθρο - 75

76 απαραίτητη ανατροφοδότηση για διορθωτικές παρεμβάσεις για τη βελτίωση της μάθησης (η έλλειψη εργαλείων αξιολόγησης αναφέρεται κυρίως στην ΥΣ). Επίσης, δεν έχει τεκμηριωθεί ο ρόλος της ΕΡ στην ανάπτυξη Μεταγνώσης και Υ- πολογιστικής Σκέψης. Οι περιορισμοί που αναφέρονται στη βιβλιογραφία και συντελούν στη μη τεκμηρίωση των αποτελεσμάτων είναι: (i) το μικρό δείγμα μαθητών που συμμετέχουν στις έρευνες (π.χ. Grover, 2011; Penmetcha, 2012; Kazakoff et al., 2013; Touretzky et al., 2013), καθώς και η συμμετοχή μαθητών συγκεκριμένης ηλικίας, (ii) ο περιορισμένος χρόνος ή αριθμός υλοποίησης δραστηριοτήτων και (iii) η έλλειψη ομάδων ελέγχου και πειραματισμού. Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι οι ερευνητές να ενθαρρύνουν την περαιτέρω διερεύνηση του ρόλου της ΕΡ στην ανάπτυξη δεξιοτήτων (π.χ. Benitti, 2012; Gaudiello & Zibetti, 2013). Ένα άλλο ερώτημα, στο οποίο δεν υπάρχει σύγκλιση απόψεων, είναι ο ρόλος της ηλικίας και του φύλου των μαθητών στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων τους σε δραστηριότητες ΕΡ και γενικότερα στα STEM. (ii) Προβληματισμοί και ανοικτά ερωτήματα σχετικά με το ρόλο της καθοδήγησης στην εκπαιδευτική διαδικασία: Οι διαφωνίες σχετικά με τον αντίκτυπο της καθοδήγησης στη διαδικασία μάθησης συνεχίζονται για περισσότερο από μισό αιώνα. Από τη μία πλευρά είναι οι ερευνητές που ισχυρίζονται ότι τα ιδανικά περιβάλλοντα μάθησης, όπου οι μαθητές μαθαίνουν καλύτερα, είναι αυτά που παρέχουν άμεση, ρητή καθοδήγηση. Από την άλλη πλευρά, είναι αυτοί που πιστεύουν ότι οι μαθητές μαθαίνουν καλύτερα όταν μόνοι τους ανακαλύπτουν ή κατασκευάζουν τις γνώσεις τους, και ο ρόλος της καθοδήγησης είναι υποστηρικτικός στην ενεργό εμπλοκή του μαθητή στη μαθησιακή διαδικασία. Οι διαφορές αυτές δημιουργούν την ανάγκη περαιτέρω έρευνας, η οποία θα καθορίσει το επίπεδο καθοδήγησης που απαιτείται για την ανάπτυξη δεξιοτήτων και τη βελτίωση της μάθησης. Μία έρευνα που θα απαντά σε ερωτήματα όπως: Ποια μορφή καθοδήγησης υποστηρίζει την ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών σε δραστηριότητες EΡ; Η καθοδήγηση πρέπει να είναι συνεχής ή προτείνεται η σταδιακή απόσυρσή της; Ποιος ο ρόλος των ερωτήσεων προτροπής; Η τροπικότητα των απαντήσεων των μαθητών σε ερωτήσεις προτροπής επιδρά στην ανάπτυξη δεξιοτήτων; Με ποιο τρόπο μπορούμε να αποφύγουμε τις επιφανειακές απαντήσεις των μαθητών στις ερωτήσεις προτροπής; Ποια στρατηγική καθοδήγησης και προτροπής θα αυξήσει το «συναφές» γνωστικό φορτίο (Germane), και παράλληλα θα αποφύγει το «εξωγενές» φορτίο (Extraneous); Οι δύο παραπάνω άξονες διαμόρφωσαν τα βασικά κίνητρα της διατριβής, για τη διερεύνηση των οποίων διενεργήθηκαν τέσσερις (4) πειραματικές έρευνες. Αρχικά η μελέτη εστίασε στη δημιουργία ενός διδακτικού μοντέλου, για την οργάνωση των δραστηριοτήτων ΕΡ, το οποίο αποσκοπεί στη δημιουργία ευνοϊκών και αποδοτικών συνθηκών μάθησης για την ανάπτυξη γνωστικών και κοινωνικών δεξιοτήτων (παρουσιάζεται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 2.5). Στη συνέχεια, η έρευνα επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη δεξιοτήτων μεταγνώσης και επίλυσης προβλήματος των μαθητών, εστιάζοντας στο ρόλο του βαθμού καθοδή Κεφάλαιο 2

77 γησης (ελάχιστη ή ισχυρή), σε δραστηριότητες ΕΡ (παρουσιάζεται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 3). Ακολουθώντας το γενικότερο ερευνητικό ενδιαφέρον για την Υπολογιστική Σκέψη (ΥΣ), στρέψαμε την προσοχή μας στο ρόλο της ΕΡ στην ανάπτυξη ΥΣ. Συγκεκριμένα, διερευνήθηκαν: α) πρωτόκολλα διδακτικών παρεμβάσεων τα οποία δημιουργούν τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ, και β) εργαλεία αξιολόγησης διαφορετικής τροπικότητας για την ανάπτυξη ΥΣ. Στη συνέχεια διενεργήθηκαν τρεις έρευνες. Στην πρώτη πειραματική έρευνα για την ΥΣ εφαρμόσαμε το μοντέλο, το οποίο προτείνουμε ως κατάλληλο για την ανάπτυξη ΥΣ (παρουσιάζεται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 4.3.2), και εστιάσαμε στην επίδραση των παρεμβάσεων αυτών στα δύο φύλα και σε δύο διαφορετικές ηλικιακές ομάδες. Στη δεύτερη πειραματική έρευνα εφαρμόσαμε το ίδιο μοντέλο, εστιάζοντας στην επίδραση του βαθμού καθοδήγησης (ελάχιστη ή ισχυρή) στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών. Και τέλος, στην τρίτη πειραματική έρευνα εστιάζαμε στον αντίκτυπο, της τροπικότητας των απαντήσεων των μαθητών σε ερωτήσεις προτροπής, στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ Οι παραπάνω έρευνες είναι εξαιρετικά στοχευµένες σε συγκεκριμένες συνθήκες, προτείνουν κατάλληλα εκπαιδευτικά μοντέλα και πρακτικές για δραστηριότητες ρομποτικής, με σκοπό τη διαμόρφωση ενός ελκυστικού και παραγωγικού μαθησιακού περιβάλλοντος, το οποίο εστιάζει στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων των μαθητών. Επιπλέον, δίνουν απαντήσεις σχετικά με το ρόλο της καθοδήγησης και των στρατηγικών προτροπής στη βελτίωση της μάθησης. 2.7 Σύνοψη κεφαλαίου Το κεφάλαιο αυτό παρουσίασε το θεωρητικό υπόβαθρο της διατριβής και τους προβληματισμούς που αποτέλεσαν τα κίνητρά της. Πιο αναλυτικά το κεφάλαιο παρουσίασε: μία επισκόπηση της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής, της Μεταγνώσης και της Υπολογιστικής Σκέψης το ρόλο της καθοδήγησης στην εκπαιδευτική διαδικασία. έρευνες σχετικά με την ΕΡ, την ανάπτυξη δεξιοτήτων και το ρόλο της καθοδήγηση Σε κάθε μία από τις παραπάνω ενότητες, δόθηκε προσοχή στα προβλήματαπροβληματισμούς, που προκύπτουν από αυτές. Οι προβληματισμοί αυτοί οδήγησαν στα κίνητρα της διατριβής, που παρουσιάστηκαν στο τελευταίο μέρος του κεφαλαίου. Θεωρητικό Υπόβαθρο - 77

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Έρευνα 1 η Ανάπτυξη Δεξιοτήτων Μεταγνώσης και Επίλυσης Προβλήματος σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης 3.1 Εισαγωγή - Ερευνητικοί στόχοι 3.2 Μέθοδος 3.3 Εργαλεία αξιολόγησης -Ανάλυση δεδομένων 3.4 Αποτελέσματα 3.5 Συζήτηση - Συμπεράσματα 3.1 Εισαγωγή Ερευνητικοί στόχοι Αρκετές μελέτες διερευνούν τα μαθησιακά οφέλη που προκύπτουν από δραστηριότητες ΕΡ και τα οποία σχετίζονται κυρίως με τον προγραμματισμό και με εγκάρσιες δεξιότητες όπως η μεταγνώση, η επίλυση προβλημάτων, και η συνεργασία (π.χ., Bers, 2007, Castledine & Chalmers, 2011, Atmatzidou & Demetriadis, 2012). Ωστόσο, οι μελέτες αυτές δεν συγκλίνουν, καθώς ορισμένες αναφέρουν βελτίωση των δεξιοτήτων (π.χ. Castledine & Chalmers, 2011), ενώ σε αντίθεση άλλες, καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι τα προσδιορισμένα οφέλη - αν υπάρχουν - δεν παρουσιάζουν επίπεδα σημαντικότητας (π.χ. Turner & Hill, 2007). Μία ακόμη σημαντική παρατήρηση είναι ότι, στις μελέτες δεν γίνεται συχνά αναφορά στο βαθμό καθοδήγησης, ο οποίος απαιτείται για την υποστήριξη της ανάπτυξης δεξιοτήτων, και συνήθως δεν αναλύεται η επίδραση της καθοδήγησης ως ανεξάρτητος παράγοντας. Με βάση τις παραπάνω παρατηρήσεις, η παρούσα μελέτη εστιάζει στο βαθμό καθοδήγησης των εκπαιδευτικών προς τους μαθητές, κατά την υλοποίηση δραστηριοτήτων ΕΡ, ως βασικό παράγοντα για την ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών. Στο πλαίσιο αυτό, οι βασικοί ερευνητικοί στόχοι που θέτει η παρούσα έρευνα αφορούν στη διερεύνηση: (1) του ρόλου της καθοδήγησης στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ στο πλαίσιο των δραστηριοτήτων του ΕΡ, και (2) της επίδρασης του βαθμού καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων σε διαφορετικές ηλικιακές ομάδες και ανάμεσα στα δύο φύλα. Συγκεκριμένα, η τρέχουσα μελέτη εισάγει την καθοδήγηση των εκπαιδευτικών ως ανεξάρτητη μεταβλητή και διερευνά τις επιπτώσεις της στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ των μαθητών στο πλαίσιο των δραστηριοτήτων του ΕΡ, εστιάζοντας στην επίδραση της σε δύο ηλικιακές ομάδες (μαθητές Δημοτικού και Λυκείου), και ανάμεσα στα δύο φύλα Κεφάλαιο 3

79 3.2 Μέθοδος Συμμετέχοντες Για την υλοποίηση της έρευνας διεξήχθησαν δύο διαδοχικά σεμινάρια ρομποτικής σε δημόσια σχολεία. Συνολικά 52 μαθητές δύο διαφορετικών βαθμίδων εκπαίδευσης, Δημοτικού και Λυκείου, συμμετείχαν στην έρευνα. Συγκεκριμένα: Στο πρώτο σεμινάριο συμμετείχαν 22 μαθητές (10 αγόρια και 12 κορίτσια) της Α τάξης Λυκείου (15-16 ετών) στη Θεσσαλονίκη. Στο δεύτερο σεμινάριο συμμετείχαν 30 μαθητές (19 αγόρια και 11 κορίτσια) της ΣΤ τάξης Δημοτικού (ηλικίας ετών) στο Κιλκίς. Τα σεμινάρια διοργανώθηκαν και εποπτεύθηκαν από τον κύριο ερευνητή (συγγραφέα αυτής της εργασίας), ενώ εκπαιδευμένοι μεταπτυχιακοί φοιτητές ( εκπαιδευτές ) βοηθούσαν στα πρακτικά θέματα της δραστηριότητας. Τόσο οι κύριοι ερευνητές όσο και οι εκπαιδευμένοι μεταπτυχιακοί φοιτητές ήταν παρόντες στις συνεδρίες των δύο σεμιναρίων και ακολούθησαν τις ίδιες οδηγίες διασφαλίζοντας έτσι την ισοδυναμία της παρεχόμενης κατάρτισης. Και στα δύο σεμινάρια χρησιμοποιήθηκε το εκπαιδευτικό ρομποτικό εργαλείο Lego Mindstorms NXT Πρωτόκολλο Ανάπτυξης Μεταγνώσης και Επίλυσης Προβλήματος Σε αυτή τη μελέτη, παρουσιάζουμε και προτείνουμε ένα πρωτόκολλο καθοδήγησης που αναφέρεται στις υποστηρικτικές και καθοδηγητικές παρεμβάσεις των εκπαιδευτικών για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το προτεινόμενο πρωτόκολλο: Προτροπή: Ο εκπαιδευτής, βασισμένος στο μοντέλο Schoenfeld (1992), έχει το ρόλο του καθοδηγητή, παρέχει υποστήριξη υπό μορφή συμβουλών, προτροπών, ανατροφοδότησης κλπ. Κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων, προτρέπει συχνά τους μαθητές με ερωτήσεις, όπως: Τι ακριβώς κάνετε; Μπορείτε να το περιγράψετε; Γιατί το κάνετε; Πώς σας βοηθάει; Οι μαθητές προτρέπονται να εξωτερικεύουν τις σκέψεις τους μέσα από πρωτόκολλο think-aloud. Οι μαθητές καθοδηγούνται να εξωτερικεύουν γραπτώς τις σκέψεις τους για τον τρόπο εφαρμογής των στρατηγικών ΜΓ και ΕΠ. Η καθοδήγηση βασίζεται σε βήματα και ερωτήσεις τα οποία βοηθούν τους μαθητές να κατανοήσουν και να σχεδιάσουν το πρόβλημα, να εφαρμόσουν και να αξιολογήσουν τη λύση σύμφωνα με τη μεθοδολογία του Polya (1945). Δίνονται επίσης ερωτήσεις με βάση το μοντέλο MIRA της Gama (2004), προκειμένου να καθοδηγηθεί η σκέψη των μαθητών και να βελτιωθούν οι δεξιότητές τους στη ΜΓ. Οι εκπαιδευτικοί- προπονητές προτρέπουν διαρκώς τους μαθητές να συμμετέχουν συστηματικά στα γραπτά τους καθήκοντα, καθώς, όπως ισχυρίζονται πολλοί ερευνητές, η καταγραφή Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 79

80 σκέψεων και επιχειρημάτων μπορεί να προκαλέσει πρόσθετη γνωστική δραστηριότητα που οδηγεί σε καλύτερα μαθησιακά αποτελέσματα (Menary, 2007, Papadopoulos et al., 2011). Παρακάτω, αναλύουμε το πρωτόκολλο της καθοδήγησης ΜΓ και ΕΠ με τις ε- ρωτήσεις και τις προτροπές οι οποίες καθοδηγούν τους μαθητές να σκεφτούν για τη σκέψη τους κατά την επίλυση των προβλημάτων: Πίνακας 3.1 Πρωτόκολλο Καθοδήγησης ΜΓ και ΕΠ Στρατηγικές ΜΓ και ΕΠ Βήματα και Ερωτήσεις Καθοδήγησης για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ Κατανόηση προβλήματος του 1. Διαβάστε προσεκτικά το πρόβλημα όσες φορές χρειαστεί ώστε να είστε σίγουροι ότι έχετε κατανοήσει τι ζητάει. 2. Διαβάστε και γράψτε αν υπάρχει κάτι που δεν κατανοήσατε ή δεν είναι σαφές και συζητήστε το με τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας σου. 3. Γράψτε τα ζητούμενα και τα δεδομένα του προβλήματος. Σχεδιασμός Υλοποίηση προβλήματος 4. Ποια blocks θα χρησιμοποιήσετε και τι ρυθμίσεις θα κάνετε; 1. Κάνει το ρομποτάκι αυτό που ζητά το πρόβλημα; 2. Αν όχι, τι δε λειτούργησε σωστά; 1. Ποια είναι η σχέση που συνδέει τα δεδομένα με τα ζητούμενα του προβλήματος; 2. Σας θυμίζει κάποιο άλλο πρόβλημα; 3. Χωρίσετε το πρόβλημα σε μικρότερα τμήματα. Γράψτε ποια είναι αυτά. Παρακολούθηση- Αξιολόγηση της λύσης 3. Σε ποιο σημείο του κώδικα εντοπίζετε το πρόβλημα; 4. Τι αλλαγές και τι ρυθμίσεις πρέπει να κάνετε για να διορθώσετε το πρόβλημα; 5. Δείτε το παρακάτω τμήμα κώδικα Μοιάζει με τον δικό σας κώδικα; Ποιες οι διαφορές; 6. Τι πιστεύετε ότι θα μπορούσατε να βελτιώσετε στη δική σας επίλυση; 1. Λειτούργησαν καλά τα βήματα που ακολουθήσατε; 2. Ποιο από τα βήματα θα βελτιώνατε την επόμενη φορά; Αξιολόγηση διαδικασίας 3. Εξετάσατε όλες τις επιλογές κατά την επίλυση ενός προβλήματος; 4. Σκεφτήκατε εναλλακτικές λύσεις, η λύση που προτείνετε είναι η καλύτερη; 5. Υπάρχει κάτι που μάθατε από αυτή τη δραστηριότητα και το θεωρείτε χρήσιμο για επόμενες δραστηριότητες; 6. Εντοπίσατε αν υπήρξε κάτι που σας δυσκόλεψε στην επίλυση του προ Κεφάλαιο 3

81 βλήματος; Πως το αντιμετωπίσατε; 7. Εντοπίστε τις τεχνικές που σας βοηθούν να λύνετε προβλήματα Σχεδιασμός Η μελέτη υλοποίησε έναν πειραματικό σχεδιασμό 1x2, με έναν παράγοντα: επίπεδο καθοδήγησης ΜΓ/ΕΠ και δύο προϋποθέσεις: καθοδήγηση «ελάχιστη» έναντι «ισχυρής». Οι συγκεκριμένες διαφορές μεταξύ των δύο συνθηκών περιγράφονται παρακάτω: α) Η ομάδα ελάχιστης καθοδήγησης ακολούθησε μια προσέγγιση ελάχιστης προτροπής για την εκπαίδευση ΜΓ και ΕΠ των φοιτητών. Σε κάθε συνεδρία, δόθηκε στους μαθητές ένα φύλλο εργασίας με δραστηριότητες αυξανόμενης δυσκολίας. Ο εκπαιδευτής, ως καθοδηγητής, παρείχε υποστήριξη με τη μορφή συμβουλών, προτροπών, ανατροφοδοτήσεων κλπ. Κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων, συχνά προτρέπει και καθοδηγεί τους μαθητές με ερωτήσεις βασισμένες στο μοντέλο του Schoenfeld (1992) όπως: Τι ακριβώς κάνετε; Μπορείτε να το περιγράψετε; Γιατί το κάνετε αυτό; Προτρέπει επίσης, χωρίς όμως να υποχρεώνει, τους μαθητές να ακολουθήσουν στρατηγικές. Πιο συγκεκριμένα, ο εκπαιδευτικός: προτρέπει τους μαθητές να απαντούν προφορικά, παρά γραπτά και αναλυτικά, και χωρίς την αυστηρή καθοδήγηση του προτεινόμενου πρωτοκόλλου καθοδήγησης ΜΓ και ΕΠ, για να εξωτερικεύσουν-περιγράψουν τις διαδικασίες που ακολουθούν κατά την εκπαίδευση ΜΓ και ΕΠ. δεν υποχρεώνει τους μαθητές να περιγράφουν γραπτά τις σκέψεις τους και τον αναστοχασμό τους δεν προτρέπει τους μαθητές να αναλύουν τη σκέψη τους σχετικά με τη διαδικασία επίλυσης του προβλήματος. β) Η ομάδα ισχυρής καθοδήγησης ακολούθησε μια προσέγγιση ισχυρής προτροπής για την εκπαίδευση ΜΓ και ΕΠ των μαθητών. Οι μαθητές καθοδηγήθηκαν με φύλλα εργασίας τα οποία είχαν δομηθεί ώστε να τους οδηγούν σταδιακά στη λύση του προβλήματος και να τους προτρέπουν να ακολουθήσουν συγκεκριμένες στρατηγικές ΜΓ και ΕΠ, βασισμένες στο προτεινόμενο πρωτόκολλο καθοδήγησης. Η ισχυρή καθοδήγηση βασίστηκε σε ερωτήματα που καθοδηγούν τη σκέψη των μαθητών: (i) να κατανοήσουν το πρόβλημα, (ii) να σχεδιάσουν, να εφαρμόσουν και να αξιολογήσουν τη λύση βάσει του προτεινόμενου πρωτοκόλλου, και (iii) να επιλέξουν στρατηγικές για τη βελτίωση των ΜΓ και ΕΠ δεξιοτήτων. Οι μαθητές επίσης προτρέπονται να εξωτερικεύσουν γραπτά τις σκέψεις τους σχετικά με τον τρόπο που εφάρμοσαν τις στρατηγικές ΜΓ και ΕΠ. Συγκεκριμένα, κατά την επίλυση των προβλημάτων οι μαθητές καλούνται να απαντήσουν γραπτώς σε ερωτήματα που τους καθοδηγούν να αναστοχαστούν σχετικά με τις ικανότητές τους στη ΜΓ και στην ΕΠ. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στη αποφυγή προβλημάτων που μπορεί να προκαλέσει: α) ο φόρτος εργασίας που προκαλεί η συνεχής γραφή, η οποία αποτε- Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 81

82 λεί απειλή για το κίνητρο των μαθητών για εμπλοκή στη διαδικασία και β) η κούραση από τις διαρκείς παρεμβάσεις του εκπαιδευτικού. Για το λόγο αυτό, η ισχυρή καθοδήγηση μειώθηκε στην τελευταία δραστηριότητα κάθε συνεδρίασης. Συνοψίζοντας, η διαφορά μεταξύ των ομάδων ισχυρής και ελάχιστης καθοδήγησης βρίσκονται στην εκπαίδευση-προπόνηση της ΜΓ και της ΕΠ. Παρόλο που και οι δύο ομάδες εργάστηκαν σε ομάδες, ασχολήθηκαν με τις ίδιες εντολές (blocks) και διαδικασίες (myblocks) του προγραμματιστικού περιβάλλοντος Lego NXT-G, υλοποιούσαν τα ίδια προβλήματα προγραμματισμού, συμμετείχαν στην ίδια τελική πρόκληση και είχαν τη υποστήριξη του εκπαιδευτή, μόνο η ομάδα ισχυρής καθοδήγησης έπρεπε να ακολουθήσει αναλυτικά βήματα και να απαντήσει γραπτά στις ερωτήσεις προτροπής Διαδικασία Οι συμμετέχοντες χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, την ομάδα ελάχιστης καθοδήγησης και την ομάδα ισχυρής καθοδήγησης. Και στις δύο ομάδες, οι μαθητές συνεργάστηκαν σε ομάδες των 3 ή 4 μελών. Για την καλύτερη και αποδοτικότερη συνεργασία τους, τους ανατέθηκαν ορισμένοι ρόλοι: όπως ο ρόλος του αναλυτή, του προγραμματιστή, του αξιολογητή και του συντονιστή (στην περίπτωση που υπήρχε 4 ο μέλος στην ομάδα). Και στα δύο σεμινάρια πραγματοποιήθηκαν συνολικά επτά συνεδρίες. Οι πρώτες έξι συνεδρίες διήρκεσαν δυόμισι ώρες και η τελική πρόκληση διήρκεσε τρεις ώρες (συνολικά 18 ώρες). Στις πρώτες έξι συνεδρίες, οι μαθητές εκπαιδεύτηκαν και εξοικειώθηκαν με τα βασικά μπλοκ και τις δυνατότητες του ρομπότ, υλοποιώντας ρεαλιστικά αυθεντικά προβλήματα τα οποία έχουν νόημα και ενδιαφέρον για αυτούς και τα οποία τους ενθαρρύνουν να συμμετάσχουν (Rusk et al., 2008). Στην έβδομη και τελική συνεδρία, δόθηκε ένα σύνθετο πρόβλημα ως τελική πρόκληση. Επιπλέον, στις τρεις πρώτες συνεδρίες, με σκοπό την αποδοτικότερη συνεργασία, χρησιμοποιήθηκε το συνεργατικό σενάριο jigsaw (Barkley et al., 2004). Σύμφωνα με τη μέθοδο jigsaw, κάθε μέλος της ομάδας συνεργάζεται με μια ομάδα ειδικών και ειδικεύεται σε μια περιοχή του αντικειμένου που διδάσκεται, στη συνέχεια κάθε μέλος ειδικών επιστρέφει στην αρχική του ομάδα και μεταφέρει τη νέα γνώση που απόκτησε στο προηγούμενο βήμα. Οι συνεδρίες υλοποιήθηκαν ως εξής: 1η συνεδρία: Αρχικά πραγματοποιήθηκε μια σύντομη παρουσίαση για τα ρομπότ και τις δυνατότητές τους. Οι μαθητές είχαν την πρώτη επαφή με το ρομπότ Lego Mindstorms NXT, το περιβάλλον προγραμματισμού Lego NXT-G και τις βασικές λειτουργίες τους. Στη συνέχεια, δόθηκαν το Ερωτηματολόγιο για το Προφίλ των μαθητών και το ερωτηματολόγιο ΜΑΙ. Μετά την συμπλήρωση των ερωτηματολογίων, οι μαθητές υλοποίησαν τις πρώτες τους δραστηριότητες, έμαθαν να χρησιμοποιούν τους κινητήρες, τον αισθητήρα αφής, τον αισθητήρα ήχου και τον αισθητήρα υπερήχων. 2η σύνοδος: Οι μαθητές εξοικειώθηκαν με τις βασικές έννοιες προγραμματισμού. Στις δραστηριότητες χρησιμοποίησαν δομές ακολουθίας, ελέγχου, επανάληψης. Μελέτησαν τη λειτουργία του αισθητήρα φωτός και κάποια βασικά χαρακτηριστικά 82 - Κεφάλαιο 3

83 του Lego NXT, όπως την εμφάνιση εικόνων στην οθόνη του ρομπότ, τη μετατροπή των αριθμών στο κείμενο και το μπλοκ αναμονής. 3η συνεδρίαση: Οι μαθητές εξοικειώθηκαν με τις μεταβλητές και τους βασικούς αριθμητικούς τελεστές. Υλοποίησαν σύνθετα αυθεντικά προβλήματα. 4η σύνοδος: Οι μαθητές γνώρισαν τον παράλληλο προγραμματισμό, τη δημιουργία επαναχρησιμοποιήσιμων υποπρογραμμάτων και τη χρήση του μπλοκ λαμπτήρων. Ενσωμάτωσαν τις νέες δομές σε προηγούμενες δραστηριότητες, και υλοποίησαν νέες. 5η και 6η σύνοδος: Οι μαθητές υλοποίησαν σύνθετα αυθεντικά προβλήματα κλιμακούμενης δυσκολίας, όπως αυτοκίνητο που ακολουθεί τους κανόνες κυκλοφορίας, κιθάρα που παίζει μουσική, συναγερμό κλπ. 7η σύνοδος: Στην τελική πρόκληση, δόθηκαν στις ομάδες αρκετά απαιτητικές δραστηριότητες, και σαφείς κανόνες για την βαθμολόγηση και τον προσδιορισμό του νικητή. Δόθηκε συγκεκριμένος χρόνος προετοιμασίας στον οποίο κάθε ομάδα έπρεπε να προετοιμάσει τη λύση της στο δεδομένο σενάριο. Ακολούθησε ο διαγωνισμός και με την ολοκλήρωση του, αναλύσαμε τα πλεονεκτήματα και τις αδυναμίες στις λύσεις και στις στρατηγικές που υιοθέτησε κάθε ομάδα. Μετά την ολοκλήρωση κάθε σεμιναρίου, χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα εργαλεία αξιολόγησης για να αποτυπωθούν τα επίπεδα δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ των μαθητών καθώς και οι απόψεις τους σχετικά με την εμπειρία τους στον τομέα της εκπαιδευτικής ρομποτικής. Αυτά ήταν: α) η εφαρμογή του πρωτόκολλου Think-Aloud, β) το ερωτηματολόγιο ΜΑΙ, γ) ένα ερωτηματολόγιο στάσεων των μαθητών και, τέλος, δ) ημιδομημένη συνέντευξη. Συνολικά, η δομή και τα διάφορα εργαλεία συλλογής δεδομένων στα σεμινάρια παρουσιάζονται στα παρακάτω Σχήματα 1 και 2. Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 83

84 Εικόνα 3.1 Δομή Σεμιναρίων Εικόνα 3.2 Εργαλεία συλλογής δεδομένων στα σεμινάρια 3.3 Εργαλεία αξιολόγησης -Ανάλυση δεδομένων Στην έρευνά μας χρησιμοποιήσαμε διάφορα εργαλεία αξιολόγησης (ποσοτικά και ποιοτικά) για την διερεύνηση των ίδιων ερευνητικών ερωτημάτων. Η χρήση πολλών μεθόδων συμπληρωματικά στην ίδια μελέτη είναι ιδιαίτερα σημαντική καθώς εξισορροπεί τις αδυναμίες και τα δυνατά στοιχεία των διαφορετικών μεθόδων (Mitchel, 1986; Morse 1991) και όπως υποστηρίζει ο Silverman (1997) όταν παρατηρείς το ίδιο αντικείμενο έρευνας από διαφορετικές οπτικές έχεις μία πιο ολοκληρωμένη εικόνα για αυτό που ερευνάς (:25). Τα εργαλεία αξιολόγησης που χρησιμοποιήθηκαν για τη συλλογή δεδομένων (και τα αντίστοιχα μέτρα τους) έχουν ως εξής: 84 - Κεφάλαιο 3

85 Ερωτηματολόγιο προφίλ μαθητών: Στην αρχή κάθε σεμιναρίου δόθηκε ατομικό ερωτηματολόγιο του προφίλ των μαθητών. Το ερωτηματολόγιο κατέγραψε δημογραφικά στοιχεία (όπως το φύλο του μαθητή/τριας), το υπόβαθρο τους στη χρήση του υπολογιστή (π.χ. συχνότητα χρήσης υπολογιστή, εμπειρία υπολογιστή, γνώση προγραμματισμού), την εμπειρία τους στη ρομποτική και τα κίνητρα για συμμετοχή στις δραστηριότητες ρομποτικής. Οι ερωτήσεις στην πλειονότητά τους ήταν κλειστού τύπου και οι μαθητές έδιναν την απάντησή τους σε 5-βαθμη κλίμακα Likert (από εξαιρετικά αρνητική σε εξαιρετικά θετική στάση-άποψη) Δύο ερωτηματολόγια για την αποτύπωσης της μεταγνωστικής ευαισθητοποίησης (MAI) (pre-mai & post-mai): Στην έρευνα μας χρησιμοποιήσαμε το διαδεδομένο εργαλείο αξιολόγησης Metacognitive Awareness Inventory (MAI) (Schraw & Dennison, 1994), το οποίο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της μεταγνώσης και της αυτορρύθμισης. Οι ερωτήσεις του αφορούν τη γνώση της Γνώσης και τη ρύθμιση της Γνώσης. Η κατηγορία «γνώση της γνώσης» αποτυπώνει αυτό που οι μαθητές γνωρίζουν σχετικά με τις διαδικασίες σκέψης τους. Η κατηγορία «ρύθμιση της γνώσης» αποτυπώνει την επίγνωση των μαθητών για τον έλεγχο των διαδικασιών μάθησής τους. Το ΜΑΙ αποτελείται από 52 ερωτήσεις που χωρίζονται σε 8 κατηγορίες, τη δηλωτική, διαδικαστική και υποθετική γνώση, το σχεδιασμό, τις στρατηγικές διαχείρισης πληροφοριών, την παρακολούθηση, τις στρατηγικές εντοπισμού σφαλμάτων και την αξιολόγηση της μάθησης. Μερικές χαρακτηριστικές ερωτήσεις είναι: «Ξέρω τι είδους πληροφορίες είναι πιο σημαντικό να μάθω.», «Σκέφτομαι πολλούς τρόπους για να λύσω ένα πρόβλημα και επιλέγω τον καλύτερο.», «Γνωρίζω τι στρατηγικές χρησιμοποιώ όταν μελετώ.», «Αναρωτιέμαι αν αυτό που διαβάζω είναι σχετικό με αυτό που ήδη γνωρίζω.», «Προσπαθώ να χωρίσω το αντικείμενο που μελετώ σε μικρότερα τμήματα.», κ.α. Οι μαθητές απαντούν στις ερωτήσεις με βαθμό συμφωνίας στην κάθε ερώτηση χρησιμοποιώντας 5-βάθμια κλίμακα Likert (1 = 'διαφωνώ έντονα', 2 = 'διαφωνώ', 3 = 'αβέβαιη', 4 = 'συμφωνώ', 5 = συμφωνώ'). Οι στατιστικές εσωτερικής συνοχής (αξιοπιστίας) κυμαίνονται από r =.90 έως r =.95 (Dennison, 1997, Sperling, et al., 2004, Nosratinia et al., 2014). Στη μελέτη μας, η αξιοπιστία ήταν υψηλή για το ερωτηματολόγιο MAI πριν τον έλεγχο (Intraclass Correlation Coefficient =.856) και μετά τον έλεγχο (ICC =.924). Η αξιοπιστία και η εγκυρότητα του εργαλείου MAI έχει τεκμηριωθεί από τα αποτελέσματα αρκετών μελετών στη βιβλιογραφία (π.χ., Panaoura & Philippou, 2003; Sperling et al., 2004; Akin et al., 2007; Nosratinia et al., 2014). (Στο παράρτημα Α.2 παρατίθεται το ερωτηματολόγιο MAI μεταφρασμένο στα ελληνικά.) Το ερωτηματολόγιο ΜΑΙ δόθηκε στους μαθητές στην αρχή και στο τέλος κάθε σεμιναρίου με σκοπό να διερευνήσει την ανάπτυξη της μεταγνωστικής συνειδητοποίησης των μαθητών. Πριν δοθούν τα ερωτηματολόγια MAI, κατέστη σαφές στους μαθητές το πλαίσιο μέσα στο οποίο δίνονται οι ερωτήσεις και τονίστηκε ότι έπρεπε να απαντήσουν με ειλικρίνεια καταγράφοντας τις σκέψεις τους για το πώς έμαθαν, πως έλυσαν τα προβλήματα και οργάνωσαν τις δραστηριότητες. Δεδομένου ότι η πρώτη αποτύπωση του ΜΑΙ είναι μια μέτρηση που αντικατοπτρίζει τις δεξιότητες των μαθητών στην αρχή του σεμιναρίου, χρησιμοποιήθηκε ως συμμεταβλητή στη στατιστική ανάλυση. Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 85

86 Πρωτόκολλο Think-aloud: Με την ολοκλήρωση της εκπαίδευσης, οι μαθητές κλήθηκαν ατομικά να περιγράψουν προφορικά τη διαδικασία που θα ακολουθούσαν για να προγραμματίσουν το ρομπότ τους να υλοποιήσει μία συγκεκριμένη δραστηριότητα. Παράλληλα, οι μαθητές προτρέπονται να εξωτερικεύσουν τις σκέψεις τους σχετικά με τη διαδικασία και τις στρατηγικές ΜΓ και ΕΠ που χρησιμοποίησαν στη λύση τους. Δόθηκαν πέντε διαφορετικές δραστηριότητες οι οποίες είχαν τα ίδια κύρια χαρακτηριστικά, όπως κίνηση, επανάληψη και μεταβλητή, αλλά διέφεραν στα επιφανειακά χαρακτηριστικά και στη διατύπωση του δραστηριότητας, με σκοπό να εμποδίσουν τους μαθητές να μεταφέρουν τις λύσεις μεταξύ τους. Η αξιολόγηση των απαντήσεων των μαθητών σε αυτό το πρωτόκολλο βασίζεται σε διαβαθμισμένα κριτήρια 4-βάθμιας κλίμακας (rubric). Στη μελέτη μας, η αξιοπιστία του εργαλείου αξιολόγησης Thinkaloud ήταν υψηλή (Cronbach's Alpha =.904). Όλες οι απαντήσεις των μαθητών ηχογραφήθηκαν και απομαγνητοφωνήθηκαν για περαιτέρω ανάλυση. (Παράρτημα Α.3) Ερωτηματολόγιο Απόψεων των Μαθητών: Με την ολοκλήρωση των δραστηριοτήτων, δόθηκε στους μαθητές ατομικά ένα ερωτηματολόγιο για την αποτύπωση των απόψεων και των στάσεων τους. Το εργαλείο αυτό αποτυπώνει τις υποκειμενικές απόψεις των μαθητών σχετικά με την μαθησιακή τους εμπειρία εστιάζοντας στις ακόλουθες βασικές πτυχές: α) ανάπτυξη δεξιοτήτων ΕΠ και ΜΓ, β) κατανόηση βασικών εννοιών προγραμματισμού, γ) συνεργασία των μαθητών σε ομάδες, και (δ) τι αρέσει και τι όχι στις δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής. Οι απαντήσεις στο ερωτηματολόγιο απόψεων εκφράστηκαν σε κλίμακα Likert, από 1 έως 5 (1 = «διαφωνώ έντονα ή όχι», 2 = «μάλλον διαφωνώ ή μάλλον όχι», 3 = «αβέβαιος-η ή αναποφάσιστος-τη», 4 = «μάλλον συμφωνώ ή μάλλον ναι», 5 =«συμφωνώ απόλυτα ή ναι» ). (Παράρτημα Α.4) Ημιδομημένη συνέντευξη: Μετά την αξιολόγηση με την τεχνική Think-aloud, μια ημιδομημένη συνέντευξη για την καταγραφή των απόψεων των μαθητών έλαβε χώρα, εστιάζοντας στις βασικές πτυχές της δραστηριότητας που αναφέρονται στο Ε- ρωτηματολόγιο Στάσεων των μαθητών. Οι απαντήσεις των μαθητών ηχογραφήθηκαν και απομαγνητοφωνήθηκαν για περαιτέρω ανάλυση του περιεχομένου ώστε να προσδιορίσουμε τις απόψεις που κυριαρχούσαν στις δηλώσεις των μαθητών. Οι συνεντεύξεις διαρκούσαν περίπου 15 λεπτά η κάθε μία και διενεργήθηκαν με σκοπό, σε συνδυασμό με τις απαντήσεις τους στο ερωτηματολόγιο στάσεων, να γίνει καλύτερα κατανοητή η οπτική των μαθητών για όλη την εκπαιδευτική διαδικασία. (Παράρτημα Α.5) Δομημένη Παρατήρηση: Κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων, τόσο ο επιβλέπων ερευνητής όσο και οι εκπαιδευτές παρακολούθησαν την πορεία υλοποίησης των δραστηριοτήτων των μαθητών, κρατώντας σημειώσεις σε δομημένα φύλλα παρατήρησης. Με την ολοκλήρωση της κάθε συνεδρίας, οι εκπαιδευτές συζητούσαν εκτενώς τις παρατηρήσεις τους και επέκτειναν τις σημειώσεις τους. (Παράρτημα Α.6) 86 - Κεφάλαιο 3

87 3.4 Αποτελέσματα Ερωτηματολόγιο MAI α) Ο Πίνακας 3.2 παρουσιάζει τα αποτελέσματα από το εργαλείο αξιολόγησης ΜΑΙ. Συγκεκριμένα τις μετρήσεις στην αρχή (pre-mai) και στο τέλος (post-mai) των σεμιναρίων, στις ομάδες των μαθητών του Δημοτικού και του Γυμνασίου καθώς επίσης και στο «σύνολο» (ομαδοποιώντας τους μαθητές με την ίδια καθοδήγηση ανεξάρτητα από την ηλικιακή τους ομάδα). Στην ανάλυσή μας, χρησιμοποιήσαμε αρχικά ελέγχους κανονικότητας (Shapiro-Wilks) και διακύμανσης (Levene) στα δεδομένα, στην ανάλυση αυτή δεν διαπιστώθηκαν στατιστικά σημαντικές αποκλίσεις από την κανονικότητα (δηλ. p>0.05) στις περισσότερες περιπτώσεις, υποδηλώνοντας ότι τα δείγματα προέρχονται από κανονικές κατανομές και πληθυσμούς με την ίδια διακύμανση, και είναι κατάλληλα για ανάλυση παραμετρικών ελέγχων. T-Test έλεγχοι υλοποιήθηκαν για να εξεταστεί αν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων. Στον Πίνακα 3.2, η τελευταία στήλη («Στατιστικά στοιχεία») εμφανίζει κατά σειρά τα αποτελέσματα paired t-test συγκρίνοντας τις βαθμολογίες των μαθητών πριν και μετά ΜΑΙ, σε κάθε ομάδα καθοδήγησης και σχολική βαθμίδα. Επιπρόσθετα, με βάση τη στήλη, παρουσιάζονται αποτελέσματα, συγκρίνοντας τις ομάδες διαφορετικής καθοδήγησης στην ίδια σχολική βαθμίδα. Σε μία μόνο περίπτωση (Λύκειο, ελάχιστη καθοδήγηση, pre-mai, N = 10) το δείγμα παραβίασε το κριτήριο της κανονικότητας (t = 0.831, p = 0.035) και εφαρμόστηκαν οι μη παραμετρικοί έλεγχοι Wilcoxon και Mann- Whitney αντίστοιχα. Επιπλέον, διεξήχθη ανάλυση ANCOVA στο post-μαι για σύγκριση μεταξύ των ομάδων «ελάχιστης» και «ισχυρής» καθοδήγησης, με το pre-μαι ως συμμεταβλητή. Αξίζει να σημειωθεί ότι το ANCOVA εφαρμόζεται επίσης στην περίπτωση του Λυκείου όπου η ομάδα ελάχιστης καθοδήγησης φαίνεται να μην συμμορφώνεται με το κριτήριο της κανονικότητας. Δεδομένου ότι το ANCOVA γενικά θεωρείται ισχυρός στατιστικός έλεγχος για τις περισσότερες κατανομές και σε περιστάσεις που δεν τηρούνται οι αντίστοιχοι μη παραμετρικοί έλεγχοι, για παράδειγμα «Mann-Whitney» (π.χ. Vickers, 2005). Πίνακας 3.2 Αποτελέσματα MAI (pre-mai και post-mai) Ομάδα pre-mai post-mai Βαθμίδα καθοδήγησης N Σχολείου M (SD) M (SD) Statistics t (13)= -1.68, ελάχιστη (.46) 3.96 (.47) p = t (15)= -5.00, ισχυρή (.39) 4.32 (.28) Δημοτικό p < 0.001* F[1,27] = , t(28)=0.081, p = 0.01*, p=0.936 η 2 =.356 w = 13.0, Λύκειο ελάχιστη (.47) 3.73(.47) p = Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 87

88 Συνολικά ισχυρή (.34) 4.31 (.44) F[1,19] = 3.342, u = 32.0, p = 0.083, p = η 2 =.150 ελάχιστη (.47) 3.86 (.47) ισχυρή (.37) 4.32(.35) F[1,49] = , t(50)=1.46, p < 0.001*, p=0.15 η 2 =.287 t(11)= , p= 0.003* t(23)=-1.750, p=0.093 t(27)=-6.102, p< 0.001* Γράφημα 3.1 Μέσοι όροι pre-mai και post-mai των ομάδων ισχυρής και ελάχιστης καθοδήγησης β) Ο πίνακας 3.3 παρουσιάζει στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στις πριν και μετά ΜΑΙ βαθμολογίες των μαθητών μεταξύ των ομάδων Δημοτικού και Γυμνασίου. Στις περισσότερες εφαρμόστηκε t-test έλεγχος, εκτός από την ομάδα ελάχιστης καθοδήγησης του Λυκείου pre-μai, όπου εφαρμόστηκε μη παραμετρική ανάλυση Mann-Whitney. Πίνακας 3.3 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες pre- και post-μαι μεταξύ Δημοτικού και Λυκείου. MAI pre-mai Ομάδα Δημοτικό Λύκειο M (SD) M (SD) Στατιστικά ελάχιστη 3.88 (0.46) 3.66 (0.47) u = 89.0, p = ισχυρή 3.89 (0.39) 4.05 (0.34) t(26)=1.138, p= Κεφάλαιο 3

89 MAI post- ελάχιστη 3.96 (0.47) 3.73 (0.47) t(22)=-1.167, p=0.256 ισχυρή 4.32 (0.28) 4.31 (0.44) t(26)=-0.005, p=0.996 γ) Ο πίνακας 3.4 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόζονται στις βαθμολογίες ΜΑΙ των μαθητών μεταξύ των δύο φύλων. Πίνακας 3.4 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες MAI μεταξύ των φύλων. Βαθμίδα Σχολείου Κορίτσια Αγόρια Στατιστικά t-test M (SD) N M (SD) N Sig. (2-tailed) Δημοτικό 4.24 (.37) (.44) 19 t(28)= 0.946, p=.352 Λύκειο 4.17 (.56) (.49) 10 t(20)= 1.120, p=.276 Συνολικά 4.20 (.47) (.46) 29 t(50)= 1.327, p= Πρωτόκολλο Think-aloud α) Ο Πίνακας 3.5 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόζονται στις βαθμολογίες Think-Aloud των μαθητών εστιάζοντας στις στρατηγικές ΜΓ και ΕΠ τις οποίες ενσωμάτωσαν στη λύση τους, για το συνολικό πληθυσμό και για κάθε σχολική βαθμίδα. Πίνακας 3.5 Αξιολόγηση με βάση το πρωτόκολλο Think-aloud: το αντίκτυπο στις δεξιότητες ΜΓ και ΕΠ των μαθητών. Δεξι ότητ ες Καθοδήγηση Δημοτικό Λύκειο Στατιστικά (Mann- M (SD) M (SD) Whitney) Καθοδήγηση Σύνολο M (SD) ελάχιστη 1.30 (0.37) 1.40 (0.36) u=55.5, p=.379 ελάχιστη (N=24) 1.34 (.36) ΜΓ ισχυρή 1.86 (0.40) 2.65 (0.61) u=22.0, p<.001* ισχυρή (N=28) 2.20 (.63) u=38.0, p=.001* u=7.5, p<.001* u=87.0, p<.001* ελάχιστη 2.29 (0.79) 2.50 (1.07) u=66.5 p=.836 ελάχιστη (N=24) 2.38 (.90) ΕΠ ισχυρή 3.17 (0.91) 3.78 (0.29) u=58.5, p=.068 ισχυρή (N=28) 3.43 (.77) u=49.5, p=.009* u=20.0, p=.006* u=131.5, p<.001* β) Ο πίνακας 3.6 παρουσιάζει στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στις μετρήσεις του Think-Αloud μεταξύ των δύο φύλων. Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 89

90 Πίνακας 3.6 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες Think-aloud ανάμεσα στα δύο φύλα στο συνολικό πληθυσμό Δεξιότητες Κορίτσια, N=23 Αγόρια, N=29 Στατιστικά Mean SD Mean SD (Mann-Whitney) ΜΓ u=272.0, p=.251 ΕΠ u=304.5, p= Ερωτηματολόγιο Στάσης Μαθητών και Ημιδομημένη συνέντευξη Τα δεδομένα από το ερωτηματολόγιο αποτύπωσης των στάσεων και απόψεων των μαθητών και της ημιδομημένης συνέντευξης (ανάλυση περιεχομένου) μας βοήθησαν να κατανοήσουμε την οπτική των μαθητών σχετικά με τη συνολική δραστηριότητα. Τα βασικά ευρήματα μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: (i) Η υποκειμενική εντύπωση των μαθητών ήταν ότι απέκτησαν δεξιότητες ΜΓ. Συγκεκριμένα, οι μαθητές ανέφεραν βελτίωση των δεξιοτήτων ΜΓ τους, και όπως είναι προφανές από τον Πίνακα 9, η βελτίωση αυτή ήταν πιο σημαντική για τους μαθητές της «ισχυρής» ομάδας και για τις δύο σχολικές βαθμίδες. Οι μαθητές αναφέρουν ότι, όταν μελετούσαν, σταματούσαν και διάβαζαν τα μέρη που δεν καταλάβαιναν («ελάχιστη»: Μ = 4,17, SD =.96, «ισχυρή»: Μ = 4,68, SD =.48). Ισχυρίζονται επίσης, ότι προσπαθούσαν να βρουν λέξεις-κλειδιά ή να κάνουν σχέδια κατά τη διάρκεια μιας δραστηριότητας («ελάχιστη»: M = 2,96, SD = 1,46, «ισχυρή»: M = 3,96, SD =.92) και ότι σταματούσαν τη μελέτη τους κατά διαστήματα για να συνειδητοποιήσουν αυτό που έχουν μάθει («ελάχιστο»: M = 2.96, SD = 1.57, «ισχυρό»: M = 3.93, SD = 1.12). Τέλος, κατά τη διάρκεια των διαδικασιών προσπάθησαν να συνδέουν τις προηγούμενες γνώσεις τους με τις νέες πληροφορίες («ελάχιστο»: Μ = 2,88, SD = 1,12, «ισχυρό»: Μ = 4,29, SD =.98). (ii) Όσον αφορά τις δεξιότητες ΕΠ, οι μαθητές δήλωσαν ότι η ενασχόλησή τους με τις δραστηριότητες ΕΡ τους βοήθησε να βελτιώσουν τις δεξιότητες τους (Πίνακας 9). Οι μαθητές της ισχυρής ομάδας έδειξαν στατιστικά σημαντική βελτίωση στις δεξιότητες ΕΠ σε σύγκριση με της ελάχιστης. Ανέφεραν επίσης, ότι συνειδητοποίησαν τη διαδικασία σκέψης τους κατά την επίλυση προβλημάτων, και θεώρησαν σημαντικό ότι μπορούν να την εφαρμόσουν και σε άλλα αντικείμενα, όπως τα μαθηματικά. (iii) Οι μαθητές της ισχυρής ομάδας κατανόησαν την σημαντικότητα της καθοδήγησης. Ανέφεραν ότι οι κατευθυντήριες γραμμές, οι οποίες τους οδηγούσαν σταδιακά στην επίλυση των προβλημάτων και τους προέτρεπαν να ακολουθήσουν συγκεκριμένες στρατηγικές, ήταν πολύ χρήσιμες για την απόκτηση και ανάπτυξη δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ. Επίσης, πιστεύουν ότι, παρόλο που η απαίτηση για γραπτές απαντήσεις σχετικά με τη διαδικασία επίλυσης ήταν πολύ κουραστική και δυσάρεστη, ήταν χρήσιμη καθώς τους οδηγούσε σε μια βαθύτερη κατανόηση. Επιπλέον, επεσήμαναν τη σημασία της εξασθένισης της καθοδήγησης στην τελευταία δραστηριότητα κάθε συνεδρίας, δήλωσαν ότι αυτό τους επέτρεπε να αναλάβουν τον έλεγχο των δραστηριοτή Κεφάλαιο 3

91 των, να πειραματιστούν, να επεκτείνουν το πρόβλημα, αποφεύγοντας παράλληλα τη βαρετή αυστηρή καθοδήγηση. Πρότειναν επίσης, η τεχνική της εξασθένισης της καθοδήγησης να εφαρμοστεί σε περισσότερες δραστηριότητες κατά τις τελευταίες συνεδρίες. (iv) Οι μαθητές και των δύο ομάδων, ελάχιστη (Μ = 4.25, SD =.68) και ισχυρή (M = 4.50, SD =.69), δήλωσαν ότι εξοικειώθηκαν με τις βασικές δομές προγραμματισμού. Συγκεκριμένα, οι μαθητές Λυκείου ανέφεραν ότι η ενασχόλησή τους με τα ρομπότ τους βοήθησε να κατανοήσουν καλύτερα τις βασικές έννοιες προγραμματισμού, όπως η επανάληψη και η επιλογή, οι οποίες δεν είχαν διευκρινιστεί κατά τη διάρκεια των προηγούμενων εμπειριών τους με τη γλώσσα προγραμματισμού Logo. Ομοίως, αξίζει να σημειωθεί ότι οι μαθητές Δημοτικού βρήκαν πολύ ενδιαφέρον ότι άρχισαν να μαθαίνουν να προγραμματίζουν. (v) Όσον αφορά τη συνεργασία, οι μαθητές και των δύο σχολικών βαθμίδων επεσήμαναν ότι η ανάθεση ρόλων ήταν ικανοποιητική κατά τη διάρκεια των συνεδριών ( ελάχιστη : M = 3.37, SD =.89, ισχυρή : M = 4.46, SD =. 53) και επίσης δήλωσαν ότι το σενάριο συνεργασίας jigsaw ήταν ένα σημαντικό κίνητρο για να ενισχύσουν τη συνεργασία τους, καθώς θεώρησαν ότι η συμβολή τους στην ομάδα ήταν σημαντική. Ανέφεραν ότι τους βοήθησε να μάθουν γρηγορότερα τις νέες πληροφορίες ( ελάχιστη : M = 3.63, SD = 1.28, ισχυρή : M = 4.68, SD =.48) και επιπλέον ότι, τους βοήθησε σχεδόν όλους να συμμετάσχουν στη διαδικασία ( ελάχιστη : M=3.83, SD=1.37, ισχυρή : M=4.36, SD=.83). Όπως δήλωσε μαθητής Λυκείου: Μου άρεσε να δουλεύω τόσο με τη βασική μου ομάδα όσο και με την ομάδα των ειδικών, και αισθάνθηκα ότι η συμμετοχή μου στην ομάδα μου ήταν ιδιαίτερα χρήσιμη. Επίσης, ένας μαθητής του Δημοτικού δήλωσε: Μου άρεσε το γεγονός ότι η ανάθεση ρόλων με βοήθησε να συνεργαστώ με τους συμμαθητές μου, ενώ σε άλλες περιπτώσεις μου ήταν δύσκολο. vi) Τέλος, οι μαθητές διαπίστωσαν ότι η εμπειρία τους με τα ρομπότ ήταν ένας καινοτόμος και ελκυστικός τρόπος μάθησης ( ελάχιστη : Μ = 4.83, SD =.38, ισχυρή : Μ = 4.96, SD =.19), αναφέροντας ακόμη ότι θα ήθελαν να συμμετάσχουν σε πιο απαιτητικές εργασίες. Πίνακας 3.7 Ερωτηματολόγιο Απόψεων μαθητών για το Λύκειο και το Δημοτικό Λύκειο Δημοτικό Statistics Δεξιότητες ελάχιστη (Ν=10) M (SD) ισχυρή (Ν=12) M (SD) Statistics (Mann- Whitney) ελάχιστη (Ν=14) M (SD) ισχυρή (Ν=16) M (SD) (Mann- Whitney) ΜΓ 3.51 (0.85) 4.30 (0.53) u=25.5 p=.023* 3.47 (0.66) 4.21 (0.28) u=44.0 p=.005* Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 91

92 ΕΠ 3.83 (0.84) 4.56 (0.61) u=26.5 p=.022* 3.33 (0.76) 4.33 (0.37) u=28.5 p<.001* Πίνακας 3.8 Ερωτηματολόγιο Απόψεων μαθητών για τα σύνολο των μαθητών Συνολικά για το Δημοτικό και το Λύκειο Δεξιότητες ελάχιστη (Ν=24) M (SD) ισχυρή (Ν=28) M (SD) Statistics (Mann-Whitney) ΜΓ 3.49 (0.73) 4.25 (0.40) u=134.0p<.001* ΕΠ 3.54 (0.82) 4.43 (0.49) u=123.5p<.001* 3.5 Συζήτηση - Συμπεράσματα Η παρούσα μελέτη διερευνά το ρόλο της καθοδήγησης κατά την επίλυση αυθεντικών προβλημάτων σε δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής στη βελτίωση δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ των μαθητών. Η έρευνα παρέχει στοιχεία από τα εργαλεία αξιολόγησης που δόθηκαν κατά τη διάρκεια των σεμιναρίων, προσφέροντας με αυτό τον τρόπο μια εικόνα την ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ σε συνάρτηση με την εξέλιξη των δραστηριοτήτων. Οι μαθητές χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, την ομάδα ελάχιστης καθοδήγησης, η οποία ακολουθεί καθοδήγηση ελάχιστης προτροπής και την ομάδα ισχυρής καθοδήγησης, η οποία ακολουθεί καθοδήγηση ισχυρής προτροπής βασισμένη στο προτεινόμενο Πρωτόκολλο καθοδήγησης ΜΓ και ΕΠ. Οι δεξιότητες ΜΓ και ΕΠ των μαθητών αξιολογήθηκαν με διαφορετικά μέσα αξιολόγησης τα οποία βασίστηκαν στα εξής: α) τις υποκειμενικές απόψεις των μαθητών (ερωτηματολόγιο ΜΑΙ, Ερωτηματολόγιο αποτύπωσης των στάσεων και απόψεων των μαθητών), β) την προφορική περιγραφή των σκέψεων των μαθητών για την επίλυση συγκεκριμένου προβλήματος (πρωτόκολλο Think-aloud) και τέλος, γ) και τα ποιοτικά δεδομένα από τις παρατηρήσεις των εκπαιδευτικών-προπονητών και τις ημιδομημένες συνεντεύξεις των μαθητών, οι οποίες συνέβαλαν στην εγκυρότητα των δεδομένων και στην βαθύτερη κατανόησή τους Δεξιότητες Μεταγνώσης Μια πρώτη παρατήρηση είναι ότι οι μαθητές ανέπτυξαν δεξιότητες ΜΓ με την ολοκλήρωση της εκπαίδευσής τους, ανεξάρτητα από τη βαθμίδα εκπαίδευσης (Λύκειο, Δημοτικό) και από τον βαθμό καθοδήγησης τους. Αυτό προκύπτει από τη σύγκριση των μετρήσεων του ερωτηματολογίου ΜΑΙ στην αρχή και το τέλος του σεμιναρίου μεταξύ των δύο ηλικιακών ομάδων και μεταξύ των ομάδων ελάχιστης και ισχυρής καθοδήγησης, στους Πίνακες 3.2 και 3.3. Αυτή η παρατήρησή συμβαδίζει με μελέτες 92 - Κεφάλαιο 3

93 που υπογραμμίζουν ότι η εκπαίδευση με ρομποτικά συστήματα συμβάλει στην ανάπτυξη της ευαισθητοποίησης και των ικανοτήτων της μεταγνώσης των μαθητών (La Paglia et al., 2011). Επιπλέον, βλέπουμε ότι παρόλο που και οι δύο ομάδες βελτιώνουν τις δεξιότητές μεταγνώσης στο τέλος του σεμιναρίου, μόνο η ισχυρή ομάδα φθάνει σε στατιστικά σημαντικό επίπεδο (Πίνακας 3.2, Γράφημα 3.1). Συγκεκριμένα, από τον Πίνακα 4 παρατηρούμε ότι η ισχυρή ομάδα βελτίωσε τις δεξιότητες ΜΓ σε στατιστικά σημαντικό βαθμό σε σχέση με την ελάχιστη ομάδα. Εστιάζοντας επίσης, σε κάθε βαθμίδα εκπαίδευσης, παρατηρούμε ότι στο τέλος των σεμιναρίων, τόσο η ισχυρή ομάδα του Δημοτικού όσο και του Λυκείου φθάνουν στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων ΜΓ (Δημοτικό: M = 4.32, SD =.28 και Λύκειο: M = 4.31, SD =.44), αλλά μόνο η ισχυρή ομάδα του Δημοτικού παρουσιάζει στατιστικά σημαντική βελτίωση. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μαθητές του Λυκείου παρουσίασαν υψηλή βαθμολογία στη μέτρηση προ-μαι (Πίνακας 4, Λύκειο: Μ = 4.05, SD =.34), που δηλώνει ότι οι μεγαλύτεροι μαθητές είχαν υψηλό επίπεδο μεταγνώσεων στην αρχή των σεμιναρίων. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι ο βαθμός καθοδήγησης έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων των μαθητών, (F (1, 49) = , p <.001, η 2 =.287). Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, διερευνήσαμε τα δεδομένα του Πίνακα 3.5 Σύμφωνα με την αξιολόγηση των δεδομένων που συλλέχθηκαν με βάση το πρωτόκολλο Think-aloud, από τις απαντήσεις των μαθητών στην περιγραφή της επίλυσης ενός προβλήματος, παρατηρούμε ότι στο σύνολο του πληθυσμού αλλά και σε κάθε σχολική βαθμίδα, η ισχυρή ομάδα παρουσιάζει στατιστικά σημαντικά υψηλότερη βαθμολογία από την ελάχιστη ομάδα. Γνωρίζοντας ότι η μόνη διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων είναι το επίπεδο καθοδήγησης, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η κατάλληλη καθοδήγηση, η οποία προτρέπει τους μαθητές να ακολουθήσουν συγκεκριμένες στρατηγικές ΜΓ και ΕΠ και να απαντούν γραπτώς στις ερωτήσεις καθοδήγησης, οδηγεί τους μαθητές σε υψηλότερα επίπεδα δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ. Επιπλέον, παρατηρούμε ότι αν και οι δύο ομάδες αρχικά παρουσίασαν περίπου το ίδιο επίπεδο (Λύκειο: Μ = 1.40, SD =.36, Δημοτικό: Μ = 1.30, SD = 0,37) (M = 2.65, SD =.61), με την ολοκλήρωση των συνεδριών, η ισχυρή ομάδα του Λυκείου βελτίωσε τις δεξιότητες ΜΓ σε υψηλότερο βαθμό (Μ = 2.65, SD =.61) από ό, τι η αντίστοιχη ομάδα του Δημοτικού (Μ = 1.86, SD =.40) και αυτή η διαφορά ήταν στατιστικά σημαντική. Μια πιθανή εξήγηση μπορεί να είναι ότι οι μεγαλύτεροι μαθητές έχουν μεγαλύτερη επίγνωση των γνώσεών τους. Εστιάζοντας στους Πίνακες 3.7 και 3.8, παρατηρούμε ότι υποκειμενικές απόψεις των μαθητών έδειξαν ότι απέκτησαν δεξιότητες ΜΓ. Ο συνολικός πληθυσμός αύξησε τις δεξιότητες ΜΓ, αλλά όπως είναι προφανές από τους Πίνακες, μόνο η ισχυρή ομάδα παρουσίασε σημαντική βελτίωση και στις δύο ηλικιακές ομάδες. Παρατηρώντας την ανάλυση των δεδομένων των εργαλείων αξιολόγησης, που χρησιμοποιήσαμε στην έρευνά μας (MAI, Πρωτόκολλο Think-aloud, Ερωτηματολόγια Στάσεων μαθητών, Ημιδομημένη συνέντευξη, Παρατήρηση), καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι οι μαθητές ανεξαρτήτου βαθμίδας (Λύκειο-Δημοτικό) και καθοδήγησης Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 93

94 (ελάχιστη-ισχυρή), βελτιώνουν τις δεξιότητες ΜΓ. Όμως, μόνο η ισχυρή ομάδα παρουσιάζει στατιστικά σημαντική βελτίωση. Αυτά τα ευρήματα ευθυγραμμίζονται με δύο πρόσφατες μελέτες, οι οποίες υποστηρίζουν ότι: α) οι επιδόσεις των μαθητών σε μεταγνωστικές εργασίες βελτιώθηκαν στατιστικά σημαντικά όσο οι μαθητές «έπαιζαν» με το ρομπότ (Keren & Fridin, 2014), και β) η χρήση πρακτικών γραπτού λόγου μπορεί να αναδειχθεί ένα χρήσιμο εργαλείο για να βοηθήσει τους μαθητές να βελτιώσουν τη μεταγνώση τους και να εμπλακούν σε ένα υψηλότερο επίπεδο μάθησης μέσω της ρομποτικής (Huang et al., 2014). Τέλος, αναλύοντας τα δεδομένα ανάμεσα στα δύο φύλα, σύμφωνα με τα αποτελέσματα του MAI και του Πρωτοκόλλου Think-aloud (Πίνακες3.4 και 3.6), παρατηρούμε ότι τα αγόρια και τα κορίτσια φτάνουν στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων ΜΓ, με τα κορίτσια όμως να παρουσιάζουν καλύτερη επίδοση, η οποία όμως δεν είναι στατιστικά σημαντική σε σχέση με αυτή των αγοριών Δεξιότητες Επίλυσης Προβλήματος Εστιάζοντας περαιτέρω στα δεδομένα του Πίνακα 3.5, τα οποία παρουσιάζουν τις βαθμολογίες του πρωτοκόλλου Think-aloud, παρατηρούμε ότι ανεξάρτητα από τη βαθμίδα εκπαίδευσης, οι μαθητές ανέπτυξαν δεξιότητες ΕΠ στο τέλος των συνεδριών. Οι μαθητές στην ισχυρή ομάδα πέτυχαν υψηλότερο επίπεδο δεξιοτήτων και μάλιστα η διαφορά αυτή μεταξύ των δύο ομάδων είναι στατιστικά σημαντική. Παρατηρώντας επίσης, τις υποκειμενικές απόψεις των μαθητών (Πίνακας 9) προκύπτει ότι η αίσθηση των μαθητών της ισχυρής ομάδας, όσον αφορά την απόκτηση δεξιοτήτων ΕΠ, ήταν θετική και μάλιστα σε στατιστικά σημαντικό βαθμό σε σύγκριση με της ελάχιστης. Επιπλέον, οι μαθητές ανέφεραν ότι η εξοικείωση και η ε- φαρμογή μιας συγκεκριμένης διαδικασίας σκέψης στην επίλυση προβλημάτων ήταν πολύ χρήσιμη, όχι μόνο στη ρομποτική, αλλά και σε άλλα θέματα, όπως τα μαθηματικά και η φυσική. Όπως είπε ένας μαθητής του Λυκείου, «βρήκα τη μεθοδολογία που ακολούθησα χρήσιμη και την χρησιμοποίησα σε άλλα μαθήματα όπως η φυσική, τα μαθηματικά και η χημεία». Οι μαθητές θεώρησαν χρήσιμες στρατηγικές το διαχωρισμό των σημαντικών δεδομένων από τα μη και τη τμηματοποίηση του προβλήματος σε μικρότερα τμήματα. Τέλος, εξετάζοντας τις παρατηρήσεις των ερευνητών, αναφέρουμε ότι: (α) στην αρχή οι μαθητές αντιμετώπισαν δυσκολίες στη διαδικασία επίλυσης προβλημάτων και στη χρήση αντίστοιχων στρατηγικών. Ωστόσο, στο τέλος της εκπαίδευσης, παρατηρήθηκαν ενδιαφέρουσες λύσεις στις απαντήσεις των μαθητών. Ειδικότερα παρατηρήθηκε ότι οι μαθητές της ελάχιστης ομάδας συχνά ζητούσαν συχνά διευκρινίσεις κατά τη διάρκεια της διαδικασίας υλοποίησης των δραστηριοτήτων. Αντίθετα, οι μαθητές στην ισχυρή ομάδα ενσωμάτωσαν τις στρατηγικές στις δραστηριότητες και σταδιακά μειώθηκε η ανάγκη υποστήριξης από τους εκπαιδευτές. Αυτό επιβεβαιώνει τα ευρήματα του Πίνακα 7, όπου οι μαθητές της ισχυρής ομάδας φαίνεται να περιγράφουν τις σκέψεις τους σχετικά με τη διαδικασία επίλυσης σε σημαντικά καλύτερο βαθμό από την ελάχιστη ομάδα. (β) Οι μεγαλύτεροι μαθητές (Λυκείου) έδωσαν περισσότερο 94 - Κεφάλαιο 3

95 ολοκληρωμένες και βελτιωμένες λύσεις από ό,τι οι νεώτεροι μαθητές (Δημοτικού), αυτό ίσως σχετίζεται με το επίπεδο γνωστικής ανάπτυξης των μεγαλύτερων μαθητών. Το εύρημα αυτό υποστηρίζει περαιτέρω τα στοιχεία του Πίνακα 7, όπου οι μεγαλύτεροι μαθητές φτάνουν σε υψηλότερες βαθμολογίες σε σχέση με τους νεότερους. Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι οι δραστηριότητες ΕΡ: (α) όταν υποστηρίζονται από ένα περιβάλλον μάθησης το οποίο καθοδηγεί τους μαθητές να ενσωματώσουν στρατηγικές και να παρέχουν γραπτές απαντήσεις, μπορεί να βελτιώσουν τις δεξιότητες των μαθητών στην ΕΠ. Αυτή η βελτίωση μπορεί να οφείλεται στη βελτίωση των δεξιοτήτων ΜΓ και όχι μόνο στην εκπαίδευση στην διαδικασία ΕΠ, καθώς όπως υποστηρίζουν οι Du Toit & Kotze (2009) οι μεταγνωστικές ικανότητες των μαθητών τους βοηθούν να γίνουν καλύτεροι λύτες προβλημάτων. (β) οι μαθητές ανέπτυξαν δεξιότητες ΕΠ στο τέλος των συνεδριών ανεξάρτητα από το επίπεδο καθοδήγησης. Συμπεραίνουμε λοιπόν, ότι η ΕΡ είναι ένα εργαλείο μάθησης που εμπλέκει ενεργά τους μαθητές στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΕΠ. Αυτό συμβαδίζει με τις απόψεις του Lo Ting-kau. (1992), ο οποίος επεσήμανε ότι η χρήση ρομπότ στην τάξη μπορεί να προσφέρει ένα πλούσιο περιβάλλον για την επίλυση προβλημάτων. Στη συνέχεια, προχωρώντας στον Πίνακα 3.6 (Think-aloud βαθμολογίες), βλέπουμε ότι η προφορική αξιολόγηση των μαθητών έδειξε ότι η ανάπτυξη δεξιοτήτων ΕΠ συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο και για τα δύο φύλα. Τα αποτελέσματα αυτά συνάδουν με τη μελέτη του Lai (1993) η οποία έδειξε ότι τα κορίτσια και τα αγόρια βελτίωσαν τις επιδόσεις σε δεξιότητες υψηλού επιπέδου στον ίδιο βαθμό κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων ρομποτικής Ρομποτική, Συνεργασία, Προγραμματισμό Τέλος, μερικά ακόμα ενδιαφέροντα ευρήματα εμφανίζονται στα αποτελέσματα σχετικά με τις δραστηριότητες ρομποτικής, τη συνεργασία και τον προγραμματισμό. Από τις ημιδομημένες συνεντεύξεις και τις παρατηρήσεις των εκπαιδευτικών προκύπτει ότι οι μαθητές ενθουσιάστηκαν με τη ρομποτική κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων. Εστιάζοντας στη συνεργασία μεταξύ των μελών της ομάδας, διαπιστώθηκε από τις παρατηρήσεις των εκπαιδευτικών, ότι η ανάθεση ρόλων λειτούργησε ικανοποιητικά κατά τη διάρκεια των συνεδριών και βοήθησε τους μαθητές να συνεργαστούν. Η συμμετοχή των μαθητών ενισχύθηκε με τη χρήση σεναρίου συνεργασίας jigsaw, καθώς οι μαθητές θεώρησαν σημαντική τη συμβολή τους στην ομάδα. Επιπλέον, παρατηρήθηκε οι μαθητές του Δημοτικού χρειάστηκαν κάποιο χρόνο μέχρι να εξοικειωθούν με τους ρόλους τους και να ακολουθήσουν το σενάριο jigsaw, με την υποστήριξη όμως των προπονητών, ακόμη και τα πιο διστακτικά παιδιά αισθάνθηκαν αυτοπεποίθηση με τη συμβολή τους στην ομάδα. Τέλος, όσον αφορά τον προγραμματισμό, τα αποτελέσματα των ημιδομημένων συνεντεύξεων στο Λύκειο δείχνουν ότι οι μαθητές, με τη ενασχόλησή τους με τα ρομπότ, κατανόησαν καλύτερα τις βασικές έννοιες προγραμματισμού, όπως τη δομή επιλογής και επανάληψης, έννοιες τις οποίες δεν είχαν κατακτήσει κατά τη προηγούμενη ενασχόλησή τους με τα Logo-like περιβάλλοντα. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι μαθητές Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 95

96 του Δημοτικού θεώρησαν πολύ ενδιαφέρον ότι άρχισαν να μαθαίνουν πώς να προγραμματίζουν Περιορισμοί της έρευνας και Μελλοντική έρευνα Ένας βασικός περιορισμός στη μελέτη μας είναι το μικρό μέγεθος δείγματος. Ωστόσο, παρουσιάζουμε τη μελέτη μας σύμφωνα με σχετικές μελέτες (βλέπε Πίνακα 2.4, π.χ. Huang et al., 2014; Keren & Fridin, 2014), οι οποίες έχουν δείγματα συγκρίσιμα με τα δικά μας. Πρόθεσή μας είναι στο μέλλον να επαναλάβουμε τη μελέτη με μεγαλύτερα δείγματα. Ένα άλλο σημείο ενδιαφέροντος είναι ο αντίκτυπος που μπορεί να έχει η διάρκεια των σεμιναρίων (χρόνος εκπαίδευσης) στην ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών. Πιστεύουμε ότι η εφαρμογή του πρωτοκόλλου καθοδήγησης ανάπτυξης δεξιοτήτων, για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, θα παρέχει την δυνατότητα να διερευνηθεί, σε σχέση με το χρόνο εκπαίδευσης, η ανάπτυξη και η διατήρηση των δεξιοτήτων. Επιπλέον θεωρούμε ότι είναι σημαντικό, η τεχνική της απόσυρσης (fade-out) στην καθοδήγηση να διερευνηθεί σε βάθος, ώστε να προκύψουν τεκμηριωμένα στοιχεία για το ρόλο της στην αποφυγή των αρνητικών συνεπειών μιας συνεχούς και μακροχρόνιας αυστηρής καθοδήγησης, χωρίς όμως να μειωθούν τα μαθησιακά οφέλη. Μία επόμενη έρευνα θα μπορούσε να διερευνήσει την προτεινόμενη προσέγγιση ισχυρής καθοδήγησης σε σχέση με την ανάπτυξη δεξιοτήτων υπολογιστικής σκέψης. Τέλος, θα ήταν ενδιαφέρον να δούμε τα αποτελέσματα της εφαρμογής του προτεινόμενου πρωτόκολλου καθοδήγησης ΜΓ και ΕΠ και σε άλλους τομείς, πέραν της ρομποτικής Συμπεράσματα Από τη μελέτη αυτή προκύπτει ότι η ΕΡ μπορεί να αποτελέσει ένα όχημα για την ανάπτυξη δεξιοτήτων, μεταγνώσης και επίλυσης προβλήματος, σε μαθητές Δημοτικού και Λυκείου. Η ισχυρή καθοδήγηση, για την ανάπτυξη στρατηγικών ΜΓ και ΕΠ και η προτροπή για γραπτές απαντήσεις, βελτιώνει τις δεξιότητες των μαθητών σε στατιστικά σημαντικό βαθμό. Διερευνώντας σε βάθος τα αποτελέσματα, συμπεραίνουμε ότι: (α) Οι μαθητές ανέπτυξαν δεξιότητες ΜΓ και ΕΠ με την ενασχόλησή τους σε δραστηριότητες ρομποτικής, ανεξάρτητα από την ηλικία τους. (β) Η καθοδήγηση να ακολουθήσουν οι μαθητές συγκεκριμένες στρατηγικές και να απαντήσουν γραπτά σχετικά με την επίλυση ενός προβλήματος, είναι ένα εργαλείο το οποίο βοηθά στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ των μαθητών και μάλιστα σε στατιστικά σημαντικό βαθμό. (γ) Τα κορίτσια και τα αγόρια φτάνουν στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ, παρατηρείται μια μικρή υπεροχή των κοριτσιών η οποία όμως δεν είναι στατιστικά σημαντική. Τέλος, (δ) η ρομποτική είναι ένας ελκυστικός και αποτελεσματικός τρόπος μάθησης. Οι μαθητές ήταν πραγματικά ενθουσιασμένοι κατά τη διάρκεια των συνεδριών και η ανάθεση των ρόλων τους βοήθησε να συνεργαστούν. Η ενασχόλησή τους με τα ρομπότ βοήθησε να κατανοήσουν καλύτερα βασικές έννοιες προγραμματισμού. Συνοψίζοντας, η μελέτη αυτή υποστηρίζει ότι η Εκπαιδευτική Ρομποτική είναι ένα ισχυρό εργαλείο διδασκαλίας και μάθησης, του οποίου τα μαθησιακά οφέλη μεγι Κεφάλαιο 3

97 στοποιούνται με την κατάλληλη καθοδήγηση. Σε αυτό το πλαίσιο, προτείνουμε οι μαθητές να εργάζονται σε ομάδες, κάθε μέλος της να αναλαμβάνει ένα διακριτό ρόλο (οι ρόλοι αυτοί να εναλλάσσονται) και να καθοδηγείται, με φύλλα εργασίας, σταδιακά στην επίλυση των προβλημάτων. Σε όλη μαθησιακή διαδικασία οι μαθητές προτρέπονται να ακολουθήσουν συγκεκριμένες στρατηγικές ΜΓ και ΕΠ και να απαντούν γραπτά στα ερωτήματα. Σημαντικός είναι και ο ρόλος της απόσυρσης της ισχυρής καθοδήγησης, προκειμένου να μειωθεί ο φόρτος εργασίας των μαθητών και να τους δοθεί η δυνατότητα να αναλάβουν πρωτοβουλίες και να αναπτύξουν τη φαντασία τους. Αυτό το μαθησιακό πλαίσιο θα μπορούσε να συμβάλει στη δημιουργία ενός ισχυρού μεταγνωστικού περιβάλλοντος. Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΜΓ σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της Καθοδήγησης - 97

98

99 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ: ο ρόλος της ηλικίας και του φύλου 4.1 Εισαγωγή - Ερευνητικοί στόχοι 4.2 Μέθοδος 4.3 Εργαλεία αξιολόγησης - Ανάλυση δεδομένων 4.4 Αποτελέσματα 4.5 Συζήτηση -Συμπεράσματα 4.1 Εισαγωγή - Ερευνητικοί στόχοι Η Wing υποστηρίζει ότι η ΥΣ είναι μία θεμελιώδης δεξιότητα, η οποία αναγνωρίζεται ολοένα και περισσότερο για το ρόλο της στον έλεγχο και στη διαχείριση γνωστικών δραστηριοτήτων, όπως η κατανόηση και η επίλυση προβλημάτων σε ένα ευρύ πλαίσιο, όχι μόνο στον τομέα της πληροφορικής, αλλά σε όλους τους κλάδους (Wing, 2006, 2008). Τα τελευταία χρόνια με την εισαγωγή της ρομποτικής στην εκπαίδευση (τυπική και μη), ως ένα καινοτόμο μαθησιακό εργαλείο, το οποίο υποστηρίζει την ανάπτυξη δεξιοτήτων και ικανοτήτων σκέψης υψηλού επιπέδου (Blanchard, 2010), το ενδιαφέρον των ερευνητών έχει στραφεί στο ρόλο της ΕΡ στην υποστήριξη της ανάπτυξης της ΥΣ (π.χ. Lee et al., 2011, Grover & Pea, 2013; Kazakoff et al., 2013; Bers, 2014). Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η ρομποτική μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο που προσφέρει ευκαιρίες στους μαθητές για εμπλοκή και ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ (Repenning et al., 2010; Lee et al., 2011), ωστόσο, σύμφωνα με τους ερευνητές, το πεδίο απαιτεί περαιτέρω διερεύνηση και συστηματικές διαδικασίες αξιολόγησης. Λαμβάνοντας υπόψη το θεωρητικό υπόβαθρο, η παρούσα μελέτη υλοποιεί μια διδακτική παρέμβαση σε δραστηριότητες ΕΡ, σε ένα σχετικά μεγάλου μεγέθους δείγμα μαθητών, στοχεύοντας στη διερεύνηση της επίδρασης των δραστηριοτήτων στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ, εστιάζοντας σε ομάδες μαθητών διαφορετικής ηλικίας και φύλου. Τα ερευνητικά ερωτήματα που θέτει η μελέτη είναι: Οι μαθητές με την εμπλοκή τους σε δραστηριότητες ΕΡ αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ; Ποιος ο ρόλος της ηλικίας και του φύλου; Στη συνέχεια στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται η μελέτη η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Robotics and Autonomous Systems (Atmatzidou & Demetriadis, 2016). Στην παρούσα έρευνα οι μαθητές, με την καθοδήγηση φύλλων εργασίας, εργάστηκαν σε μικρές ομάδες για να προγραμματίσουν τα ρομπότ τους, εστιάζοντας σε πέντε δεξιότητες της ΥΣ - αφαίρεση, γενίκευση, αλγόριθμος, άρθρωμα και τμηματοποίηση. Το επίπεδο των δεξιοτήτων ΥΣ αξιολογήθηκε με ποικίλα εργαλεία σε διαφορετικούς χρόνους κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας. Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 99

100 4.2 Μέθοδος Συμμετέχοντες Για το σκοπό αυτής της μελέτης πραγματοποιήσαμε μια σειρά σεμιναρίων ΕΡ σε δημόσια σχολεία στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Συνολικά, στη μελέτη συμμετείχαν 164 μαθητές δύο σχολικών βαθμίδων (Γυμνασίου and Επαγγελματικού Λυκείου). Συγκεκριμένα συμμετείχαν: Γυμνάσιο (Γ): 89 μαθητές-τριες, ηλικίας 15 ετών, (48 αγόρια και 41 κορίτσια) Επαγγελματικό Λύκειο (Λ): 75 μαθητές-τριες, ηλικίας 18 ετών (64 αγόρια και 11 κορίτσια) Προτεινόμενο μοντέλο για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ Για τη δημιουργία κατάλληλου διδακτικού περιβάλλοντος για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ, το οποίο θα ενσωματώνει τη θεωρητική προσέγγιση της ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ, εστιάσαμε σε πέντε βασικά στοιχεία της. Αυτά περιλαμβάνουν: την αφαίρεση, τη γενίκευση, τον αλγόριθμο, το άρθρωμα και την τμηματοποίηση. Το προτεινόμενο μοντέλο περιλαμβάνει δεξιότητες οι οποίες εύκολα μπορούν να αναδυθούν με την ε- μπλοκή των μαθητών σε εκπαιδευτικές δραστηριότητες ρομποτικής. Αναλυτικά, το προτεινόμενο μοντέλο για δεξιότητες ΥΣ είναι το εξής: Πίνακας 4.1 Μοντέλο Ανάπτυξης Υπολογιστικής Σκέψης Δεξιότητες/ Σύμβολα ΥΣ Αφαίρεση Γενίκευση Ορισμοί δεξιοτήτων ΥΣ Αφαίρεση είναι η διαδικασία: α) της απλοποίησης ενός προβλήματος ή αντικειμένου, με την απομάκρυνση περιττών στοιχείων και λεπτομερειών. β) της αναγνώρισης της κοινής ιδέας ή ενέργειας ανάμεσα σε διαφορετικές καταστάσεις. γ) της αναγνώρισης συναφών μοτίβων-προτύπων. Spolsky, J. (2002) Γενίκευση είναι η διαδικασία διεύρυνσης της λύσης ενός προβλήματος σε μια ευρύτερη ποικιλία προβλημάτων. Barr et al. (2011) Καθοδήγηση για την ανάπτυξη ΥΣ 1. Διαχώρισε τη σημαντική από την περιττή πληροφορία. 2. Ανάλυσε και προσδιόρισε την κοινή συμπεριφορά ή τις κοινές προγραμματιστικές δομές μεταξύ διαφορετικών σεναρίων. 3. Αναγνώρισε τις κοινές προγραμματιστικές δομές ανάμεσα σε διαφορετικά προγραμματιστικά περιβάλλοντα. Επεκτείνετε τη λύση του προβλήματος ώστε να καλύπτει περισσότερες περιπτώσεις Κεφάλαιο 4

101 Αλγόριθμος Άρθρωμα Τμηματοποίηση Αλγόριθμος είναι η καταγραφή βήμα-προς-βήμα ενεργειών, αυστηρά καθορισμένων και εκτελέσιμων σε πεπερασμένο χρόνο, για τη διεξαγωγή μιας διαδικασίας. Άρθρωμα είναι η δημιουργία αυτόνομων τμημάτων κώδικα τα οποία εκτελούν μία συγκεκριμένη λειτουργία και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν τμήμα κώδικα (διαδικασία, συνάρτηση) στο ίδιο ή σε διάφορα προβλήματα. Τμηματοποίηση είναι η διαδικασία διαχωρισμού ενός προβλήματος σε μικρότερα επιμέρους προβλήματα τα οποία είναι ευκολότερο να επιλυθούν. 1. Περιγράψτε με ακρίβεια τα βήματα του αλγορίθμου. 2. Διερευνήστε διαφορετικούς αλγορίθμους για το συγκεκριμένο πρόβλημα. 3. Εντοπίστε τον πιο αποδοτικό αλγόριθμο 1. Δημιούργησε δικά σου αυτόνομα τμημάτων κώδικα ( My blocks ) τα οποία θα εκτελούν μία συγκεκριμένη λειτουργία. 2. Ενσωμάτωσε τα My blocks στο ίδιο ή σε διάφορα προβλήματα. Διαχώρισε το πρόβλημα σε μικρότερα προβλήματα τα οποία θα είναι ευκολότερο να διαχειριστείς. Για την οπτικοποίηση των παραπάνω δεξιοτήτων, χρησιμοποιήθηκε άμεση ο- πτική γλώσσα - σύμβολα, μέσα από τα οποία αναδύονται οι έννοιες ΥΣ. Για παράδειγμα στο σύμβολο της Αφαίρεσης υπάρχουν τρεις διαφορετικά γραμμο-σκιασμένοι κύκλοι, οι οποίοι έχουν κάποιο κοινό χαρακτηριστικό το οποίο καλούμαστε να αναγνωρίσουμε αφαιρώντας την περιττή πληροφορία Διαδικασία Συνολικά, πραγματοποιήθηκαν 8 σεμινάρια ΕΡ, τέσσερα (4) σε μαθητές Γυμνασίου και τέσσερα (4) σε μαθητές Επαγγελματικού Λυκείου. Το εκπαιδευτικό ρομπότ το οποίο χρησιμοποιήθηκε σε όλα τα σεμινάρια είναι το Lego Mindstorms NXT 2.0. Κάθε σεμινάριο περιελάμβανε 11 συνεδρίες (μία ανά εβδομάδα), διάρκειας 2 ωρών η καθεμία. Τα σεμινάρια διεξήχθησαν κατά τη διάρκεια του τυπικού σχολικού ωραρίου και οι εκπαιδευτικοί παρέμειναν στην αίθουσα κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας, βοηθώντας απλώς στη διατήρηση της ροής κάθε συνεδρίας. Τα σεμινάρια υποστήριξαν εκπαιδευμένοι μεταπτυχιακοί φοιτητές ("εκπαιδευτές"), οι οποίοι βοήθησαν σε πρακτικές λεπτομέρειες της δραστηριότητας (όπως: οργάνωση μαθητικών ομάδων, παράδοση φύλλων εργασίας, ενθάρρυνση και υποστήριξη, διαχείριση ερωτηματολογίων κ.λπ.). Στη συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά η διαδικασία κάθε συνεδρίας: Αναλυτικά, οι συνεδρίες είχαν την παρακάτω δομή: Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 101

102 1η Συνεδρία: Αρχικά, έγινε μία εισαγωγή γενικά στη ρομποτική, στο ρομπότ Lego Mindstorms NXT και στο περιβάλλον προγραμματισμού Lego NXT-G.. Στη συνέχεια, δόθηκε ένα Ερωτηματολόγιο για την αποτύπωση του μαθησιακού προφίλ να συμπληρωθεί ατομικά από τους μαθητές. Τέλος, οι μαθητές σε ομάδες υλοποίησαν το πρώτο τους πρόγραμμα χρησιμοποιώντας το δικό τους ρομπότ. Έμφαση δόθηκε στην έννοια του αλγορίθμου και στη σημασία της δημιουργίας σαφών οδηγιών, οι οποίες θα οδηγούν στη λύση του προβλήματος. 2η Συνεδρία: Οι μαθητές εξοικειώθηκαν με βασικές έννοιες προγραμματισμού (δομή ακολουθίας και δομή επανάληψης) και βασικές λειτουργίες του ρομπότ, όπως: η λειτουργία των κινητήρων, του αισθητήρα αφής, του αισθητήρα ήχου και της εμφάνισης εικόνων στην οθόνη του ρομπότ. Ακολουθώντας την καθοδήγηση του φύλλου εργασίας οι ομάδες προγραμμάτισαν τα ρομπότ τους και υλοποίησαν δραστηριότητες, όπως: Κάνε το ρομπότ σου να χορέψει και τα παρουσιάζουν στις άλλες ομάδες. Σχετικά με την ΥΣ, εστιάσαμε στις έννοιες της αφαίρεσης και της γενίκευσης. Οι ομάδες κλήθηκαν να αναστοχαστούν για το ρόλο των δύο αυτών εννοιών στις λύσεις των δραστηριοτήτων τους. 3η και 4η Συνεδρία: Οι μαθητές εργάστηκαν στη δομή ελέγχου, τη λειτουργία του αισθητήρα υπερήχων και του μπλοκ αναμονής, καθώς και τη μετατροπή ενός α- ριθμού σε κείμενο για την εμφάνιση μιας αριθμητικής τιμής στην οθόνη. Υλοποίησαν δραστηριότητες κλιμακούμενης δυσκολίας, μία από τις αυτές ήταν η δημιούργημα ενός συναγερμού ο οποίος ανιχνεύει κίνηση και ήχο. Στο τέλος της τέταρτης συνεδρίας δόθηκε το πρώτο ερωτηματολόγιο δραστηριότητα για την αξιολόγηση του επιπέδου των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών. Σχετικά με τις έννοιες της ΥΣ, στην 3η συνεδρία εστιάσαμε στις έννοιες της Διαδικασίας και της Τμηματοποίησης καθώς και το ρόλο τους στη βελτίωση της δομής του αλγορίθμου. Ολοκληρώνοντας την εισαγωγή όλων των εννοιών ΥΣ στην 3 η συνεδρία, οι μαθητές στις επόμενες συνεδρίες, προτρέπονται να ενσωματώσουν όλες τις έννοιες-δεξιότητες του μοντέλου ΥΣ στις δραστηριότητες τους. 5η και 6η Συνεδρία: Οι μαθητές εξοικειώθηκαν με τη λειτουργία του αισθητήρα φωτός, τη χρήση του λαμπτήρα, τον παράλληλο προγραμματισμό και τη δημιουργία επαναχρησιμοποιήσιμων υποπρογραμμάτων (δημιουργήστε ένα δικό σας "My Block"). Προγραμμάτισαν ένα ρομπότ ανακύκλωσης, όπου το ρομπότ κινείται ακολουθώντας μια μαύρη γραμμή και ταξινομεί τα αντικείμενα για να ανακύκλωση ανάλογα με το χρώμα τους. 7η και 8η Συνεδρία: Οι μαθητές εργάστηκαν στην έννοια των μεταβλητών και βασικών αριθμητικών λειτουργιών. Σε αυτό το πλαίσιο, οι μαθητές προγραμμάτισαν ένα ρομπότ φύλακα ασφαλείας που κινείται γύρω από ένα κτίριο και ανιχνεύει κάθε κίνηση, ήχο και φως. 9η και 10η Συνεδρία: Δόθηκαν αυθεντικά προβλήματα αυξημένης δυσκολίας για να πειραματιστούν οι μαθητές και να ενσωματώσουν, κατά τη διαδικασία υλοποίησης των δραστηριοτήτων, τις έννοιες-δεξιότητες ΥΣ που έχουν αναπτύξει. Δραστηριότητες, όπως ένα αυτοκίνητο που κινείται με βάση τον κώδικα οδικής κυκλοφορίας κ.α Κεφάλαιο 4

103 Η διαδικασία αυτή έδωσε τη δυνατότητα στους μαθητές να παρουσιάσουν αξιόλογες προτάσεις και να αξιοποιήσουν αυτά που έμαθαν στις προηγούμενες συνεδρίες. Επιπλέον ενσωματώνοντας τα στην επίλυση νέων προβλημάτων, να συνεχίσουν να μαθαίνουν. Ένα δεύτερο ερωτηματολόγιο δραστηριοτήτων δόθηκε στο τέλος αυτής της συνεδρίας για να αποτυπώσει το επίπεδο ανάπτυξης των δεξιοτήτων ΥΣ. 11η Συνεδρία: Στην τελική συνεδρία, οι ομάδες έλαβαν την "τελική πρόκληση", η οποία ήταν μία απαιτητική δραστηριότητα προγραμματισμού. Νικήτρια θα ήταν η ομάδα που θα πρότεινε την πιο αποτελεσματική και αποδοτική λύση στο καλύτερο χρόνο (το βέλτιστο κώδικα και τον καλύτερο χρόνο). Μετά την ολοκλήρωση κάθε σεμιναρίου, δόθηκαν δύο ακόμη εργαλεία για την καταγραφή του επιπέδου ανάπτυξης των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών καθώς και των απόψεών τους σχετικά με την εμπειρίες τους στις δραστηριότητες ΕΡ. Αυτά ήταν: α) με βάση το πρωτόκολλοthink-aloud, να περιγράψουν προφορικά τη διαδικασία που ακολούθησαν για να προγραμματίσουν το ρομπότ τους να υλοποιήσει μία συγκεκριμένη δραστηριότητα. β) ερωτηματολόγιο για την καταγραφή των απόψεων των μαθητών σχετικά με την όλη διαδικασία. Συνολικά, η διαδικασία κάθε εκπαιδευτικού σεμιναρίου και τα διάφορα εργαλεία συλλογής δεδομένων παρουσιάζονται παρακάτω στο Εικόνα 4.1, όπου α) η 2η σειρά του πίνακα αναφέρει τις δεξιότητες ΥΣ που παρουσιάστηκαν ανά συνεδρία, β) τα βέλη υποδεικνύουν τη χρονική περίοδο που πραγματοποιήθηκε η διεξαγωγή παρεμβάσεων αξιολόγησης. Εικόνα 4.1 Οργανωτική διάρθρωση σεμιναρίων Σχεδιασμός Σε κάθε σεμινάριο, οι μαθητές εργάστηκαν σε ομάδες των τριών (ή τεσσάρων, εάν ήταν απαραίτητο) ατόμων και καθοδηγήθηκαν με φύλλα εργασίας στην υλοποίηση δραστηριοτήτων ΕΡ κλιμακούμενης πολυπλοκότητας. Τα φύλλα εργασίας καθοδηγούν τους μαθητές να κατανοήσουν, να εξοικειωθούν και να αναπτύξουν δεξιότητες ΥΣ που υποστηρίζονται από το ΥΣ μοντέλο μας. Επίσης, κατευθύνουν τους μαθητές να αναλά- Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 103

104 βουν ρόλους όπως ο ρόλος του αναλυτή (ανάλυση προβλήματος), του σχεδιαστή αλγορίθμου (περιγραφή αλγόριθμου), του προγραμματιστή (υλοποίηση προγράμματος) ή του αξιολογητή (εξέταση και αξιολόγηση τη λύσης). Οι ρόλοι αυτοί εναλλάσσονται στην πορεία των δραστηριοτήτων, με σκοπό την εξοικείωση των μαθητών με τις αρμοδιότητες του κάθε ρόλου και τις δεξιότητες ΥΣ που ενεργοποιεί. Το σενάριο συνεργασίας που ακολουθεί η κάθε ομάδα είναι: αρχικά ο υπεύθυνος του αρμόδιου ρόλου εισηγείται της δραστηριότητας (αναλύει, εξηγεί, προτείνει), στη συνέχεια συντονίζει την συζήτηση που ακολουθεί στην ομάδα (όλα τα μέλη προτείνουν λύσεις και απαντήσεις στο συγκεκριμένο ερωτήσεις καθοδήγησης) και τέλος ο υπεύθυνος του ρόλου έχει την ευθύνη της υλοποίησης και της αποτύπωσής της στο φύλλο εργασίας. Κατά τη διάρκεια των συνεδριών, οι εκπαιδευτές έχουν το ρόλο του καθοδηγητή και υποστηρικτή. Παροτρύνουν τους μαθητές να εργαστούν ομαδικά, να εκφράσουν τις σκέψεις τους και τους προβληματισμούς τους, παρέχοντας ανατροφοδότηση με υποδείξεις, σχόλια και ερωτήσεις προτροπής. Μετά την 5η σύνοδο, οι εκπαιδευτές αποσύρουν σταδιακά την υποστήριξη. Η αναλυτική καθοδήγηση στα φύλλα εργασίας σταδιακά αντικαθίστανται από απλές προτροπές προς τους μαθητές για να αναλάβουν τους ρόλους τους και να εφαρμόσουν τις δεξιότητες που απέκτησαν στις προηγούμενες δραστηριότητες (Blanchard et al., 2010). Οι εκπαιδευτές παρακολουθούν την πορεία της μαθησιακής διαδικασίας και όταν κρίνουν αναγκαίο επαναφέρουν την αναλυτική καθοδήγηση και υποστήριξη στους μαθητές. Με σκοπό να εμπλακούν οι μαθητές στην οικοδόμηση των δεξιοτήτων τους στην ΥΣ, στα φύλλα εργασίας συμπεριλήφθηκαν προτροπές καθοδήγησης όπως οι παρακάτω (Πίνακας 4.2). Πίνακας 4.2 Ερωτήσεις προτροπής για Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΥΣ Αφαίρεση Γενίκευση Αλγόριθμος Ποια η κοινή συμπεριφορά του ρομπότ στα δύο προγράμματα; Περιγράψτε την κοινή συμπεριφορά, με δικά σας λόγια. Ποια είναι η κοινή προγραμματιστική δομή; Ποιες είναι οι πληροφορίες που χρειάζεστε πραγματικά; Ποιά είναι περιττή πληροφορία και δεν είναι απαραίτητη στην διαδικασία; Προτείνετε μια πιο γενική λύση για την συγκεκριμένη δραστηριότητα, η οποία θα μπορεί να καλύψει μια ευρύτερη ποικιλία περιπτώσεων. Είναι η προτεινόμενη λύση γενικότερη και γιατί; Ποιες είναι οι ενέργειες που θα πρέπει να κάνει το ρομπότ για να υλοποιήσει το πρόβλημα; Γράψτε αναλυτικά, βήμα προς βήμα τις ενέργειες που απαιτούνται Κεφάλαιο 4

105 Άρθρωμα Τμηματοποίηση Υπάρχουν κάποια τμήματα του προγράμματος που συναντήσατε πριν; Έχετε δημιουργήσει τα δικά σας μπλοκ για αυτά; Ποια είναι αυτά; Πιστεύετε ότι θα σας είναι χρήσιμα, κάποια τμήματα του συγκεκριμένου προγράμματος, σε κάποιο άλλο στο μέλλον; Μπορείτε να χωρίσετε το σύνθετο πρόβλημα σε μικρότερα α- πλούστερα τμήματα; Περιγράψτε και λύστε τα μικρότερα προβλήματα; Δημιουργείστε τη λύση του σύνθετου προβλήματος, συνθέτοντας τα επιμέρους προβλήματα. 4.3 Εργαλεία αξιολόγησης - Ανάλυση δεδομένων Τα εργαλεία αξιολόγησης τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για τη συλλογή δεδομένων, και τα αντίστοιχα μέτρα τους έχουν ως εξής: Ερωτηματολόγιο Προφίλ Μαθητών: Στην αρχή κάθε σεμιναρίου δόθηκε ατομικό ερωτηματολόγιο για την αποτύπωση του μαθησιακού προφίλ. Το ερωτηματολόγιο καταγράφει μερικά απλά δημογραφικά δεδομένα των μαθητών (π.χ. το φύλο μαθητών), το υπόβαθρο τους στη χρήση υπολογιστών (για παράδειγμα, η συχνότητα χρήσης υπολογιστή, η εμπειρία στον υπολογιστή κ.λπ.) και τέλος την εμπειρία με τη ρομποτική (όπως προηγούμενες γνώσεις σχετικά με την κατασκευή και τον προγραμματισμό του ρομπότ). (Παράρτημα Β.1) Ερωτηματολόγιο-δραστηριότητα ΥΣ (ΥΣ-4 &ΥΣ-10): Το ερωτηματολόγιο-δραστηριότητα ΥΣ καλεί τους μαθητές να λύσουν προβλήματα προγραμματισμού και να ενσωματώσουν δεξιότητες ΥΣ κατά τη διαδικασία επίλυσης τους, για παράδειγμα: να προσδιορίσουν τις κοινές προγραμματιστικές δομές που καθοδηγούν τη συμπεριφορά των ρομπότ σε δύο δραστηριότητες (αφαίρεση), να προτείνουν μια γενικότερη λύση του προβλήματος (γενίκευση), να περιγράφουν βήμα προς βήμα τη διαδικασία επίλυσης (αλγόριθμο), να εντοπίσουν και να διορθώσουν τα λάθη σε προτεινόμενο κώδικα (αποσφαλμάτωση) κλπ. Το ΥΣ-4 δόθηκε μετά την 4η συνεδρία και το ΥΣ-10 μετά την 10η συνεδρία. Η α- ξιολόγηση των απαντήσεων των μαθητών βασίστηκε σε διαβαθμισμένα κριτήρια (rubric) 4-βάθμιας κλίμακας (Παράρτημα Β.8). Υπήρχαν ειδικά κριτήρια για κάθε δεξιότητα του μοντέλου ΥΣ (αφαίρεση, γενίκευση, αλγόριθμο, άρθρωμα, τμηματοποίηση) τα οποία αποτυπώνουν το επίπεδο του μαθητή σε κάθε δεξιότητα ΥΣ μετά την απάντηση του στα ερωτηματολόγια ΥΣ-4 και ΥΣ-10. Μια μέση τιμή επίσης υπολογίστηκε για όλες τις δεξιότητες ΥΣ (στο ΥΣ-4 και το ΥΣ-10 αντίστοιχα). Θεωρούμε ότι οι μετρήσεις ΥΣ-4 και ΥΣ-10 είναι δείκτες του επιπέδου ανάπτυξης των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε συγκεκριμένες συνεδρίες κατά τη διάρκεια Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 105

106 του εκπαιδευτικού σεμιναρίου (ΥΣ-4 μετά την 4η συνεδρία, ΥΣ-10 μετά τη 10η). Στη συνέχεια, αναφέρουμε τη μέτρηση ΥΣ-4 ως "Αρχικό επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών" (ή απλώς ΥΣ-4) και τη μέτρηση ΥΣ-10 ως "Τελικό επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ" (ή απλώς ΥΣ-10). Δεδομένου ότι το ΥΣ-4 είναι μια μέτρηση που αντικατοπτρίζει τις δεξιότητες ΥΣ των μαθητών στην αρχή της εκπαίδευσης, την χρησιμοποιούμε ως συμμεταβλητή στη στατιστική ανάλυση. Θα θέλαμε να διευκρινίσουμε ότι μία πρώτη μέτρηση ΥΣ-4 θα μπορούσε να λάβει χώρα πριν από οποιαδήποτε εκπαίδευση, θεωρήσαμε όμως καλύτερη προσέγγιση να παρέχουμε αρχικά στους μαθητές μας μία πρώτη εξοικείωση με τις δεξιότητες ΥΣ σε ένα κοινό εργαλείο προγραμματισμού για την έκφραση και αναδίπλωση των συγκεκριμένων δεξιοτήτων (στην περίπτωση μας, το λογισμικό προγραμματισμού Lego Mindstorms) και στη συνέχεια μετά από μερικές συνεδρίες (4η συνεδρία) να συλλέξουμε τα αρχικά μας δεδομένα στην ΥΣ. Πιστεύουμε ότι αυτή η προσέγγιση δίνει τη δυνατότητα: α) οι μαθητές να αναπτύξουν ένα ομοιογενές υπόβαθρο (οι μαθητές μπορούν να εκφραστούν για την ΥΣ χρησιμοποιώντας το ίδιο εργαλείο προγραμματισμού) γεγονός που οδηγεί σε πιο αξιόπιστη μέτρηση του αρχικού τους επιπέδου στην ΥΣ και β) να συγκρίνουμε την ανάπτυξη της ΥΣ σε μία σύντομη εκπαίδευση (4η συνεδρία) με μία μεγαλύτερης διάρκειας (10η συνεδρία). (Παράρτημα Β.3) Ερωτηματολόγιο Απόψεων Μαθητών: Το συγκεκριμένο ερωτηματολόγιο δόθηκε στους μαθητές να συμπληρωθεί ατομικά μετά την ολοκλήρωση της εκπαίδευσης. Αποσκοπεί στην καταγραφή: α) της υποκειμενικής άποψης των μαθητών σχετικά με την κατανόηση των εννοιών ΥΣ και την ανάπτυξη σχετικών δεξιοτήτων και β) της άποψης και της οπτικής τους σχετικά με τα αποτελέσματα της συνολικής μαθησιακής εμπειρίας σε τέσσερις βασικές πτυχές: (1) ανάπτυξη δεξιοτήτων (2) κατανόηση βασικών δομών προγραμματισμού, (3) συνεργασία μαθητών στην ομάδα (οφέλη και πιθανά μειονεκτήματα) και (4) τι τους άρεσε και τι όχι σε σχέση με τη όλη δραστηριότητα. (Παράρτημα Β.4) Πρωτόκολλο Think-Aloud: Μετά την εκπαίδευση, δόθηκε στους μαθητές ατομικά μία συγκεκριμένη δραστηριότητα και τους ζητήθηκε να περιγράψουν προφορικά τη διαδικασία που θα ακολουθούσαν για να την υλοποιήσουν. Στη διαδικασία αυτή, ο εκπαιδευτής προτρέπει τους μαθητές να εκφραστούν σχετικά με τις δεξιότητες ΥΣ που ενσωμάτωσαν στη λύση τους. Η αξιολόγηση της προτεινόμενης λύσης των μαθητών βασίστηκε στα ίδια διαβαθμισμένα κριτήρια (Rubric) όπως και στα δύο ερωτηματολόγια-δραστηριότητες ΥΣ (ΥΣ-4 & ΥΣ-10). Θεωρούμε ότι τα κριτήρια αυτά είναι δείκτης των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών όταν αξιολογούνται και σε ένα πλαίσιο διαφορετικό από εκείνο των ερωτηματολογίων ΥΣ-4 & ΥΣ-10. Η κύρια διαφορά, μεταξύ των δύο εργαλείων αξιολόγησης ΥΣ, είναι ότι η τεχνική think-aloud επιτρέπει τους μαθητές να εκφράσουν την άποψή τους πιο ελεύθερα σε αντίθεση με την δομημένη μορφή των ερωτηματολογίων. Στη συνέχεια, αναφερόμαστε στη μέτρηση think-aloud ως «Επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών TA» (ή απλώς ΥΣ-TA). Όπως στα ερωτηματολόγια-δραστηριότητας ΥΣ, και εδώ αρχικά αποτυπώνεται το επίπεδο του μαθητή για κάθε δεξιότητα ΥΣ και στη συνέχεια υπολογίζεται η μέση τιμή ΥΣ-TA που αντικατοπτρίζει το τελικό επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ. (Παράρτημα Β.5) Κεφάλαιο 4

107 Ημιδομημένη συνέντευξη: Μετά την ολοκλήρωση της αξιολόγησης με την τεχνική Think-Aloud, οι μαθητές κλήθηκαν να εκφράσουν ελεύθερα τη γνώμη τους σχετικά με τις τέσσερις βασικές πτυχές της δραστηριότητας (περιγράφονται στο Ερωτηματολόγιο απόψεων μαθητών) (Παράρτημα Β.6). Για την ανάλυση αυτών των δεδομένων προσδιορίσαμε τις απόψεις που κυριαρχούσαν στις δηλώσεις των μαθητών, χρησιμοποιήσαμε ανάλυση περιεχομένου στα δεδομένων που συλλέξαμε και τα μετατρέψαμε από υλικό ποιοτικής μορφής σε μορφή ποσοτικών δεδομένων (Κυριαζής, 2009) Δομημένη Παρατήρηση: Συστηματική παρακολούθηση κατά τη διάρκεια των συνεδριών εφαρμόστηκε με τη λήψη σημειώσεων σε δομημένα φύλλα παρατήρησης. Οι βασικά άξονες παρατήρησης αφορούσαν τις δεξιότητες ΥΣ, τη συνεργασία, τη συμμετοχή των μαθητών στις δραστηριότητες, τον προγραμματισμό, το ενδιαφέρον τους για τη ρομποτική. Οι εκπαιδευτές με την ολοκλήρωση κάθε συνεδρίας συζητούσαν εκτενώς τις παρατηρήσεις τους, εντόπιζαν τα σημεία σύγκλισης τους, και να ερμήνευαν τη σημασία τους (Παράρτημα Β.7). 4.4 Αποτελέσματα Στατιστική ανάλυση Τα στοιχεία ερωτηματολογίου προφίλ έδειξαν ότι κανένας από τους συμμετέχοντες μαθητές δεν είχε προηγούμενη εμπειρία με τη ρομποτική. Μετά τη συλλογή των δεδομένων, η στατιστική ανάλυση ήταν η εξής: α) Ο Πίνακας 4.3 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στις βαθμολογίες ΥΣ -4 και ΥΣ -10 των μαθητών του Γυμνασίου (Γ) και του Επαγγελματικού Λυκείου (Λ). Πίνακας 4.3 Σύγκριση βαθμολογίων ΥΣ -10 και ΥΣ -4 μεταξύ των ομάδων Γ και Λ Επίπεδο σχολείου Πλήθος Μαθητών Ν Γ 89 ΥΣ-4 M (SD) 2.96 (.51) ΥΣ-10 M (SD) 3.08 (.59) Paired t-test ΥΣ-10 σύγκριση με ΥΣ-4 (ίδια ομάδα μαθητών) t(88)= -1.91, p=.059 ANCOVA συγκρίνοντας ΥΣ- 10 μεταξύ Γ & Λ (ΥΣ-4 ως συμμεταβλητή) F(1,161)=0.289 Λ (.69) 2.71 (.77) t(74)= -6.69, p=0.00* p =.592, η 2 =.02 Συνολικά (.67) 2.91 (.70) t(163)=-5.27, p=0.00* * Επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0.05 Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 107

108 β) Ο Πίνακας 4.4 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόζονται στις βαθμολογίες ΥΣ-4 και ΥΣ-10 των φοιτητών που αναλύονται σε καθεμία από τις πέντε διαστάσεις του μοντέλου ΥΣ. Πίνακας 4.4 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-10 και ΥΣ-4 αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ Δεξιότητες ΥΣ ΥΣ-4 M (SD) Επίπεδο σχολείου ΥΣ- 10 M (SD) Paired t-test ANCOVA συγκρίνοντας ΥΣ-10 μεταξύ Γ & Λ (ΥΣ-4 ως συμμεταβλητή) Αφαίρεση Γ Λ 2.50 (.81) 2.61 (.83) 2.52 (.87) 2.57 (.85) t(88)= -.22, p=.83 t(74)=.59, p=.55 F(1,161)=0.014 p =.907 η 2 =.00 Γενίκευση Γ Λ 2.57 (.81) 2.15 (.89) 2.70 (.81) 2.48 (.98) t(88)= -1.18, p=.24 t(74)= -2.79, p=.01* F(1,161)=0.189 p =.665 η 2 =.01 Αλγόριθμο Γ Λ 3.08 (.74) 2.48 (.77) 2.98 (.64) 2.81 (.79) t(88)= 1.06, p=.29 t(74)= -5.19, p=.00* F(1,161)=0.446 p =.505 η 2 =.03 Άρθρωμα Γ Λ 3.34 (.78) 2.11 (1.04) 3.57 (.87) 2.80 (1.25) t(88)= -2.19, p=.03* t(74)= -6.28, p=.00* F(1,161)=0.0 p =.998 η 2 =.00 Τμηματο- Γ 3.11 (.96) 3.66 (.70) t(88)= -5.58, p=.00* F(1,161)= ποίηση Λ 2.27 (1.03) 2.83 (1.06) t(74)= -5.31, p=.00* p =.001* η 2 =.69 * Επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0.05 γ) Ο Πίνακας 4.5 παρουσιάζει τον στατιστικό έλεγχο που εφαρμόστηκε στις βαθμολογίες ΥΣ-TA των μαθητών (συνολικά και αναλυτικά για καθεμία δεξιότητα ΥΣ). Πίνακας 4.5 Σύγκριση ΥΣ-TA μεταξύ Γυμνασίου και Λυκείου Γυμνάσιο Λύκειο Δεξιότητες ΥΣ t-test M (SD) M (SD) Αφαίρεση 2.20 (.87) 2.31 (.95) t(162)= -.80, p=.42 Γενίκευση 2.28 (1.09) 2.68 (1.06) t(162)= -2.40, p=.02* Αλγόριθμο 2.77 (.76) 2.60 (.97) t(140)= 1.21, p= Κεφάλαιο 4

109 Άρθρωμα 2.60 (1.33) 2.36 (1.02) t(161)= 1.31, p=.19 Τμηματοποίηση 3.03 (1.19) 2.84 (1.05) t(162)= 1.06, p=.29 Total ΥΣ-TA 2.62 (.69) 2.60 (.75) t(162)= -.16, p=.87 δ) Ο Πίνακας 4.6 παρουσιάζει τον στατιστικό έλεγχο που εφαρμόστηκε στις βαθμολογίες ΥΣ-4 και ΥΣ-10 των μαθητών μεταξύ δύο ομάδων: Κορίτσια και Αγόρια σε επίπεδο Γυμνασίου. Η κατανομή κοριτσιών / αγοριών στην ομάδα Λυκείου ήταν εξαιρετικά άνιση και για αυτό το λόγο αυτή η ομάδα εξαιρέθηκε από τις συγκρίσεις μεταξύ των φύλων. Πίνακας 4.6 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΥΣ-10 και ΥΣ-4 μεταξύ των φύλων (μόνο επίπεδο Γυμνασίου) Φύλο Πλήθος ΥΣ-4 M (SD) ΥΣ-10 M (SD) Paired t-test ΥΣ-10 σύγκριση με ΥΣ-4 (ίδια ομάδα μαθητών) Κορίτσια t(40)= -3.43, (.49) (.65) p=.00* Αγόρια t(47)= -.71, (.54) (.51) p=.48 Συνολικά t(88)=-2.68, (.53) (.58) p=0.01* * Επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0.05 ANCOVA συγκρίνοντας ΥΣ-10 μεταξύ των φύλων (ΥΣ-4 ως συμμεταβλητή) F(1,86)=1.146 p =.287 η 2 =.013 ε) Ο Πίνακας 4.7 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στα ΥΣ- 4 και ΥΣ-10 των μαθητών αναλύοντας κάθε δεξιότητα του μοντέλου ΥΣ. Όπως και πριν (Πίνακας 7) τα δεδομένα αναφέρονται στις ομάδες των δύο φύλων του Γυμνασίου. Πίνακας 4.7 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΥΣ-10 και ΥΣ-4 μεταξύ των φύλων (μόνο επίπεδο Γυμνασίου), αναλυτικά για τις δεξιότητες ΥΣ Δεξιότητες ΥΣ Φύλο ΥΣ-4 M (SD) ΥΣ-10 M (SD) Paired t-test ANCOVA σύγκριση ΥΣ-10 σε όλα τα επίπεδα σχολείο (CT-4 as covariate) Κορί t(40)= -1.56, Αφαίρεση τσια Αγόρια (.78) 2.57 (.84) (.91) 2.44 (.84) p=.13 t(47)=.88, p=.38 F(1,86)=1.866 p =.175 η 2 =.021 Γενίκευση Κορίτσια t(40)= -1.66, (.70) (.92) p=.11 Αγόρια t(47)= -.25, F(1,86)=0.00 p =.989 η 2 =.00 Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 109

110 (.87) (.91) p=.80 Αλγόριθ- Κορίτσια 3.01 (.71) 2.99 (.65) t(40)=.20, p=.85 F(1,86)=.037 μο Αγόρια 3.15 (.77) 2.97 (.65) t(47)= 1.15, p=.26 p =.848 η 2 =.00 Κορί t(40)= -2.02, Άρθρωμα τσια Αγόρια (.79) 3.48 (.76) (.94) 3.60 (.82) p=.05* t(47)= -.98, p=.33 F(1,86)=.073 p =.787 η 2 =.001 Τμηματοποίηση Κορίτσια 3.00 (.97) 3.66 (.82) t(40)= -4.59, p=.00* t(47)= -3.39, Αγόρια (.94) (.60) p=.00* * Επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0.05 F(1,86)=.123 p =.727 η 2 =.001 ζ) Ο Πίνακας 4.8 παρουσιάζει τον στατιστικό έλεγχο που εφαρμόζεται στις βαθμολογίες CT-TA των φοιτητών σε όλο το φύλο (τόσο συνολικά όσο και αναλυτικά αποτελέσματα για καθεμία από τις πέντε διαστάσεις CT). Πίνακας 4.8 Σύγκριση ΥΣ-ΤΑ μεταξύ των φύλων (επίπεδο Γυμνασίου) Δεξιότητες ΥΣ Κορίτσια (N=41) Αγόρια (N=48) M (SD) M (SD) Independent t-test Αφαίρεση 2.31 (.94) 2.11 (.80) t(87)=1.12, p=.27 Γενίκευση 2.32 (1.08) 2.24 (1.11) t(87)=.33, p=.74 Αλγόριθμο 2.91 (.69) 2.65 (.80) t(87)=1.66, p=.10 Άρθρωμα 2.68 (1.33) 2.53 (1.34) t(87)=.54, p=.60 Τμηματοποίηση 3.12 (1.25) 2.95 (1.16) t(87)=.68, p=.50 Συνολικά ΥΣ-TA 2.71 (.73) 2.54 (.66) t(82)=1.14, p= Ερωτηματολόγιο αποτύπωσης απόψεων μαθητών Τα δεδομένα του Ερωτηματολογίου αποτύπωσης απόψεων των μαθητών και των συνεντεύξεων βοήθησαν να κατανοήσουμε και να αποτυπώσουμε τις απόψεις των μαθητών σχετικά με τη συνολική δραστηριότητα. Τα βασικά ευρήματα μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: (i) Η υποκειμενική εντύπωση των μαθητών είναι ότι απέκτησαν ορισμένες δεξιότητες ΥΣ. Αναφέρουν ότι μπορούν να εντοπίσουν και να περιγράψουν την κοινή συμπεριφορές ή την κοινή προγραμματιστική δομή ανάμεσα σε διαφορετικές εργασίες (M = 4.03, SD =.77) και επίσης να προτείνουν μια γενικότερη λύση σε ένα συγκεκριμένο πρόβλημα (M = 4.00, SD =.79) Κεφάλαιο 4

111 (ii) Οι μαθητές ανέφεραν ότι η καθοδήγηση στα φύλλα εργασίας τους βοήθησαν να αναπτύξουν τεχνικές επίλυσης προβλημάτων (M = 3.73, SD =.80). Θεώρησαν ότι αυτή η διαδικασία είναι χρήσιμη για να σκεφτεί ("έρχεται στο μυαλό") όταν επιλύει προβλήματα και σε άλλους τομείς (M = 3.58, SD =.81). Ορισμένες σχετικές δηλώσεις των μαθητών είναι: "Τώρα σκέφτομαι διαφορετικά και λύνω τα προβλήματα πιο εύκολα" και "Άλλαξα τον τρόπο σκέψης μου στην επίλυση προβλημάτων ακόμα και σε άλλα μαθήματα όπως τα μαθηματικά". (iii) Οι μαθητές δήλωσαν ότι εξοικειώθηκαν με τις βασικές δομές προγραμματισμού (M = 4.16, SD =.68) και ότι θα ήθελαν να συνεχίσουν με τον προγραμματισμό. Συγκεκριμένα, οι μαθητές του Λυκείου ανέφεραν ότι κατανοούσαν καλύτερα μερικές βασικές έννοιες προγραμματισμού που έμαθαν σε άλλα περιβάλλοντα προγραμματισμού, όπως η δομή ελέγχου ("Αν... τότε... αλλιώς") και η δομή επανάληψης ("For... Next ", " Do While... "). Επίσης, δήλωσαν ότι η ενασχόληση τους με τα ρομπότ όχι μόνο τους βοήθησε να αναπτύξουν μια βαθύτερη κατανόηση του προγραμματισμού (M = 4.11, SD =.67), αλλά διατήρησε το ενδιαφέρον τους και τους παρακίνησαν να συνεχίσουν να ασχολούνται με τον προγραμματισμό (M = 3.42, SD =.66 ). (iv) Όσον αφορά τη συνεργασία, οι φοιτητές δήλωσαν ότι τους άρεσε να εργάζονται σε ομάδες ("Τρία μυαλά είναι καλύτερα από ένα", "Παρακινούμε ο ένας τον άλλο όταν δουλεύουμε μαζί") και να αναλαμβάνουν ρόλους (M = 4.06, SD =.72) με πιο δημοφιλή αυτόν του "προγραμματιστή". (v) Τέλος, οι μαθητές βρήκαν την εμπειρία τους με τη ρομποτική πολύ ενδιαφέρουσα (M = 4.38, SD =.63), ανέφεραν ότι θα ήθελαν να συνεχίσουν να ασχολούνται με την ρομποτική στο μέλλον (M = 3.65, SD =.84) και να εμπλακούν σε περισσότερο απαιτητικές δραστηριότητες. Χαρακτηριστικό του ενδιαφέροντός τους είναι το γεγονός ότι, όταν ολοκλήρωναν τις δραστηριότητες των φύλλων εργασίας, διερευνούσαν άλλες δομές προγραμματισμού ("μπλοκ") και πειραματιζόταν επεκτείνοντας και βελτιώνοντας τις λύσεις τους. 4.5 Συζήτηση - Συμπεράσματα Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε η ανάπτυξη των δεξιοτήτων υπολογιστικής σκέψης στα πλαίσια της εκπαιδευτικής ρομποτικής, εστιάζοντας στην επίδραση που μπορεί να έχει η καθοδήγηση σε ομάδες μαθητών διαφορετικού φύλου και ηλικίας. Η μελέτη παρουσιάζει στοιχεία από τα εργαλεία αξιολόγησης που εφαρμόστηκαν στους μαθητές σε όλη τη διάρκεια των σεμιναρίων, προσφέροντας έτσι μία εικόνα του πώς αναπτύσσονται οι δεξιότητες ΥΣ στην πορεία των συνεδριών. Επιπλέον οι δεξιότητες ΥΣ των μαθητών αξιολογούνται χρησιμοποιώντας διαφορετικής τροπικότητας εργαλεία αξιολόγησης (ερωτηματολόγια με γραπτές απαντήσεις και πρωτόκολλα επίλυσης προβλημάτων think aloud). Τέλος, οι παρατηρήσεις των εκπαιδευτών και τα ποιοτικά στοιχεία των ερωτηματολογίων στάσεων των μαθητών βοήθησαν στην διασταύρωση των δεδομένων και στην βαθύτερη κατανόηση της σημασίας τους. Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 111

112 Μια πρώτη παρατήρηση είναι ότι οι μαθητές αναπτύσσουν στον ίδιο βαθμό τις δεξιότητες ΥΣ μετά το πέρας των δραστηριοτήτων, ανεξαρτήτως ηλικίας. Επιπλέον, οι δεξιότητες ΥΣ στις περισσότερες περιπτώσεις βελτιώνονται σημαντικά καθώς η εκπαίδευση τους εξελίσσεται (συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΥΣ-4 και ΥΣ-10 στους πίνακες 4.3 και 4.4). Αυτό είναι σαφές για όλο τον πληθυσμό και για κάθε μία από τις δύο ομάδες, ωστόσο, στην ομάδα Γ εμφανίζεται σαν ισχυρή τάση (p=.059) χωρίς να φτάνει ακριβώς στα όρια της σημαντικότητας (Πίνακας 4.3, paired t-test και ANCOVA). Έτσι, ένα βασικό συμπέρασμα είναι ότι για την ικανοποιητική ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ ανεξαρτήτου της ηλικίας των μαθητών- απαιτείται ένας σημαντικός αριθμός προπονήσεων. Αυτό το συμπέρασμα υποστηρίζεται και από τις μελέτες που τονίζουν ότι η ανάπτυξη δεξιοτήτων γενικότερα, χρειάζεται αρκετό χρόνο εκπαίδευσης (Bers et al., 2014; Clark et al., 2015). Αναλύοντας περισσότερο τον Πίνακα 4.4, παρατηρούμε ότι οι σημαντικές διαφορές που σημειώνονται ανάμεσα στις μετρήσεις ΥΣ-10 και ΥΣ-4, σε κάποιες περιπτώσεις είναι ανεξάρτητες της ηλικίας των μαθητών (κάτι που είναι σαφές για τις δεξιότητες της Τμηματοποίησης και του Αρθρώματος), ενώ σε άλλες, τέτοιες διαφορές παρατηρούνται μόνο στην ομάδα του Λυκείου (στις δεξιότητες του Αλγορίθμου και της Γενίκευσης) ή και καθόλου (Αφαίρεση). Για να εξηγήσουμε αυτές τις διαφορές πρέπει να καταφύγουμε στις παρατηρήσεις σχετικά με τη σύνθεση των ομάδων και τις προτιμήσεις των μαθητών όσον αφορά τις γραπτές απαντήσεις. Η ομάδα του Λυκείου αποτελείται σε μεγαλύτερο ποσοστό από αγόρια, τα οποία συνήθως δεν είναι πολύ πρόθυμα να δώσουν γραπτές απαντήσεις. Αυτό υποστηρίζεται από μελέτες που ισχυρίζονται ότι τα αγόρια είναι πολύ πιο απρόθυμοι συγγραφείς σε σχέση με τα κορίτσια, (π.χ. Merisuo-Storm, 2006). Αντίθετα, οι μαθητές στην ομάδα Γυμνασίου είναι κατανεμημένοι ισόποσα σχετικά με το φύλο και υιοθετούν μια πιο θετική στάση απέναντι στο να εκφραστούν γραπτώς (σε σχέση με τα αγόρια της ομάδας του Λυκείου). Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, διερευνούμε τα συμπεράσματα των δεδομένων του Πίνακα 4.4. Παρατηρούμε ότι, η ανάπτυξη της δεξιότητας της Αφαίρεσης και για τις δύο ομάδες φτάνει στο πιο υψηλό επίπεδο ήδη από την 4 η συνεδρία (και δεν το ξεπερνά στις επόμενες συνεδρίες), αυτό αποτελεί ένδειξη ότι οι μαθητές από την 4 η συνεδρία και μετά, ασχολούνται με προγραμματιστικές εργασίες χωρίς περαιτέρω α- νάπτυξη αυτής της ικανότητας, με τρόπο που να αντανακλάται στα αποτελέσματα. Επίσης, ο πρόσθετος φόρτος εργασίας των γραπτών απαντήσεων δεν φαίνεται να επηρεάζει τους μαθητές του Λυκείου. Ωστόσο, οι δεξιότητες της Γενίκευσης και του Αλγορίθμου αναπτύσσονται περαιτέρω, από την 4η έως 10 η συνεδρία, μόνο για την ομάδα του Λυκείου (Πίνακας 5). Αυτό πιθανότατα εξηγείται από την παρατήρηση ότι οι νεώτεροι μαθητές (της ομάδας Γυμνασίου) είναι πιο πρόθυμοι να ακολουθήσουν οδηγίες και να δώσουν γραπτές απαντήσεις, όπως παρατηρείται οι βαθμολογίες τους είναι ήδη υψηλές από την 4η συνεδρία (ΥΣ-4). Ενώ, οι μαθητές του Λυκείου βελτιώνονται σημαντικά από την ΥΣ-4 στην ΥΣ-10, καθώς εξοικειώνονται σταδιακά με τις κατευθυντήριες γραμμές του φύλλου εργασίας και γίνονται πιο πρόθυμοι να εκφράσουν γραπτά τις σκέψεις τους. Οι παραπάνω επεξηγήσεις υποστηρίζονται επίσης από το γεγονός ότι οι προαναφερθείσες διαφορές δεν παρατηρούνται όταν αλλάζει η τροπικότητα του Κεφάλαιο 4

113 εργαλείου αξιολόγησης (βλ. επίσης τις παρατηρήσεις παρακάτω για τον Πίνακα 4.5). Τέλος, σχετικά με τις δεξιότητες Άρθρωμα και Τμηματοποίηση, παρατηρούμε σημαντικές διαφορές μεταξύ των ΥΣ-10 και ΥΣ-4 και για τις δύο ομάδες Γ και Λ. Όσον αφορά την Άρθρωση, πιστεύουμε ότι η σημαντική βελτίωση της βαθμολογίας ΥΣ-10 για την ομάδα του Γυμνασίου οφείλεται κυρίως στη βελτίωση της βαθμολογίας ΥΣ-10 των κοριτσιών της ομάδας (βλ. επίσης Άρθρωμα στον Πίνακα 4.7, τον οποίο σχολιάζουμε περαιτέρω παρακάτω). Σχετικά με την Τμηματοποίηση, παρατηρούμε ότι τόσο τα αγόρια όσο και τα κορίτσια στο Γυμνάσιο βελτιώνουν σημαντικά την βαθμολογία τους στην ΥΣ-10 (βλέπε επίσης Πίνακα 4.7) και αυτό, πιστεύουμε, οφείλεται στην αύξηση της πολυπλοκότητας των προβλημάτων καθώς προχωρούν οι συνεδρίες. Η αυξημένη πολυπλοκότητα των προβλημάτων δίνει την ευκαιρία στους μαθητές και των δύο ομάδων (Γ και Λ) να ενσωματώσουν αυτή τη δεξιότητα στις δραστηριότητες σε μεγαλύτερο βαθμό και αυτό αντανακλάται στις βαθμολογίες τους. Επιπλέον, εντοπίζουμε - μόνο για την Τμηματοποίηση - μια στατιστικά σημαντική διαφορά ανάμεσα στις δύο ομάδες, η οποία είναι υπέρ των μαθητών της ομάδας του Γυμνασίου (ANCOVA στον Πίνακα 4.4). Πιστεύουμε ότι αυτή είναι μια άλλη έκφραση της απροθυμίας των αγοριών στην ομάδα του Λυκείου να ακολουθήσουν συστηματικά οδηγίες. Επιπλέον, οι μαθητές της ομάδας αυτής δεν θεωρούν απαραίτητο να αναλύσουν ένα πρόβλημα σε μικρότερα προκειμένου να το λύσουν. Ωστόσο, αυτή η στάση θα μπορούσε επίσης να συνδεθεί με τη γνωστική ωριμότητα των μεγαλύτερων σε ηλικία εφήβων στην ομάδα Λυκείου σε σύγκριση με τους νεότερους εφήβους στην ομάδα Γυμνασίου, γεγονός που επιτρέπει στους πρώτους να διαχειριστούν πιο σύνθετες προγραμματικές λύσεις χωρίς να τις αναλύσουν. Εστιάζοντας στον Πίνακα 4.5 (βαθμολογίες ΥΣ-TA), παρατηρούμε ότι, όταν α- ξιολογούμε προφορικά τις δεξιότητες ΥΣ των μαθητών (πρωτόκολλο Think-Aloud), δεν εντοπίζουμε διαφορές μεταξύ των ομάδων, με εξαίρεση μόνο τη Γενίκευση όπου υπερτερεί η ομάδα του Λυκείου. Αυτό επιβεβαιώνει τα προηγούμενα συμπεράσματά μας ότι: (α) η ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΥΣ συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο και για τις δύο ομάδες, ανεξαρτήτως της ηλικία και (β) τα αποτελέσματα των δεξιοτήτων ΥΣ ενδέχεται να επηρεαστούν από το φόρτο εργασίας που προκαλείται στους μαθητές από την τροπικότητα των εργαλείων αξιολόγησης. Όταν οι μαθητές καλούνται να παρέχουν γραπτές απαντήσεις για τις δεξιότητές τους, μπορεί να δοθεί η εντύπωση ότι δεν αποδίδουν όσο θα αναμέναμε, καθώς δεν ακολουθούν σωστά τις οδηγίες (όπως στην Τμηματοποίηση, Πίνακας 4.4). Ωστόσο, δεν είναι ξεκάθαρο γιατί η ομάδα του Λυκείου υπερέχει της ομάδας του Γυμνασίου στη Γενίκευση (Πίνακας 4.5). Μία πιθανή εξήγηση είναι ότι ο προφορικός τρόπος αξιολόγησης επιτρέπει στο συγκεκριμένο προφίλ μαθητών (αγόρια) στην ομάδα του Λυκείου να εκφράσουν ολοκληρωμένα και σαφέστερα τις πιο πολύπλοκες σκέψεις τους για να περιγράψουν μια γενικευμένη λύση προβλήματος. Έτσι, ενδεχομένως να παρουσιάζεται μια άλλη ένδειξη της αλληλεπίδρασης μεταξύ των επιδόσεων των μαθητών και της τροπικότητας του μέσου αξιολόγησης, η οποία πρέπει να εξεταστεί σοβαρά από ερευνητές σε σχετικές μελέτες. Σε όλες τις άλλες δεξιότητες, αλλά και στη συνολική βαθμολογία των δεξιοτήτων ΥΣ, δεν καταγράφονται σημαντικές διαφορές. Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 113

114 Στη συνέχεια, εστιάζουμε στην ανάλυση των βαθμολογιών ανάμεσα στα δύο φύλα (Πίνακες 4.6, 4.7 και 4.8). Ένα βασικό συμπέρασμα είναι ότι, παρόλο που τα αγόρια και τα κορίτσια κατακτούν το ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ (ANCOVA στον Πίνακα 4.6), υπάρχει ωστόσο μία σημαντική διαφορά μεταξύ των βαθμολογιών ΥΣ-10 και ΥΣ-4, για την ομάδα των κοριτσιών, που δείχνει ότι τα κορίτσια χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να φτάσουν στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων. Η διαφορά αυτή αντικατοπτρίζεται επίσης και στον συνολικό πληθυσμό (paired t-tests στον Πίνακα 4.6). Αυτό το αποτέλεσμα συμφωνεί με άλλες μελέτες που υποστηρίζουν ότι τα κορίτσια φαίνεται να χρειάζονται περισσότερο χρόνο, σε σχέση με τα αγόρια, όσον αφορά την ανάπτυξη δεξιοτήτων (βλ. Papastergiou, 2009). Ο Πίνακας 4.7 παρουσιάζει αναλυτικά τις βαθμολογίες των δεξιοτήτων ΥΣ-10 και ΥΣ-4 για τα αγόρια και τα κορίτσια. Το συμπέρασμα που συζητήθηκε προηγουμένως, "και τα δύο φύλα φτάνουν στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων, αλλά τα κορίτσια χρειάζονται περισσότερο χρόνο", εμφανίζεται ξανά στην Αφαίρεση (ισχυρή τάση για κορίτσια, p =.13), στη Γενίκευση (ισχυρή τάση για κορίτσια, p =.11), στο Άρθρωμα (σημαντική διαφορά για τα κορίτσια, p =.05), αλλά όχι στον Αλγόριθμο ή στην Τμηματοποίηση. Για την Τμηματοποίηση, πιστεύουμε ότι η εξήγηση είναι η ίδια με πριν, δηλαδή η αυξημένη πολυπλοκότητα των προγραμματιστικών δραστηριοτήτων καθώς και η πρόοδος των δραστηριοτήτων επιτρέπουν στους μαθητές και των δύο φύλων να εφαρμόζουν πιο συστηματικά την Τμηματοποίηση και αυτό αντικατοπτρίζεται στις βαθμολογίες τους. Τέλος, στον Πίνακα 4.8 εμφανίζονται μερικά ενδιαφέροντα στοιχεία. Αρχικά παρατηρούμε ότι δεν εμφανίζονται σημαντικές διαφορές στις βαθμολογίες των δεξιοτήτων ΥΣ, τόσο στο συνολικό ΥΣ-ΤΑ όσο και στις επιμέρους δεξιότητες, εκτός από τον Αλγόριθμο, όπου παρατηρείται μία τάση που ευνοεί τα κορίτσια. Το "καθόλου σημαντικό" αποτέλεσμα είναι συμβατό με το γενικό συμπέρασμα ότι τα αγόρια και τα κορίτσια φτάνουν τελικά στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων. Ενώ η μικρή τάση που παρουσιάζεται στον Αλγόριθμο, φαίνεται να έρχεται σε αντίθεση με όσα έχουν συζητηθεί ως εδώ, καθώς η δεξιότητα του Αλγορίθμου είναι η μόνη που αναπτύχθηκε με τον ίδιο τρόπο και στα αγόρια και στα κορίτσια (Πίνακας 4.7). Μία πιθανή εξήγηση είναι ότι ενώ τα κορίτσια στην ομάδα Γυμνασίου κατανοούν και εκφράζουν τον αλγόριθμο μιας προγραμματιστικής δραστηριότητας τό ίδιο αποτελεσματικά όσο τα αγόρια (Πίνακας 4.7), παρ 'όλα αυτά, όταν τους δίνεται επιπλέον η ευκαιρία να εκφράσουν την αλγοριθμική τους σκέψη προφορικά, τείνουν να το κάνουν πιο αποτελεσματικά από τα α- γόρια (Πίνακας 4.8). Σε κάθε περίπτωση, αναγνωρίζουμε ότι χρειάζεται περαιτέρω έρευνα για να αποσαφηνιστεί αυτό το σημείο. Εστιάζοντας στις πιο σημαντικές παρατηρήσεις των ερευνητών προπονητών, αναφέρουμε τα παρακάτω: (α) Παρά τις αρχικές δυσκολίες στην κατανόηση της έννοιας της αφαίρεσης, οι μαθητές εντόπιζαν εύκολα τις κοινές προγραμματιστικές δομές, κατά τη σύγκριση διαφορετικών σεναρίων. Αυτό το συμπέρασμα είναι σύμφωνο με τα ποσοτικά δεδομέ Κεφάλαιο 4

115 να, τα οποία δείχνουν ότι η αφαίρεση είναι μία έννοια εύκολα αντιληπτή και εφαρμόσιμη από τους μαθητές. (β) Στην αρχή, οι μαθητές αντιμετώπισαν δυσκολίες στην κατανόηση της έννοιας της γενίκευσης και την παρουσίαση πιο γενικών λύσεων. Ωστόσο προς το τέλος των σεμιναρίων, παρατηρήθηκαν ενδιαφέρουσες γενικεύσεις στις λύσεις των μαθητών. Ειδικά οι μαθητές του Λυκείου αφομοίωσαν την έννοια ευκολότερα και την χρησιμοποιούσαν συχνά κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων, χωρίς την ανάγκη παρέμβασης από τους εκπαιδευτές-προπονητές. Αυτό επιβεβαιώνει τα ευρήματα στον Πίνακα 4.5, όπου οι μεγαλύτεροι μαθητές (ομάδα Λυκείου) φαίνεται να εφαρμόζουν τη Γενίκευση σημαντικά καλύτερα από τους μικρότερους (ομάδα Γυμνασίου), όταν η μέθοδος αξιολόγησης είναι προφορική. Κατ επέκταση, η γενίκευση φαίνεται να είναι μια δεξιότητα ΥΣ που αναπτύσσεται σε μεγαλύτερο βαθμό σε μεγαλύτερους μαθητές και αυτό ίσως σχετίζεται με το αναπτυξιακό γνωστικό επίπεδο της ομάδας του Λυκείου. Βεβαίως, χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να διευκρινιστεί περαιτέρω το ζήτημα. γ) Οι περισσότεροι μαθητές αντιμετώπισαν δυσκολίες στο να περιγράψουν τον αλγόριθμο με σαφήνεια και ακρίβεια. Προτίμησαν να περιγράψουν τη διαδικασία γενικά και όχι να την αναλύσουν βήμα προς βήμα, αυτό ίσως να οφείλεται στο γνωστικό φορτίο που προκαλείται όταν καλούνται να εκφράσουν αναλυτικά τον αλγόριθμο. Παρατηρούμε λοιπόν ότι, και σε αυτή την περίπτωση, εντοπίζεται η επίδραση της τροπικότητας των εργαλείων αξιολόγησης, συγκεκριμένα τα κορίτσια τείνουν να περιγράφουν καλύτερα τον αλγόριθμο προφορικά από ότι τα αγόρια, Πίνακας 4.8). (δ) Οι μαθητές με την ενθάρρυνση των εκπαιδευτικών, ενσωμάτωσαν την δεξιότητα του Αρθρώματος στις δραστηριότητες, δημιουργώντας τα δικά τους «blocks» προγραμματισμού. Οι μαθητές της ομάδας του Γυμνασίου εξοικειώθηκαν και ενσωμάτωσαν την συγκεκριμένη δεξιότητα σε μεγαλύτερο βαθμό από τους μαθητές του Λυκείου. Η παρατήρηση αυτή ευθυγραμμίζεται και με τα ποσοτικά δεδομένα (Πίνακας 4.4) που δείχνουν ότι η ομάδα του Γυμνασίου εφαρμόζει καλύτερη την δεξιότητα της Τμηματοποίησης. Αποδίδουμε αυτή τη συμπεριφορά ως επί το πλείστον στην απροθυμία των μαθητών της ομάδας του Λυκείου να ακολουθήσουν τις οδηγίες για τμηματοποίηση των προβλημάτων, πιστεύοντας ότι είναι σε θέση να διαχειριστούν το πρόγραμμα στο σύνολό του. Συνολικά, η παρούσα μελέτη παρέχει τα παρακάτω στοιχεία: (α) οι μαθητές διαφορετικών ηλικιών (15 έναντι 18 ετών) και φύλων κατακτούν τελικά το ίδιο επίπεδο ανάπτυξης δεξιοτήτων ΥΣ, αυτή η άποψη υποστηρίζεται από τα εργαλεία αξιολόγησης διαφορετικής τροπικότητας (προφορικά, γραπτά), (β) Ο χρόνος είναι βασικός παράγοντας για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ. Το επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ που αξιολογήθηκε σε μεταγενέστερη συνεδρία βρέθηκε στις περισσότερες περιπτώσεις να έχει βελτιωθεί σημαντικά σε σύγκριση με τις αρχικές συνεδρίες, (γ) Κατά την ανάλυση των επιμέρους δεξιοτήτων του μοντέλου ΥΣ προσδιορίζονται ορισμένες διαφοροποιήσεις που σχετίζονται με τους ακόλουθους παράγοντες: την ηλικία και μαθησιακό επίπεδο γνωστικής ανάπτυξης, το φύλο, και τη στάση των μαθητών αναφορικά με το αν ακολουθούν οδηγίες και αν μπορούν να διαχειριστούν το φόρτο εργασίας που προκαλείται από αυτές, Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών σε δραστηριότητες ΕΡ - 115

116 (δ) Η τροπικότητα των εργαλείων αξιολόγησης μπορεί να έχει αντίκτυπο στις βαθμολογίες των μαθητών, καθώς τα αγόρια είναι γενικά πιο απρόθυμα να γράψουν σε σύγκριση με τα κορίτσια. Όταν παρατηρείται αυτό, τα αγόρια μπορεί να μην παρουσιάζουν καλές επιδόσεις εάν η αξιολόγηση δεξιοτήτων βασίζεται σε παραγωγή γραπτού λόγου, (ε) Τα κορίτσια στις περισσότερες περιπτώσεις φαίνεται να χρειάζονται περισσότερο χρόνο (εκπαιδευτικές συνεδρίες) για να φτάσουν στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων με τα αγόρια, και (στ) Εφόσον το γενικό εκπαιδευτικό πλαίσιο είναι υποστηρικτικό και ο χρόνος μαθησιακής δραστηριότητας είναι επαρκής, οι μαθητές μπορούν να ξεπεράσουν τις αρχικές τους δυσκολίες και να αναπτύξουν με επιτυχία δεξιότητες ΥΣ. Η κατανόηση των παραπάνω συμπερασμάτων θα πρέπει να γίνει λαμβάνοντας υπόψη και τα όρια της μελέτης. Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι οι δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής δεν μπορούν να διεξαχθούν κάτω από πλήρη πειραματικό έλεγχο και πολλοί παράγοντες μπορούν να αλληλεπιδράσουν με έναν απροσδόκητο και σχετικά μη ελεγχόμενο τρόπο. Η παρούσα μελέτη παρέχει στοιχεία τα οποία αντλεί από διάφορες μεθόδους συλλογής δεδομένων και από διαφορετικής τροπικότητας εργαλεία αξιολόγησης, κάτι που πιστεύουμε ότι αυξάνει την εγκυρότητα των συμπερασμάτων. Ωστόσο, δεν ήταν δυνατόν να συμπεριληφθεί μια ομάδα ελέγχου στο σχεδιασμό, η οποία θα έδινε τη δυνατότητα να διερευνήσουμε αν οι δεξιότητες ΥΣ αναπτύσσονται με τον ίδιο τρόπο σε δραστηριότητες ΕΡ σε σύγκριση με μια ομάδα ελέγχου σε διαφορετικές συνθήκες. Ένας επιπλέον περιορισμός είναι ο αποκλεισμός της ομάδας του Λυκείου από τους ελέγχους μεταξύ των φύλων λόγω της πολύ άνισης κατανομής κοριτσιών / αγοριών στο δείγμα. Αυτό δεν επιτρέπει στην τρέχουσα μελέτη να εφαρμόσει ταυτόχρονα ελέγχους μεταξύ των ηλικιών και μεταξύ των φύλων, οι οποίοι θα μπορούσαν να αποκαλύψουν περαιτέρω τις διαφορές που σχετίζονται με την ηλικία και το φύλο και να φανερώσουν τυχόν αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο παραγόντων. Τέλος, η μελέτη δεν διενέργησε ελέγχους πριν από την εκπαιδευτική παρέμβαση σχετικά με τη στάση των μαθητών απέναντι στις γραπτές απαντήσεις, καθώς και σχετικά με το γενικό επίπεδο δεξιοτήτων των μαθητών. Η εμπειρία μας καταδεικνύει ότι ένας τέτοιος έλεγχος θα μπορούσε να παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με ορισμένες από τις παρατηρούμενες διαφορές μεταξύ των δύο φύλων και των δύο ηλικιακών ομάδων Κεφάλαιο 4

117 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Ο ρόλος της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ. 5.1 Εισαγωγή - Ερευνητικοί στόχοι 5.2 Μέθοδος 5.3 Εργαλεία αξιολόγησης 5.4 Αποτελέσματα 5.5 Συζήτηση -Συμπεράσματα 5.1 Εισαγωγή - Ερευνητικοί στόχοι Στο Κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται μια έρευνα η οποία εστιάζει στο ρόλο της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ. Θέλοντας να διερευνήσουμε σε βάθος τις κατάλληλες συνθήκες μάθησης που δημιουργούν τις προϋποθέσεις για ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης των μαθητών, εστιάσαμε: α) στο έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον της εκπαιδευτικής κοινότητας σχετικά με το ρόλο και το αντίκτυπό της καθοδήγησης στη διαδικασία μάθησης, και συγκεκριμένα στο ερώτημα, ποια είναι η κατάλληλη καθοδήγηση που οδηγεί τους μαθητές στη μάθηση; β) στα θετικά αποτελέσματα της προηγούμενής μας έρευνας (Κεφάλαιο 4), η οποία αναφέρει ότι οι μαθητές αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ ανεξάρτητα από την ηλικία και το φύλο τους, καθώς και στον περιορισμό της να συμπεριλάβει μια ομάδα ελέγχου στο σχεδιασμό της, η οποία θα έδινε τη δυνατότητα να διερευνήσουμε αν οι δεξιότητες ΥΣ αναπτύσσονται με τον ίδιο τρόπο σε διαφορετικές συνθήκες. Με βάση τις παραπάνω παρατηρήσεις, η παρούσα έρευνα μελετά την επίδραση δύο διαφορετικών επιπέδων καθοδήγησης, ελάχιστης και ισχυρής, στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ. Τα βασικά ερευνητικά ερωτήματα που θέτει είναι: Ποιος ο ρόλος της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ και ΕΠ των μαθητών στις δραστηριότητες ER; Ποιος είναι ο βαθμός καθοδήγησης που οδηγεί σε καλύτερα αποτελέσματα; Η ελάχιστη και η ισχυρή καθοδήγηση έχουν τον ίδιο αντίκτυπο στην ανάπτυξη των δεξιότητες αυτών; 5.2 Μέθοδος Η μελέτη επικεντρώθηκε στο ρόλο της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης και Επίλυσης Προβλημάτων, σε δραστηριότητες ΕΡ. Η οργάνωση των δραστηριοτήτων βασίστηκε στο διδακτικό μοντέλο ΣΠΠΑ+, όπου το σύμβολο +, Ο ρόλος της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ - 117

118 στην έρευνα αυτή εστιάζει σε στοχευµένες παρεμβάσεις και στρατηγικές των εκπαιδευτικών για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ και ΕΠ Συμμετέχοντες Τα σεμινάρια ΕΡ πραγματοποιήθηκαν σε Δημοτικά Σχολεία της Θεσσαλονίκης. Συνολικά συμμετείχαν στη μελέτη 77 μαθητές (45 αγόρια και 32 κορίτσια της ΣΤ τάξης). Η έρευνα διεξήχθη σε 9 συνεδρίες που διήρκεσαν δύο ώρες η καθεμία. Οι μαθητές εργάστηκαν σε ομάδες αποτελούμενες από 3 ή 2 μέλη. Για το σκοπό αυτής της μελέτης χρησιμοποιήσαμε το εκπαιδευτικό εργαλείο Lego Mindstorms NXT 2.0. Συγκεκριμένα, στα σεμινάρια οι μαθητές συμμετείχαν σε δύο συνθήκες: Ελάχιστη καθοδήγηση (ΕΚ) 39 μαθητές, 23 αγόρια και 16 κορίτσια Ισχυρή καθοδήγηση (ΙΚ) 38 μαθητές, 22 αγόρια και 16 κορίτσια Διαδικασία Η μελέτη αυτή για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ βασίζεται στο προτεινόμενο μοντέλο που παρουσιάσαμε στην προηγούμενη μελέτη (Κεφάλαιο 4.3.2, Πίνακας 4.1). Το μοντέλο αυτό επικεντρώθηκε σε συγκεκριμένες έννοιες ΥΣ: αφαίρεση, γενίκευση, αλγόριθμος, τμηματοποίηση και άρθρωμα, έννοιες που όπως αναφέρουμε μπορούν εύκολα να αναδιπλωθούν και να αναδυθούν σε δραστηριότητες ΕΡ. Στη συγκεκριμένη μελέτη, ωστόσο, προσθέσαμε την αποσφαλμάτωση ως μια ακόμα σημαντική δεξιότητα της ΥΣ (Πίνακας 5.1). Όσον αφορά την καθοδήγηση για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΕΠ, βασιστήκαμε στο μοντέλο του Polya (1945), το οποίο καθορίζει τέσσερα βασικά βήματα: 1) κατανόηση του προβλήματος, 2) δημιουργία σχεδίου, 3) υλοποίηση και 4) έλεγχοςαξιολόγηση της λύσης Κεφάλαιο 5

119 Πίνακας 5.1 Δεξιότητα Αποσφαλμάτωσης της ΥΣ Δεξιότητα ΥΣ Σύμβολα Αποσφαλμάτωση ή εκσφαλμάτωση Ορισμός δεξιότητας ΥΣ Αποσφαλμάτωση ή εκσφαλμάτωση είναι η μεθοδική διαδικασία εύρεσης και εξάλειψης σφαλμάτων κώδικα ενός προγράμματος, ώστε να συμπεριφέρεται όπως προβλέπεται. Καθοδήγηση για την ανάπτυξη ΥΣ Ελέγξτε εάν το πρόγραμμα λειτουργεί σωστά και επισημάνετε πιθανά λάθη. Σκεφτείτε ποιο μέρος του κώδικα μπορεί να προκαλεί το σφάλμα. Προτείνετε διορθώσεις όπου χρειάζεται και ελέγξτε αν αυτές είναι οι σωστές. Επαναλάβατε τις δύο προηγούμενες διαδικασίες έως ότου το πρόγραμμα λειτουργήσει σωστά. Σε περίπτωση μη εντοπισμού του προβλήματος, ελέγξτε τη λειτουργία επιμέρους τμημάτων του κώδικα. Σχεδιάστε και εκτελέστε σχέδια δοκιμών και ερμηνεύστε τα αποτελέσματα (δοκιμές). Οι μαθητές και των δύο ομάδων, ελάχιστης και ισχυρής καθοδήγησης, συνεργάζονται σε ομάδες των 3 ή 2 μελών και αναλαμβάνουν ρόλους όπως ο υπεύθυνος αναλυτής, ο υπεύθυνος προγραμματιστής και ο υπεύθυνος αποσφαλμάτωσης, οι ρόλοι εναλλάσσονται σε κάθε δραστηριότητα, με σκοπό την εξοικείωση των μαθητών με τις αρμοδιότητες του κάθε ρόλου. Οι μαθητές καθοδηγούνται με τις οδηγίες των φύλλων εργασίας για να υλοποιήσουν σύνθετα αυθεντικά προβλήματα, προκειμένου να αναπτύξουν βασικές δεξιότητες ΥΣ και ΕΠ. Οι διαφορές στην καθοδήγηση των δύο ομάδων έγκειται στα εξής: α) Η ομάδα με ελάχιστη καθοδήγηση ακολουθεί μια προσέγγιση ελάχιστης προτροπής. Οι μαθητές προτρέπονται να ακολουθήσουν βήμα προς βήμα τις οδηγίες του φύλλου εργασίας, να εκφράσουν προφορικά τις απόψεις τους και να αναλύσουν και να συζητήσουν τις σκέψεις τους σχετικά με τη διαδικασία επίλυσης της δραστηριότητας με την ομάδα τους. β) Η ομάδα με ισχυρή καθοδήγηση ακολουθεί μια προσέγγιση ισχυρής προτροπής. Οι μαθητές καλούνται να ακολουθήσουν βήμα προς βήμα τις οδηγίες, να συζητήσουν τις σκέψεις τους σχετικά με τη διαδικασία επίλυσης με την ομάδα τους και τέλος να υποβάλουν γραπτώς τις απαντήσεις τους. Και στις δύο ομάδες, ο εκπαιδευτής ως συντονιστής και καθοδηγητής παρέχει υποστήριξη με τη μορφή συμβουλής, προτροπής και ανατροφοδότησης. Στη συνέχεια αναφερόμαστε στην ομάδα που ακολουθεί ελάχιστη καθοδήγηση ως ΕΚ και στην ομάδα που ακολουθεί ισχυρή καθοδήγηση ως ΙΚ. Ο ρόλος της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ - 119

120 Στη συνέχεια περιγράφεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε στις συνεδρίες. Αρχικά έγινε μία εισαγωγή στα ρομπότ και στο περιβάλλον προγραμματισμού Lego NXT- G.. Σε κάθε συνεδρία δόθηκε ένα φύλλο εργασίας που καθοδήγησε τους μαθητές να ολοκληρώσουν τις δραστηριότητές τους και επίσης να κατανοήσουν και να αφομοιώσουν τις έννοιες ΥΣ και τις στρατηγικές ΕΠ. Στο τέλος της 3ης συνόδου, δόθηκε ένα ατομικό ερωτηματολόγιο-δραστηριότητα με σκοπό να αποτυπώσει το επίπεδο των δεξιοτήτων ΥΣ και ΕΠ των μαθητών. Στις επόμενες έξι συνεδρίες, οι δραστηριότητες ενσωμάτωσαν τις δεξιότητες ΥΣ και ΕΠ σε σύνθετα αυθεντικά προβλήματα κλιμακούμενης δυσκολίας, όπως ένα αυτοκίνητο που ακολουθεί τους κανόνες κυκλοφορίας, έναν συναγερμό, μία συσκευή ανακύκλωσης κλπ. Μετά την 9η συνεδρία, δόθηκε ένα δεύτερο ατομικό ερωτηματολόγιο-δραστηριότητα. Ακολούθησε η τελική πρόκληση, σε όλες οι ομάδες δόθηκε μία ίδια σύνθετη δραστηριότητα, και χρόνος για να προετοιμάσουν την λύση της, στη συνέχεια άρχισε ο διαγωνισμός. Νικήτρια ομάδα θα ήταν αυτή με την αποτελεσματικότερη και αποδοτικότερη λύση στον καλύτερο χρόνο. Μετά την πρόκληση δόθηκε ένα ερωτηματολόγιο για την αποτύπωση των απόψεων των μαθητών σχετικά με την όλη διαδικασία. Τέλος, με την ολοκλήρωση όλων των συνεδριών ακολούθησαν ατομικές συνεντεύξεις οι οποίες αρχικά ζητούσαν από τον μαθητή να περιγράψει τη διαδικασία επίλυσης ενός συγκεκριμένου προβλήματος, με βάση το πρωτόκολλο Think-Aloud, και στη συνέχεια να απαντήσει σε ένα σύνολο προκαθορισμένων ερωτήσεων σχετικά με την όλη εμπειρία του στην ΕΡ. Συνολικά, η δομή και τα διάφορα εργαλεία συλλογής δεδομένων στα σεμινάρια παρουσιάζονται στο παρακάτω σχεδιάγραμμα (Εικόνα 5.1). Εικόνα 5.1 Οργανωτική διάρθρωση σεμιναρίων 5.3 Εργαλεία αξιολόγησης Τα εργαλεία αξιολόγησης που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα για τη συλλογή δεδομένων, και τα αντίστοιχα μέτρα τους είναι τα εξής: Ερωτηματολόγιο- δραστηριότητα ΥΣ (ΥΣ-3 & ΥΣ-9): Το πρώτο ερωτηματολόγιοδραστηριότητα δόθηκε μετά την 3η συνεδρία (ΥΣ-3), όταν οι μαθητές απέκτησαν μία πρώτη εξοικείωση με τις έννοιες ΥΣ και το δεύτερο μετά την 9η συνεδρία (ΥΣ Κεφάλαιο 5

121 9). Οι μαθητές κλήθηκαν να απαντήσουν γραπτά σε ερωτήσεις που αφορούσαν τη λύση ενός προβλήματος και τις έννοιες ΥΣ που χρησιμοποίησαν κατά την επίλυση (π.χ. να εντοπίσουν την έννοια της αφαίρεσης μεταξύ των διαφόρων προβλημάτων, να προτείνουν μια γενικότερη λύση, να εντοπίσουν τα λάθη κ.λπ.). Η αξιολόγηση των απαντήσεων των μαθητών βασίστηκε σε διαβαθμισμένα κριτήρια (rubric) 4- βάθμιας κλίμακας (Παράρτημα Β.3) Πρωτόκολλο Think-aloud (ΥΣ-TA): Μετά την ολοκλήρωση των συνεδριών, δόθηκε ατομικά στους μαθητές μία δραστηριότητα και τους ζητήθηκε να περιγράψουν προφορικά τη διαδικασία που θα ακολουθούσαν για να υλοποιήσει το ρομποτάκι τους τη συγκεκριμένη δραστηριότητα. Παράλληλα, οι εκπαιδευτικοί τους προέτρεπαν να περιγράψουν ποιες δεξιότητες ΥΣ ενσωμάτωσαν στην προτεινόμενη λύση τους. (Παράρτημα Β.5) Η αξιολόγηση βασίστηκε στα ίδια διαβαθμισμένα κριτήρια (rubric), όπως στα ερωτηματολόγια - δραστηριότητες ΥΣ. (Παράρτημα Β.8) Ημιδομημένη Συνέντευξη: Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν ημιδομημένες συνεντεύξεις, σε ένα αρκετά ανοικτό πλαίσιο, με σκοπό να προκαλέσουν τις υποκειμενικές απόψεις των μαθητών σχετικά με τις ακόλουθες πτυχές της δραστηριότητας: (α) κατανόηση των εννοιών ΥΣ και ανάπτυξη σχετικών δεξιοτήτων, (β) βελτίωση των δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων, (γ) πλεονεκτήματα ή πιθανά μειονεκτήματα της συνεργασίας σε ομάδες, (δ) συμβολή της καθοδήγησης στην εκπαιδευτική διαδικασία και (ε) τι άρεσε και τι όχι στις δραστηριότητες ΕΡ. Στο μέτρο αυτό χρησιμοποιήσαμε ανάλυση περιεχομένου στα δεδομένα που συλλέξαμε για να προσδιορίσουμε τις απόψεις που κυριάρχησαν στις δηλώσεις των μαθητών. (Παράρτημα Β.6) Δομημένη Παρατήρηση: Οι εκπαιδευτικοί προπονητές παρακολουθούσαν συστηματικά τις αντιδράσεις των μαθητών, τη συνεργασία τους μέσα στην ομάδα και την πορεία υλοποίησης των δραστηριοτήτων σημειώνοντας τις παρατηρήσεις τους σε δομημένα φύλλα παρατήρησης. (Παράρτημα Β.7) 5.4 Αποτελέσματα Εστιάζοντας στην αρχική κατάσταση των δύο ομάδων, ελάχιστης καθοδήγησης (ΕΚ) και ισχυρής καθοδήγησης (ΙΚ), εφαρμόστηκε t-test ανάλυση στις βαθμολογίες ΥΣ-3 και ΕΠ-3 των μαθητών, τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα: Πίνακας 5.2 Σύγκριση βαθμολογίων ΥΣ -3 και ΕΠ -3 μεταξύ των ομάδων ΕΚ και ΙΚ. Δεξιότητες ΕΚ (N=39) ΙΚ (N=38) M (SD) M (SD) t-test ΥΣ (.38) 2.10 (.42) t(75)=.626, p=.533 ΕΠ (.37) 2.53 (.50) t(69)= 1.201, p=.234 Ο ρόλος της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ - 121

122 5.4.1 Σχετικά με την Υπολογιστική Σκέψη Τα αποτελέσματα που προέκυψαν σχετικά με τις δεξιότητες ΥΣ είναι τα ακόλουθα: α) Ο Πίνακας 5.3 παρουσιάζει στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στις βαθμολογίες ΥΣ-3 και ΥΣ-9 των μαθητών κάθε ομάδας ΕΚ και ΙΚ και μεταξύ των δύο ο- μάδων, εστιάζοντας α) στην εξέλιξη της ΥΣ, από την αρχική κατάσταση ΥΣ-3 στην τελική ΥΣ-9, στην ίδια ομάδα και β) συγκρίνοντας την ΥΣ-9 μεταξύ των ομάδων έ- χοντας ως συμμεταβλητή την αρχική κατάσταση ΥΣ-3 Πίνακας 5.3 Σύγκριση βαθμολογίων ΥΣ-9 και ΥΣ-3 στις ομάδες ΕΚ και ΙΚ Επίπεδο καθοδήγησης ΥΣ-3 M (SD) ΥΣ-9 M (SD) Paired t-test ΥΣ-9 σύγκριση με ΥΣ-3 (ίδια ομάδα μαθητών) ANOVA συγκρίνοντας ΥΣ-9 μεταξύ ΕΚ & ΙΚ (ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) ΕΚ 2.04 (.38) 2.41 (.38) t(38)= , p<.001* F(1,75)= ΙΚ 2.10 (.42) 2.72 (.38) t(37)= , p<.001* p =.001, η 2 =.146 Συνολικά 2.07 (.40) 2.56 (.40) t(76)= , p<.001* * Επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0.05 β) Ο Πίνακας 5.4 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στις βαθμολογίες ΥΣ-3 και ΥΣ-9 των μαθητών αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ. Πίνακας 5.4 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-9 και ΥΣ-3 αναλυτικά ανά δεξιότητα ΥΣ Δεξιότητες ΥΣ Αφαίρεση Επίπεδο καθοδήγησης/ N ΕΚ 39 ΙΚ 38 ΥΣ-3 M (SD) 1.95 (.63) 2.07 (.74) ΥΣ-9 M (SD) 2.41 (.82) 2.79 (.72) Paired t-test ΥΣ-9 σύγκριση με ΥΣ-3 (ίδια ομάδα μαθητών) t(38)= p<.001* t(37)=-5.500, p<.001* ANCOVA συγκρίνοντας ΥΣ-9 μεταξύ των ομάδων ΕΚ & IK (ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) F(1,74)=4.330 p =.041* η 2 =.055 Γενίκευση ΕΚ 39 ΙΚ (.55) 1.99 (.67) 2.28 (.60) 2.65 (.66) t(38)=-5.500, p<.001* t(37)=-5,504, p<.001* F(1,74)=5.585 p =.021* η 2 =.070 Τμηματοποίηση ΕΚ 39 ΙΚ (.71) 1.73 (.66) 2.06 (.50) 2.35 (.37) t(38)=-2.055, p=.047* t(37)=-4.552, p<.001* F(1,74)=8.771 p =.004* η 2 =.106 Άρθρωμα ΕΚ 39 ΙΚ (.67) 2.17 (.69) 2.49 (.79) 2.66 (.69) t(38)=-5.144, p<.001* t(37)=-5.217, p<.001* F(1,74)=0.036 p =.850 η 2 = Κεφάλαιο 5

123 Αλγόριθμο ΕΚ 39 ΙΚ (.56) 2.47 (.49) 2.66 (.42) 3.16 (.37) t(38)=-4.026, p<.001* t(37)=-7.342, p<.001* F(1,74)= p <.001* η 2 =.292 Αποσφαλμάτωση ΕΚ 39 ΙΚ (.73) 2.17 (.56) 2.58 (.73) 2.69 (.70) t(38)=-2.176, p=.036* t(37)=-5.008, p<.001* F(1,74)=1.364 p =.247 η 2 =.018 Συνολικά ΕΚ 39 ΙΚ (.38) 2.10 (.42) 2,41 (.38) 2.72 (.38) t(38)=-8.888, p<.001* t(37)= , p<.001* F(1,74)= p <.001* η 2 =.199 γ) Ο Πίνακας 5.5 παρουσιάζει τα αποτελέσματα του πρωτοκόλλου Think-aloud (ΥΣ- TA) των μαθητών, συνολικά και αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ. Πίνακας 5.5 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-TA μεταξύ των ΕΚ και ΙΚ αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ Δεξιότητες ΥΣ ΕΚ M (SD) ΙΚ M (SD) Independent t-test Αφαίρεση 2.76 (.94) 2.88 (.79) t(75)=.632, p=.529 Γενίκευση 2.36 (.83) 2.73 (.65) t(75)=2.161, p=.034* Τμηματοποίηση 2.28 (.51) 2.61 (.45) t(75)=2.937, p=.004* Αλγόριθμο 2.88 (.70) 3.31 (.51) t(75)=3.088, p=.003* Άρθρωμα 2.59 (.79) 2.92 (.73) t(75)=1.915, p=.059 Αποσφαλμάτωση 2.69 (.94) 2.76 (.65) t(68)=.386, p=.701 Συνολικά ΥΣ-TA 2.59 (.57) 2.87 (.44) t(75)=2.360, p=.021* δ) Ο Πίνακας 5.6 παρουσιάζει στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στις βαθμολογίες ΥΣ-TA και ΥΣ-3 των μαθητών, εστιάζοντας: α) στην εξέλιξη της ΥΣ, από την αρχική κατάσταση ΥΣ-3 στην τελική ΥΣ-TA σε κάθε ομάδα και β) συγκρίνοντας την ΥΣ-TA μεταξύ των ομάδων ΕΚ και ΙΚ, έχοντας ως συμμεταβλητή την αρχική κατάσταση ΥΣ-3 Πίνακας 5.6 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-TA και ΥΣ-3 αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ Επίπεδο καθοδήγησης N ΥΣ-3 M (SD) ΥΣ-TA M (SD) Paired t-test ΥΣ-ΤΑ σύγκριση με ΥΣ-3 (ίδια ομάδα μαθητών) ANCOVA συγκρίνοντας ΥΣ-ΤΑ μεταξύ των ομάδων ΕΚ & IK (ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) Ο ρόλος της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ - 123

124 ΕΚ 39 ΙΚ 38 Συνολικά (.38) 2.59 (.57) t(38)=-8.093, p<.001* 2.10 (.42) 2.87 (.44) t(37)= , p<.001* 2.07 (.40) 2.73 (.53) t(76)= , p<.001* F(1,74)=6.994 p =.010 η 2 = Σχετικά με την Επίλυση Προβλήματος Τα αποτελέσματα που προέκυψαν σχετικά με τις δεξιότητες ΕΠ είναι τα ακόλουθα: α) Ο Πίνακας 5.7 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στις βαθμολογίες ΕΠ-3 και ΕΠ-9 των μαθητών: α) στην κάθε ομάδα μεταξύ ΕΠ-9 και ΕΠ-3 και β) μεταξύ των ομάδων ΕΚ και ΙΚ, συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΕΠ-9 με συμμεταβλητή την ΕΠ-3. Πίνακας 5.7 Σύγκριση βαθμολογιών ΕΠ-9 και ΕΠ-3 στις ομάδες ΕΚ και ΙΚ Paired t-test ANCOVA Δεξιότητες Επίπεδο καθοδήγησης/ N ΕΠ-3 M (SD) ΕΠ-9 M (SD) ΕΠ-9 σύγκριση με ΕΠ-3 (ίδια ομάδα Συγκρίνοντας ΕΠ-9 μεταξύ ΕΚ & ΙΚ (ΕΠ-3 ως μαθητών) συμμεταβλητή) ΕΠ ΕΚ 39 ΙΚ 38 Συνολικά (.37) 2.69 (.41) 2.53 (.50) 3.18 (.44) 2.46 (.44) 2.93 (.49) t(38)=-3.833, p<.001* t(37)=-7.142, p<.001* t(76)=-7.515, p<.001* F(1,74)= p <.001* η 2 =.245 β) Ο πίνακας 5.8 παρουσιάζει στατιστικό έλεγχο που εφαρμόζεται στις βαθμολογίες ΕΠ-ΤΑ των φοιτητών συγκρίνοντας: i) μεταξύ ομάδων, ii) με ΕΠ-3 στην ίδια ομάδα σπουδαστών (paired t-test) και iii) ως μεταβλητό. Πίνακας 5.8 Σύγκριση βαθμολογιών ΕΠ-ΤΑ και ΕΠ-3 στις ομάδες ΕΚ και ΙΚ / N ΕΠ-3 M (SD) ΕΠ-TA M (SD) Καθοδήγηση Independent t-test Συγκρίνοντας ΕΠ-ΤΑ μεταξύ ΕΚ & ΙΚ Paired t-test ΕΠ-ΤΑ σύγκριση με ΕΠ-3 (ίδια ομάδα μαθητών) ANCOVA Συγκρίνοντας ΕΠ-ΤΑ μεταξύ ΕΚ & ΙΚ (ΕΠ-3 ως συμμεταβλητή) Κεφάλαιο 5

125 ΕΚ t(38)=-5.730, 39 ΙΚ 38 Συνολικά (.37) 2.53 (.50) 2.46 (.38) 3.36 (.50) 3.10 t(75)=4.915 p<.001* p<.001* t(37)=-8.641, p<.001* t(76)=-9.784, F(1,74)= p <.001* η 2 = (.44) (.51) p<.001* 5.5 Συζήτηση - Συμπεράσματα Η παρούσα μελέτη διερευνά την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ και ΕΠ σε δραστηριότητες ΕΡ, εστιάζοντας στο ρόλο της καθοδήγησης ελάχιστης ή ισχυρής. Οι δραστηριότητες ΕΡ βασίστηκαν στον παιδαγωγικό χαρακτήρα και στην οργάνωση του διδακτικού μοντέλου ΣΠΠΑ+. Μια αρχική διαπίστωση είναι ότι οι δεξιότητες ΥΣ και ΕΠ των μαθητών και των δύο ομάδων ΕΚ και ΙΚ σε μία πρώτη μέτρηση, στο τέλος της 3ης συνόδου, κυμαίνονται στο ίδιο επίπεδο, αυτό είναι προφανές από τα αποτελέσματα του πίνακα 5.2, όπου οι απαντήσεις των μαθητών στα ερωτηματολόγια - δραστηριότητες ΥΣ-3 και ΕΠ-3 είναι σχεδόν πανομοιότυπες. Στο τέλος όμως των δραστηριοτήτων, όπως έδειξαν τα παραπάνω αποτελέσματα, όλοι οι μαθητές βελτίωσαν σημαντικά τις ικανότητές τους στην ΥΣ και στην ΕΠ, ανεξάρτητα από το βαθμό καθοδήγησης των μαθητών και τα διαφορετικής τροπικότητας εργαλεία αξιολόγησης (γραπτά και προφορικά). Δεξιότητες Υπολογιστικής Σκέψης. Εστιάζοντας στα αποτελέσματα των δύο ερωτηματολόγιων - δραστηριοτήτων στο τέλος της 3ης και 9ης συνεδρίας και συγκρίνοντας τις βαθμολογίες αυτές, παρατηρούμε ότι τόσο η ομάδα ΕΚ όσο και η ομάδα ΙΚ παρουσιάζουν στατιστικά σημαντική βελτίωση στις δεξιότητες ΥΣ, με την ομάδα ΙΚ να πετυχαίνει υψηλοτέρα επίπεδα από ότι η ομάδα ΕΚ και μάλιστα σε στατιστικά σημαντικό βαθμό (πίνακα 5.7). Παρατηρώντας τον Πίνακα 5.4, βλέπουμε ότι συγκρίνοντας τα μέτρα ΥΣ-9 (με ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων ΙΚ και ΕΚ εντοπίζονται στις περισσότερες περιπτώσεις. Επιπρόσθετα, παρατηρούμε ότι καθώς προχωρά η εκπαίδευση, οι μαθητές της ομάδας ΙΚ παρουσιάζουν στατιστικά σημαντική βελτίωση σε σύγκριση με τους μαθητές της ΕΚ όσον αφορά τις δεξιότητες: αφαίρεση, γενίκευση, αλγόριθμος και τμηματοποίηση της ΥΣ. Ωστόσο, οι δεξιότητες του αρθρώματος/διαδικασία και αποσφαλμάτωσης αναπτύσσονται (από ΥΣ-3 έως ΥΣ-9) στο ίδιο επίπεδο και για τις δύο ομάδες. Πιστεύουμε ότι αυτό πιθανόν να οφείλεται: α) για το άρθρωμα στο λόγο ότι η εκπαιδευτική γλώσσα οπτικού προγραμματισμού για το ΝΧΤ (LEGO Mindstorms Edu NXT Software) εμπεριέχει αυτούσια τη διαδικασία (MyBlock) και β) για την αποσφαλμάτωση, στο ότι οι ρομποτικές δραστηριότητες επιτρέπουν στους μαθητές να εφαρμόζουν συστηματικά την αποσφαλμάτωση ανεξάρτητα από την απάντησή τους στις οδηγίες - γραπτές ή προφορικές - και αυτό αντανακλάται στις βαθμολογίες τους. Τέλος, όσον αφορά τον αλγόριθμο, όπου και παρατηρείται η μεγαλύτερη στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο Ο ρόλος της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ - 125

126 ομάδων, με την ομάδα ΙΚ να υπερτερεί, πιστεύουμε ότι αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μαθητές της ομάδας ΙΚ, εξοικειώνονται περισσότερο με τη δεξιότητα του αλγορίθμου αποτυπώνοντας γραπτώς τα αλγοριθμικά βήματα που θα ακολουθήσει το ρομπότ τους. Στη συνέχεια, συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΥΣ-TA (Πίνακας 5.5), όπου η α- ξιολόγηση των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών προκύπτει από την περιγραφή της λύσης ενός προβλήματος με βάση το πρωτόκολλο Think-Aloud, με τις βαθμολογίες του ΥΣ-9 (Πίνακας 5.3), παρατηρούμε ότι οι μαθητές φτάνουν σε υψηλότερες βαθμολογίες σε όλες τις δεξιότητες ΥΣ. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι το πρωτόκολλο Think-Aloud, επιτρέπει στους μαθητές να εκφράσουν αναλυτικότερα τις σκέψεις τους για τη λύση που προτείνουν καθώς και για τις έννοιες ΥΣ που ενσωμάτωσαν σε αυτή. Ένας άλλος λόγος πιθανόν είναι ότι η αξιολόγηση με το πρωτόκολλο Think- aloud έλαβε χώρα μετά το μέτρο ΥΣ-9 και την τελική πρόκληση, που σημαίνει ότι οι μαθητές εξοικειώθηκαν περισσότερο και ήταν καλύτερα προετοιμασμένοι για ανταποκριθούν στο μέτρο ΥΣ-TA. Αναλύοντας τα αποτελέσματα στον Πίνακα 5.4 παρατηρούμε τα ίδια αποτελέσματα με αυτά του μέτρου ΥΣ-9 (Πίνακα 5.3), με μόνη διαφορά στη δεξιότητα της αφαίρεσης. Συγκεκριμένα, η ομάδα με ισχυρή καθοδήγηση βελτιώνει σημαντικά την βαθμολογία στο μέτρο ΥΣ-TA για τη γενίκευση, την τμηματοποίηση και τον αλγόριθμο αλλά δεν παρουσιάζει σημαντικές διαφορές στην αφαίρεση, την αποσφαλμάτωση και το άρθρωμα (όπου παρουσιάζεται ισχυρή τάση p = 0.059). Διερευνώντας τα αποτελέσματα παρατηρούμε ότι στην ομάδα ΙΚ οι βαθμολογίες ΥΣ-9 και ΥΣ-ΤΑ είναι στα ίδια επίπεδα (ΥΣ-9: M=2.79, SD=.72 και ΥΣ-ΤΑ: M=2.88, SD=.79), αντίθετα στην ομάδα ΕΚ παρουσιάζεται υψηλότερη βαθμολογία στο μέτρο ΥΣ-ΤΑ από το ΥΣ-9 (ΥΣ- 9: Μ=2.41, SD=.82 και ΥΣ-ΤΑ: Μ=2.76, SD=.94). Γεγονός που παρατηρείται με την αλλαγή της τροπικότητας του μέτρου αξιολόγησης, για το λόγο αυτό πιστεύουμε ότι αυτό οφείλεται κυρίως στην εξοικείωση της ομάδας ΕΚ με τις προφορικές απαντήσεις. Επιπλέον, συγκρίνοντας τη βαθμολογία ΥΣ-TA με την ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή (ANCOVA στον Πίνακα 5.5), βλέπουμε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων, με την ομάδα ΙΚ να υπερτερεί στη βαθμολογία. Τέλος, παρατηρώντας τις υποκειμενικές απόψεις των μαθητών στις ημιδομημένες συνεντεύξεις, σχετικά με τις δεξιότητες ΥΣ, παρατηρούμε ότι οι μαθητές ανέφεραν ικανοποιητική κατανόηση και αφομοίωση αυτών των δεξιοτήτων στην πορεία των δραστηριοτήτων. Τα βασικά ευρήματα συνοψίζονται παρακάτω : α) Οι μαθητές τόνισαν ότι, αν και αρχικά δεν είχαν προηγούμενη γνώση αυτών των εννοιών, κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων εξοικειώθηκαν με αυτές, β) Σχετικά με την αφαίρεση, αντιμετώπισαν δυσκολίες στον εντοπισμό και την περιγραφή της κοινής συμπεριφοράς στα διάφορα σενάρια-προβλήματα, αλλά παρόλα αυτά μετά την αρχική προπόνηση οι μαθητές ήταν σε θέση να εντοπίσουν εύκολα τις κοινές προγραμματιστικές δομές, γ) Οι μαθητές θεώρησαν τη γενίκευση ως την πιο δύσκολη έννοια. Ωστόσο, στην πορεία των δραστηριοτήτων, οι μαθητές πρότειναν ικανοποιητική γενικές λύσεις, όχι όμως το ίδιο εύστοχα σε κάθε δραστηριότητα. δ) Σχετικά με την τμηματοποίηση, οι Κεφάλαιο 5

127 περισσότεροι από τους μαθητές χωρίζουν τα προβλήματα σε μικρότερα, όταν το απαιτεί η πολυπλοκότητα του προβλήματος. Ωστόσο, δήλωσαν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις θα προτιμούσαν να μην εφαρμόσουν την τμηματοποίηση, αλλά να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα συνολικά, προκειμένου να δουν το συντομότερο δυνατόν το ρομπότ τους σε δράση. ε) Οι μαθητές δήλωσαν ότι χρειάστηκαν κάποιο χρόνο για να εξοικειωθούν με τη λεπτομερή βήμα-βήμα περιγραφή του αλγορίθμου, και θεώρησαν πολύ χρήσιμα τα ενδεικτικά βήματα των οδηγιών του φύλλου εργασίας, στ) Ενδιαφέρουσα και χρήσιμη θεώρησαν τη δεξιότητα του αρθρώματος, οι περισσότεροι δήλωσαν ότι τους αρέσει να δημιουργούν τις δικές τους εντολές (Myblocks). ζ) Σχετικά με την αποσφαλμάτωση, δήλωσαν ότι αρχικά ζητούσαν τη βοήθεια των εκπαιδευτικώνπροπονητών για να εντοπίσουν και να διορθώσουν τα λάθη, ωστόσο σύντομα με την καθοδήγησή τους, κατάφεραν να εντοπίζουν και να λύνουν τα λάθη μόνοι τους, γεγονός που τους έδινε μεγάλη ικανοποίηση. Δεξιότητες επίλυσης προβλήματος. Εστιάζοντας στα αποτελέσματα των μαθητών που αφορούν στην επίλυση προβλημάτων (Πινάκα 5.7 και 5.8), και τα οποία προκύπτουν από τα μέτρα α) ερωτηματολόγια - δραστηριότητες στην 3η και 9η συνεδρία (ΕΠ-3, ΕΠ-9) και β) Think-Aloud (ΕΠ-ΤΑ), παρατηρούμε ότι όλοι οι μαθητές ανέπτυξαν σημαντικά τις δεξιότητες ΕΠ στο τέλος των συνεδριών. Με τους μαθητές της ΙΚ να παρουσιάζουν, όπως και στις δεξιότητες ΥΣ, στατιστικά σημαντικά υψηλότερο επίπεδο σε σύγκριση με την ομάδα ΕΚ. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα στα δύο μέτρα παρατηρούμε ότι και οι δύο ομάδες πέτυχαν υψηλότερη βαθμολογία στο μέτρο Thinkaloud, αυτό μπορεί να οφείλεται στους ίδιους λόγους που αναφέραμε παραπάνω (στο ΥΣ-ΤΑ) δηλ. τη δυνατότητα αναλυτικής περιγραφής των σκέψεων τους και την επιπλέον εξοικείωση μετά την τελική πρόκληση. Επιπλέον όπως προκύπτει από την ανάλυση περιεχομένου της ημιδομημένης συνέντευξης, οι μαθητές θεώρησαν ότι οι αναλυτικές οδηγίες, βήμα-προς-βήμα σχετικά με τη διαδικασία επίλυσης των προβλημάτων στα φύλλα εργασίας, ήταν πολύ χρήσιμες. Ανέφεραν επίσης ότι κάποιες οδηγίες έρχονται στο μυαλό όταν λύνουν προβλήματα σε άλλα μαθήματα, π.χ. μαθηματικά. Σχετικά με την Καθοδήγηση, τη Συνεργασία, τη Ρομποτική. Οι ημιδομημένες συνεντεύξεις και οι παρατηρήσεις των εκπαιδευτικών-προπονητών έδειξαν ότι: α) η καθοδήγηση ήταν πολύ σημαντική για την υλοποίηση των δραστηριοτήτων τους. Οι μαθητές θεώρησαν πολύ χρήσιμες και υποστηρικτικές τις αναλυτικές οδηγίες στις πρώτες συνεδρίες, θα προτιμούσαν όμως στη πορεία να ήταν λιγότερο αναλυτικές, β) οι μαθητές που ακολούθησαν ισχυρή καθοδήγηση, δήλωσαν ότι αν και κατανοούν ότι η προτροπή για γραπτές απαντήσεις τους βοηθά να μάθουν καλύτερα, είναι κουραστική και καθόλου ευχάριστη. Επιπλέον, θεώρησαν ότι το να απαντούν πάντα γραπτά στα ερωτήματα ήταν χρονοβόρο και ήταν η αιτία που καθυστερούσαν να δουν το ρομποτάκι τους να υλοποιεί το πρόγραμμα. Αρκετοί δήλωσαν ότι θα προτιμούσαν να απαντούν γραπτά σε λιγότερες ερωτήσεις, γ) οι μαθητές χρειάστηκαν λίγο χρόνο και την παρότρυνση των εκπαιδευτικών για να εξοικειωθούν και αναλάβουν τους ρόλους τους. Με τη συζήτηση κατανόησαν ότι τα σενάρια συνεργασίας ήταν αυτά που βοήθησαν να συνεργαστούν καλά και να αποφύγουν τα διάφορα προβλήματα που προέκυπταν στη μεταξύ τους συνεργασία, τέλος, δ) οι μαθητές ενθουσιάστηκαν με τη ρομποτική Ο ρόλος της καθοδήγησης στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ - 127

128 και εξέφρασαν το ενδιαφέρον τους να συνεχίσουν να ασχολούνται, καθώς και την α- πορία τους γιατί η ρομποτική δεν κανονικό μάθημα του σχολείου; Συνολικά, η μελέτη δείχνει ότι: (α) Οι ρομποτικές δραστηριότητες με βάση το ΣΠΠΑ + δημιουργούν ένα δημιουργικό εκπαιδευτικό πλαίσιο, το οποίο μπορεί να υποστηρίξει την ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών, όπως η Υπολογιστική Σκέψη και η Επίλυση Προβλήματος. (β) Οι μαθητές με ισχυρή καθοδήγηση αναπτύσσουν δεξιότητες Υπολογιστικής Σκέψης και Επίλυσης Προβλημάτων, σε υψηλότερο βαθμό από τους μαθητές της ομάδας ελάχιστης καθοδήγησης. Δεδομένου ότι και οι δύο ομάδες ακολουθούσαν τις ίδιες οδηγίες και κατευθυντήριες γραμμές, είναι προφανές ότι η διαφορά αυτή προέκυψε από την απαίτηση για γραπτές απαντήσεις στους μαθητές της ομάδας ισχυρής καθοδήγησης. Η επόμενη μελέτη μας διερευνά ένα εκπαιδευτικό σχεδιασμό που αποσκοπεί να μειώσει τον φόρτο εργασίας που προκαλεί η γραφή διατηρώντας τα μαθησιακά της οφέλη Κεφάλαιο 5

129 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων των μαθητών στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ 6.1 Εισαγωγή - Ερευνητικοί στόχοι 6.2 Μέθοδος 6.3 Εργαλεία αξιολόγησης 6.4 Αποτελέσματα 6.5 Συζήτηση 6.6 Συμπεράσματα Μελλοντικοί στόχοι 6.1 Εισαγωγή - Ερευνητικοί στόχοι Στο Κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται η τελευταία έρευνα, η οποία εστιάζει στο ρόλο της τροπικότητας των απαντήσεων των μαθητών, σε ερωτήσεις προτροπής και καθοδήγησης των εκπαιδευτικών για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ. Η έρευνα αυτή είναι συνέχεια της προηγούμενης έρευνας, της οποίας τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ισχυρή καθοδήγηση, με προτροπή για γραπτές απαντήσεις, επιδρά θετικά στην ανάπτυξη ΥΣ, δημιουργεί όμως αυξημένο φόρτο εργασίας και είναι κουραστική για τους μαθητές. Με βάση τα δεδομένα αυτά, εστιάσαμε στη διερεύνηση τεχνικών καθοδήγησης και προτροπής των μαθητών, οι οποίες θα μειώσουν το φόρτο εργασίας, που προκαλεί η παροχή γραπτών απαντήσεων, χωρίς όμως να μειώσουν τα μαθησιακά οφέλη. Συγκεκριμένα, διερευνήσαμε την επίδραση τριών διαφορετικής τροπικότητας απαντήσεων των μαθητών σε ερωτήσεις προτροπής: (α) γραπτών απαντήσεων, (β) επιλογής της σωστής απάντησης σε μια σειρά πιθανών απαντήσεων στην ίδια ερώτηση και (γ) καμία ρητή απάντηση. Τα βασικά ερευνητικά ερωτήματα που θέτει η έρευνα είναι: (α) Ποιο το αντίκτυπο της τροπικότητας των απαντήσεων των μαθητών γραπτές, επιλογής, όχι ρητή απάντηση- σε ερωτήσεις προτροπής για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ σε δραστηριότητες ΕΡ; Ποια μορφή απαντήσεων οδηγεί σε καλύτερα μαθησιακά οφέλη; (β) Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθε μορφής απόκρισης; 6.2 Μέθοδος Προκειμένου να διερευνηθεί ο ρόλος των τριών διαφορετικής τροπικότητας α- παντήσεων των μαθητών, οι μαθητές χωρίστηκαν σε τρεις συνθήκες πειραματισμού: 1η συνθήκη: χωρίς ρητή απάντηση - Συζητώ - Σ, οι μαθητές καλούνται να συζητήσουν χωρίς να απαντήσουν ρητά σε οποιαδήποτε από τις ερωτήσεις προτροπής κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας, Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 129

130 2η συνθήκη: επιλέγω τη σωστή απάντηση Επιλέγω Ε, οι μαθητές καλούνται να επιλέξουν τη σωστή απάντηση, από μια σειρά πιθανών απαντήσεων στην ίδια ερώτηση και, τέλος, 3η συνθήκη: γράφω την απάντησή μου Γράφω - Γ, οι μαθητές μελετούν τις ίδιες περιπτώσεις, αλλά καλούνται να παρέχουν γραπτές απαντήσεις Συμμετέχοντες Τα σεμινάρια ΕΡ πραγματοποιήθηκαν σε Δημοτικό Σχολείο της Κοζάνης. Συνολικά στη μελέτη συμμετείχαν 56 μαθητές (27 αγόρια και 29 κορίτσια της ΣΤ τάξης), τριών τμημάτων. Η έρευνα υλοποιήθηκε σε 10 συνεδρίες η οποίες διήρκεσαν δύο ώρες η καθεμία. Για το σκοπό αυτής της μελέτης χρησιμοποιήσαμε το εκπαιδευτικό εργαλείο Lego Mindstorms NXT 2.0. Οι συμμετέχοντες μαθητές κατανεμήθηκαν σε κάθε συνθήκη ανά τμήμα, συγκεκριμένα: Συζητώ (ομάδα Σ ): 18 μαθητές, 7 αγόρια και 11 κορίτσια Επιλέγω (ομάδα Ε ): 19 μαθητές, 9 αγόρια και 10 κορίτσια Γράφω (ομάδα Γ ): 19 μαθητές, 11 αγόρια και 8 κορίτσια Διαδικασία Η οργάνωση των δραστηριοτήτων βασίστηκε στο διδακτικό μοντέλο ΣΠΠΑ+, εστιάζοντας σε στοχευµένες παρεμβάσεις και στρατηγικές των εκπαιδευτικών για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών. Οι στρατηγικές αυτές βασίζονται στο προτεινόμενο μοντέλο για την ανάπτυξη ΥΣ, που χρησιμοποιήθηκε στην προηγούμενη έρευνα, και το οποίο εστιάζει στις δεξιότητες: Αφαίρεση, Γενίκευση, Αλγόριθμο, Άρθρωμα, Αποσφαλμάτωση. Στη συγκεκριμένη μελέτη, οι ερωτήσεις καθοδήγησης - προτροπής για την ΥΣ, συνδυάστηκαν με τις αρμοδιότητες και τα καθήκοντα του κάθε ρόλου, όπως παρουσιάζονται παρακάτω στον Πίνακα 6.1. Σε κάθε συνεδρία οι μαθητές, και των τριών συνθηκών Σ / Γ / Ε, εργάζονται σε μικρές ομάδες των 3 ή 2 μελών. Η συνεργασία μεταξύ των μελών της ομάδας καθοδηγείται από σενάρια συνεργασίας (collaboration scripts), τα οποία ενθαρρύνουν τη συμμετοχή όλων των μελών, δημιουργούν προϋποθέσεις για ομότιμη συνεργασία, και εμπλέκουν τους μαθητές σε γόνιμη και παραγωγική μάθηση. Το σενάριο καθοδηγεί τη μεταξύ των μελών αλληλεπίδραση σε όλα τα στάδια υλοποίησης κάθε δραστηριότητας, αναθέτοντας στους μαθητές ρόλους και καθήκοντα. Οι μαθητές αναλαμβάνουν ρόλους: του Υπεύθυνου Αναλυτή, του Υπεύθυνου Προγραμματιστής και του Υπεύθυνου Αποσφαλμάτωσης-Αξιολόγησης. Σε κάθε δραστηριότητα ένα μέλος της ομάδας είναι υπεύθυνο για την ολοκλήρωση μιας συγκεκριμένης διαδικασίας. Ο κάθε υπεύθυνος εκφράζει πρώτος τη γνώμη του, συντονίζει τη συζήτηση ανάμεσα στα μέλη της ομάδας δίνοντας τους τη δυνατότητα να συζητήσουν την πρότασή του και να εκφράσουν όλοι την άποψη τους, και τέλος, αποφασίζει για την τελική του πρόταση την καταθέτει, ανάλογα με τη ομάδα πειραματισμού στην οποία ανήκουν, Συζητώντας, Επιλέγοντας ή Γράφοντας στο φύλλο εργασίας. Σε όλη τη διαδικασία οι μαθητές όλων Κεφάλαιο 6

131 των ομάδων πειραματισμού καθοδηγούνται από τα φύλλα εργασίας, με οδηγίες βήμα προς βήμα, στη υλοποίηση αυθεντικών προβλημάτων, εστιάζοντας στην ανάπτυξη βασικών δεξιοτήτων ΥΣ. Οι ρόλοι εναλλάσσονται σε κάθε δραστηριότητα, ώστε όλοι οι μαθητές να εξοικειωθούν με τα καθήκοντα και τις δεξιότητες που εμπεριέχει ο κάθε ρόλος. Η σύνδεση του κάθε ρόλου με τις δεξιότητες ΥΣ, παρουσιάζεται αναλυτικά στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 6.1 Ρόλοι - Αρμοδιότητες - Καθοδήγηση για την ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΥΣ Ρόλος Υπεύθυνος Αναλυτής Υπεύθυνος Προγραμματιστής Υπεύθυνος Αποσφαλ- μάτωσης- Αξιολόγησης Καθοδήγηση - προτροπή για την Ανάπτυξη Δεξιοτήτων ΥΣ Διαβάστε το πρόβλημα σε όλη την ομάδα. Αναλύστε το πρόβλημα στην ομάδα, προσδιορίζοντας τα δεδομένα και τα ζητούμενα του προβλήματος. Διαχωρίστε τη σημαντική από την περιττή πληροφορία (Αφαίρεση) Μειώστε την πολυπλοκότητα αφαιρώντας περιττές λεπτομέρειες ( Αφαίρεση) Ανατρέξτε σε παρόμοια προβλήματα που αντιμετώπισε η ομάδα σας στο παρελθόν ( Αφαίρεση) Αναλύστε και προσδιορίστε τις κοινές συμπεριφορές ή τις κοινές δομές προγραμματισμού μεταξύ διαφορετικών σεναρίων (Αφαίρεση) Γράφτε λεπτομερώς βήμα προς βήμα τις ενέργειες που πρέπει να κάνει το ρομπότ (Αλγόριθμος) Προτείνετε εναλλακτικούς αλγορίθμους για το ίδιο πρόβλημα (Αλγόριθμος) Προσπαθήστε να βρείτε τον πιο αποτελεσματικό αλγόριθμο (Αλγόριθμος) Δημιουργήστε αυτόνομα τμήματα κώδικα που θα χρησιμοποιηθούν στο ίδιο ή και σε διαφορετικά προβλήματα (Άρθρωμα) Δημιουργείστε και τρέξτε το πρόγραμμα. Ελέγξτε εάν το πρόγραμμα λειτουργεί σωστά και επισημάνετε πιθανά λάθη. (Αποσφαλμάτωση) Σκεφτείτε ποιο μέρος του κώδικα μπορεί να προκαλεί το σφάλμα. (Αποσφαλμάτωση) Προτείνετε διορθώσεις όπου χρειάζεται και ελέγξτε αν αυτές είναι οι σωστές. (Αποσφαλμάτωση) Επαναλαμβάνει τις δύο προηγούμενες διαδικασίες έως ότου το πρόγραμμα λειτουργήσει σωστά. (Αποσφαλμά- Δεξιότητες ΥΣ Αφαίρεση Αλγόριθμο Άρθρωμα Αποσφαλμάτωση/ Γενίκευση Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 131

132 τωση) Σε περίπτωση μη εντοπισμού του προβλήματος, ελέγξτε τη λειτουργία επιμέρους τμημάτων του κώδικα. Σχεδιάστε και εκτελέστε σχέδια δοκιμών και ερμηνεύστε τα αποτελέσματα (δοκιμές). (Αποσφαλμάτωση) Αξιολογείστε την τελική λύση και προτείνετε βελτιώσεις εάν το θεωρείτε αναγκαίο. Διευρύνετε την υπάρχουσα λύση σε ένα συγκεκριμένο πρόβλημα προκειμένου να καλυφθούν περισσότερες δυνατότητες / περιπτώσεις. (Γενίκευση) Η λύση που προτείνετε είναι πιο γενική; αν ναι, γιατί; (Γενίκευση) Κατά τη διάρκεια των συνεδριών, ο εκπαιδευτικός έχει το ρόλο του υποστηρικτή που καθοδηγεί τους μαθητές με κατάλληλες ερωτήσεις προτροπής στην επίλυση του προβλήματος και στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ. Οι συνεδρίες ΕΡ οργανώθηκαν βάσει του ΣΠΠΑ+ σε τρία στάδια: Εισαγωγικό στάδιο: 1 συνεδρία, στάδιο Προπονήσεων: 8 συνεδρίες και τέλος το στάδιο της Πρόκλησης: 1 συνεδρία. Στην 1 η συνεδρία, γίνεται μια παρουσίαση γενικά για τη ρομποτική, τα ρομπότ Lego Mindstorms NXT, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν στη μελέτη μας, και το προγραμματιστικό περιβάλλον Lego Edu NXT-G. Ακολουθεί η οργάνωση των ομάδων και η ενημέρωσή τους για τη διαδικασία που θα ακολουθούμε σε κάθε συνεδρία καθώς και για τη συνεργασία μέσα στην ομάδα και μεταξύ των ομάδων. Τέλος, δίνονται δύο ατομικά ερωτηματολόγια: α) το Ερωτηματολόγιο προφίλ μαθητή: για την αποτύπωση του προφίλ του μαθητή σχετικά με την εμπειρία του στους υπολογιστές και στη ρομποτική και β) το Ερωτηματολόγιο σεναρίων ΥΣ: για μία πρώτη μέτρηση των δεξιοτήτων ΥΣ. Στις τρεις πρώτες συνεδρίες δίνονται στους μαθητές φύλλα εργασίας για την εξοικείωσή τους με τη λειτουργία του ρομπότ, τις βασικές έννοιες προγραμματισμού, εστιάζοντας στις δεξιότητες ΥΣ. Στη συνέχεια δίνουμε το πρώτο ερωτηματολόγιοδραστηριότητα για να διερευνήσουμε την κατανόηση στις δεξιότητες ΥΣ μετά την 3 η συνεδρία, όπου όλοι οι μαθητές έχουν μία πρώτη εξοικείωση με τις δεξιότητες ΥΣ σε ένα κοινό εργαλείο προγραμματισμού. Από την 4 η έως και 9 η συνεδρία οι μαθητές, προτρέπονται να ενσωματώσουν όλες τις δεξιότητες της ΥΣ σε δραστηριότητες κλιμακούμενης δυσκολίας. Στις δραστηριότητες οι μαθητές προγραμματίζουν τα ρομπότ να υλοποιήσουν αυθεντικά σενάρια όπως: συναγερμό, αυτοκίνητο που ακολουθεί τους κανόνες κυκλοφορίας, ανακύκλωσης υλικών, συγκρουόμενα αυτοκίνητα σε λούνα-παρκ, παιχνίδι κούκλα κλπ. Ακολούθησε ένα δεύτερο ερωτηματολόγιο-δραστηριότητα και ένα ερωτηματολόγιο α- πόψεων των μαθητών για την καταγραφή των απόψεων των μαθητών. Στις συνεδρίες Κεφάλαιο 6

133 αυτές, προκειμένου να μετριάσουμε το φόρτο εργασίας που συνεπάγεται η συνεχής προτροπή, η αυστηρή καθοδήγηση αποσύρεται στην τελευταία δραστηριότητα κάθε συνεδρίας. Συγκεκριμένα, στα φύλλα εργασίας δεν παρέχεται λεπτομερής καθοδήγηση, αλλά τίθενται μόνο ερωτήματα που προτρέπουν τους μαθητές να σκεφτούν σχετικά με την εφαρμογή των δεξιοτήτων. Με αυτόν τον τρόπο δίνεται στους μαθητές η ευκαιρία να επεκτείνουν το πρόβλημα χρησιμοποιώντας τη φαντασία τους. Τέλος, ακολούθησε το στάδιο της πρόκλησης όπου όλες οι ομάδες προετοιμάστηκαν για να υλοποιήσουν μια σύνθετη δραστηριότητα, ακολούθησε ο διαγωνισμός μεταξύ των ομάδων όπου νικήτρια ήταν η ομάδα με τις καλύτερες επιδόσεις. Με την ολοκλήρωσή της διαδικασίας αυτής, συζητήσαμε στην ολομέλεια τα πλεονεκτήματα και τις αδυναμίες των λύσεων και των στρατηγικών που υιοθέτησε η κάθε ομάδα. Σε όλη τη διάρκεια των προπονήσεων, ο εκπαιδευτικός παρατηρεί τους μαθητές, ελέγχει αν ενσαρκώνουν το ρόλο τους και αν υλοποιούν τα βήματα για την κατάκτηση των δεξιοτήτων ΥΣ, και όταν χρειάζεται, παρεμβαίνει υποστηρικτικά καθοδηγώντας τους μαθητές με κατάλληλα σχόλια και προτροπές. Ο ρόλος του είναι περισσότερο απαιτητικός διότι, οι διαφορετικής τροπικότητας απαντήσεις των μαθητών απαιτούν διαφορετική προσέγγιση, ενθάρρυνση και καθοδήγηση από τον εκπαιδευτικό προς στους μαθητές για να μπορέσουν να ανταποκριθούν στις προτροπές αποτελεσματικά και αποδοτικά. Συνολικά, η δομή και τα διάφορα εργαλεία συλλογής δεδομένων στα σεμινάρια παρουσιάζονται στο παρακάτω σχεδιάγραμμα (Εικόνα 6.1). Εικόνα 6.1 Οργανωτική διάρθρωση σεμιναρίων Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 133

134 6.3 Εργαλεία αξιολόγησης Στη έρευνα μας χρησιμοποιήθηκε πληθώρα εργαλείων αξιολόγησης, ποιοτικών και ποσοτικών, αποσκοπώντας σε περισσότερο αξιόπιστα και έγκυρα ερευνητικά αποτελέσματα. Πολλοί ερευνητές (Hopkins, 1995; Flick, 1998; Dragonas et al., 1999) υποστηρίζουν ότι η πολυμεθοδική προσέγγιση, όπως την αποκαλούν ή διαφορετικά ο τριγωνισμός, δηλ. ο συνδυασμός διαφορετικών μεθοδολογικών προσεγγίσεων, είναι σημαντική καθώς αξιοποιούνται τα πλεονεκτήματα κάθε μεθόδου και τα δεδομένα αλληλοσυμπληρώνονται μεταξύ τους αναδεικνύοντας εκείνα τα στοιχεία της έρευνας που απαιτούν την προσοχή μας και την περαιτέρω διερεύνηση. Τα εργαλεία αξιολόγησης που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα για τη συλλογή δεδομένων, και τα αντίστοιχα μέτρα τους είναι τα εξής: Ερωτηματολόγιο προφίλ μαθητή: Αρχικά δόθηκε ένα ατομικό ερωτηματολόγιο για την αποτύπωση του μαθησιακού προφίλ. Το ερωτηματολόγιο καταγράφει μερικά απλά δημογραφικά δεδομένα των μαθητών (π.χ. το φύλο μαθητών), το υπόβαθρο τους στη χρήση υπολογιστών (για παράδειγμα, η συχνότητα χρήσης υπολογιστή, η εμπειρία στον υπολογιστή κ.λπ.) και τέλος την εμπειρία τους με τη ρομποτική (όπως προηγούμενες γνώσεις σχετικά με την κατασκευή και τον προγραμματισμό ενός ρομπότ). (Παράρτημα Β.1) Ερωτηματολόγιο σεναρίων ΥΣ (ΥΣ-pre & ΥΣ-post): Το ερωτηματολόγιο δόθηκε ατομικά στην αρχή και στο τέλος του σεμιναρίου. Αποτελούνται από δεκατέσσερις (14) γενικού περιεχομένου ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής. Κάθε ερώτηση έχει τη μορφή ενός μικρού σεναρίου, το οποίο περιγράφει ένα γενικό - καθημερινό πρόβλημα, δίνονται τέσσερις πιθανές απαντήσεις και οι μαθητές καλούνται να επιλέξουν τη σωστή. Στη συνέχεια, θα αναφέρουμε τη μέτρηση που έλαβε χώρα στην αρχή του σεμιναρίου, πριν από κάθε δραστηριότητα, ως "Αρχικό επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών" (ή απλώς ΥΣ-pre) και την αντίστοιχη μέτρηση στο τέλος του σεμιναρίου, ως "Τελικό επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ" (ή απλώς ΥΣ-post). Δεδομένου ότι η ΥΣ-pre είναι μια μέτρηση που αντικατοπτρίζει τις δεξιότητες ΥΣ των μαθητών στην αρχή της εκπαίδευσής τους, τη χρησιμοποιούμε ως συμμεταβλητή στη στατιστική ανάλυση. Η βαθμολογική κλίμακα είναι 1-14 (Παράρτημα Β.2) Ερωτηματολόγιο - δραστηριότητα ΥΣ (ΥΣ-3 & ΥΣ-9): Το ερωτηματολόγιοδραστηριότητα, το οποίο δόθηκε και στις δύο προηγούμενες έρευνες, περιέχει δραστηριότητες ρομποτικής. Δόθηκε μετά την 3η συνεδρία ΥΣ-3 και στο τέλος της 9ης ΥΣ-9. Οι μαθητές κλήθηκαν να δώσουν απαντήσεις λύσεις σε δραστηριότητες ρομποτικής και να αναφέρουν τις έννοιες ΥΣ που ενσωμάτωσαν σε αυτές (π.χ. να εντοπίσουν και να διορθώσουν τα λάθη σε προτεινόμενο κώδικα (αποσφαλμάτωση), να προσδιορίσουν τις περιττές πληροφορίες ή τις ελλείψεις του κώδικα, να προσδιορίσουν την κοινή προγραμματιστική δομή ανάμεσα σε δύο δραστηριότητες (αφαίρεση), να προτείνουν και να δημιουργήσουν τμήματα block τα Κεφάλαιο 6

135 οποία θα επαναχρησιμοποιήσουν (άρθρωμα) κ.α.). Η αξιολόγηση των απαντήσεων των μαθητών στα δύο ερωτηματολόγια - δραστηριότητες βασίστηκε σε διαβαθμισμένα κριτήρια (rubric) χρησιμοποιώντας 4-βάθμια κλίμακα (Παράρτημα Β.8). Τα κριτήρια για κάθε δεξιότητα ΥΣ (αφαίρεση, γενίκευση, αλγόριθμος, άρθρωμα, α- ποσφαλμάτωση) βασίζονται στα βήματα και τις ενέργειες που ακολουθεί ο μαθητής για να οικοδομήσει τη συγκεκριμένη δεξιότητα (βλ. Πίνακα 6.1). Θεωρούμε ότι οι μετρήσεις ΥΣ-3 και ΥΣ-9 είναι δείκτες του επιπέδου ανάπτυξης των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών στις συγκεκριμένες συνεδρίες μετά την 3η συνεδρία και μετά τη 9 η αντίστοιχα. (Παράρτημα Β.3) Πρωτόκολλο Think-aloud (ΥΣ-TA): Μετά το στάδιο της πρόκλησης, δόθηκε στους μαθητές ατομικά μία δραστηριότητα και τους ζητήθηκε να περιγράψουν τη διαδικασία που θα ακολουθούσε το ρομπότ τους για να την υλοποίηση. Ο εκπαιδευτικός όταν το κρίνει απαραίτητο προτρέπει τους μαθητές να αναφερθούν σχετικά με τις έννοιες ΥΣ που ενσωμάτωσαν στη λύση τους. Η αξιολόγηση του μέτρου Thinkaloud βασίστηκε σε διαβαθμισμένα κριτήρια 4-βάθμια κλίμακας, όπως και στα ερωτηματολόγια - δραστηριότητες ΥΣ. (Παράρτημα Β.5) Ημιδομημένη Συνέντευξη: Την διαδικασία αξιολόγησης Think-aloud διαδέχθηκε η ημιδομημένη συνέντευξη, κατά την οποία ζητήθηκε από τους μαθητές σε ένα αρκετά ανοικτό πλαίσιο, να καταθέσουν τις υποκειμενικές τους απόψεις σχετικά με τις ακόλουθες πτυχές της δραστηριότητας: (α) κατανόηση και ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΥΣ, (β) τη συμβολή της καθοδήγησης στην εκπαιδευτική διαδικασία, (γ) τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της τροπικότητας των απαντήσεων στις προτροπές καθοδήγησης, δ) τα πλεονεκτήματα ή τα πιθανά προβλήματα στη μεταξύ τους συνεργασία, και ε) τι τους άρεσε και τι όχι στη όλη δραστηριότητα. Χρησιμοποιήθηκε ανάλυση περιεχομένου για να αξιολογήσουμε τα δεδομένα που συλλέξαμε και να καταγράψουμε τις απόψεις που κυριάρχησαν στις δηλώσεις των μαθητών. (Παράρτημα Β.6) Οι ημιδομημένες συνεντεύξεις είναι ένα αξιόπιστο και χρήσιμο εργαλείο (Welzel & Roth, 1998), με μεγάλο βαθμό ευελιξίας τόσο για τον εκπαιδευτικό όσο και για τον μαθητή. Δίνει τη δυνατότητα στον μαθητή να αναπτύξει ελεύθερα τα θέματα περιγράφοντας τις εμπειρίες και τις απόψεις του αναλυτικά. Δομημένη Παρατήρηση: Οι εκπαιδευτικοί προπονητές παρατηρούν τους μαθητές σε όλη διαδικασία και καταγράφουν σε δομημένα φύλλα παρατήρησης, τις α- ντιδράσεις τους στην πορεία υλοποίησης των δραστηριοτήτων, τη συνεργασία τους μέσα στην ομάδα, το ενδιαφέρον τους για την καλύτερη ολοκλήρωση της δραστηριότητας (Παράρτημα Β.7). Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, ο συνδυασμός της Συνέντευξης και της Παρατήρησης αποτελεί μια από τις πιο γνωστές μεθόδους διασταύρωσης των αποτελεσμάτων (τριγωνισμού), γιατί η συνέντευξη δίνει τη δυνατότητα στον εκπαιδευτικό να προχωρήσει πέρα από την εξωτερική συμπεριφορά που αποτυπώνεται με την παρατήρηση και να εξερευνήσει εσωτερικές πτυχές και σκέψεις του μαθητή (Bird et al., 1999; Μάγος, 2005). Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 135

136 6.4 Αποτελέσματα Από το Ερωτηματολόγιο Προφίλ Μαθητή προκύπτει ότι κανένας από τους συμμετέχοντες μαθητές δεν είχε προηγούμενη εμπειρία στη ρομποτική Ανάλυση Ερωτηματολογίων σεναρίων ΥΣ (ΥΣ-pre & ΥΣ-post) Διενεργήθηκε παραμετρική στατιστική ανάλυση, καθώς τα κριτήρια της κανονικότητας και της ομοιογένειας ικανοποιούνται (Field, 2000). Αρχικά ένας στατιστικός έλεγχος t-test εφαρμόστηκε στις απαντήσεις των μαθητών στο ερωτηματολόγιο ΥΣ-pre και στη συνέχεια μία συμμεταβλητή ανάλυση (ANCOVA) για τις μετρήσεις ΥΣ-post µε το ΥΣ-pre ως συμμεταβλητή. Ο παρακάτω Πίνακας 6.2 παρουσιάζει στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόζονται στις βαθμολογίες ΥΣ-pre και ΥΣ-post κάθε ομάδας και μεταξύ των ομάδων. Πίνακας 6.2 Συγκρίνοντας τις βαθμολογίες ΥΣ-pre και ΥΣ-post μεταξύ των ομάδων Συνθήκη N ΥΣ-pre M (SD) ΥΣ-post M (SD) Paired t-test Σύγκριση ζευγών δειγμάτων ΥΣ-post σύγκριση με ΥΣ-pre (ίδια ομάδα μαθητών) ANCOVA συγκρίνοντας ΥΣ-post μεταξύ των ομάδων (ΥΣ-pre ως συμμεταβλητή) Σ (1.13) 8.94 (1.77) t(17)=9.994, p<.001* Ε (1.20) (1.85) t(18)=9.409, p<.001* F(2,53)=4.831 Γ (1.18) 9.95 (1.31) t(18)=12.406, p<.001* p =.012 η 2 =.154 F(2,53)=0.171 ANOVA p =0.843 η 2 = t(55)=16.603, Συνολικά 56 (1.15) (1.72) p<.001* * Επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0.05 Αρχικά παρατηρούμε ότι η ανάλυση των μετρήσεων του ΥΣ-pre δεν έδειξε καμία στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των τριών ομάδων Σ, Ε και Γ. Στη συνέχεια, εστιάζοντας στα αποτελέσματα της ανάλυσης ANCOVA, παρατηρούμε την ύπαρξη στατιστικών διαφορών μεταξύ των ομάδων, χωρίς να διευκρινίζετε που οφείλονται αυτές οι διαφορές. Για το λόγο αυτό διεξήχθησαν μια σειρά από Tukey post-hoc tests, στις εξαρτημένες μεταβλητές που εμφανίζουν στατιστικά σημα Κεφάλαιο 6

137 ντικές διαφορές, από την ανάλυση αυτή προέκυψε ότι έχουμε στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων Σ και Ε (p=.049), ενώ δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των μαθητών των ομάδων Ε και Γ (p =.828) και Σ και Γ (p=.167). Παρακάτω στο γράφημα παρουσιάζονται οι μέσοι όροι των ΥΣ-pre και ΥΣ-post για τις ομάδες Σ, Ε και Γ, παρατηρούμε την ανάπτυξη της ΥΣ σε κάθε ομάδα. 10,5 10 9,5 9 8,5 8 7,5 Σ Ε Γ 7 6,5 6 ΥΣ-pre ΥΣ-post Γράφημα 6.1 Μέσοι όροι βαθμολογίας ΥΣ-pre και ΥΣ-post για τις ομάδες Σ, Ε και Γ Ανάλυση Ερωτηματολογίου - δραστηριοτήτων ΥΣ (ΥΣ-3 & ΥΣ-9) α) Ο Πίνακας 6.3 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που εφαρμόστηκαν στις βαθμολογίες ΥΣ -3 και ΥΣ -9 των μαθητών κάθε ομάδας και μεταξύ των ομάδων. Πίνακας 6.3 Σύγκριση βαθμολογίων ΥΣ-9 και ΥΣ-3 μεταξύ των ομάδων. ANCOVA Συνθήκη N ΥΣ-3 M (SD) ΥΣ-9 M (SD) Paired t-test ΥΣ-9 σύγκριση με ΥΣ-3 (ίδια ομάδα μαθητών) συγκρίνοντας ΥΣ-9 μεταξύ των ομάδων (ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) Σ 18 Ε 19 Γ (.41) 1.92 (.33) 2.09 (.26) 2.35 (.46) 2.64 (.51) 2.83 (.50) t(17)=-3.948, p=.001* t(18)=-6.391, p<.001* t(18)=-7.496, p<.001* F(2,52)= 9,368 p <.001* η 2 =.265 Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 137

138 F(2,53)=2.365 ANOVA p =0.104 η 2 =.082 Συνολικά (.35) (.52) t(55)=-9.038, p<.001 * Επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0.05 Στην παραπάνω ανάλυση παρατηρείται ότι στην αρχική κατάσταση ΥΣ-3 δεν υπάρχει καμία στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των τριών ομάδων. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης ANCOVA για τις μετρήσεις ΥΣ-9 δείχνουν στατιστική διαφορά μεταξύ των τριών ομάδων. Για να διευκρινιστεί ανάμεσα σε ποιες ομάδες υπάρχει η διαφορά διεξήχθη ανάλυση Tukey post-hoc, στις εξαρτημένες μεταβλητές που εμφάνισαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές. Από την ανάλυση αυτή προέκυψε ότι η βαθμολογία ΥΣ-9 των μαθητών της ομάδας Γ ήταν στατιστικά σημαντικά υψηλότερη (2.83±.50, p=.012) σε σύγκριση με την ομάδα Σ (2.35 ±.46). Ενώ δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των μαθητών των ομάδων Γ και Ε (p =.464) και Σ και Ε (p=.176). 2,9 Σύγκριση ΥΣ-3 με ΥΣ-9 στις ομάδες Σ, Ε, Γ 2,7 2,5 2,3 2,1 Σ Ε Γ 1,9 1,7 ΥΣ-3 ΥΣ-9 Γράφημα 6.2 Μέσοι όροι βαθμολογίας ΥΣ-3 και ΥΣ-9 των ομάδων Σ, Ε και Γ β) Στη συνέχεια ο Πίνακας 6.4 παρουσιάζει τους στατιστικούς ελέγχους που ε- φαρμόστηκαν στις βαθμολογίες ΥΣ -9 των μαθητών μεταξύ των ομάδων με συμμεταβλητή την ΥΣ -3, με σκοπό να εξεταστούν πιθανές στατιστικές διαφορές για κάθε δεξιότητα ΥΣ μεταξύ των τριών ομάδων στο τέλος της εκπαίδευσης Κεφάλαιο 6

139 Πίνακας 6.4 Σύγκριση μεταξύ των ομάδων των βαθμολογιών ΥΣ-9 με συμμεταβλητή ΥΣ-3 αναλυτικά για κάθε δεξιότητα ΥΣ Δεξιότητες ΥΣ Σ Ε Γ ANCOVA ΥΣ-9 μεταξύ των ομάδων (ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) M SD M SD M SD F(2,52) p η 2 Αφαίρεση , ,058 Γενίκευση Άρθρωμα *.117 Αλγόριθμο < Αποσφαλμάτωση Συνολικά < Η ανάλυση στον παραπάνω πίνακα εντοπίζει στατιστικές σημαντικές διαφορές μεταξύ των τριών ομάδων στις δεξιότητες Άρθρωμα και Αλγόριθμο καθώς και στο Σύνολο της ΥΣ, δεν διευκρινίζει όμως ανάμεσα σε ποιες ομάδες υπάρχει διαφορά. Για το λόγο αυτό διεξήχθη ανάλυση Tukey post-hoc, στις δεξιότητες που εμφάνισαν στατιστικά σημαντικές διαφορές. Συγκεκριμένα έδειξε ότι: (i) για το Άρθρωμα, η ανάλυση έδειξε ότι η βαθμολογία ΥΣ-9 του αρθρώματος των μαθητών της ομάδας Σ ήταν στατιστικά σημαντικά χαμηλότερη (1.81 ±.86) σε σύγκριση με την ομάδα Ε (2.61 ± 1.19, p =.041) και την ομάδα Γ (2.66 ±.83, p =.028). Ενώ μεταξύ των μαθητών των ομάδων Ε και Γ δεν παρουσιάστηκε διαφορά (p =.985). (ii) για τον Αλγόριθμο, οι μαθητές ( Γ ) που απαντούσαν γραπτά στις προτροπές παρουσίασαν στατιστικά σημαντικά υψηλότερη βαθμολογία (3.26 ±.65) σε σύγκριση με την ομάδα Ε (2.74 ±.56, p =.027) και την ομάδα Σ (2.53 ±.61, p <.002). Ενώ μεταξύ των μαθητών των ομάδων Ε και Σ δεν παρουσιάστηκαν σημαντικές διαφορές (p =.552) Ανάλυση Ερωτηματολόγιου-δραστηριότητας ΥΣ ανάμεσα στα δύο φύλα Ο Πίνακας 6.5 παρουσιάζει τον στατιστικό έλεγχο που εφαρμόστηκε στη βαθμολογία ΥΣ-9 (με τη ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) ανάμεσα στα δύο φύλα για κάθε συνθήκη Σ, Ε, Γ. Παρατηρούμε ότι η ανάλυση στον παραπάνω πίνακα δεν παρουσιάζει στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο φύλων. Η μόνη διαφορά που εντοπίζεται είναι στην ομάδα των αγοριών μεταξύ των τριών συνθηκών. Για να εντοπίσουμε που οφείλεται αυτή η διαφορά, ακολούθησε ανάλυση Tukey post-hoc, τα αποτελέσματα της οποίας έδειξαν ότι η βαθμολογία ΥΣ-9 των αγοριών της συνθήκης Γ ήταν στατι- Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 139

140 στικά σημαντικά υψηλότερη (2.93±.57, p=.012) σε σύγκριση με τη συνθήκη Σ (2.13 ±.33). Ενώ δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των αγοριών στις συνθήκες Γ και Ε (p =.548) και Σ και Ε (p=.078). Πίνακας 6.5 Σύγκριση των βαθμολογιών ΥΣ-9 με συμμεταβλητή ΥΣ-3 μεταξύ των δύο φύλων για κάθε συνθήκη Σ, Ε και Γ Κορίτσια Αγόρια ANCOVA Συνθήκη N M (SD) N M (SD) συγκρίνοντας ΥΣ-9 μεταξύ των δύο φύλων (ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) Σ (.48) (.33) F(1,15)=.157 p =.698 η 2 =.010 Ε (.49) (.55) F(1,16)=.503 p =.488 η 2 =.030 Γ (.44) (.50) F(1,16)=.150 p =.703 η2 =.009 ANCOVA F(2,25)=2.791 p =0.081 η 2 =.183 F(2,23)=5.301 p =0.013* η 2 =.316 Συνολικά (.47) (.58) F(1,49)=.324 p =.572 η2 = Ανάλυση Πρωτόκολλου Think-aloud (ΥΣ-TA) α) Τα δεδομένα των τριών ομάδων στο μέτρο ΥΣ-TA αναλύθηκαν εφαρμόζοντας ANOVA για να εξετάσει πιθανές στατιστικές διαφορές στις βαθμολογίες ΥΣ των μαθητών μεταξύ των ομάδων στο τέλος του σεμιναρίου. Ο έλεγχος ANOVA εφαρμόστηκε αναλυτικά σε κάθε δεξιότητα ΥΣ. Πίνακας 6.6 Σύγκριση ΥΣ-ΤΑ μεταξύ των ομάδων Δεξιότητες ΥΣ Σ Ε Γ M SD M SD M SD F p η 2 Αφαίρεση Κεφάλαιο 6

141 Γενίκευση , Άρθρωμα , Αλγόριθμο , Αποσφαλμάτωση , Συνολικά , β) Για το λόγο ότι το Πρωτόκολλο Think-aloud δεν εφαρμόστηκε στη αρχή του σεμιναρίου, στην παρακάτω ανάλυση γίνεται μία σύγκριση των αποτελεσμάτων του μέτρου ΥΣ-ΤΑ με το μέτρο ΥΣ-3, δύο μέτρων διαφορετικής τροπικότητας (προφορικά γραπτά) τα οποία δόθηκαν στο τέλος και στην 3 η συνεδρία αντίστοιχα. Πίνακας 6.7 Συγκρίνοντας τις μετρήσεις ΥΣ-TA και ΥΣ-3 στην κάθε ομάδα και μεταξύ των ομάδων Επίπεδο καθοδήγησης N ΥΣ-3 M (SD) ΥΣ-TA M (SD) Paired t-test ΥΣ-ΤΑ σύγκριση με ΥΣ-3 (ίδια ομάδα μαθητών) Σ (.41) 2.41 (.53) t(17)=-3.759, p=.002* Ε (.33) 2.75 (.71) t(18)= , p<.001* Γ (.26) 2.84 (.94) t(18)=-3.555, p=.002* ANCOVA συγκρίνοντας ΥΣ-ΤΑ μεταξύ των ομάδων (ΥΣ-3 ως συμμεταβλητή) F(2,52)=3,494 p =.038* η 2 =.118 Συνολικά (.35) 2.67 (.76) t(55)=-6.596, p<.001* Τα αποτελέσματα της ανάλυσης ANCOVA στον παραπάνω πίνακα παρουσιάζουν στατιστική διαφορά μεταξύ των τριών ομάδων. Για να διευκρινιστεί ανάμεσα σε ποιες ομάδες υπάρχει διαφορά, προχωρήσαμε σε ανάλυση Tukey post-hoc. Η ανάλυση έδειξε ότι η βαθμολογία ΥΣ-ΤΑ των μαθητών της ομάδας Σ ήταν στατιστικά σημαντικά χαμηλότερη (2.41 ±.53) σε σύγκριση με την ομάδα Ε (2.75 ±.71, p =.018) και την ομάδα Γ (2.84 ±.94, p =.038). Ενώ δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των μαθητών των ομάδων Ε και Γ (p =.695). Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 141

142 Γράφημα 6.3 Μέσοι όροι βαθμολογίας ΥΣ-ΤΑ σε σύγκριση με την ΥΣ-3 των ομάδων Σ, Ε και Γ Ακολουθεί συγκεντρωτικό πίνακας με τα αποτελέσματα από τα διαφορετικής τροπικότητας εργαλεία αξιολόγησης. Πίνακας 6.8 Συγκεντρωτικός πίνακας των μέτρων αξιολόγησης Χρονική περίοδο Τροπικότητα εργαλείου αξιολόγησης Επίπεδο N καθοδήγησης Πριν 1η Μετά 3η Μετά 9η συνεδρία συνεδρία συνεδρία Μετά 10η Μετά 10η συνεδρία συνεδρία Επιλογής Γραπτά Γραπτά Προφορικά Επιλογής ΥΣ-pre M (SD) Κλίμακα 1-14 ΥΣ-3 M (SD) Κλίμακα 1-4 ΥΣ-9 M (SD) Κλίμακα 1-4 ΥΣ-TA M (SD) Κλίμακα 1-4 ΥΣ-post M (SD) Κλίμακα 1-14 Σ (1.13) 2.14 (.41) 2.35 (.46) 2.41 (.53) 8.94 (1.77) Ε (1.20) 1.92 (.33) 2.64 (.51) 2.75 (.71) (1.85) Γ (1.18) 2.09 (.26) 2.83 (.50) 2.84 (.94) 9.95 (1.31) Συνολικά (1.15) 2.05 (.35) (.52) 2.67 (.76) 9.73 (1.72) Κεφάλαιο 6

143 6.4.4 Ανάλυση Ερωτηματολογίου Στάσης Μαθητών και Ημιδομημένης συνέντευξης Κυρίαρχο θέμα ήταν η καθοδήγηση, οι ερωτήσεις προτροπής και η τροπικότητα των απαντήσεων. Η πλειοψηφία των μαθητών ανέφερε ότι οι απαντήσεις στις ερωτήσεις προτροπής τους βοήθησαν να κατανοήσουν καλύτερα τη διαδικασία που πρέπει να ακολουθήσουν για να υλοποιήσουν τις δραστηριότητες. Ωστόσο, δήλωσαν ότι η διαδικασία αυτή ήταν κάτι καινούριο για αυτούς και ήθελαν χρόνο για να εξοικειωθούν και να κατανοήσουν για τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να απαντούν. Οι απαντήσεις κάθε ομάδες διαφοροποιήθηκαν, όπως ήταν αναμενόμενο λόγω της τροπικότητας των απαντήσεων τους. Συγκεκριμένα, (α) οι μαθητές της ομάδας Γράφω δήλωσαν ότι αρχικά ήταν δύσκολο να διατυπώσουν τις σκέψεις τους γραπτά, στη συνέχεια όμως έμαθαν πως πρέπει να απαντούν. Συγκεκριμένα, μαθητές ανέφεραν:..το να πρέπει να γράψω την απάντηση μου ήταν μία επιπλέον δυσκολία για μένα, γιατί έπρεπε να σκεφτώ πως να τη διατυπώσω σωστά.. άλλο να πω κάτι και άλλο να το γράψω.. Μερικοί μαθητές ανάφεραν ότι κατανόησαν ότι οι γραπτές απαντήσεις ήταν σημαντικός παράγοντας για να μάθουν, οι περισσότεροι όμως θεώρησαν ότι είναι κουραστικό και κάποιες φορές αποθαρρυντικό για να ολοκληρώσουν τη δραστηριότητα. Όπως ανέφεραν μαθητές:..ήταν κουραστικό κάποιες φορές απαντούσαμε σύντομα για να πάμε γρήγορα παρακάτω και να δούμε το ρομποτάκι να δουλεύει..θα ήταν καλό να μην απαντάμε πάντα γραπτά.. (β) οι μαθητές της ομάδας Επιλέγω δήλωσαν στην αρχή τους φάνηκε απλό να επιλέγουν την σωστή απάντηση, καθώς την επέλεγαν επιφανειακά αφιερώνοντας ελάχιστο χρόνο. Σύντομα όμως κατάλαβαν ότι η διαδικασία αυτή χρειάζεται χρόνο και ιδιαίτερη προσοχή. Συγκεκριμένα, μαθητές ανέφεραν:..το επιλέγεις δεν είναι απλό, καθώς οι απαντήσεις είναι παραπλήσιες θέλει πολύ προσοχή για να επιλέξεις τη σωστή.προχωρώντας γρήγορα στο επόμενο βήμα, χωρίς να απαντήσουμε στο προηγούμενο, είχαμε προβλήματα στη λύση του προβλήματος, τότε ο δάσκαλος-προπονητής μας δεν μας βοηθούσε αλλά μας έλεγε να γυρίσουμε στα προηγούμενα βήματα και να δώσουμε απαντήσεις σιγά-σιγά το καταλάβαμε και ακολουθούσαμε τις οδηγίες Θεώρησαν σημαντική τη βοήθεια του προπονητή για να μάθουν πως πρέπει να σκέφτονται όταν επιλέγουν τη σωστή απάντηση. Επιπλέον, αρκετοί δήλωσαν ότι έμαθαν και από προτεινόμενες απαντήσεις που ήταν λανθασμένες, καθώς εντόπιζαν σημεία που είτε είχαν διαμορφώσει λάθος στο μυαλό τους είτε δεν τα είχαν σκεφτεί. Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 143

144 (γ) οι μαθητές της ομάδας Συζητώ δήλωσαν ότι στην αρχή αφιέρωναν λίγο χρόνο για συζήτηση και συνήθως απαντούσαν επιφανειακά. Στη συνέχεια όμως με τη καθοδήγηση των προπονητών η συζήτηση μεταξύ τους ήταν πιο ουσιαστική. Τόνισαν ότι η προτροπή των προπονητών ήταν καθοριστική και πολύ υποστηρικτική στην ολοκλήρωση των δραστηριοτήτων...συζητούσαμε γρήγορα κάθε βήμα και προχωρούσαμε γρήγορα παρακάτω.. όταν δεν μπορούσαμε να ολοκληρώσουμε τη δραστηριότητα ο προπονητής δεν μας έδινε την λύση αλλά μας πρότεινε να συζητήσουμε κάθε βήμα προσεκτικά έτσι καταλάβαμε ότι πρέπει να αφιερώνουμε χρόνο σε κάθε βήμα, αν και αυτό μας καθυστερεί.. Επιπλέον αρκετοί μαθητές ανέφεραν ότι η καθοδήγηση και οι ερωτήσεις προτροπής, τους βοήθησαν να κατανοήσουν και να εφαρμόσουν τις έννοιες της ΥΣ, όπως να εντοπίσουν τα κοινά σημεία, να προτείνουν μία γενίκευση κ.α. και επίσης ότι ο ρόλος τους ήταν καθοριστικός για την υλοποίηση των δραστηριοτήτων. Μερικοί μαθητές ανέφεραν ότι οι οδηγίες βήμα προς βήμα στα φύλλα εργασίας ήταν χρήσιμες, καθώς κάποια από τα βήματα αυτά έρχονται στο μυαλό τους όταν επιλύουν προβλήματα και σε άλλους τομείς όπως τα μαθηματικά και η φυσική, μαθητής ανέφερε:..για παράδειγμα να διαβάζω καλά την εκφώνηση, να ξεχωρίζω τα σημαντικά υπογραμμίζοντάς τα και να διαγράφω τα περιττά.. Ειδικά, οι μαθητές των ομάδων Γράφω και Επιλέγω θεώρησαν πολύ σημαντική την απόσυρση της αναλυτικής καθοδήγησης και της προτροπής για απαντήσεις στη τελευταία δραστηριότητα από τη 4 η συνεδρία και μετά. Δήλωσαν ότι αυτό ήταν σημαντικό για να ξεκουραστούν, όπως χαρακτηριστικά δήλωσαν, και να έχουν τη δυνατότητα να πειραματιστούν και να παίξουν με το ρομποτάκι τους. Επίσης ανέφεραν ότι θα προτιμούσαν η καθοδήγηση σταδιακά να φθίνει και να μη υπάρχει στις τελευταίες συνεδρίες, καθώς όπως δήλωσαν γνωρίζουν πλέον τα βήματα που πρέπει να ακολουθήσουν. Μερικοί πρότειναν να τους επιβραβεύουμε, όταν ολοκληρώνουν σωστά τις δραστηριότητες τους, με απόσυρση της καθοδήγησης, συγκεκριμένα μαθητής ανάφερε: όταν τα πηγαίνουμε καλά στις δύο δραστηριότητες τότε να μας αφήνεται σε παραπάνω δραστηριότητες πιο ελεύθερους (απόσυρση) Σχετικά με τη συνεργασία στην ομάδα, τους ρόλους και τις αρμοδιότητες που αναλάμβαναν ανέφεραν ότι χρειάστηκε λίγος χρόνος καθώς και η καθοδήγηση του προπονητή για να ενσαρκώσουν ικανοποιητικτους ρόλους. Δήλωσαν επίσης ότι το σενάριο συνεργασίας τους βοήθησε να συνεργαστούν οι κανόνες συνεργασίας μας βοήθησε να συνεργαστούμε γιατί ή- ταν ξεκάθαρο τι πρέπει να κάνει ο καθένας μας χωρίς τους κανόνες συνεργασίας δεν νομίζω ότι θα μπορούσαμε να συνεργαστούμε, στα άλλα μαθήματα όταν χρειάζεται να συνεργαστούμε.. καταλήγουμε να μαλώνουμε Κεφάλαιο 6

145 Σε σχέση µε όλη τη δραστηριότητα, οι μαθητές εξέφρασαν θετικές απόψεις. Οι περισσότεροι από τους συμμετέχοντες δήλωσαν ότι η δραστηριότητα με τα ρομπότ ήταν για αυτούς µία σημαντική μαθησιακή εμπειρία που θα ήθελαν να την επαναλάβουν. Αυτό που τους άρεσε ιδιαίτερα ήταν ότι έμαθαν να προγραμματίζουν και να ελέγχουν το ρομπότ τους. ήταν κάτι καινούργιο, σύγχρονο το να βλέπεις το ρομποτάκι σου να κάνει άμεσα αυτό για το οποίο το προγραμμάτισες είναι μεγάλη ικανοποίηση θα θέλαμε να ασχοληθούμε για περισσότερο χρόνο. στο σχολείο θα μαθαίναμε πιο πολλά (περισσότερες γνώσεις) αν είχαμε τέτοια μαθήματα στο πρόγραμμα μας 6.5 Συζήτηση Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων των μαθητών, σε ερωτήσεις προτροπής και καθοδήγησης των εκπαιδευτικών για την ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης, στο πλαίσιο δραστηριοτήτων Εκπαιδευτικής Ρομποτικής. Η έρευνα επικεντρώθηκε και σύγκρινε τρεις μορφές απαντήσεων των μαθητών, στις οποίες οι μαθητές προτρέπονται να: (1) συζητήσουν χωρίς να απαντήσουν ρητά σε οποιαδήποτε από τις ερωτήσεις προτροπής κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας, Σ, (2) επιλέξουν τη σωστή απάντηση, από μια σειρά πιθανών απαντήσεων στην ί- δια ερώτηση Ε και (3) παρέχουν γραπτές απαντήσεις Γ. Η μελέτη παρουσιάζει στοιχεία από ποικίλα εργαλεία αξιολόγησης, τα οποία εφαρμόστηκαν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές κατά τη διάρκεια των σεμιναρίων, και παρέχουν πληροφορίες για την ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών στην εξέλιξη των συνεδριών. Η αξιολόγηση βασίστηκε σε διαφορετικής τροπικότητας εργαλεία : ερωτηματολόγια γενικού περιεχομένου (επιλογής), ερωτηματολόγια δραστηριότητες με γραπτές απαντήσεις, πρωτόκολλα επίλυσης προβλημάτων Think-aloud, ημιδομημένη συνέντευξη, παρατηρήσεις των εκπαιδευτών και τα ποιοτικά στοιχεία των ερωτηματολογίων στάσεων των μαθητών τα οποία βοήθησαν στην διασταύρωση των δεδομένων και στην βαθύτερη κατανόηση της σημασίας τους. Μία αρχική εκτίμηση των αποτελεσμάτων είναι ότι οι μαθητές ανέπτυξαν δεξιότητες ΥΣ μετά την ολοκλήρωση του σεμιναρίου, ανεξάρτητα από την τροπικότητα των απαντήσεων τους. Οι δεξιότητες αυτές, παρατηρούμε επιπλέον ότι βελτιώνονται στατιστικά σημαντικά καθώς η εκπαίδευση τους προχωράει, αυτό διαπιστώνεται από όλα τα εργαλεία αξιολόγησης, ΥΣ-post, ΥΣ-9 και ΥΣ-ΤΑ, (βαθμολογίες στον συγκεντρωτικό πίνακα 6.8). Προκύπτει λοιπόν, ένα βασικό συμπέρασμα είναι ότι η καθοδήγηση των μαθητών στη διαδικασία μάθησης τους και η προτροπή να παρέχουν απαντήσεις, ανεξάρτητα από την τροπικότητα των απαντήσεων, σε δραστηριότητες ΕΡ που βασίζο- Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 145

146 νται στη συνεργασία, στο πρόβλημα, στο παιχνίδι και την άμιλλα, οδηγεί στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών. Αυτό το συμπέρασμα υποστηρίζεται και από τις προηγούμενες έρευνες μας (Κεφάλαιο 4 και 5). Αναλύοντας τα αποτελέσματα του Πίνακα 6.2, παρατηρούμε ότι οι βαθμολογίες των μαθητών στο ερωτηματολόγιο γενικού περιεχομένου ΥΣ στην αρχή του σεμιναρίου είναι στο ίδιο επίπεδο. Με την ολοκλήρωση, όμως του σεμιναρίου οι μαθητές ανεξαρτήτως της μορφής των απαντήσεών τους αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ σε στατιστικά σημαντικό βαθμό, παρατηρείτε όμως μεταξύ τους στατιστικά σημαντική διαφορά. Αυτό δηλώνει ότι κάποια ομάδα διαφοροποιήθηκε και ανέπτυξε σε μεγαλύτερο βαθμό αυτές τις δεξιότητες, συγκεκριμένα διαπιστώθηκε ότι οι μαθητές που επέλεγαν τη σωστή απάντηση έφθασαν σε υψηλότερα επίπεδα (οριακά) από τους μαθητές που απλά συζητούσαν την απάντηση, ενώ δεν παρουσιάστηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των μαθητών των ομάδων Ε και Γ και Σ και Γ (βλ. Γράφημα 6.2). Εστιάζοντας στον Πίνακα 6.3, και συγκεκριμένα στην ανάλυση των δεδομένων του ερωτηματολογίου-δραστηριότητα μετά την 3 η συνεδρία ΥΣ-3, παρατηρούμε ότι οι μαθητές είναι στο ίδιο επίπεδο ανάπτυξης δεξιοτήτων ΥΣ, που σημαίνει ότι απαιτείται μεγαλύτερος αριθμός προπονήσεων για να αναδειχθεί η επίδραση της τροπικότητας των απαντήσεων και γενικότερα να αναπτυχθούν δεξιότητες ΥΣ. Το συμπέρασμα ότι η ανάπτυξη δεξιοτήτων γενικότερα χρειάζεται αρκετό χρόνο εκπαίδευσης, υποστηρίζεται και από μελέτες άλλων ερευνητών (Bers et al., 2014; Clark et al., 2015). Αναλύοντας περισσότερο τα δεδομένα του Πίνακα 6.3, παρατηρούμε ότι η ανάπτυξη της ΥΣ μετά την 9 η συνεδρία είναι στατιστικά σημαντική σε σύγκριση με την 3 η συνεδρία για όλες τις ομάδες των μαθητών. Παρατηρούμε επίσης ότι παρουσιάζεται και μεταξύ των ομάδων στατιστικά σημαντική διαφορά. Διερευνώντας περαιτέρω τις επιμέρους σημαντικές διαφορές διαπιστώθηκε ότι οι μαθητές που απαντούν Γραπτά ανέπτυξαν σε στατιστικά υψηλότερο βαθμό δεξιότητες ΥΣ σε σχέση με τους μαθητές (Σ) που απλά συζητούσαν και δεν είχαν την προτροπή για ρητές απαντήσεις. Παρόμοιες διαφορές δεν διαπιστώθηκαν μεταξύ των ομάδων Γ και Ε και Σ και Ε. Από τα μέχρι τώρα αποτελέσματα, παρατηρούμε ότι η τροπικότητα του μέσου αξιολόγησης παίζει σημαντικό ρόλο. Συγκεκριμένα, το Ερωτηματολόγιο γενικού περιεχομένου, όπου οι μαθητές καλούνται να επιλέξουν τη σωστή απάντηση, αναδεικνύει την ομάδα Ε ως τη ομάδα με την μεγαλύτερη ανάπτυξη δεξιοτήτων και αντίστοιχα το Ερωτηματολόγιο-δραστηριότητα, όπου οι μαθητές απαντούν γραπτά, αναδεικνύει την ομάδα Γ. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, διερευνούμε τα συμπεράσματα των δεδομένων του Πίνακα 6.4, όπου παρουσιάζονται αναλυτικά τα αποτελέσματα για κάθε δεξιότητα της ΥΣ. Παρατηρούμε ότι οι σημαντικές διαφορές που σημειώνονται στις βαθμολογίες ανάμεσα στις ΥΣ-9 και ΥΣ-3, σε κάποιες από τις επιμέρους δεξιότητες ΥΣ είναι ανεξάρτητες της τροπικότητας των απαντήσεων των μαθητών. Αυτό είναι σαφές για τις δεξιότητες της Αφαίρεσης, της Γενίκευσης και της Αποσφαλμάτωσης, όπου η ανάπτυξη τους είναι στα ίδια επίπεδα, με κάποιο προβάδισμα των μαθητών που απαντούν γραπτά. Αντίθετα στις δεξιότητες του Αρθρώματος και του Αλγορίθμου παρατη Κεφάλαιο 6

147 ρούνται στατιστικές διαφορές μεταξύ των ομάδων. Για το Άρθρωμα, οι μαθητές που είτε απαντούν γραπτά είτε επιλέγουν τη σωστή απάντηση κατακτούν το ίδιο επίπεδο, σε αντίθεση με τους μαθητές που μόνο συζητούν, οι οποίοι παρουσιάζουν χαμηλότερα επίπεδα της δεξιότητας αυτής και μάλιστα με στατιστικά σημαντική διαφορά. Για τον Αλγόριθμο, η ομάδα Γ παρουσιάζει σημαντικά υψηλότερο επίπεδο και από τις δύο άλλες ομάδες. Μία πιθανή εξήγηση για τα παραπάνω αποτελέσματα είναι: α) αρχικά παρατηρήθηκε ότι οι μαθητές έδιναν επιφανειακές απαντήσεις και απέφευγαν να εντοπίσουν την αφηρημένη έννοια και να προτείνουν μία γενικότερη λύση, καθώς όπως δήλωναν.. είναι κάτι καινούριο για εμάς και μας φαίνεται δύσκολο... Για το λόγο αυτό δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή από τους εκπαιδευτικούς-προπονητές στις έννοιες της αφαίρεσης και της γενίκευσης με σκοπό οι μαθητές να εξοικειωθούν με αυτές και να τις ενσωματώσουν ουσιαστικά στις δραστηριότητες τους, β) οι δραστηριότητες ρομποτικής δίνουν τη δυνατότητα στους μαθητές να εφαρμόσουν συστηματικά την αποσφαλμάτωση, ανεξάρτητα από την καθοδήγησή τους και την τροπικότητα των απαντήσεων, αυτό οφείλεται στο ισχυρό κίνητρο των μαθητών να δουν το ρομποτάκι τους να δουλεύει σωστά όπως δηλώνουν οι μαθητές. Η διαδικασία ελέγχω- εντοπίζω τα λάθη- διορθώνω- δοκιμάζω επαναλαμβάνεται από τους μαθητές χωρίς ιδιαίτερη προτροπή από τον εκπαιδευτικό, και αυτό αντανακλάται στις βαθμολογίες τους, γ) η γλώσσα οπτικού προγραμματισμού LEGO Mindstorms Edu NXT Software εμπεριέχει αυτούσια τη διαδικασία (My Block) άρθρωμα, αναμέναμε λοιπόν να μη παρουσιαστούν διαφορές μεταξύ των ομάδων (όπως παρατηρήσαμε σε προηγούμενη έρευνα μας Κεφάλαιο 5), στη έρευνα αυτή όμως παρατηρούμε την ομάδα που οι μαθητές μόνο συζητούν, να παρουσιάζει χαμηλότερη βαθμολογία σε σχέση με τις άλλες ομάδες. Δεδομένου ότι όλες ομάδες ακολουθούσαν τις ίδιες οδηγίες και κατευθυντήριες γραμμές, πιθανόν η διαφορά αυτή να προέκυψε από την έλλειψη κινήτρου της ομάδας να καταθέσει την άποψη της γραπτά ή επιλέγοντας, για το λόγο που δημιουργεί και χρησιμοποιεί το άρθρωμα, τέλος δ) ο αλγόριθμος είναι η δεξιότητα στην οποία παρατηρείται η μεγαλύτερη στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των ομάδων, με την ομάδα Γ να υπερτερεί. Πιστεύουμε ότι αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μαθητές που απαντούν γραπτά, εξοικειώνονται περισσότερο με τη δεξιότητα του αλγορίθμου αποτυπώνοντας γραπτώς τα αλγοριθμικά βήματα που θα ακολουθήσει το ρομπότ τους. Διερευνώντας το ρόλο του φύλου στην τροπικότητα των απαντήσεων για την ανάπτυξη ΥΣ, παρατηρούμε στον Πίνακα 6.5 ότι η ανάπτυξη των δεξιοτήτων ΥΣ συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο και για τα δύο φύλα, με μικρές διαφορές όπως, στην ομάδα Συζητώ τα κορίτσια παρουσιάζουν υψηλότερες βαθμολογίες από τα αγόρια, ενώ α- ντίθετα στις δύο άλλες περιπτώσεις, Επιλέγω ή Γράφω, τα αγόρια έχουν ένα μικρό προβάδισμα. Εστιάζοντας στο ρόλο της τροπικότητας των απαντήσεων στην ανάπτυξη ΥΣ στα αγόρια, παρατηρούμε ότι τα αγόρια που απαντούν γραπτά υπερτερούν στατιστικά σημαντικά στις επιδόσεις τους σε σχέση με αυτά που απλά συζητούν. Θα πρέπει λοιπόν να τα παρακινούμε να απαντούν γραπτά, καθώς μελέτες αναφέρουν ότι τα αγόρια δεν είναι πρόθυμα να απαντούν γραπτά (Merisuo-Storm, 2006). Σε όλες τις υπόλοιπες ομάδες δεν παρατηρείται σημαντική διαφορά. Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 147

148 Τέλος στον Πίνακα 6.6, παρατηρούμε ότι στην προφορική αξιολόγηση των δεξιοτήτων ΥΣ των μαθητών με βάση το πρωτόκολλο Think-Aloud, δεν εντοπίζουμε διαφορές μεταξύ των ομάδων, στη συνολική βαθμολογία των δεξιοτήτων ΥΣ και σε όλες τις επιμέρους δεξιότητες. Επιπλέον, από τις βαθμολογίες του μέτρου ΥΣ-ΤΑ σε σύγκριση με το μέτρο ΥΣ-3 (Πίνακα 6.7) παρατηρούμε ότι οι μαθητές ανεξαρτήτως ομάδας αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ στην εξέλιξη των δραστηριοτήτων, και μάλιστα σε σημαντικό βαθμό. Διαπιστώνουμε επιπλέον, ότι οι μαθητές που απαντούν Γραπτά ή Επιλέγουν έφθασαν σε σημαντικά υψηλότερα επίπεδα από την ομάδα Συζητώ. Εστιάζοντας στις παρατηρήσεις των ερευνητών προπονητών, αναφέρουμε τα παρακάτω: (α) Η αποτελεσματικότητα της καθοδήγησης και των ερωτήσεων προτροπής στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ αποτυπώνεται στα ποιοτικά και ποσοτικά αποτελέσματα των μαθητών κάθε ομάδας. Το συμπέρασμα αυτό συμφωνεί με έρευνες που αναφέρουν ότι η στρατηγική των ερωτήσεων προτροπής έχει θετική αντίκτυπο στη μάθηση (π.χ. King, 1991; Rosenshine et al., 1996; Ge, 2001 ). Όλοι οι μαθητές ανταποκρίθηκαν στις οδηγίες των φύλλων εργασίας, εξοικειώθηκαν και ενσωμάτωσαν τις δεξιότητες ΥΣ στη διαδικασία επίλυσης των δραστηριοτήτων τους. (β) Η τροπικότητα των απαντήσεων στις ερωτήσεις προτροπής παίζει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη ΥΣ. Οι μαθητές που απαντούν γραπτά ή επιλέγουν τη σωστή απάντηση αναπτύσσουν δεξιότητες σε υψηλότερο επίπεδο από ότι αυτοί που απλά συζητούν. Ανεξάρτητα της τροπικότητας των απαντήσεων οι μαθητές χρειάστηκαν χρόνο για να κατανοήσουν και να εξοικειωθούν με τον τρόπο απόκρισης στις ερωτήσεις προτροπής, επίσης, χρειάστηκαν διαρκή υποστήριξη και ενθάρρυνση, για να πιστέψουν ότι μπορούν να τα καταφέρουν και να τις ακολουθήσουν με συνέπεια. Διαπιστώθηκε ότι κάθε ομάδα αντιμετώπισε διαφορετικά προβλήματα: (i) στην ομάδα Γράφω, οι μαθητές περιέγραφαν την απάντηση προφορικά αλλά είχαν τον προβληματισμό πώς να τη διατυπώσουν γραπτά, (ii) στην ομάδα Επιλέγω, παρατηρήθηκε ότι, οι μαθητές στην αρχή αντιμετώπιζαν επιφανειακά το στάδιο της επιλογής της σωστής απάντησης, επέλεγαν δηλαδή γρήγορα μια απάντηση και προχωρούσαν στο επόμενο βήμα. Σύντομα όμως, προέκυπτε η ανάγκη να γυρίσουν στο προηγούμενο βήμα και να επανεξετάσουν τα κενά που είχαν αφήσει για να μπορούν να ολοκληρώσουν τη δραστηριότητά τους. Στο πρόβλημα αυτό καταλυτικός ήταν ο ρόλος του εκπαιδευτικού, ο οποίος υποστήριξε και παρακίνησε τους μαθητές να ακολουθήσουν αυτή τη στρατηγική, και επιπλέον τόνιζε επανειλημμένα ότι και από τις λάθος απαντήσεις μαθαίνουμε, τέλος (iii) στην ομάδα Συζητώ, οι μαθητές απαντούσαν επιφανειακά και προχωρούσαν γρήγορα στο επόμενο βήμα. Αν ήταν δυνατόν δεν περιέγραφαν προφορικά την απάντηση, αλλά προχωρούσαν κατευθείαν στη υλοποίηση, στη συνέχεια είτε το ρομποτάκι δούλευε σωστά είτε όχι, προέκυπτε μία ουσιαστική διαφωνία και συζήτηση. Χρειάστηκε συνεχής παρότρυνση για να καταθέτουν προφορικά τις σκέψεις και τις απόψεις τους στην ομάδα τους και έχουν ένα παραγωγικό διάλογο μεταξύ τους. (γ) Ο ρόλος της καθοδήγησης ήταν καθοριστικός στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ, η διαρκής όμως καθοδήγηση αύξησε το φόρτο εργασίας των μαθητών, και τους Κεφάλαιο 6

149 δημιουργούσε αρνητική διάθεση για να εμπλακούν στη διαδικασία. Το πρόβλημα αυτό ρυθμίστηκε με την ενθάρρυνση του προπονητή και με τη δραστηριότητα στο τέλος κάθε συνεδρίας (μετά την 4 η ), στην οποία δεν υπήρχε η προτροπή για να καταθέτουν οι μαθητές την απάντησή τους. Η ανάγκη των μαθητών για εφαρμογή της απόσυρσης στην καθοδήγηση κατά διαστήματα ήταν προφανής, ήθελαν να νιώθουν λιγότερη πίεση και περισσότερη ελευθερία στην υλοποίηση της δραστηριότητας τους. Η απόσυρση κράτησε αμείωτο το ενδιαφέρον τους και ενδυνάμωσε την αυτοπεποίθηση τους, καθώς με τις δικές τους δυνάμεις, το ρομποτάκι τους ολοκλήρωνε τη δραστηριότητα. Από την οπτική του εκπαιδευτικού, η διαδικασία της απόσυρσης ήταν σημαντική καθώς τον βοήθησε να παρατηρήσει αν οι μαθητές ακολουθούν τα βήματα και τις στρατηγικές, να εντοπίσει τα σημεία της διαδικασίας στα οποία ανταποκρίνονται ικανοποιητικά ή όχι, και τις δεξιότητες που έχουν αφομοίωση και ανάλογα να παρέμβει καθοδηγητικά και υποστηρικτικά. Επιπλέον, τον καθοδήγησε στην επιλογή του πόσο συχνά και πότε θα πρέπει να εφαρμόσει τη τεχνική της απόσυρσης. 6.6 Συμπεράσματα Μελλοντικοί στόχοι Συνοψίζουμε τα αποτελέσματα που συλλέξαμε χρησιμοποιώντας διαφορετικής τροπικότητας - γραπτά και προφορικά - εργαλεία αξιολόγησης (ερωτηματολόγια σε διάφορα στάδια, περιγραφή δραστηριότητας με το πρωτόκολλο think-aloud, ημιδομημένες συνεντεύξεις και δομημένα φύλλα παρατήρησης) των οποίων τα δεδομένα συλλέχθηκαν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές στη διάρκεια του σεμιναρίου. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης δείχνουν ότι: (α) η καθοδήγηση με ερωτήσεις προτροπής υποστηρίζει τη διαδικασία μάθησης και την ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης (β) η προτροπή των μαθητών απλά να σκεφτούν και να συζητήσουν τις πιθανές α- παντήσεις σε μία δραστηριότητα δεν είναι μια αποτελεσματική στρατηγική, σε α- ντίθεση με την προτροπή να καταθέσουν τις σκέψεις τους είτε γραπτά είτε επιλέγοντας τη σωστή απάντηση, που αποδεικνύονται αποτελεσματικές στρατηγικές μάθησης. (γ) οι μαθητές που καθοδηγούνται στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ, με την προτροπή για απαντήσεις γραπτές ή επιλογής, παρουσιάζουν στατιστικά σημαντική βελτίωση των δεξιοτήτων τους, σε σύγκριση με τους μαθητές που δεν είναι αναγκασμένοι να απαντούν, αλλά απλά συζητούν. (δ) η συνεχής προτροπή για γραπτές απαντήσεις υποστηρίζει την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ, είναι όμως κουραστική για τους μαθητές και τους αποθαρρύνει να συμμετέχουν. (ε) η τεχνική της απόσυρσης θεωρείται σημαντική γιατί μειώνει το φόρτο εργασίας και αυξάνει την αυτοπεποίθηση των μαθητών, πρέπει όμως να εφαρμόζεται περιοδικά και όταν οι μαθητές έχουν αποκτήσει εξοικείωση με τις δεξιότητες. Ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ:Ο ρόλος της τροπικότητας των απαντήσεων - 149

150 (ζ) ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι καθοριστικός για την αποτελεσματική και αποδοτική διαδικασία μάθησης, καθώς οι μαθητές αρχικά δεν γνωρίζουν πώς να ανταποκριθούν στις ερωτήσεις προτροπής και στη συνέχεια, χρειάζονται παρότρυνση για να απαντούν υπεύθυνα και όχι επιφανειακά. (η) τα δύο φύλα σε γενικές γραμμές αναπτύσσουν στον ίδιο βαθμό τις δεξιότητες ΥΣ ανάλογα με την τροπικότητα της απόκρισής τους στις ερωτήσεις προτροπής. Μόνο τα αγόρια δείχνουν ότι αποδίδουν καλύτερα όταν απαντούν Γραπτά ή Επιλέγουν από ότι όταν Συζητούν. (θ) η καθοδήγηση στα φύλλα εργασίας ήταν καθοριστική για την ολοκλήρωση των δραστηριοτήτων και την καλή συνεργασία της ομάδας. (ζ) τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ένας συνδυασμός διαφορετικής τροπικότητας α- παντήσεων (επιλογής της σωστής απάντησης ή γραπτής απάντησης) θα ήταν ίσως μία πιο αποδοτική καθοδήγηση, να αξιοποιήσουμε δηλαδή τα θετικά στοιχεία της κάθε τροπικότητας π.χ. γραπτές απαντήσεις στον αλγόριθμο και επιλογής στη γενίκευση. Επιπλέον, σε μια μελλοντική μελέτη σκοπεύουμε να διερευνήσουμε περαιτέρω: α) τον αντίκτυπο της καθοδήγησης με ερωτήσεις προτροπής στην ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης, εστιάζοντας σε ένα συνδυασμό μορφών απόκρισης, απαντήσεις γραπτές και επιλογής, π.χ. γραπτή περιγραφή του αλγόριθμου, επιλογής της αφαίρεσης, β) το βαθμό στον οποίο πρέπει να εφαρμοστεί η μέθοδος της απόσυρσης, προκειμένου να αποφευχθούν οι αρνητικές συνέπειες της συνεχιζόμενης και μακροχρόνιας καθοδήγησης, χωρίς να μειωθούν τα μαθησιακά οφέλη, και γ) εργαλεία αξιολόγησης που θα αποτυπώνουν την ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης, με ευχάριστο τρόπο για τα παιδιά Κεφάλαιο 6

151 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Συμπεράσματα-Μελλοντική Έρευνα 7.1 Τελικά συμπεράσματα 7.2 Μελλοντική Έρευνα 7.1 Τελικά συμπεράσματα Η Εκπαιδευτική Ρομποτική πλαισιωμένη με ένα διδακτικό μοντέλο το οποίο ε- στιάζει: στη Συνεργασία, σε αυθεντικά Προβλήματα, στο Παιχνίδι, στην Άμιλλα και σε κατάλληλες υποστηρικτικές παρεμβάσεις του εκπαιδευτικού για την ανάπτυξη δεξιοτήτων υψηλού επιπέδου, μετατρέπεται σε ένα δυναμικό εργαλείο μάθησης. (Κεφάλαιο 2). Οι ερευνητικές δραστηριότητες έδειξαν με σαφήνεια ότι η ΕΡ με την κατάλληλη καθοδήγηση και με ενδεδειγμένες τεχνικές υποστήριξης που αναδιπλώνουν αντίστοιχες δεξιότητες είναι ένα μέσο για την ανάπτυξη της Υπολογιστικής Σκέψης και Μεταγνώσης των μαθητών (Κεφάλαια 3 έως 6). Συνολικά η διατριβή καταλήγει στα ακόλουθα συμπεράσματα, διαπιστώσεις και προτάσεις, τα οποία στοιχειοθετούν την συνεισφορά της διατριβής και είναι επιγραμματικά τα ακόλουθα: (1) Η Εκπαιδευτική Ρομποτική στο κατάλληλο πλαίσιο είναι όχημα για την ανάπτυξη δεξιοτήτων - μεταγνώσης, επίλυσης προβλήματος και υπολογιστικής σκέψης - των μαθητών πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. (2) Προτείνεται ένα διδακτικό μοντέλο για δραστηριότητες ΕΡ, ως το κατάλληλο πλαίσιο για την αξιοποίηση της ρομποτικής στη τάξη και τη μετατροπή της σε ένα δυναμικό διδακτικό εργαλείο υποστήριξης της μάθησης και της ανάπτυξης δεξιοτήτων των μαθητών. (3) Η καθοδήγηση παίζει σημαντικό ρόλο στη ανάπτυξη δεξιοτήτων. Οι μαθητές που ακολουθούν ισχυρή καθοδήγηση, σε σύγκριση με αυτούς χωρίς ή ελάχιστη καθοδήγηση, αναπτύσσουν δεξιότητες μεταγνώσης, επίλυσης προβλήματος και υπολογιστικής σκέψης σε στατιστικά σημαντικό βαθμό. (4) Η ενσωμάτωση προτροπών διαφόρων τύπων (π.χ. να απαντήσουν γραπτά ή να επιλέξουν την σωστή απάντηση) στην εκπαιδευτική διαδικασία ενεργοποιεί και καθοδηγεί τις διαδικασίες μάθησης των μαθητών και επιδρά θετικά στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων τους. (5) Η τροπικότητα των απαντήσεων των μαθητών στις προτροπές επηρεάζει σημαντικά τα μαθησιακά οφέλη. Οι μαθητές που απαντούν γραπτά στις ερωτήσεις προτροπής παρουσιάζουν στατιστικά υψηλότερα επίπεδα δεξιοτήτων σε σύγκριση με αυτούς που δεν απαντούν γραπτά. Ωστόσο, η συστηματική προτροπή Συμπεράσματα - Μελλοντική έρευνα - 151

152 για γραπτές απαντήσεις δημιουργεί μεγάλο εργασιακό και γνωστικό φόρτο και είναι βαρετή και κουραστική για τους μαθητές. (6) Οι μαθητές επιλέγοντας τη σωστή απάντηση, ανάμεσα από μία σειρά απαντήσεων, αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ αποφεύγοντας παράλληλα το φόρτο εργασίας που προκαλείται από τις συστηματικά γραπτές απαντήσεις στα ερωτήματα. Απαιτείται όμως καθοδήγηση και υποστήριξη για την αποφυγή επιφανειακών απαντήσεων. (7) Η σταδιακή απόσυρση της καθοδήγησης με την πρόοδο των δραστηριοτήτων είναι σημαντική και βοηθά τους μαθητές να δράσουν αυτόνομα, να διατηρήσουν αμείωτο το ενδιαφέρον τους και να αποκτήσουν αυτοπεποίθηση. (8) Οι μαθητές αναπτύσσουν δεξιότητες Μεταγνώσης, Επίλυσης Προβλήματος και Υπολογιστικής Σκέψης, ανεξάρτητα από την ηλικία και το φύλο τους. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται αναλυτικά τα τελικά συμπεράσματα της διατριβής: (1) Η Εκπαιδευτική Ρομποτική στο κατάλληλο πλαίσιο είναι όχημα για την ανάπτυξη δεξιοτήτων - μεταγνώσης, επίλυσης προβλήματος και υπολογιστικής σκέψης - των μαθητών πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Μία σειρά ερευνών, οι οποίες παρουσιάζονται στα Κεφάλαια 3 έως 6, έδειξαν ότι οι δραστηριότητες ΕΡ με κατάλληλες υποστηρικτικές παρεμβάσεις των εκπαιδευτικών μετατρέπονται σε ένα δυναμικό εργαλείο μάθησης το οποίο υποστηρίζει την ανάπτυξη δεξιοτήτων επιπέδου. Σχετικά με την μεταγνώση και την επίλυση προβλήματος η έρευνα, που παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 3, βασίστηκε στο μοντέλο για την ανάπτυξη Μεταγνώσης (Πίνακα 3.1) και εστίασε στο ρόλο της καθοδήγησης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μαθητές ανέπτυξαν δεξιότητες ΜΓ και ΕΠ ανεξάρτητα από την ηλικία τους και μάλιστα σε στατιστικά σημαντικό βαθμό. Σχετικά με την Υπολογιστική Σκέψη η έρευνα, που παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 4, βασίστηκε στο μοντέλο για την ανάπτυξη ΥΣ (Πίνακα 4.1) και εστίασε στο ρόλο της ηλικίας και του φύλου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι: (α) οι μαθητές αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ, αυτή η άποψη υποστηρίζεται από τα εργαλεία αξιολόγησης διαφορετικής τροπικότητας (προφορικά, γραπτά), (β) Ο χρόνος είναι βασικός παράγοντας για την ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ. Το επίπεδο δεξιοτήτων ΥΣ που αξιολογήθηκε σε μεταγενέστερη συνεδρία βρέθηκε στις περισσότερες περιπτώσεις να έχει βελτιωθεί σημαντικά σε σύγκριση με τις αρχικές συνεδρίες, (γ) Η ΕΡ σε ένα υποστηρικτικό εκπαιδευτικό πλαίσιο και σε επαρκή χρόνο μπορεί να υποστηρίξει τους μαθητές να αναπτύξουν με επιτυχία δεξιότητες ΥΣ. Στις επόμενες δύο έρευνες, που παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 5 και 6, εστιάσαμε στο ρόλο της καθοδήγησης στην ανάπτυξη ΥΣ. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν τα προηγούμενα αποτελέσματα ότι οι μαθητές αναπτύσσουν σε στατιστικά σημαντικό βαθμό δεξιότητες ΥΣ Κεφάλαιο 7

153 Επιπλέον, οι έρευνες έδειξαν ότι η ρομποτική είναι ένας ελκυστικός και αποτελεσματικός τρόπος μάθησης, που βοηθά τους μαθητές να αναπτύξουν δεξιότητες συνεργασίας και να κατανοήσουν καλύτερα βασικές έννοιες προγραμματισμού. (2) Προτείνεται ένα διδακτικό μοντέλο για δραστηριότητες ΕΡ, ως το κατάλληλο πλαίσιο για την αξιοποίηση της ρομποτικής στη τάξη και τη μετατροπή της σε ένα δυναμικό διδακτικό εργαλείο υποστήριξης της μάθησης και της ανάπτυξης δεξιοτήτων των μαθητών. Το διδακτικό μοντέλο ΣΠΠΑ+ προτείνεται για την υποστήριξη δραστηριοτήτων ρομποτικής και την ανάδειξή τους σε δυναμικό μέσο μάθησης. Το ΣΠΠΑ+ θέτει ένα σύνολο προδιαγραφών, ρυθμίσεων και κανόνων που προσδιορίζουν τις ενέργειες και τη σειρά με την οποία πρέπει να υλοποιηθούν κατά την εκπαιδευτική διαδικασία, ώστε να δημιουργηθούν ευνοϊκές και αποδοτικές συνθήκες μάθησης. Παρουσιάζεται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 2.5 και με βάση αυτό πλαισιώθηκαν όλες οι έρευνες Κεφάλαια 3 έως 6. Οι έρευνες έδειξαν ότι οι κανόνες που θέτει είναι καθοριστικοί για τη αποτελεσματική συνεργασία και την ουσιαστική και αποδοτική εμπλοκή των μαθητών. (3) Η καθοδήγηση παίζει σημαντικό ρόλο στη ανάπτυξη δεξιοτήτων. Οι μαθητές που ακολουθούν ισχυρή καθοδήγηση, σε σύγκριση με αυτούς χωρίς ή ελάχιστη καθοδήγηση, αναπτύσσουν δεξιότητες μεταγνώσης, επίλυσης προβλήματος και υπολογιστικής σκέψης σε στατιστικά σημαντικό βαθμό. Η καθοδήγηση παίζει σημαντικό ρόλο στη ανάπτυξη δεξιοτήτων μεταγνώσης, επίλυσης προβλήματος και υπολογιστικής σκέψης. Στις έρευνες που εστίασαν στο ρόλο της (Κεφάλαια 3, 5 και 6) τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η καθοδήγηση των μαθητών, να ακολουθήσουν συγκεκριμένες στρατηγικές κατά την υλοποίηση της δραστηριότητας τους, είναι καθοριστικός παράγοντας για την ανάπτυξη δεξιοτήτων. Συγκεκριμένα, οι ομάδες που ακολούθησαν πιο ισχυρή καθοδήγηση έφθασαν σε υψηλότερα επίπεδα και μάλιστα σε στατιστικά σημαντικό βαθμό. (4) Η ενσωμάτωση προτροπών διαφόρων τύπων (π.χ. να απαντήσουν γραπτά ή να επιλέξουν την σωστή απάντηση) στην εκπαιδευτική διαδικασία ενεργοποιεί και καθοδηγεί τις διαδικασίες μάθησης των μαθητών και επιδρά θετικά στην ανάπτυξη των δεξιοτήτων τους. Η καθοδήγηση με ερωτήσεις προτροπής υποστηρίζει τη διαδικασία μάθησης και την ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης. Στην τελευταία έρευνα (Κεφάλαιο 6), όπου εφαρμόστηκαν στρατηγικές ερωτήσεων προτροπής διαφορετικής τροπικότητας, η θετική τους επίδραση στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ αποτυπώνεται στα ποιοτικά και ποσοτικά αποτελέσματα των μαθητών κάθε ομάδας. Συγκεκριμένα, οι μαθητές που καθοδηγήθηκαν με την προτροπή για απαντήσεις γραπτές ή επιλογής, παρουσίασαν στατιστικά σημαντική βελτίωση στις δεξιότητες τους, σε σύγκριση με τους μαθητές που δεν είναι αναγκασμένοι να απαντούν, αλλά απλά συζητούν. Γενικά, οι μαθητές ανταποκρίθηκαν σε ικανοποιητικό βαθμό στις οδηγίες των φύλλων εργασίας, απάντησαν στις ερωτήσεις προτροπής και με αυτόν τον τρόπο εξοικειώθηκαν και ενσωμάτωσαν τις δεξιότητες ΥΣ στη διαδικασία επίλυσης των δραστηριοτήτων τους. Ωστόσο, Συμπεράσματα - Μελλοντική έρευνα - 153

154 ανεξάρτητα της τροπικότητας των απαντήσεων οι μαθητές χρειάστηκαν χρόνο για να κατανοήσουν και να εξοικειωθούν με τον τρόπο απόκρισης στις ερωτήσεις προτροπής, επίσης, χρειάστηκαν διαρκή υποστήριξη και ενθάρρυνση, για να πιστέψουν ότι μπορούν να τα καταφέρουν και να τις ακολουθήσουν με συνέπεια. (5) Η τροπικότητα των απαντήσεων των μαθητών στις προτροπές επηρεάζει σημαντικά τα μαθησιακά οφέλη. Οι μαθητές που απαντούν γραπτά στις ερωτήσεις προτροπής παρουσιάζουν στατιστικά υψηλότερα επίπεδα δεξιοτήτων σε σύγκριση με αυτούς που δεν απαντούν γραπτά. όμως η συστηματική προτροπή για γραπτές απαντήσεις δημιουργεί μεγάλο εργασιακό και γνωστικό φόρτο και είναι βαρετή και κουραστική για τους μαθητές. Η τροπικότητα των απαντήσεων στις ερωτήσεις προτροπής παίζει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη ΥΣ. Οι μαθητές που απαντούν γραπτά ή επιλέγουν τη σωστή α- πάντηση αναπτύσσουν δεξιότητες σε υψηλότερο επίπεδο από ότι οι μαθητές που απλά συζητούν. Αυτό αποτυπώνεται στα αποτελέσματα της έρευνας Κεφάλαιο 6, από πληθώρα εργαλείων αξιολόγησης διαφορετικής τροπικότητας (προφορικά, γραπτά). Επίσης στην έρευνα που παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 5, παρατηρούμε επίσης ότι, οι μαθητές με ισχυρή καθοδήγηση (απαντήσεις γραπτές) αναπτύσσουν δεξιότητες Υπολογιστικής Σκέψης και Επίλυσης Προβλημάτων, σε υψηλότερο βαθμό από τους μαθητές της ομάδας ελάχιστης καθοδήγησης. Δεδομένου ότι και οι δύο ομάδες ακολουθούσαν τις ίδιες οδηγίες και κατευθυντήριες γραμμές, είναι προφανές ότι η διαφορά αυτή προέκυψε από την απαίτηση για γραπτές απαντήσεις στους μαθητές της ομάδας ισχυρής καθοδήγησης. Ωστόσο, η συνεχής προτροπή για γραπτές απαντήσεις είναι βαρετή και κουραστική για τους μαθητές και τους αποθαρρύνει να συμμετέχουν. (6) Οι μαθητές επιλέγοντας τη σωστή απάντηση, ανάμεσα από μία σειρά απαντήσεων, αναπτύσσουν δεξιότητες ΥΣ αποφεύγοντας παράλληλα το φόρτο εργασίας που προκαλείται από τις συστηματικά γραπτές απαντήσεις στα ερωτήματα. Απαιτείται όμως καθοδήγηση και υποστήριξη για την αποφυγή επιφανειακών απαντήσεων. Οι μαθητές που καθοδηγούνται στην ανάπτυξη δεξιοτήτων ΥΣ, με την προτροπή για απαντήσεις γραπτές ή επιλογής, παρουσιάζουν ίδιου επιπέδου ανάπτυξη δεξιοτήτων, όπως υποστηρίζεται από τα εργαλεία αξιολόγησης στην έρευνα του Κεφαλαίου 6. Ωστόσο, ανεξάρτητα της τροπικότητας των απαντήσεων οι μαθητές χρειάστηκαν χρόνο για να κατανοήσουν και να εξοικειωθούν με τον τρόπο απόκρισης στις ερωτήσεις προτροπής. Επίσης, χρειάστηκαν διαρκή υποστήριξη και ενθάρρυνση, για να πιστέψουν ότι μπορούν να τα καταφέρουν και να τις ακολουθήσουν με συνέπεια. (7) Η σταδιακή απόσυρση της καθοδήγησης με την πρόοδο των δραστηριοτήτων είναι σημαντική και βοηθά τους μαθητές να δράσουν αυτόνομα, να διατηρήσουν αμείωτο το ενδιαφέρον τους και να αποκτήσουν αυτοπεποίθηση. Η τεχνική της απόσυρσης θεωρείται σημαντική γιατί μειώνει το φόρτο εργασίας και αυξάνει την αυτοπεποίθηση των μαθητών, πρέπει όμως να εφαρμόζεται περιοδικά και όταν οι μαθητές έχουν αποκτήσει εξοικείωση με τον τρόπο απόκρισης στις ερωτήσεις προτροπής και γενικότερα με την καθοδήγηση για την ολοκλήρωση της δραστη Κεφάλαιο 7

155 ριότητας τους. Η άποψη υποστηρίζεται από τα ποιοτικά εργαλεία αξιολόγησης σε όλες τις έρευνες που υλοποιήθηκαν. (8) Οι μαθητές αναπτύσσουν δεξιότητες Μεταγνώσης, Επίλυσης Προβλήματος και Υπολογιστικής Σκέψης, ανεξάρτητα από την ηλικία και το φύλο τους. Ο ρόλος της ηλικίας και του φύλου στην ανάπτυξη δεξιοτήτων διερευνήθηκε στις έρευνες που παρουσιάζονται στα Κεφάλαια 3, 4 και 6. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μαθητές ανεξάρτητα από την ηλικία και το φύλο τους, αναπτύσσουν στον ίδιο βαθμό δεξιότητες σε δραστηριότητες ΕΡ. Παρακάτω παρουσιάζονται αναλυτικά τα επιμέρους αποτελέσματα: (i) Η 1 η έρευνα έδειξε ότι: (α) Οι μαθητές, με την εμπλοκή τους σε δραστηριότητες ρομποτικής, ανέπτυξαν δεξιότητες ΜΓ και ΕΠ ανεξάρτητα από την ηλικία τους. (β) Η καθοδήγηση υποστηρίζει τους μαθητές, ανεξαρτήτως ηλικία, να βελτιώσουν τις δεξιότητες ΜΓ και ΕΠ και μάλιστα σε στατιστικά σημαντικό βαθμό. (γ) Τα κορίτσια και τα αγόρια φτάνουν στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων ΜΓ και ΕΠ, παρατηρείται μια μικρή υπεροχή των κοριτσιών η οποία δεν παρουσιάζει στατιστικά σημαντική διαφορά. (ii) Οι δύο έρευνες, 2 η και 4 η έδειξαν ότι: (α) οι μαθητές διαφορετικών ηλικιών (15 έναντι 18 ετών) και φύλων κατακτούν τελικά το ίδιο επίπεδο ανάπτυξης δεξιοτήτων ΥΣ, αυτή η άποψη υποστηρίζεται από τα εργαλεία αξιολόγησης διαφορετικής τροπικότητας (προφορικά, γραπτά), (β) Τα κορίτσια στη 2 η έρευνα φάνηκε να χρειάζονται λίγο περισσότερο χρόνο (εκπαιδευτικές συνεδρίες) για να φτάσουν στο ίδιο επίπεδο δεξιοτήτων με τα αγόρια και (γ) τα δύο φύλα σε γενικές γραμμές αναπτύσσουν στον ίδιο βαθμό τις δεξιότητες ΥΣ ανάλογα με την τροπικότητα της απόκρισής τους στις ερωτήσεις προτροπής. Μόνο τα αγόρια δείχνουν ότι αποδίδουν καλύτερα όταν απαντούν Γραπτά ή Επιλέγουν από ότι όταν Συζητούν. Συμπεράσματα - Μελλοντική έρευνα - 155

156 τους. Στον παρακάτω πίνακα 10.7 συνοψίζονται οι έρευνες και τα κύρια ευρήματα Πίνακας 7.1 Σύνοψη ερευνών και αποτελεσμάτων. 1 η Έρευνα 2η Έρευνα 3η Έρευνα 4η Έρευνα Αντικείμενο Μελέτης Μεταγνώση- Επίλυση Προβλήματος Υπολογιστική Σκέψη Υπολογιστική Σκέψη Επίλυση Προβλήματος Υπολογιστική Σκέψη Βαθμίδα Εκπαίδευσης Δημοτικό, Λύκειο Γυμνάσιο- Λύκειο Δημοτικό Δημοτικό Σύνθεση Ομάδων Ερωτηματολόγιο Μαθησιακού Προφίλ Ερωτηματολόγια MAI Εργαλεία Συλλογής Δεδομένων Ισχυρή Καθοδήγηση Ισχυρή vs Συζητώ (Σ) -- Ελάχιστη καθοδήγηση Γράφω (Γ) Επιλέγω (Ε) (ΙΚ) vs Ελάχιστη (ΕΚ) Δεν υπήρχαν ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις στο προφίλ των μαθητών: δημογραφικά στοιχεία, χρήση Η/Υ, εμπειρία στη ρομποτική ΙΚ>ΕΚ Ερωτηματολόγια σενάρια ΥΣ Ερωτηματολόγιαδραστηριότητες ΥΣ Πρωτόκολλο Think-aloud Ημιδομημένη συνέντευξη Ερωτηματολόγιο Απόψεων Μαθητών Δομημένη Παρατήρηση Σ << Ε Ε Γ Σ Γ Ανάπτυξη ΙΚ>ΕΚ, σε όλες Δεξιοτήτων τις δεξιότητες Σ << Γ - ΥΣ ανεξαρτήτως εκτός Ε Γ ηλικίας Αρθρώματος & Σ Ε και φύλου Αποσφαλμάτωσης ΙΚ>ΕΚ, σε όλες ΙΚ>ΕΚ τις δεξιότητες Σ << Ε εκτός Σ << Γ Αφαίρεσης, Ε Γ Αρθρώματος και Αποσφαλμάτωσης ΙΚ>ΕΚ ΙΚ>ΕΚ Θετικά Γ & Ε Θετικά ΙΚ - Θετικά Ε Θετικά ΙΚ Θετικά Γ & Ε Κεφάλαιο 7

157 7.2 Μελλοντική έρευνα Με βάση τα ευρήματα που παρουσιάστηκαν στη διατριβή, οι σκέψεις μας και οι προτάσεις μας για μελλοντική έρευνα, επικεντρώνονται: (α) Μελέτη συνδυασμού διαφορετικής τροπικότητας απαντήσεων σε ερωτήσεις προτροπής: Με βάση τα αποτελέσματα της 4 ης έρευνας, προτείνουμε την περαιτέρω διερεύνηση της καθοδήγησης με ένα συνδυασμό διαφορετικής τροπικότητας απαντήσεις σε ερωτήσεις προτροπής. Συγκεκριμένα ένα συνδυασμό, όπως απαντήσεις γραπτές και επιλογής, που να αξιοποιεί τα θετικά κάθε τροπικότητας ( π.χ. γραπτή περιγραφή του αλγόριθμου, επιλογής της σωστής απάντησης στη δεξιότητα της γενίκευσης). (β) Η τεχνική απόσυρσης της καθοδήγησης: Ένα ενδιαφέρον ερευνητικό ερώτημα είναι ο βαθμός ενσωμάτωσης της τεχνική απόσυρσης της καθοδήγησης (fade-out technique) στη διαδικασία μάθησης, ώστε να αποφευχθούν οι αρνητικές συνέπειες της συνεχιζόμενης και μακροχρόνιας καθοδήγησης, χωρίς να μειωθούν τα μαθησιακά της οφέλη. Προτείνουμε μία σε βάθος διερεύνησης (με ομάδες πειραματισμού) με σκοπό να διερευνηθούν το πότε, για πόσο διάστημα και με ποιους κανόνες θα πρέπει να ε- φαρμόζεται. (γ) Διερεύνηση εργαλείων αξιολόγησης για την ανάπτυξη δεξιοτήτων Υπολογιστικής Σκέψης: Το ερευνητικό ενδιαφέρον για αξιόπιστα εργαλεία αξιολόγησης της ΥΣ είναι έντονο. Στις έρευνες, που παρουσιάστηκαν στα κεφάλαια 4 έως 5, προτάθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν εργαλεία αξιολόγησης της ΥΣ (ερωτηματολόγια - δραστηριότητες ρομποτικής και ερωτηματολόγια γενικού περιεχομένου) των οποίων τα αποτελέσματα συγκλίνουν τόσο μεταξύ τους όσο και με το ερωτηματολόγιο που βασίζεται στο πρωτόκολλο Think-aloud (ΥΣ-TA), η διαπίστωση αυτή μας ενθαρρύνει για περαιτέρω διερεύνηση. Οι σκέψεις μας επιπλέον στρέφονται στη δημιουργία εργαλεία αξιολόγησης που θα αποτυπώνει το επίπεδο ΥΣ, με ευχάριστο τρόπο για τα παιδιά. (δ) Μελέτη του ρόλου της διάρκειας των σεμιναρίων: Ένα σημείο ενδιαφέροντος είναι ο αντίκτυπος που μπορεί να έχει η διάρκεια των σεμιναρίων (χρόνος εκπαίδευσης) στην ανάπτυξη δεξιοτήτων των μαθητών. Η εφαρμογή της καθοδήγησης, με βάση τα πρωτόκολλα ανάπτυξης δεξιοτήτων, για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα θα προσφέρει την ευκαιρία να διερευνηθεί η ανάπτυξη δεξιοτήτων και η εδραίωση τους σε σχέση με το χρόνο εκπαίδευσης. (ε) Διερεύνηση της ανάπτυξης άλλων δεξιοτήτων στο πλαίσιο υλοποίησης δραστηριοτήτων ΕΡ: Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε επίσης να διερευνήσει το ρόλο του διδακτικού μοντέλου ΣΠΠΑ+ και της προτεινόμενης καθοδήγησης στην ανάπτυξη και άλλων δεξιοτήτων των μαθητών. Συμπεράσματα - Μελλοντική έρευνα - 157

158 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Aho, A. V. (2012). Computation and computational thinking. The Computer Journal, 55(7), Akin, A., Abaci, R., &Çetin, B. (2007). The validity and reliability of the Turkish version of the metacognitive awareness inventory. Educational Sciences: Theory & Practice, 7(2), Alimisis, D. (2009). Teacher Education on Robotics-Εnhanced Constructivist Pedagogical Methods. School of Pedagogical and Technological Education (ASPETE), Αthens. en/products1.html. Alimisis, D. (2013). Educational robotics: Open questions and new challenges. Themes in Science and Technology Education, 6(1), Alimisis, D. (2014). Educational Robotics in Teacher Education: an Innovative Tool for Promoting Quality Educatio., In L. Daniela, I. Lūka, L. Rutka and I. Žogla (Ed.) Teacher of the 21st Century: Quality Education for Quality Teaching, (pp.14-27), Cambridge Scholars Publishing. Allan W., B. Coulter, M.B. Garden, J. Denner, J. Erickson, I. Lee, et al., (2010). Computational Thinking for Youth What does computational thinking for youth look like in practice? ITEST Small Group on Computational Thinking. American Association of University Women & Greenberg-Lake--the Analysis Group, (1991). Shortchanging Girls, Shortchanging America: A Nationwide Poll to Assess Self Esteem, Educational Experiences, Interest in Math and Science, and Career Aspirations of Girls and Boys Ages 9-15, Washington, D.C.: American Association of University Women. Anewalt, K. (2002). Experiences teaching writing in a computer science course for the first time. Journal of Computing Sciences in Colleges, 18(2), Angelo, T. A. (1995). Beginning the dialogue: Thoughts of Promoting Critical Thinking. Teaching of Psychology, 22, 6-7 Armour-Thomas, E., & Haynes, N. M. (1988). Assessment of metacognition in problem solving. Journal of Instructional Psychology, 15(3), 87. Artzt, A. F., & Armour-Thomas, E. (1998). Mathematics teaching as problem solving: A framework for studying teacher metacognition underlying instructional practice in mathematics. Instructional Science, 26(1-2), Artzt, A., & Armour Thomas, E. (1992). Development of a cognitive metacognitive framework for protocol analysis of mathematical problem solving in small groups, Cognition and Instruction, 9 (2), Βιβλιογραφία

159 Astrachan, O., Barnes, T., Garcia D.D., Paul, J., Simon, B., Snyder, L., (2011). CS principles: piloting a new course at national scale., in: Proc. 42nd ACM Tech. Symp. Comput. Sci. Educ. - SIGCSE 11, ACM Press, New York, USA, doi: / Ater-Kranov, A., Bryant, R., Orr, G., Wallace, S., & Zhang, M. (2010, October). Developing a community definition and teaching modules for computational thinking: accomplishments and challenges. In Proceedings of the 2010 ACM conference on Information technology education (pp ). ACM. Atmatzidou, S., Markelis, I., & Demetriadis, S. (2008). The use of LEGO Mindstorms in elementary and secondary education: game as a way of triggering learning. In Workshop Proceedings of International Conference on Simulation, Modelling, and Programming for Autonomous Robots (pp ). Atmatzidou, S., & Demetriadis, S. (2012). Evaluating Role of Collaboration Scripts as Group Guiding Tools in Activities of Educational Robotics: Conclusions from Three Case Studies. In IEEE 12th International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT), 2012 (pp ). doi: /icalt Atmatzidou, S. and Demetriadis, S. (2014). "How to Support Students Computational Thinking Skills in Educational Robotics Activities", Proceedings of 4th International Workshop Teaching Robotics, Teaching with Robotics & 5th International Conference Robotics in Education Padova (Italy) July 18, 2014 ISBN pp Atmatzidou, S., & Demetriadis, S. (2016). Advancing students computational thinking skills through educational robotics: A study on age and gender relevant differences. Robotics and Autonomous Systems, 75, Baird JR (1991). The importance of reflection in improving science teaching and learning. Journal of Research in Science Teaching 28(2): Baker, L. & Brown, A. (1984). Metacognitive skills of reading. In D. Pearson, R. Baar, M. Kamil & P. Mosenthal (Eds.), Handbook of reading research (pp ). New York: Academic Press. Bannert, M. (2006). Effects of reflection prompts when learning with hypermedia. Journal of Educational Computing Research, 35(4), Barkley, E. F., Cross, K. P., & Major, C. H. (2014). Collaborative learning techniques: A handbook for college faculty. p. 320 John Wiley & Sons. Barr, V. & Stephenson, C. (2011). Computational Thinking to K-12 : What is Involved and What is the Role of the Computer Science Education Community? ACM Inroads, 2(1), doi: / Barr, D., Harrison, J., & Conery, L. (2011). Computational Thinking: A Digital Age Skill for Everyone. Learning & Leading with Technology, 38(6), Retrieved from Βιβλιογραφία - 159

160 Barrows, H. S. (1996). Problem based learning in medicine and beyond: A brief overview. New directions for teaching and learning, 1996(68), Bell, P. (2004). Promoting students argument construction and collaborative debate in the classroom. In M. C. Linn, E. A. Davis, & P. Bell (Eds.), Internet environments for science education (pp ). Mahwah, NJ: Erlbaum. Benitti, F. B. V. (2012). Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review. Computers & Education, 58(3), doi: / j.compedu Bergen, D. (2001). Learning in the robotic world: Active or reactive? Childhood Education, 77(4), Berland M., Lee V. R., (2011). Collaborative Strategic Board Games as a Site for Distributed Computational Thinking International Journal of Game-Based Learning, 1(2) doi: /ijgbl Bers, M. U, (2010). The TangibleK Robotics Program: Applied Computational Thinking for Young Children. Early Childhood Research & Practice, Retrieved from Bers M. U., L. Flannery, E. R Kazakoff, A. Sullivan, (2014). Computational thinking and tinkering: Exploration of an early childhood robotics curriculum. Computers & Education, doi: /j.compedu Bers M. U., L. Flannery, E. R. Kazakoff, J. A Crouser, (2010). A Curriculum Unit on Programming and Robotics, Retrieved, June 2014 from Curriculum Version 1.02 Nov pdf Bers, M. U. (2007). Project InterActions: A multigenerational robotic learning environment. Journal of Science Education and Technology, 16(6), Bers, M. U., & Portsmore, M. (2005). Teaching partnerships: Early childhood and engineering, students teaching math and science through robotics. Journal of Science Education and Technology, 14(1), Bird, M., Hammersley, M., Gomm, R., & Woods, P. (1999). Εκπαιδευτική Έρευνα στην Πράξη. Εγχειρίδιο Μελέτης. Πάτρα: Ελληνικό Ανοιχτό Πανεπιστήμιο. Blanchard, S., Freiman, V., & Lirrete-Pitre, N. (2010). Strategies used by elementary schoolchildren solving robotics-based complex tasks: innovative potential of technology. Procedia Social and Behavioral Sciences 2 (2010). WCES-2010, doi: /j.sbspro Black, P. and Wiliam, D. (2009). Developing the theory of formative assessment. Educational Assessment, Evaluation and Accountability, 21(1), pp Botsas, G. & Padeliadu, S. (2004). Goal orientation and reading comprehension strategy use among students with and without reading difficulties, International Journal of Educational Research Βιβλιογραφία

161 Bottino R., Chioccariello A.: Computational Thinking: videogames, educational R., robotics, and other powerful ideas to think with. KEYCIT 2014: key competencies in informatics and ICT, 7, 301 (2015). Brown, A. (1980). Metacognitive Development and Reading. In Spiro, R., Brude, B. & Brewer, W. Theoretical issues in reading comprehension. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates Brown, A. L. (1978).Knowing When, Where, and How to Remember: A problem of metacognition. In R. Glaser (Ed.) Advances in Instructional Psychology, (pp ), Hillsdale, NJ: Erlbaum. Brown, A. L. (1987) Metacognition, executive control, self- regulation, and other even more mysterious mechanisms. In Weinert, F. E. & Kluwe, R. H. (eds.) Metacognition, motivation, and understanding. Hillsdale, N.J. : Lawrence Erlbaum Associates Brown, A. L., Bransford, J. D., Ferrara, R. A., & Champione, G. C. (1983). Learning, remembering, and understanding. In J. H. Flavell & E. M. Markman (Eds.), Handbook of child psychology (4th ed., Vol. 3, pp ). New York: Wiley. Çalik, M., Ebenezer, J., Özsevgeç, T., Küçük, Z., & Artun, H. (2015). Improving science student teachers self-perceptions of fluency with innovative technologies and scientific inquiry abilities. Journal of Science Education and Technology, 24(4), Çalik, M., Özsevgeç, T., Ebenezer, J., Artun, H., & Küçük, Z. (2014). Effects of environmental chemistry elective course via technology-embedded scientific inquiry model on some variables. Journal of Science Education and Technology, 23(3), Caponi, B., Falco, G., Focchiatti, R.. Cornoldi C., & Lucangeli D., (2006). Didattica metacognitiva della matematica, Erickson, Trento. Carbonaro, M., Rex, M. & Chambers, J.(2004). Using LEGO Robotics in a Project-Based Learning Environment. The Interactive Multiedia Electronic Journal of Computer- Enhanced Learning, 6(1).Retrieved from Cardelle-Elawar, M. (1995). Effects on metacognitive instruction on low achievers in mathematics problems. Teaching and Teaching Education, 11, Castledine, A. R., & Chalmers, C. (2011). LEGO Robotics: An authentic problem solving tool?. Design and Technology Education: An International Journal, 16(3), Chandana, P., Hafner, V., & Bongard, J. (2000) Teaching new artificial intelligent using constructionist edutainment robots, Proceeding Workshop on Edutainment Robots, Chambers, J., Carbonaro, M., & Rex, M. (2007). Scaffolding knowledge construction through robotic technology: A middle school case study.electronic Journal for the Integration of Technology in Education, 6, Chi MTH, Bassock M (1989) Learning from examples via self-explanations. In: Resnick LB (ed) Knowing, learning, and instruction: essays in honor of Robert Glaser. Erlbaum, Hills-dale, pp Βιβλιογραφία - 161

162 Chi, M. T. H., Glaser, R., & Rees, E. (1982). Expertise in problem solving. In R. Sternberg (Ed.), Advances in the Psychology of Human Intelligence (Vol. 1,pp.7 76). Hillsdale, NJ: Erlbaum. Chin, C., & Brown, D. E. (2000). Learning in science: A comparison of deep and surface approaches. Journal of research in science teaching, 37(2), Clark R. E., Kirschner P. A., & Sweller J. (2012). Putting students on the path to learning: The case for fully guided instruction. American Educator, 36(1), Cohen, M., Freeman, J., & Wolf, S. (1996). Metacognition in time -stressed decision making: recognizing, critiquing and correcting, Human Factors, 38 (2), Computing at School Working Group. (2011). Computing: A curriculum for schools. Retrieved from ComputingCurric.pdf Costa, A. L. (1986). Mediating the metacognitive. Educational Leadership, 42, Cornoldi, C., Gobbo, C., & Mazzoni, G. (1991). On metamemory-memory relationship: Strategy availability and training. International Journal of Behavioral Development, 14(1), Cross, D., & Paris, S. (1988). Developmental and instructional analysis of children s metacognitive and reading comprehension. Journal of Educational Psychology, 80, Dagdilelis, V., Sartatzemi, M. & Kagani, K. (2005). Teaching (with) Robots in Secondary Schools: some new and not-so-new Pedagogical problems. Proceedings of the Fifth IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT 05), pp Dagdilelis, V., Sartatzemi, M., & Kagani, K. (2005). Teaching (with) Robots in Secondary Schools: Some new and not-so-new Pedagogical problems. Fifth IEEE International Conference. ICALT Advanced Learning Technologies. Demetriadis, S., Atmatzidou, S., & Sapounides, T. (2012). The AUTh Framework for Research in Educational Robotics: Collaboration Scripts, Metacognitive Skills, Tangible Interfaces and the CPPC+ Model. 3 rd International Workshop Teaching Robotics, Teaching with Robotics Integrating Robotics in School Curriculum Riva del Garda, Trento, Italy, 20 April ISBN , pp Denner, J. and Werner, L. (2011). Measuring Computational Thinking in Middle School using Game Programming, presented at AERA 2011 Symposium: Merging Human Creativity and the Power of Technology: Computational Thinking in the K-12 Classroom. Denning P. (2009), The profession of IT: Beyond computational thinking, Communications of the ACM 52 no. 6. Dennison, R. S. (1997). Relationships among measures of metacognitive monitoring. In annual meeting of the American Educational Association, Chicago, IL Βιβλιογραφία

163 Derry, S. J., & Murphy, D. A. (1986). Designing systems that train learning ability: From theory to practice. Review of Educational Research, 56, Dignath, C., & Buttner, G. (2008). Components of fostering self-regulated learning among students. A metaanalysis on intervention studies at primary and secondary school level. Metacognition and Learning, 3, Dillenbourg P., (2002). Over-scripting CSCL: The risks of blending collaborative learning with instructional design, in Three Worlds of CSCL: Can We Support CSCL?, P. A. K. Heerlen, Ed. Heerlen, The Netherlands: Open University Nederland, pp Dillenbourg, P. (2004). Framework for integrated learning, Kaleidoscope Network of Excellence deliverable D23.5.1, (Ed). ouvertes.fr/docs/00/19/01/07/pdf/dillenbourg-kaleidoscope-2004.pdf Druin, A., & Hendler, J. (2000). Robots for kids: Exploring new technologies for learning. San Diego, CA: Academic Press. Du Toit, S., & Kotze, G. (2009). Metacognitive strategies in the teaching and learning of mathematics. Pythagoras, 2009(70), Earl, L. M. (2012). Assessment as Learning: Using Classroom Assessment to Maximise Student Learning. Thousand Oaks, CA, Corwin Press. Eguchi A., (2010). What is Educational Robotics? Theories behind it and practical implementation, in: Soc. Inf. Technol. Teach. Educ. Int. Conf. 2010, Association for the Advancement of Computing in Education (AACE), Chesapeake, VA,: pp Eguchi A., (2014a). Learning Experience Through RoboCupJunior : Promoting Engineering and Computational Thinking Skills through Robotics Competition, in: K-12 Comput. Sci. Comput. Think. Initiat., Indianapolis, Indiana, Eguchi, A. (2014). Robotics as a learning tool for educational transformation. In Proceeding of 4th International Workshop Teaching Robotics, Teaching with Robotics & 5th International Conference Robotics in Education Padova (Italy). Eteokleous-Grigoriou N. & Psomas C. (2013). Integrating Robotics as an Interdisciplinary Educational Tool in Primary Education. In Society for Information Technology & Teacher Education International Conference, Vol. 2013, No. 1, pp Fernadez-Duque, D., Baird, J., & Posner, M. (2000). Awareness and Metacognition, Consciousness and Cognition, 9, Flavell, J. H. (1976). Metacognitive aspects of problem solving. In L. B. Resnick (Ed.), The nature of intelligence (pp ). Hillsdale, NJ: Erlbaum Flavell, J. H. (1979). Metacognition and cognitive monitoring: A new area of cognitive developmental inquiry. American psychologist, 34(10), 906. Βιβλιογραφία - 163

164 Flavell, J. H. (1987). Speculations about the nature and development of metacognition. In F.E. Weinert & R.H. Kluwe (Eds.), Metacognition. Motivation, and Understanding (pp ). Hillsdale, NJ: LEA. Fletcher G.H., J.J. Lu, (2009). Education: Human computing skills: rethinking the K-12 experience, Communications ACM doi: / Frangou, S., Papanikolaou, K., Aravecchia, L., Montel, L., Ionita, S., Arlegui, J., Pina, A.. Menegatti, E., Moro, M., Fava, N., Monfalcon, S., Pagello, I. (2008). Representative examples of implementing educational robotics in school based on the constructivist approach Workshop Proceedings of SIMPAR 2008, pp Fülöp, E. (2015). Teaching problem-solving strategies in mathematics. LUMAT ( Issues), 3(1), Gama, C. (2004a). Metacognition in interactive learning environments: The reflection assistant model. In Intelligent Tutoring Systems (pp ). Springer Berlin/ Heidelberg. Gama, C. (2004b). Integrating Metacognition Instruction in Interactive Learning Environments. PhD Thesis, University of Sussex. Sussex, UK. Games, A. (2010). Bug or feature: The role of Gamestar Mechanic s material dialog on the metacognitive game design strategies of players. E-Learning and Digital Media, 7(1), Garner, R., & Kraus, C. (1982). Good and poor comprehender differences in knowing and regulating reading behaviors. Education Research Quarterly, 6(4), Garner, R. (1994). Metacognition and Executive Control. In R. Ruddell, M. Rupp- Rudell, M. and H. Singer (Eds), Theoretical Models and Processes of Reading, Newark, Delaware, USA: International Reading Association. Garner, R. (1981). Monitoring of passage inconsistency among poor comprehenders: A preliminary test of the Piecemeal Processing explanation. Journal of EducationalResearch, 74: Garner, R. & Taylor, N. (1982). Monitoring of understanding: An investigation of attentional assistance needs at different grade and reading proficiency levels. Reading Psychology, 3: 1-6. Gaudiello I., Zibetti E., & Carrignon S. (2010). Representations to go: learning robotics, learning by robotics. In Workshop Proceedings of Intl. Conf. on Simulation, Modeling and Programming for Autonomous Robots, SIMPAR (pp ) Gaudiello, I., & Zibetti, E. (2013).Using control heuristics as a means to explore the educational potential of robotics kits. Themes in Science and Technology Education, 6(1), Ge, X. & Land, S. M. (2003). Scaffolding students problem-solving processes in an illstructured task using question prompts and peer interactions. ETR&D, 51(1), Βιβλιογραφία

165 Gombert, J.E. (1990). Le développement métalinguistique. Paris: Presses Universitaires de France. Gombert, J. E. (1993). Metacognition, metalanguage and metapragmatics. International Journal of psychology, 28(5), Goos, M., & Galbraith, P. (1996). Do it this way! Metacognitive strategies in collaborative mathematical problem solving. Educational studies in mathematics, 30(3), Goos, M., Galbraith, P., & Renshaw, P. (2002). Socially mediated metacognition: Creating collaborative zones of proximal development in small group problem solving. Educational studies in Mathematics, 49(2), Greene, B. A., & Land, S. M. (2000). A qualitative analysis of scaffolding use in a resource-based learning environment involving the World Wide Web. Journal of Educational Computing Research, 23(2), Grover S., (2011). Robotics and Engineering for Middle and High School Students to Develop Computational Thinking, Αnnual Μeeting of the American Educational Research Association, New Orleans, LA. (650), Grover S., R. Pea, (2013). Computational Thinking in K 12: A Review of the State of the Field. Educational Researcher, doi: / x Grover, S., Cooper, S., & Pea, R. (2014). Assessing Computational Learning in K-12. ITICSE'14 (p.p.57-62). Uppsala, Sweden: ACM. doi: / / Guzdial. Μ. (2008). Education: Paving the way for computational thinking. Commun. ACM 51, 8, DOI: Gura, M. (2007). Student Robotic Classroom Robotics: Case Stories of 21st Century Instruction for Millennial Students (pp ). Charlotte: Information Age Publishing. Hacker, D. (1998). Definitions and empirical foundations. In D. Hacker, J. Dunlosky, & A. Graesser (Eds), Metacognition in educational theory and practice (1-23). New Jersey: LEA. Hadad, R. and Lawless, K. (2015). Assessing Computational Thinking, Category: Data Analysis and Statistics, DOI: / ch150. Hämäläinen, R. (2011). Using a game environment to foster collaborative learning: a design based study, Technology, Pedagogy and Education, 20(1), Herr, N. (2008). The sourcebook for teaching science, grades 6-12: Strategies, activities, and instructional resources. John Wiley & Sons. Hewitt, J. (2005). Toward an understanding of how threads die in asynchronous computer conferences. The Journal of the Learning Sciences, 7(4), Βιβλιογραφία - 165

166 Hewson PW, Beeth ME, Thorley NR (1998) Teaching for conceptual change. In: Fraser BJ, Tobin KG (eds) International handbook of science education. Kluwer, Great Britain, pp Hu, C. (2011). Computational thinking: what it might mean and what we might do about it. In Proceedings of the 16th annual joint conference on Innovation and technology in computer science education (pp ). ACM. Huang, L., Varnado, T., & Gillan, D. (2014).Exploring Reflection Journals and Selfefficacy in Robotics Education.In Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting (Vol. 58, No. 1, pp ).SAGE Publications. Hummel, H. G. K., van Houcke, J., Nadolski, R. J., van der Hiele, T., Kurvers, H., & Löhr, A. (2011). Scripted collaboration in serious gaming for complex learning: Effects of multiple perspectives when acquiring water management skills, British Journal of Educational Technology, 42(6), Hussain, S., Lindh, J., & Shukur, G. (2006). The effect of LEGO training on pupils' school performance in mathematics, problem solving ability and attitude: Swedish data. Educational Technology & Society, 9(3), International Society for Technology in Education (ISTE), Computer Science Teachers Association (CSTA), 2011) & NSF. (2011). Computational Thinking Teacher Resources second edition. Retrieved from CurrFiles/472.11CTTeacherResources_2ed-SP-vF.pdf Ishii, N., Suzuki, Y., Fujiyoshi, H., Fujii, T., & Kozawa, M. (2006a). Designing Learning Environments for Creativity in Engineering Education. Proceedings of the 5th WSEAS International Conference on Education and Educational Technology, Tenerife, Canary Islands, Spain, December 16-18, (pp ). Ishii, N., Suzuki, Y., Fujiyoshi, H., Fujii, T., &Kozawa, M. (2006b).A framework for designing learning environments fostering creativity. Current developments in technology-assisted education, Jacobs, J. Ε., & Paris, S. G. (1987). Children's metacognition about reading: Issues in definition, measurement, and instruction. Educational Psychologist Jacobse, A. E., & Harskamp, E. G. (2012). Towards efficient measurement of metacognition in mathematical problem solving. Metacognition and Learning, 7(2), DOI: /s x Jarvinen, Ε. & Hiltunen, J. (2000), Automation technology in elementary technology education, Journal of industrial teacher education, 37(4), Ioannidou, A., Repenning, A., and Webb, D. C AgentCubes: Incremental 3D enduser development. Journal of Visual Language and Computing, volume 20, issue 4, doi:10,1016/j.jvlc Jonassen, D. H., (1994). Thinking Technology: Toward a constructivist design model. Educational Technology, 34(3), Βιβλιογραφία

167 Jonassen, D. H. (2000). Computers as mindtools for schools: Engaging critical thinking. Jonassen, D. H. (2010). Research issues in problem solving. In 11th International Conference on Education Research. Kalyuga, S. (2007). Expertise reversal effect and its implications for learner-tailored instruction. Educational Psychology Review, 19, CrossRefGoogle Scholar Kalyuga, S., & Sweller, J. (2004). Measuring knowledge to optimize cognitive load factors during instruction. Journal of Educational Psychology, 96, CrossRefGoogle Scholar Kazakoff, E. R., Sullivan, A. Bers, M.U. (2013). The Effect of a Classroom-Based Intensive Robotics and Programming Workshop on Sequencing Ability in Early Childhood, Early Childhood Education Journal, 41(4), doi: /s Kazimoglu C., Kiernan, M., Bacon L. & Mackinnon L. (2012). A Serious Game for Developing Computational Thinking and Learning Introductory Computer Programming. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 47, doi: /j.sbspro Katz, D. L. (1960). Conference report on the use of computers in engineering classroom instruction, Communications of the ACM, vol. 3, no. 10, pp , Keren, G., & Fridin, M. (2014). Kindergarten Social Assistive Robot (KindSAR) for children s geometric thinking and metacognitive development in preschool education: A pilot study. Computers in Human Behavior, 35, King, A. (1991). Effects of training in strategic questioning on children s problem solving performance. Journal of Educational Psychology, 83(3), Kirschner, P. A., Sweller, J., & Clark, R. E. (2006). Why minimal guidance during instruction does not work: An analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching. Educational psychologist, 41(2), Kirschner A. P., Sweller J. & Clark E. R. (2012). Putting Students on the Path to Learning The Case for Fully Guided Instruction, American Educator Spring 2012 Kluwe, R. (1987). Executive decisions and the regulation of problem solving behavior. In F.E. Weinert, & R. H. Kluwe (Eds.), Metacognition, motivation and understanding (pp ). Hillsdale, NJ: Erlbaum. Koh, K. H., Basawapatna, A., Nickerson, H., & Repenning, A. (2014). Real time assessment of computational thinking. In Visual Languages and Human-Centric Computing (VL/HCC), 2014 IEEE Symposium on (pp ). IEEE. Kollar, I., Fischer, F., & Hesse, F. W. (2003). Cooperation scripts for computer-supported collaborative learning. In Proceedings of the International Conference on Computer Support for Collaborative Learning-CSCL (Vol. 2003, pp ). Βιβλιογραφία - 167

168 Kollar, I., Fischer, F., & Hesse, F. W. (2006). Collaboration scripts a conceptual analysis. Educational Psychology Review, 18(2), Kollar, I., Fischer, F., & Slotta, J. D. (2005). Internal and external collaboration scripts in web-based science learning at schools. In Proceedings of the 2005 conference on Computer-Support for CollaborativeLearning: the next 10 years! (pp ). Boulder, USA. Kramarski, B., & Mevarech, Z. R. (1997). Cognitive metacognitive training within a problem solving based Logo environment. British Journal of Educational Psychology, 67(4), Kreutzer, M. A., Leonard, C., Flavell, J. H., & Hagen, J. W. (1975). An interview study of children's knowledge about memory. Monographs of the society for research in child development, Kubilinskiene, S., Zilinskiene, I., Dagiene, V., & Sinkevicius, V. (2017). Applying Robotics in School Education: a Systematic Review. Baltic J. Modern Computing, 1(5), σσ Kurland, D.M., Pea, R.D., Clement, C., & Mawby, R. (1989). The study of the development of programming ability and thinking skills in high school students. In E. Soloway & J.C.Spohrer (Eds.), Studying the novice programmer, pp Hillsdale, NJ: Erlbaum. Kurtz, B. E., Reid, M. K., Borkowski, J. G., & Cavanaugh, J. C. (1982). On the reliability and validity of children s metamemory. Bulletin of the Psychonomic Society, 19(3), La Paglia, F., Rizzo, R., La Barbera, D., &Cardaci M. (2010). Using robotics construction kits as metacognitive tools: a research in an italian primary school. Annual Review of Cybertherapy and Telemedicine: Advanced Technologies in the Behavioral, Social, and Neurosciences, 154, La Paglia, F., Rizzo, R., & La Barbera, D. (2011). Use of robotics kits for the enhancement of metacognitive skills of mathematics: A possible approach. Studies in Health Technology and Informatics, 167, Lai, K. W. (1990). Problem solving in a Lego-Logo learning environment: cognitive and metacognitive outcomes. Computers in Education, Elsevier, Amsterdam, Lai, K. W. (1993). Lego-Logo as a learning environment. Journal of Computing in Childhood Education 4(3), Larkin, S. (2000). How can we discern metacognitive in year one children from interactions between students and teacher, Paper presented at ESRC Teaching and Learning Research Programme Conference. Lee I., Martin F., Denner J., Coulter B., Allan W., Erickson J., et al. (2011). Computational thinking for youth in practice, ACM Inroads doi: / Βιβλιογραφία

169 Lemaire, P., & Siegler, R., (1995). Four aspects of strategic change: contributions to children s learning of multiplication. Journal of Experimental Psychology: General, 124(1)/1995, Lin, C. H., & Liu, E. Z. F. (2011). A pilot study of Taiwan elementary school students learning motivation and strategies in robotics learning. In International Conference on Technologies for E-Learning and Digital Entertainment (pp ). Springer Berlin Heidelberg. Linn M.C., A. V Aho, M.B. Blake, R. Constable, Y.B. Kafai, J.L. Kolodner, et al., (2010). Report of a Workshop on The Scope and Nature of Computational Thinking, Press, The National Academies, Washington, record_id= Liu C.-C. & Tsai C.-C., (2008). An Analysis of peer interaction patterns as discoursed by on-line small group problem-solving activity, Computers & Education, Vol. 50, Issue 3, pp Lo Ting-kau. (1992). Lego TC logo as a learning environment in problem- solving in advanced supplementary level design & technology with pupils aged (Master s thesis).university of Hong Kong, Pokfulam, Hong Kong. Lockwood, J., Mooney, A., & Mooney, A. (2018). Computational Thinking in Secondary Education : Where does it fit? A systematic literary review. International Journal of Computer Science Education in Schools. Vol. 2, No. 1 ISSN Lorenzo, M. (2005).The development, implementation, and evaluation of a problem solving heuristic. International Journal of Science and Mathematics Education, 3(1), Lund, H. H., & Nielsen, J. (2002). An Edutainment Robotics Survey. In Proceedings of the Third International Symposium on Human and Artificial Intelligence Systems: The Dynamic Systems Approach for Embodiment and Sociality, Fukui. M. J. Matari (2004). Robotics Education for All Ages, Robotics. Markman, E. M. (1977). Realizing that you don't understand: A preliminary investigation. Child Development, 48, Markman, E. M. (1977). Realizing you don t understand: Elementary school children s awareness of inconsistencies. Child Development, 50, Martin, K. J., Chrispeels, J. H., & D'Emidio-Caston, M. (1998). Exploring the use of problem-based learning for developing collaborative leadership skills. Journal of School Leadership, 8, Mataric, M. (2004). Robotics Education for All Ages. In Proceedings, AAAI Spring Symposium on Accessible, Hands-on AI and Robotics Education, Palo Alto, CA, Mar pdf. Βιβλιογραφία - 169

170 Mataric M., Koenig N., Feil-Seifer D., (2007). Materials for Enabling Hands-On Robotics and STEM Education. In AAAI Spring Symposium: Semantic Scientific Knowledge Integration Retrieved, September 2012 from McLain, K., Gridley, B., & McIntich, D. (1991). Value of a scale used to measure metacognitive reading awareness. Journal of Educational Research, 85, McWhorter, W. (2008). The effectiveness of using LEGO Mindstorms robotics activities to influence self-regulated learning in a university introductory computer programming course.(doctoral dissertation).university of NorthTexas. Mcwhorter, W., Connor, B. C.., Norris, C. and Member C. (2008). The effectiveness of using LEGO Mindstorms robotics activities to influence self-regulated learning in a university introductory computer programming course. Mead R., Thomas S., Weinberg J.. (2012). From Grade School to Grad School: An Integrated STEM Pipeline Model through Robotics, in: Robot K-12 Education: A New Technology for Learning, IGI Global, ch doi: / ch015. Menary, R. (2007). Writing as thinking. Language sciences, 29(5), Menegatti, E., & Moro, M. (2010). Educational Robotics from high-school to Master of Science. In Workshop Proceedings of Intl. Conf. on Simulation, Modeling and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR 2010) (pp ). Merisuo-Storm T. Girls and Boys Like to Read and Write Different Texts, Scandinavian Journal of Educational Research 50 (2006) doi: / Mevarech, Z. R. (1999). Effects of metacognitive training embedded in cooperative settings on mathematical problem solving. The Journal of Educational Research, 92(4), Michaelson, G. (2015). Teaching Programming with Computational and Informational Thinking. Journal of Pedagogic Development, 5(1). Miholic, V. (1994). An inventory to pique students metacognitive awareness of reading strategies. Journal of Reading, 38, Mikropoulos, T. A., & Bellou, I. (2013). Educational robotics as mindtools.themes in Science and Technology Education, 6(1), pp-5. Miller D., Nourbakhsh I.& Siegwart R., (2008). Robots for Education in Handbook of Robotics, in: Springer Handb. Robot, doi: / _56. Miller, P. H., Kessel, F. S., & Flavell, J. H. (1970). Thinking about people thinking about people thinking about...: A study of social cognitive development. Child Development, Βιβλιογραφία

171 Milto E., Rogers C., Portsmore M., (2002). Gender differences in confidence levels, group interactions, and feelings about competition in an introductory robotics course, in: 32nd Annu. Front. Educ., IEEE, F4C7 14. doi: /fie Mitchell, E. S. (1986), Multiple triangulation: a methodology for nursing science, Advances in nursing Science, Vol.8 (3), pp Morris, R., Hadwin, A. F., Gress, C. L. Z., Miller, M., Fior, M., Church, H. and Winne, P. H. (2010). Designing roles, scripts, and prompts to support CSCL in gstudy. Computers in Human Behavior, 26(5), Morse, J. M. (1991), Approaches to Qualitative Quantitative Methodological Triangulation, Nursing Research, Vol.40 (1), pp Norton, S. J., McRobbie, C. J., & Ginns, I. S. (2007). Problem Solving in a Middle School Robotics Design Classroom. Research in Science Education,37(3), Nosratinia, M., Saveiy, M., & Zaker, A. (2014). EFL learners' self-efficacy, metacognitive awareness, and use of language learning strategies: how are they associated? Theory and Practice in Language Studies, 4(5), Nourbakhsh, I. R., Crowley, K., Bhave, A., Hsium, T., Hammer, E., & Perez-Bergquist, A. (2005). The robotic autonomy mobile robotics course: Robot design, curriculum design and educational assesment. Autonomous Robots,18(1), doi: /b:auro Nuckles, M., Hubner, S., Dumer, S., & Renkl, A. (2009). Expertise reversal effect in writing-to-learn. Instructional Science. doi: /s Retrieved Online September 10, Otero, J., & Campanario, J. (1992). The relationship between academic achievement and metacognitive comprehension monitoring ability of Spanish secondary school students. Educational and Psychological Measurement, 52, Palumbo, D. and Palumbo, D A Comparison of the Effects of LEGO TC Logo and Problem Solving Software on Elementary Students Problem Solving Skills. Journal of Computing in Childhood Education 4(4): Panaoura, A., & Philippou, G. (2003). The Construct Validity of an Inventory for the Measurement of Young Pupils' Metacognitive Abilities in Mathematics. International Group for the Psychology of Mathematics Education, 3, Papadopoulos P., Demetriadis S., Stamelos I., & Tsoukalas I. (2011). The value of writingto-learn when using question prompts to support web-based learning in ill-structured domains. Educational Technology Research and Development, 59(1), DOI /s Papastergiou, M. (2009). Digital game-based learning in high school computer science education: Impact on educational effectiveness and student motivation, Computers & Education doi: /j.compedu Βιβλιογραφία - 171

172 Papert, S. (1980). Mindstorms: Children, computers, and powerful ideas. New York: Basic Books. Papert, S. (1991). Situating Constructionism. In S.Papert and I.Harel (eds.) Constructionism, Norwood, NJ, Ablex Publishing Corporation. Paris, S. G., & Winograd, P. (1990). How metacognition can promote academic learning and instruction. Dimensions of thinking and cognitive instruction, 1, Hillsdale N.J: Earlbaum Penmetcha, M., (2012). Exploring the effectiveness of robotics as a vehicle for computational thinking. (Doctoral dissertation), Purdue University, Retrieved, March 2014 from Peterson, P. L., Swing, S. R., Braverman, M. T., & Buss, R. (1982). Students' Aptitudes and their Reports of Cognitive Processing during Interaction. Journal of Educational Psychology, 74, Petre, M., & Price, B. (2004). Using robotics to motivate back door learning. Education and Information Technologies, 9(2), Piaget, J. (1974). To understand is to invent. New York. Ackermann, Ε. (2002) Piaget s Constructivism, Papert s Constructionism: What s the difference? Pintrich, P. R., Smith, D. A., Garcia, T., & McKeachie, W. J. (1993). Reliability and predictive validity of the Motivated Strategies for Learning Questionnaire (MSLQ). Educational and psychological measurement, 53(3), Polya, G. (1945). How to solve it: A new aspect of mathematical model. Princeton University Press, New Jersey. Pressley, M., Forrest-Pressley, D. L., Elliot-Faust, D., Miller, G. E. (1985). Children's use of cognitive strategies, how to teach strategies, and what to do if they can't be taught In Pressley, M., Brainerd, C. J. (Eds.), Cognitive processes in memory development (pp. 1 47). New York: Springer-Verlag.. Pressley, M., El-Dinary, P., Marks, M., Brown, R. & Stein, S. (1992). Good strategy instruction is motivating and interesting. In K.A. Renninger, S. Hidi, & A. Krapp (Eds.), The role of interest in learning and development. Hillsdale, NJ: Erlbaum Pugalee, D. K. (2001). Writing, mathematics, and metacognition: Looking for connections through students' work in mathematical problem solving. School Science and Mathematics, 101(5), Repenning, A., Webb, D. and Ioannidou, A. (2010). Scalable game design and the development of a checklist for getting computational thinking into public schools. Proceedings of the 41st ACM technical symposium on Computer science education - SIGCSE 10, doi: / Resnick, M., & Ocko, S. (1991). Lego/Logo Learning Through and About Design. In Papert, S. & Harel, I. (eds.), Constructionism, New Jersey:Ablex Publishing Corporation, Βιβλιογραφία

173 Resnick, M., & Silverman, B. (2005). Some Reflections on Designing Construction Kits for Kids. In Proceedings of the 2005 conference on Interaction design and children (pp ). ACM. Retrieved from pdf Riley, D. D., & Hunt, K. A. (2014). Computational thinking for the modern problem solver. Boca Raton, FL: CRC Press Ricca, B., Lulis, E., & Bade, D. (2006). Lego mindstorms and the growth of critical thinking. In Intelligent Tutoring Systems Workshop on Teaching With Robots, Agents, and NLP. Rogers, C., & Portsmore, M. (2004). Bringing engineering to elementary school. Journal of STEM Education, 5(3 et 4), Roman-Gonzalez, M. (2015). Computational Thinking Test: Design Guidelines and Content Validation. Procceedings of EDULEARN15 Conference (σσ ). Barcelona: ResearchGate. doi: /rg Roman-Gonzalez, M., Perez-Gonzalez, J.-C., & Jimenez-Fernadez, C. (2016). Which cognitive abilities underlie computational thinking? Criterion validity of the Computational Thinking Test. Computers in Human Behavior. doi: /j.chb Rosenshine, B., Meister, C., & Chapman, S. (1996). Teaching students to generate questions: A review of the intervention studies. Review of Educational Research, 66(2), Rummel, N., & Spada, H. (2005). Learning to collaborate: An instructional approach to promoting collaborative problem solving in computer-mediated settings. The Journal of the Learning Sciences, 14(2), Rummel, N., & Spada, H. (2007). Can people learn computer-mediated collaboration by following a script? In F. Fischer, I. Kollar, H. Mandl and J. Haake (Eds.), Scripting computer-supported collaborative learning (pp ). New York: Springer. Rusk, N., Resnick, M., Berg, R., & Pezalla-Granlund, M. (2008). New pathways into robotics: Strategies for broadening participation. Journal of Science Education and Technology, 17(1), Sandoval, W. A., & Millwood, K. A. (2005). The quality of students use of evidence in written scientific explanations. Cognition and Instruction, 23(1), Scheid, K. (1993). Helping students become strategic learners: Guidelines for teaching. Cambridge, MA: Brookline Books. Schmidt H., Loyens S. M., Van Gog T., & Paas F.(2007). Problem- Based Learning is Compatible with Human Cognitive Architecture: Commentary on Kirschner, Sweller, and Clark (2006). Educational Psychologist, 42(2), Schmitt, Μ. C, & Newby, Τ. J. (1986). Metacognition: Relevance to instructional design. Journal of Instructional Development 9(4), Βιβλιογραφία - 173

174 Schoenfeld, A, H. (1987). What s all the fuss about metacognition? In A. H. Schoenfeld (Ed.), Cognitive science and mathematics education (pp ). Hillsdale, N.J: Earlbaum Schoenfeld, A. H. (1992). Learning to think mathematically: Problem solving, metacognition, and sense-making in mathematics. In D. Grouws (ed.), Handbook for Research on Mathematics Teaching and Learning, chapter 15 (pp ). New York: MacMillan. Schraw, G., & Dennison, R. S. (1994). Assessing metacognitive awareness. Contemporary educational psychology, 19(4), Schraw, G., & Graham, T. (1997). Helping gifted students develop metacognitive awareness, Roeper Review, 20(1), Searleman, A. & Herrmann, D. (1994). Memory from a broader perspective. New York: McGraw HiU. Selby, C. & Woollard, J. (2006). Computational Thinking: The Developing Definition Available: Teaching London Computing. Selby, C., Dorling, M., & Woolard, J. (2014). Evidence of Assessing Computational Thinking.pp. 1-11: Authors' Original. Selby, C., & Woollard, J. (2014). Computational Thinking: The Developing Definition. Presented at the SIGCSE, Atlanta. Retrieved from Settle A., Perković L., Hwang S., Jones J., (2010). A framework for Computational Thinking Across the Curriculum, in: Proc. Fifteenth Annu. Conf. Innov. Technol. Comput. Sci. Educ. - ITiCSE 10, ACM Press, New York, USA, doi: / Retrieved from Settle, A. and Perkovic, L. (2010). Computational Thinking across the Curriculum: A Conceptual Framework. Technical Reports. Retrieved from depaul.edu/tr/13/. Siegel, M. A. (2012). Filling in the distance between us: Group metacognition during problem solving in a secondary education course. Journal of Science Education and Technology, 21(3), Silverman, D (1997), Qualitative Research, Issues, Method and Practice, London: Sage. Sperling, R. A., Howard, B. C., Staley, R., & DuBois, N. (2004). Metacognition and selfregulated learning constructs. Educational Research and Evaluation, 10(2), Spolsky J., (2002). The Law of Leaky Abstractions. Retrieved, from joelonsoftware.com/articles/ LeakyAbstractions.html. Spring H. T. (1985). Teacher decision making: A Metacognitive Approach. Reading Teacher, 39, Βιβλιογραφία

175 Schraw, G., & Dennison, R. S. (1994). Assessing metacognitive awareness. Contemporary Educational Psychology, 19, Snow E. (2013) Principled Assessment of Computational Thinking (PACT). Center for Technology in Learning. SRI International. NSF-CE21. Meeting Portlan. Stillman, G. A., & Galbraith, P. L. (1998). Applying mathematics with real world connections: Metacognitive characteristics of secondary students. Educational Studies in Mathematics, 36(2), Sullivan A., Bers M.U., Gender differences in kindergarteners robotics and programming achievement, International Journal Technology and Design Education, 23 (2013) doi: /s z. Sweller, J., Kirschner, P. A., & Clark, R. E. (2007).Why minimally guided teaching techniques do not work: A reply to commentaries. Educational Psychologist, 42(2), Tappert, Charles C., (2002). "Student Develop Real-World Computer Information Systems" CSIS Technical Reports. Paper 5. csis_tech_reports/5 Tedre, Matti; Denning, Peter J. (2016) The Long Quest for Computational Thinking. Proceedings of the 16th Koli Calling Conference on Computing Education Research Koli, Finland: pp Tobias, S., & Everson, H. (1995). Development and evaluation of an objective measure of metacognition. Eric Document ED Touretzky D. S., Marghitu D., Ludi S., Bernstein D., Ni L. (2013). Accelerating K-12 computational thinking using scaffolding, staging, and abstraction, in: Proceeding 44th ACM Technical Symposium Computer Science Education - SIGCSE 13, ACM Press, New York, 609 (2013). doi: / Turner, S., & Hill, G. (2007, August). Robots in problem-solving and programming. In 8th Annual Conference of the Subject Centre for Information and Computer Sciences (pp ). Van der Stel, M., &Veenman, M. V. (2010). Development of metacognitive skillfulness: A longitudinal study. Learning and Individual Differences, 20(3), Veenman, M. V. J., & Elshout, J. J. (1999). Changes in the relation between cognitive and metacognitive skills during the acquisition of expertise. European Journal of sychology of Education, XIV, Vollstedt A., M. Robinson, E. Wang, (2007).Using Robotics to Enhance Science, Technology, Engineering, and Mathematics Curricula, In Proceedings of American Society for Engineering Education Pacific Southwest Annual Conference, Vygotsky, L. (1978). Interaction between learning and development. Readings on the development of children, Βιβλιογραφία - 175

176 Wang, M. C., Haertel, G. D., & Walberg, H.J. (1990). What influences learning? A content analysis of review literature. Journal of Educational Research, 84, Wecker, C., & Fischer, F. (2007). Fading scripts in computer-supported collaborative learning: The role of distributed monitoring. In Proceedings of the 8th iternational conference on Computer supported collaborative learning (pp ). International Society of the Learning Sciences. Wecker, C., & Fischer, F. (2011). From guided to self-regulated performance of domaingeneral skills: The role of peer monitoring during the fading of instructional scripts. Learning and Instruction, 21(6), Weinstein, C. & Mayer, R. (1986). The Teaching of Learning Strategies. In M. Wittrick. (Ed.), Handbook of Research on teaching. New York: Macmillam Publishing Company. Weinberger, A., Stegmann, K., Fischer, F., & Mandl, H. (2007). Scripting argumentative knowledge construction in computer-supported learning environments. In Scripting computer-supported collaborative learning (pp ). Springer US. Weinberger, A., Stegmann, K., & Fischer F. (2005). Computer-supported collaborative learning in higher education: Scripts for argumentative knowledge construction in distributed groups. In T. Koschmann, D. Suthers, & T.W. Chan (eds.), Computer Supported Collaborative Learning 2005: The Next 10 Years! (pp ), Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. Weinstein, C. E., Palmer, D., & Schulte, A. C. (1987). Learning and study strategies inventory (LASSI). Clearwater, FL: H & H Publishing. Werner, L., Denner, J., Campe, S. & Kawamoto, D. C. (2012). Fairy Performance Assessment: Measuring Computational Thinking in Middle School. In Proceedings of the 43rd ACM technical symposium on Computer Science Education-SIGCSE 12, ACM Press, New York, doi: / Williams, D. C., Ma, Y., Prejean, L., & Ford, M. J. (2007). Acquisition of physics content knowledge and scientific inquiry skills in a robotics summer camp. Journal of Research on Technology in Education, 40(2), Williams, D., Ma, Y. & Prejean, L. (2010). A Preliminary Study Exploring the Use of Fictional Narrative in Robotics Activities. Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching, 29(1), Chesapeake, VA: AACE. Wiliam, D. (2011). What is assessment for learning?. Studies in Educational Evaluation, 37(1), pp Wilhelm, J. D. (2007). Engaging readers and writers with inquiry: Promoting deep understanding in language arts and the content areas with guiding questions. New York, NY: Scholastic Teaching Resources. Wilson, K.G. (1989). Grand challenges to computational science. In Future Generation Computer Systems. Elsevier, Βιβλιογραφία

177 Wing J.M., (2008). Computational thinking and thinking about computing., Philos. Trans. A. Math. Phys. Eng. Sci doi: /rsta Wing, J. M., (2006). Computational Thinking. Communications of the ACM, 49(3), doi: / Wing, J. M. (2010). Computational Thinking : What and Why? 1 6. Wittig, A.F. (1977). Introduction to psychology. New York: McGraw HUl Wong, B. Y. L. (1985). Metacognition and learning disabilities. Στο D. L. Forrest Pressley, G. E. MacKinnon & T.G. Waller (eds.) Metacognition, cognition and human performance. (τόμ. 2, σ ). New York, NJ: Academic Press. Wong, B. Y. L. (1998). Learning about learning disabilities. (2nd ed.), San Diego, CA: Academic Press. Yadav A., N. Zhou, C. Mayfield, S. Hambrusch, J. T Korb, (2011). Introducing computational thinking in education courses, In: Proceedings 42nd ACM Technical Symposium on Computer science education, ACM Press, New York, doi: / Zohar, A. (1999). Teachers metacognitive knowledge and the instruction of higher order thinking, Teaching and Teacher Education, 15, Αλιμήσης, Δ. (2008). Το προγραμματιστικό περιβάλλον Lego Mindstorms ως εργαλείο υποστήριξης εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων ρομποτικής. 4ο Πανελλήνιο Συνέδριο Διδακτική της Πληροφορικής (pp ). Ατματζίδου Σ., Μαρκέλης Η. & Δημητριάδης Σ. (2008). "Χρήση των LEGO Mindstorms στο Δημοτικό και Λύκειο: Το παιχνίδι ως έναυσμα μάθησης", 4ο Πανελλήνιο Συνέδριο Διδακτικής της Πληροφορικής, Πάτρα. Δαγδιλέλης, Β. Φαχαντίδης, Ν. & Γροπέτης, Γ. (1999), Η επιμόρφωση των εκπαιδευτικών στην πληροφορική: Η περίπτωση της εκπαιδευτικής ρομποτικής. Πρακτικά συνεδρίου: Νέες παράμετροι στην εκπαίδευση: Εκπαίδευση από απόσταση και διά βίου εκπαίδευση. Πανεπιστήμιο Αιγαίου - Σχολή Ελληνικών Δημητριάδης Σ. (2015). Θεωρίες Μάθησης & Εκπαιδευτικό Λογισμικό, Ελληνικά Ακαδημαϊκά Ηλεκτρονικά Συγγράμματα και Βοηθήματα Δημητριάδης, Σ., Θεωρίες μάθησης και εκπαιδευτικό λογισμικό. [ηλεκτρ. βιβλ.] Αθήνα: Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών. Διαθέσιμο στο: Δημητρίου, Α. (1993). Γνωστική Ανάπτυξη: Μοντέλα, μέθοδοι, εφαρμογές. Θεσσαλονίνη: Art of Text. Ευκλείδη, Α. (1992). Γνωστική Ψυχολογία. Θεσσαλονίκη: Art of Text και Μεσογειακών Σπουδών - Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης. Βιβλιογραφία - 177

178 Κιουμουσίδου, Μ., Βαβάμη, Μ., Ασλανίδου, Ε., Ατματζίδου, Σ. (2012). Ο ρόλος των συνεργατικών σεναρίων στη καθοδήγηση ομάδων σε δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής. 8ο Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΤΠΕ. Κολιάδη Εμ. Βιβλίο Θεωρίες Μάθησης κ Εκπαιδευτική Πράξη, 2006 Κόμης, Β., & Μικρόπουλος, Α. (2001). Πληροφορική στην Εκπαίδευση. Πάτρα: Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο. Κόμης, Β. Ι. (2005). Παιδαγωγικές Δραστηριότητες με (και για) Υπολογιστές στην Προσχολική και την Πρώτη Σχολική Ηλικία. Πανεπιστημιακές Παραδόσεις, 2η Έκδοση, Πάτρα. Κουτσελίνη-Ιωαννίδου Μ. (1995). Μεταγνώση: Η έννοια και η διδασκαλία της. Νέα Παιδεία, 74, Κυριαζή, Ν. (2009). Η Κοινωνιολογική Έρευνα Κριτική επισκόπηση των μεθόδων και των τεχνικών, (εκδ.14η). Αθήνα: Ελληνικά Γράμματα. Κυριακού, Γ., Φαχαντίδης, Ν. (2012). Διδακτική της Πληροφορικής με εφαρμογές Εκπαιδευτικής Ρομποτικής, βασισμένης στην Εποικοδομητική θεωρία. 6ο Συνέδριο Διδακτική της Πληροφορικής ΕΤΠΕ Μάγος, Κώστας (2005). «Συνέντευξη ή παρατήρηση;»: Η έρευνα στη σχολική τάξη. Επιθεώρηση Εκπαιδευτικών Θεμάτων, 10: Μπότσας, Γ. & Παντελιάδου, Σ. (2003). Μεταγνωστικός έλεγχος κατανόησης και χρήση διορθωτικών στρατηγικών από παιδιά με αναγνωστικές δυσκολίες και καλούς αναγνώστες. Στο E. Mela Athanasopoulou (επ.) The 15th International Symposium of Theoretical and Applied Linguistics selected papers. (σ ). Θεσσαλονίκη, Τμήμα Αγγλικής Φιλολογίας, ΑΠΘ. Μπότσας, Γ. (2007). Μεταγνωστικές δραστηριότητες στην αναγνωστική κατανόηση μαθητών με και χωρίς αναγνωστικές δυσκολίες: «Μεταγιγνώσκειν», κίνητρα και συναισθήματα που εμπλέκονται. Διδακτορική διατριβή, Παιδαγωγικό Τμήμα Ειδικής Αγωγής, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Βόλος. Νίκα Π., Ατματζίδου Σ., & Δημητριάδης Στ. (2012). Ανάπτυξη δεξιοτήτων μεταγνώσης και επίλυσης προβλημάτων σε δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής. 8ο Συνέδριο ΕΤΠΕ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Βόλος Νίκα Π., Ατματζίδου Σ., & Δημητριάδης Στ. (2013). H εκπαιδευτική ρομποτική ως όχημα για την ανάπτυξη δεξιοτήτων μεταγνώσης και επίλυσης προβλημάτων μαθητών Πρωτοβάθμιας Εκπαίδευσης. Πρακτικά 3ου Πανελλήνιου Συνέδριου Ένταξη και Χρήση των ΤΠΕ στην Εκπαιδευτική Διαδικασία. Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων, Πανεπιστήμιο Πειραιώς. Νίκα, Π., Ατματζίδου, Σ., & Δημητριάδης, Σ. (2012). Ανάπτυξη δεξιοτήτων μεταγνώσης και επίλυσης προβλημάτων σε δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής. 8 ο Πανελλήνιο Συνέδριο με Διεθνή Συμμετοχή Τεχνολογίες Πληροφορίας και Επικοινωνίας στην Εκπαίδευση, Βόλος, Σεπτέμβριος Βιβλιογραφία

179 Παπανικολάου K.A., Φράγκου Σ., Αλιμήσης Α. (2007). Αναπτύσσοντας ένα πλαίσιο σχεδίασης και εφαρμογής δραστηριοτήτων προγραμματιζόμενων ρομποτικών κατασκευών: το έργο TERECoP, 4ο Συνέδριο Εκπαιδευτικών για τις ΤΠΕ στην εκπαίδευση. "Αξιοποίηση των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και της Επικοινωνίας στη Διδακτική Πράξη", Σύρος. Παναούρα, Α., (2004). Η ανάπτυξη της μεταγνωστικής ικανότητας των παιδιών ηλικίας 8-11 χρονών στα μαθηματικά. Διδακτορική Διατριβή στη Μαθηματική Παιδεία. Πανεπιστήμιο Κύπρου, Τμήμα Επιστημών της Αγωγής. Φράγκου, Σ., & Γρηγοριάδου, Μ. (2009). Μεταγνωστικές δεξιότητες στα πλαίσια ανάπτυξης συνθετικών εργασιών. 1 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γνωσιακής Επιστήμης, Πάρος, Μαΐου Φράγκου, Σ., Γρηγοριάδου, Μ. (2010). Οργάνωση και λειτουργία ομίλου ρομποτικής: η περίπτωση του προγράμματος «Κοινότητες μάθησης με τη χρήση ρομποτικής». Πρακτικά Εργασιών 7ου Πανελλήνιου Συνεδρίου με Διεθνή Συμμετοχή «Οι ΤΠΕ στην Εκπαίδευση», Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου, Κόρινθος, Σεπτεμβρίου 2010, τόμος ΙΙ, σ Φράγκου, Σ., Γρηγοριάδου, Μ., Παπανικολάου, Κ. (2010). Σχεδιάζοντας δραστηριότητες ρομποτικής για μαθητές Γυμνασίου. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Διδακτική της Πληροφορικής, Προτάσεις Διδασκαλίας, Μελέτες Περίπτωσης και Αξιολόγηση στη Δευτεροβάθμια και Τριτοβάθμια Εκπαίδευση. Απρίλιος 2010, Αθήνα, σελ Βιβλιογραφία - 179

180

181 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α:Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ Α.1 Ερωτηματολόγιο Προφίλ Μαθητών Α.2 Ερωτηματολόγιο Αποτύπωσης Μεταγνωστικής Ευαισθητοποίησης Metacognitive Awareness Inventory (MAI) Α.3 Περιγραφή της λύσης της δραστηριότητας με το Πρωτόκολλο Think-aloud. Α.4 Ερωτηματολόγιο Απόψεων των Μαθητών Α.5 Ημιδομημένη συνέντευξη Α.6 Δομημένο Φύλλο Παρατήρησης Α.7 Έντυπο διαβαθμισμένων κριτηρίων (Rubric) Α.8 Φύλλα Εργασίας Α.9 Τελική πρόκληση Α.1 Ερωτηματολόγιο Προφίλ Μαθητών ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΝΤΑ Ονοματεπώνυμο: Σχολείο: Τάξη, Τμήμα: ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1. Έχεις ηλεκτρονικό υπολογιστή στο σπίτι; ΝΑΙ ΌΧΙ 2. Έχεις σύνδεση Internet στο σπίτι; ΝΑΙ ΌΧΙ 3. Είσαι εξοικειωμένος/-η με τη χρήση Η/Υ; Καθόλου Λίγο Μέτρια Πολύ Πάρα Πολύ Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-181

182 4. Πόσες ώρες κατά μέσο όρο χρησιμοποιείς Η/Υ την εβδομάδα; 5. Πως θα χαρακτήριζες τις γνώσεις σου στη χρήση Η/Υ; Καθόλου ικανοποιητικές Ελάχιστα ικανοποιητικές Ικανοποιητικές Αρκετά ικανοποιητικές Πολύ ικανοποιητικές 6. Με τι ασχολείσαι τις ώρες που είσαι στον Η/Υ; Παιχνίδια Internet Προγραμματισμό Χρήση του Microsoft Office Άλλο Με τι άλλο; 7. Αγαπημένο αντικείμενο ενασχόλησης Τέχνες Θέατρο Ξένες γλώσσες Γεωγραφία Ιστορία Πληροφορική Μαθηματικά Θρησκευτικά Μουσική Φυσική Φυσική αγωγή-γυμναστική Άλλο 8. Προτιμάς να εργάζεσαι μόνος σου ή να συνεργάζεσαι με άλλους; 182 Παράρτημα Α

183 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ 9. Γνωρίζεις καθόλου προγραμματισμό; Καθόλου ικανοποιητικές Ελάχιστα ικανοποιητικές Δεν ξέρω/ Δεν απαντώ Αρκετά ικανοποιητικές Πολύ ικανοποιητικές Αν ναι, ποιες γλώσσες γνωρίζεις; 10. Πώς θα χαρακτήριζες τις γνώσεις σου στον προγραμματισμό; Καθόλου ικανοποιητικές Ελάχιστα ικανοποιητικές Δεν ξέρω/ Δεν απαντώ Αρκετά ικανοποιητικές Πολύ ικανοποιητικές ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ LEGO 11. Έχεις ασχοληθεί στο παρελθόν με κατασκευές Lego; ΝΑΙ ΌΧΙ 12. Αν ναι, με ποια από τις κατηγορίες Lego έχεις ασχοληθεί; Duplo Bricks & More Creator Architecture Technic Mindstroms RCX Άλλη με ποια; Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-183

184 13. Έχεις ασχοληθεί με Lego Mindstorms NXT; Αν ναι με τι; 14. Από πού έμαθες για τα Lego Mindstorms NXT; Σχολείο Φίλους Συγγενείς Τηλεόραση Internet Αλλού από πού αλλού; 15. Έχεις δει σχετικά video με Lego Mindstorms; ΝΑΙ ΌΧΙ 16. Τι είδους εργασία θα σου άρεσε να κάνεις με ένα ρομπότ; 17. Ποιό είναι το κίνητρό σου για να ασχοληθείς με τη ρομποτική; το παιχνίδι- η ψυχαγωγία είναι μια ενδιαφέρουσα ασχολία η απόκτηση γνώσεων η ανάπτυξη κριτικής σκέψης είναι κάτι που έχει μέλλον για τη συνεργασία με την ομάδα μου είναι κάτι δημιουργικό ο Πανελλήνιος διαγωνισμός ρομποτικής ο ενδοσχολικός διαγωνισμός δε γνωρίζω/δεν απαντώ Καθόλου Λίγο Μέτρια Πολύ Άλλο,... Πάρα Πολύ 184 Παράρτημα Α

185 Α.2 Ερωτηματολόγιο Αποτύπωσης Μεταγνωστικής Ευαισθητοποίησης (ΜΑΙ) Metacognitive Awareness Inventory (MAI) μεταφρασμένο στα Ελληνικά Ονοματεπώνυμο:.. 1. Κατά διαστήματα αναρωτιέμαι αν επιτυγχάνω τους στόχους μου. 2. Σκέφτομαι αρκετές εναλλακτικές λύσεις σε ένα πρόβλημα, πριν απαντήσω. 3. Προσπαθώ να χρησιμοποιώ τις στρατηγικές με τις οποίες έχω εργαστεί στο παρελθόν. 4. Ρυθμίζω το διάβασμά μου, προκειμένου να έχω αρκετό χρόνο. 5. Καταλαβαίνω τις μαθησιακές δυνατότητες και αδυναμίες μου. 6. Σκέφτομαι τι πραγματικά πρέπει να μάθω πριν αρχίσω μια εργασία. 7. Ξέρω πόσο καλά τα πήγα μόλις τελειώσω ένα τεστ. 8. Θέτω συγκεκριμένους στόχους πριν αρχίσω μια εργασία. 9. Επιβραδύνω όταν συναντώ σημαντικές πληροφορίες. 10. Ξέρω τι είδους πληροφορίες είναι πιο σημαντικό να μάθω. 11. Αναρωτιέμαι αν έχω εξετάσει όλες τις επιλογές κατά την επίλυση ενός προβλήματος. Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-185

186 12. Είμαι καλός στο να οργανώνω τις πληροφορίες. 13. Εστιάζω την προσοχή μου συνειδητά σε σημαντικές πληροφορίες. 14. Έχω ένα συγκεκριμένο σκοπό για κάθε στρατηγική που χρησιμοποιώ. 15. Μαθαίνω καλύτερα όταν ξέρω κάτι σχετικό με το θέμα. 16. Ξέρω τι περιμένει ο δάσκαλος να μάθω. 17. Είμαι καλός στο να θυμάμαι πληροφορίες. 18. Χρησιμοποιώ διάφορες στρατηγικές μάθησης, ανάλογα με την περίπτωση. 19. Αναρωτιέμαι αν υπήρχε ευκολότερος τρόπος για να κάνω κάτι μετά την ολοκλήρωση μιας εργασίας. 20. Ελέγχω πόσο καλά μαθαίνω. 21. Κάνω επανάληψη σε τακτά χρονικά διαστήματα για να με βοηθήσει να καταλάβω σημαντικές συσχετίσεις. 22. Κάνω στον εαυτό μου ερωτήσεις σχετικές με το θέμα που θα μελετήσω πριν αρχίσω. 23. Σκέφτομαι πολλούς τρόπους για να λύσω ένα πρόβλημα και επιλέγω τον καλύτερο. 24. Συνοψίζω αυτά που έχω μάθει αφού τελειώσω. 25. Ζητώ τη βοήθεια των άλλων όταν δεν καταλαβαίνω κάτι. 186 Παράρτημα Α

187 26. Μπορώ να παρακινήσω τον εαυτό μου για να μάθω όταν χρειάζεται. 27. Γνωρίζω τι στρατηγικές χρησιμοποιώ όταν μελετώ. 28. Πιάνω τον εαυτό μου να αναλύει τη χρησιμότητα των στρατηγικών, ενώ μελετώ. 29. Χρησιμοποιώ τις μαθησιακές μου δυνατότητες για να αντισταθμίσω τις αδυναμίες μου. 30. Στρέφω την προσοχή μου στην έννοια και τη σημασία των νέων πληροφοριών. 31. Δημιουργώ δικά μου παραδείγματα για να κάνω τις πληροφορίες πιο ουσιαστικές. 32. Είμαι καλός κριτής του πόσο καλά καταλαβαίνω κάτι. 33. Διαπιστώνω ότι χρησιμοποιώ χρήσιμες στρατηγικές μάθησης αυτόματα. 34. Σταματώ συχνά για να ελέγξω τι έχω καταλάβει. 35. Ξέρω πότε κάθε στρατηγική που χρησιμοποιώ είναι πιο αποτελεσματική. 36. Αναρωτιέμαι πόσο καλά πέτυχα τους στόχους μου μόλις τελειώσω. 37. Όταν διαβάζω δημιουργώ εικόνες ή διαγράμματα για να με βοηθήσουν να καταλάβω. 38. Αναρωτιέμαι αν έχω σκεφτεί όλες τις εναλλακτικές λύσεις αφού λύσω ένα πρόβλημα. 39. Προσπαθώ να αποδώσω νέες πληροφορίες με δικά μου λόγια. Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-187

188 40. Αλλάζω στρατηγικές όταν δεν μπορώ να καταλάβω. 41. Χρησιμοποιώ την οργανωτική δομή του κειμένου για να με βοηθήσει να μάθω. 42. Διαβάζω προσεκτικά τις οδηγίες πριν αρχίσω μια εργασία. 43. Αναρωτιέμαι αν αυτό που διαβάζω είναι σχετικό με αυτό που ήδη γνωρίζω. 44. Επανεξετάζω τις υποθέσεις μου όταν μπερδεύομαι. 45. Οργανώνω το χρόνο μου για να επιτύχω καλύτερα τους στόχους μου. 46. Μαθαίνω περισσότερα όταν ενδιαφέρομαι για το θέμα. 47. Προσπαθώ να χωρίσω το αντικείμενο που μελετώ σε μικρότερα τμήματα. 48. Στρέφω την προσοχή μου σε γενικές έννοιες και όχι σε λεπτομέρειες. 49. Αναρωτιέμαι πόσο καλά τα καταφέρνω, όταν μαθαίνω κάτι νέο. 50. Αφού τελειώσω μια εργασία, αναρωτιέμαι αν έχω μάθει όσα θα μπορούσα να μάθω. 51. Σταματώ και ξαναμελετώ νέες πληροφορίες οι ο- ποίες δεν είναι σαφείς. 52. Σταματώ και ξαναδιάβασα όταν μπερδεύομαι. 188 Παράρτημα Α

189 Α.3 Περιγραφή επίλυσης προβλήματος με το Πρωτόκολλο Think-aloud. Όταν παρκάρουμε το αυτοκίνητο μας το σύστημα εντοπισμού εμποδίων μετρά την απόσταση του από το παρκαρισμένο πίσω αυτοκίνητο και την εμφανίζει στην οθόνη. Αν η απόσταση είναι λιγότερη από 30 cm τότε το σύστημα μειώνει ταχύτητα και κάνει έναν ήχο για να μας ειδοποιήσει ότι πρόκειται να τρακάρουμε, αλλιώς συνεχίζει με την ίδια ταχύτητα. Το αυτοκίνητο μας κινείται στον δρόμο με τυχαία ταχύτητα, η οποία εμφανίζεται στην οθόνη του. Το όριο ταχύτητας στον δρόμο είναι 60. Αν η ταχύτητα του αυτοκινήτου ξεπεράσει το όριο ταχύτητας τότε πρέπει να επιβραδύνει, αλλιώς συνεχίσει να κινείται με την ί- δια ταχύτητα. Στην πορεία του, αν συναντήσει προπορευόμενο ό- χημα το προσπερνάει. Το ρομποτάκι σας κινείται σε δρόμο ταχείας κυκλοφορίας με μεγάλη ταχύτητα και προσπερνάει τα προπορευόμενα αυτοκίνητα. Όταν δει ένα αυτοκίνητο σε απόσταση 30 εκατοστών, να πει την φράση «object detected» και να το προσπεράσει. Θέλουμε συνολικά να κάνει 5 προσπεράσεις. Το ρομποτάκι σας είναι σταματημένο σε φωτεινό σηματοδότη και περιμένει να του δώσει προτεραιότητα ο τροχονόμος για να ξεκινήσει. Όταν ακούσει σφύριγμα έντασης μεγαλύτερης από 60 πρέπει να ξεκινήσει και να κινηθεί με ταχύτητα 80 την οποία να εμφανίζει και στην οθόνη του ρομπότ. Η διαδικασία αυτή να επαναλαμβάνεται για όσο χρόνο το ρομποτάκι σας βρίσκεται στον δρόμο. Θέλουμε να βάλουμε το ρομπότ μας να λειτουργεί σαν συναγερμός στο σπίτι μας. Όταν αντιλαμβάνεται την πόρτα να ανοίγει, να μας ειδοποιεί με έναν ήχο. Υλοποιήστε το πρόγραμμα που περιγράφει αυτή τη συμπεριφορά. Το ρομποτάκι μας θέλει να πάρει μέρος στους ολυμπιακούς αγώνες των ρομπότ κι αποφάσισε να αγωνιστεί στον δρόμο μετ εμποδίων Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-189

190 (όταν θα βλέπει κάποιο εμπόδιο, θα το αποφεύγει, διαφορετικά θα συνεχίσει να κινείται ευθεία). Ταυτόχρονα, η ταχύτητά του θα εμφανίζεται στην οθόνη. Μόλις τερματίσει θα πανηγυρίσει στριφογυρίζοντας και ζητωκραυγάζοντας. 190 Παράρτημα Α

191 Α.4 Ερωτηματολόγιο Απόψεων των Μαθητών 1. Σου άρεσε η εμπειρία με τα ρομπότ; Ήταν ενδιαφέρουσα; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ Πως θα την περιέγραφες; 2. Μετά από τις προπονήσεις που συμμετείχες τι θεωρείς ότι έμαθες; 3. Πιστεύεις ότι με τις προπονήσεις έμαθες να προγραμματίζεις το ρομποτάκι σε ικανοποιητικό για σένα επίπεδο; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 4. Έχεις κατανοήσει όλες τις λειτουργίες του ρομπότ που παρουσιάστηκαν; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 5. Τι άλλο θα σου άρεσε να κάνεις με ένα ρομποτάκι; 6. Πιστεύεις πως η χρήση των ρομπότ, βοήθησε να μάθεις βασικές έννοιες του προγραμματισμού; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ Ανέφερε μια έννοια που θυμάσαι : 7. Τι ήταν αυτό που κράτησε αμείωτο το ενδιαφέρον σου; Τα lego σαν παιχνίδι. Ο τελικός διαγωνισμός. Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-191

192 Η διαδικασία των προπονήσεων. Άλλο 8. Σου άρεσε το σενάριο συνεργασίας; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ Τι είναι αυτό που σου άρεσε ή δεν σου άρεσε; 9. Σου άρεσε ο τρόπος που μοιράστηκαν οι ρόλοι; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 10. Σε βοήθησε αυτή η μορφή συνεργασίας να μάθεις πιο εύκολα τις νέες πληροφορίες; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 11. Αυτή η μορφή συνεργασίας είχε σαν αποτέλεσμα να συμμετέχουν όλοι στην ολοκλήρωση της δραστηριότητας; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 12. Πως θα χαρακτήριζες τη συμμετοχή σου στην ομάδα; 13. Πιστεύεις ότι έμαθες να οργανώνεις τις νέες πληροφορίες που παίρνεις; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 14. Κατά την επίλυση των δραστηριοτήτων προσπαθούσες να κάνεις συσχετίσεις μεταξύ του τι μάθαινες και του τι ήξερες ήδη; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 15. Προσπαθούσες να ξεχωρίσεις τα ζητούμενα και τα δεδομένα του προβλήματος; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 192 Παράρτημα Α

193 16. Προσπαθούσες να χωρίζεις τις δραστηριότητες σε μικρότερα τμήματα ώ- στε να γίνεται πιο εύκολη η επίλυσή τους; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 17. Όταν διάβαζες μια δραστηριότητα προσπαθούσες να σχεδιάσεις έναν τρόπο επίλυσης στο μυαλό σου; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 18. Προσπαθείς να βγάλεις λέξεις κλειδιά ή να κάνεις σχεδιαγράμματα κατά την επίλυση μιας δραστηριότητας; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 19. Χρησιμοποιείς κάποια συγκεκριμένη στρατηγική για την επίλυση ενός προβλήματος και αν ναι ποια είναι αυτή; 20. Άλλαζε η στρατηγική σου από το ένα πρόβλημα στο άλλο; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 21. Υπήρχε κάποια στρατηγική που πιστεύεις ότι σε βοηθούσε περισσότερο στην επίλυση των δραστηριοτήτων; Αν ναι περιέγραψε την. 22. Σκέφτεσαι παρόμοια προβλήματα και τις στρατηγικές που ακολούθησες σε αυτά; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 23. Σταματάς τη μελέτη σε τακτά χρονικά διαστήματα για να συνοψίσεις τι έχεις μάθει; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-193

194 24. Σκέφτεσαι αρκετές εναλλακτικές λύσεις για ένα πρόβλημα, πριν να απαντήσεις και επιλέγεις την καλύτερη; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 25. Όταν μελετάς σταματάς και ξαναδιαβάζεις πληροφορίες που δεν έχεις καταλάβει; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 26. Σκέφτεσαι τι είναι χρήσιμο στην επίλυση του προβλήματος; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 27. Βρήκες κάποια από τις δραστηριότητες ιδιαίτερα χρήσιμη; Αν ναι ποια; 28. Ποια δραστηριότητα σου άρεσε περισσότερο και ποια λιγότερο; Γιατί; 29. Θυμάσαι κάποια δραστηριότητα που να σε δυσκόλεψε περισσότερο; Ποια ήταν αυτή και τι έκανες ή τι σκέφτηκες για να την λύσεις; 30. Πως σου φάνηκε η διαδικασία επίλυσης των δραστηριοτήτων; Έμαθες κάτι που να σου φάνηκε χρήσιμο; Αν ναι τι ήταν αυτό; 31. Θεωρείς ότι είναι σημαντικό να έχεις σωστή αντίληψη για την κατανόηση ενός προβλήματος; Αν ναι γιατί; 194 Παράρτημα Α

195 32. Διαπίστωσες κάτι καινούριο για τις ικανότητές σου στον προγραμματισμό μετά τις προπονήσεις; Αν ναι τι ήταν αυτό; 33. Σου φάνηκε χρήσιμη η διαδικασία της καθοδήγησης στην επίλυση των δραστηριοτήτων; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 34. Η καθοδήγηση σε βοήθησε γενικότερα στο πώς να σκέφτεσαι όταν λύνεις ένα πρόβλημα; ΟΧΙ ΜΑΛΛΟΝ ΟΧΙ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΜΑΛΛΟΝ ΝΑΙ ΝΑΙ 35. Υπάρχει κάτι στη διαδικασία της καθοδήγησης που θα ήθελες να αλλάξεις ή να βελτιώσεις; Τι είναι αυτό; Α.5 Ημιδομημένη συνέντευξη Έντυπο Ημιδομημένης Συνέντευξης 1) Πως σου φάνηκε η εμπειρία με τα ρομπότ; Ήταν ενδιαφέρουσα; 2) Τι θα ήθελες να αλλάξει στα φύλλα εργασίας/προπονήσεις; 3) Τι σου άρεσε στον τρόπο συνεργασίας σας (Σενάριο συνεργασίας); Τι παρατηρήσεις έχεις να κάνεις για τη βελτίωσή της. 4) Σε βοήθησε αυτή η μορφή συνεργασίας να μάθεις πιο εύκολα τις νέες πληροφορίες; Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-195

196 5) Συνολικά η όλη δραστηριότητα σε βοήθησε να καταλάβεις κάποιες βασικές έννοιες προγραμματισμού σε σχέση με άλλα τυπικά περιβάλλοντα προγραμματισμού; 6) Ποια κοινά σημεία βρίσκεις με τα μαθήματα προγραμματισμού που κάνετε στο σχολείο; 7) Χρησιμοποιείς κάποια συγκεκριμένη στρατηγική για την επίλυση ενός προβλήματος και αν ναι ποια είναι αυτή; 8) Υπήρχε κάποια στρατηγική που πιστεύεις ότι σε βοηθούσε περισσότερο στην επίλυση των δραστηριοτήτων; Αν ναι περιέγραψε την. 9) Σκέφτεσαι παρόμοια προβλήματα και τις στρατηγικές που ακολούθησες σε αυτά; 10) Όταν μελετάς σταματάς και ξαναδιαβάζεις πληροφορίες που δεν έχεις καταλάβει; Τι κάνεις για να λύσεις τις απορίες σου; 11) Η καθοδήγηση σε βοήθησε γενικότερα στο πώς να σκέφτεσαι όταν λύνεις ένα πρόβλημα; Αν ναι πως : 12) Σε ποια άλλα μαθήματα πιστεύετε ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την μεθοδολογία επίλυσης που ακολουθήσαμε. 13) Όταν πας να λύσει ένα πρόβλημα πλέον περνάει από το μυαλό σου κάποιο βήμα από αυτά που έμαθες κατά την επίλυση των δραστηριοτήτων 14) Υπάρχει κάτι στη διαδικασία της καθοδήγησης που θα ήθελες να αλλάξεις ή να βελτιώσεις; Τι είναι αυτό; 196 Παράρτημα Α

197 Α.6 Δομημένο φύλλο παρατήρησης Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-197

198 Α.7 Έντυπο διαβαθμισμένων κριτηρίων (Rubric) Όνομα μαθητή : Πρόβλημα:. Κριτήρια Αξιολόγηση Επίλυση προβλήματος Περιγραφή λύσης Δεν έλυσε το πρόβλημα Έλυσε μόνο ένα μέρος του προβλήματος Έφτασε πολύ κοντά στην σωστή λύση με μικρές παραλήψεις Έλυσε σωστά το πρόβλημα Βέλτιστη λύση Προγραμματισμός Δεν έλυσε το πρόβλημα Έλυσε ένα μέρος του προβλήματος όχι με τη βέλτιστη λύση Έλυσε όλο το πρόβλημα αλλά όχι με το βέλτιστο τρόπο σε όλη τη λύση Έλυσε όλο το πρόβλημα με το βέλτιστο τρόπο Αναφορά σε δομές προγραμματισμού Δεν ανέφερε καμία δομή Ανέφερε κάποιες δομές αλλά όχι τις σωστές Ανέφερε σωστές δομές χωρίς όμως να είναι αναγκαίες Ανέφερε όλες τις αναγκαίες δομές Χρήση κατάλληλων Blocks Δεν χρησιμοποίησε κανένα Block Χρησιμοποίησε Blocks αλλά τα περισσότερα εν ήταν τα σωστά Χρησιμοποίησε περισσότερα σωστά Blocks αλλά όχι όλα ή όχι όλα στη σωστή σειρά Χρησιμοποίησε όλα τα σωστά Blocks Κατάλληλη ρύθμιση παραμέτρων Δεν έκανε καμία ρύθμιση Έκανε ρυθμίσεις αλλά οι περισσότερες δεν ήταν σωστές Έκανε αρκετές σωστές ρυθμίσεις αλλά όχι όλες Έκανε όλες τις ρυθμίσεις σωστά Στρατηγικές Επίλυσης προβλήματος & Μεταγνώσης Κατανόηση του προβλήματος Διαχωρισμός δεδομένων ζητούμενων Τμηματοποίηση προβλήματος Δεν έγινε καμία αναφορά στη στρατηγική και δεν κατανόησε το πρόβλημα Δεν έγινε καμία αναφορά στη στρατηγική Δεν έγινε καμία αναφορά στη στρατηγική Έγινε μόνο αναφορά της στρατηγικής Έγινε αναφορά της στρατηγικής χωρίς όμως να γίνει σωστός διαχωρισμός Έγινε αναφορά της στρατηγικής χωρίς εφαρμογή της Κατανόησε το πρόβλημα χωρίς να αναφέρει τη στρατηγική Έκανε σωστό διαχωρισμό χωρίς αναφορά της στρατηγικής Έκανε τμηματοποίηση του προβλήματος χωρίς να αναφέρει τη στρατηγική Έκανε αναφορά της στρατηγικής και κατανόησε πλήρως το πρόβλημα Έκανε αναφορά της στρατηγικής και σωστό διαχωρισμό Έκανε αναφορά της στρατηγικής και σωστή τμηματοποίηση του προβλήματος 198 Παράρτημα Α

199 Αναφορά παλαιότερου προβλήματος Ζητά βοήθεια όταν χρειάζεται Αναφορά εναλλακτικών λύσεων, επιλογή καλύτερης λύσης Δεν έγινε καμία αναφορά στη στρατηγική Δεν ζήτησε βοήθεια όταν χρειάστηκε Δεν έγινε αναφορά εναλλακτικών λύσεων Αναφέρθηκε κάποιο άσχετο παλαιότερο πρόβλημα Ζήτησε βοήθεια, όχι σε συγκεκριμένη απορία Αναφορά εναλλακτικών λύσεων, αλλά δεν προσδιόρισε την καλύτερη Αναφέρθηκε η στρατηγική χωρίς να γίνει αναφορά του καταλληλότερου παλαιότερου προβλήματος Ζήτησε βοήθεια σε συγκεκριμένη απορία Αναφέρθηκε σε εναλλακτική λύση επέλεξε την καλύτερη, χωρίς να το τεκμηριώσει Έκανε αναφορά της στρατηγικής και του κατάλληλου παλαιότερου προβλήματος Ζήτησε βοήθεια για επιβεβαίωση, προσδιορίζοντας με ακρίβεια το ερώτημα Αναφέρθηκε συνειδητά σε εναλλακτική λύση και επέλεξε τεκμηριωμένα την καλύτερη Αναφορά σε άλλη στρατηγική Δεν έγινε καμία αναφορά σε άλλη στρατηγική Έγινε αναφορά κάποιας στρατηγικής χωρίς εφαρμογή της Έγινε εφαρμογή κάποιας στρατηγικής χωρίς να γίνει προσδιορισμός του ονόματός της Έκανε αναφορά κάποιας στρατηγικής και σωστή εφαρμογή της Αναρωτήθηκε αν η λύση που πρότεινε ήταν σωστή Δεν αναρωτήθηκε αν η λύση που πρότεινε ήταν σωστή Αναρωτήθηκε αν η λύση που πρότεινε ήταν σωστή, με λάθος προβληματισμό Αναρωτήθηκε αν η λύση που πρότεινε ήταν σωστή, χωρίς να προσδιορίσει το σημείο αβεβαιότητας Αναρωτήθηκε και τεκμηρίωσε ότι λύση που πρότεινε ήταν σωστή και καλή Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΜΓ-199

200 Α.8 Φύλλα Εργασίας Ενδεικτικά παραθέτουμε το 4 ο Φύλλο εργασίας ΤΕΤΑΡΤΗ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗ Το ρομπότ κάνει επιλογές!! Εξοικείωση με την έννοια της επιλογής Ημερομηνία : _ / _ / 201_ Ας μάθουμε πως το ρομπότ κάνει επιλογές. Πολλές φορές για να λύσουμε ένα πρόβλημα πρέπει να ελέγξουμε μια κατάσταση και ανάλογα να αποφασίσουμε αν θα συνεχίσουμε προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση τις ενέργειες μας. Για παράδειγμα, όταν θέλουμε να περάσουμε από μία διάβαση πρέπει πρώτα να ελέγξουμε το φανάρι για τους πεζούς. Αν το φανάρι είναι πράσινο, μπορούμε να περάσουμε τη διάβαση, διαφορετικά, αν το φανάρι είναι κόκκινο πρέπει να σταματήσουμε και να περιμένουμε. Εδώ η κατάσταση που πρέπει να ελεγχθεί είναι το χρώμα του φαναριού και οι δύο δυνατές ενέργειες είναι να περάσουμε ή να περιμένουμε. Στο ρομποτάκι μας, η εντολή επιλογής εμφανίζεται με το Switch Block. Διατυπώνεται μία συνθήκη στην αρχή του Block και ανάλογα με την απάντηση α- κολουθείται η κατάλληλη διαδρομή. Το switch block χρησιμοποιείται για να εκτελεστεί ένα από δύο κομμάτια κώδικα ανάλογα με το αν ισχύει κάποια συνθήκη. Στη συνθήκη μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε οποιονδήποτε από τους 4 αισθητήρες Αν ισχύει η συνθήκη θα εκτελεστεί το πάνω κομμάτι του κώδικα αλλιώς θα εκτελεστεί το κάτω. Η περιοχή παραμέτρων του Switch Block για παράδειγμα για τον αισθητήρα αφής έχει την παρακάτω μορφή: Παράρτημα Α

201 Πρώτη Δραστηριότητα Ας αλλάξουμε ρόλους!! Προγραμματιστής Συντονιστής Αναλυτής Καταγραφέας Δοκιμάστε το παρακάτω πρόγραμμα. Στα Sound Blocks βάλτε από έναν αντίστοιχο ήχο. Όνομα προγράμματος: switch-touch.rbt Γράψτε τι κάνει το ρομποτάκι. Τι πρέπει να ελεγχθεί και ποιες οι ενέργειες που κάνει το ρομποτάκι; Εργαλεία αξιολόγησης & Υλικό Έρευνας ΜΓ - 201

202 Δεύτερη Δραστηριότητα Ας αλλάξουμε ρόλους!! Προγραμματιστής Συντονιστής Αναλυτής Καταγραφέας Τροποποιήστε τον παραπάνω κώδικα έτσι ώστε το ρομποτάκι να επιλέγει ανάλογα με την ένδειξη του αισθητήρα Ultrasonic. Όνομα Προγράμματος: switch-ultra.rbt Γράψτε τι κάνει το ρομποτάκι. Τι πρέπει να ελεγχθεί και ποιες οι ενέργειες που κάνει το ρομποτάκι; Τρίτη Δραστηριότητα Ας αλλάξουμε ρόλους!! Προγραμματιστής Συντονιστής Αναλυτής Καταγραφέας Κάντε το ρομπότ να κινείται ευθεία και να ελέγχει αν υπάρχει κάποιο αντικείμενο μπροστά του σε απόσταση 50 εκατοστών. Αν υπάρχει υπάρχει κάποιο εμπόδιο να οπισθοχωρει αλλιώς θα συνεχίζει την πορεία του. Όνομα Προγράμματος: Switch3.rbt Βήμα 1. Ας κατανοήσουμε το πρόβλημα Διαβάστε προσεκτικά το πρόβλημα όσες φορές χρειαστεί ώστε να είστε σίγουροι ότι έχετε κατανοήσει τι ζητάει Παράρτημα Α

203 Διαβάστε και γράψτε αν υπάρχει κάτι που δεν καταλάβατε και συζητήστε το με τους άλλους. Ας καταγράψουμε τι μας δίνει και τι μας ζητάει το πρόβλημα. Μας λέει ότι: Μας ζητάει να: Βήμα 2. Ας αναλύσουμε το πρόβλημα και ας σκεφτούμε πως μπορούμε να το λύσουμε Ποια είναι η σχέση που συνδέει τα δεδομένα με τα ζητούμενα. Σας θυμίζει κάποιο άλλο πρόβλημα; Χωρίστε το πρόβλημα σε μικρότερα τμήματα. Γράψτε ποια θα είναι αυτά. Ποια blocks θα χρησιμοποιήσετε; Ποια block χρησιμοποιείτε; Ποιες είναι οι ρυθμίσεις που εφαρμόζετε; Εργαλεία αξιολόγησης & Υλικό Έρευνας ΜΓ - 203

204 Βήμα 3. Ας λύσουμε το πρόβλημα και ας το υλοποιήσουμε Τώρα προχωρήστε σαν ομάδα στην υλοποίηση του προγράμματος. μην ξεχάσετε να αποθηκεύσετε το πρόγραμμα με όνομα Switch3.rbt Κάνει το ρομποτάκι αυτό που ζητά το πρόβλημα; Αν όχι τι δε λειτούργησε σωστά και τι ρυθμίσεις πρέπει να κάνετε για να διορθώσετε το πρόβλημα; Βήμα 4. Ας ελέγξουμε τη λύση μας Ζητήστε μια λύση από τον προπονητή!! Μοιάζει με τον δικό σας κώδικα; Ποιες οι διαφορές Τι πιστεύετε ότι θα μπορούσατε να βελτιώσετε στη δική σας επίλυση; Βήμα 5. Ας αξιολογήσουμε όλη τη δραστηριότητα Λειτούργησαν καλά τα βήματα που ακολουθήσατε; Ποιο από τα βήματα θα βελτιώνατε την επόμενη φορά; Παράρτημα Α

205 Υπάρχει κάτι που μάθατε και το θεωρείτε ιδιαίτερα χρήσιμο από αυτή τη δραστηριότητα; Τέταρτη Δραστηριότητα Ας αλλάξουμε ρόλους!! Προγραμματιστής Συντονιστής Αναλυτής Καταγραφέας Κάντε το ρομποτάκι σας να ξεκινάει όταν ακούσει ένα δυνατό ήχο όπως για παράδειγμα όταν το καλέσετε εσείς και να σας ακολουθεί αποφεύγοντας τα εμπόδια που συναντά. Αλλιώς δεν θα κινείται. Όνομα Προγράμματος: Switch4.rbt Βήμα 1. Ας κατανοήσουμε το πρόβλημα Διαβάστε προσεκτικά το πρόβλημα όσες φορές χρειαστεί ώστε να είστε σίγουροι ότι έχετε κατανοήσει τι ζητάει. Διαβάστε και γράψτε αν υπάρχει κάτι που δεν καταλάβατε και συζητήστε το με τους άλλους. Ας καταγράψουμε τι μας δίνει και τι μας ζητάει το πρόβλημα. Μας λέει ότι: Μας ζητάει να: Εργαλεία αξιολόγησης & Υλικό Έρευνας ΜΓ - 205

206 Βήμα 2. Ας αναλύσουμε το πρόβλημα και ας σκεφτούμε πως μπορούμε να το λύσουμε Ποια είναι η σχέση που συνδέει τα δεδομένα με τα ζητούμενα. Σας θυμίζει κάποιο άλλο πρόβλημα; Χωρίστε το πρόβλημα σε μικρότερα τμήματα. Γράψτε ποια θα είναι αυτά. Ποια blocks θα χρησιμοποιήσετε; Ποια block χρησιμοποιείτε; Ποιες είναι οι ρυθμίσεις που εφαρμόζετε; Βήμα 3. Ας λύσουμε το πρόβλημα και ας το υλοποιήσουμε Τώρα προχωρήστε σαν ομάδα στην υλοποίηση του προγράμματος. μην ξεχάσετε να αποθηκεύσετε το πρόγραμμα με όνομα Switch4.rbt Κάνει το ρομποτάκι αυτό που ζητά το πρόβλημα; Αν όχι τι δε λειτούργησε σωστά και τι ρυθμίσεις πρέπει να κάνετε για να διορθώσετε το πρόβλημα; Βήμα 4. Ας ελέγξουμε τη λύση μας Παράρτημα Α

207 Ζητήστε μια λύση από τον προπονητή!! Μοιάζει με τον δικό σας κώδικα; Ποιες οι διαφορές Τι πιστεύετε ότι θα μπορούσατε να βελτιώσετε στη δική σας επίλυση; Βήμα 5. Ας αξιολογήσουμε όλη τη δραστηριότητα Λειτούργησαν καλά τα βήματα που ακολουθήσατε; Ποιο από τα βήματα θα βελτιώνατε την επόμενη φορά; Υπάρχει κάτι που μάθατε και το θεωρείτε ιδιαίτερα χρήσιμο από αυτή τη δραστηριότητα; Ας μάθουμε πως το ρομπότ εκτελεί παράλληλες ενέργειες. Τι γίνεται αν θέλουμε να κάνουμε ταυτόχρονα κάποιες ενέργειες; Αν θέλουμε δηλαδή το ρομποτάκι μας να κινείται και παράλληλα να ακούγεται και ένας ήχος; Αυτό γίνεται αν δημιουργήσουμε μια επιπλέον γραμμή ενεργειών. Εργαλεία αξιολόγησης & Υλικό Έρευνας ΜΓ - 207

208 Επιπλέον Γραμμή Ενεργειών Εδώ μπορούμε να προσθέσουμε όσα block θέλουμε όπως και στην Αρχική Γραμμή Ενερ- Επιπλέον Γραμμή Ενεργειών Μπορούμε να δημιουργήσουμε μια νέα γραμμή ενεργειών με 2 τρόπους: Πλησιάζοντας το ποντίκι στην αρχή των επιπλέον γραμμών βλέπουμε ότι αλλάζει σχήμα, τραβώντας μια από τις 2 επιπλέον γραμμές που δημιουργείται μια νέα. Πάνω σε αυτή μπορούμε να προσθέσουμε τα Block που θέλουμε να τρέχουν παράλληλα με το υπόλοιπο πρόγραμμα. Εδώ μπορούμε να προσθέσουμε όσα block θέλουμε όπως και στην αρχική Βάζοντας ένα νέο block πάνω ή κάτω από την αρχική γραμμή και συνδέοντάς το με μια από τις επιπλέον γραμμές. Πέμπτη Δραστηριότητα Ας αλλάξουμε ρόλους!! Προγραμματιστής Συντονιστής Αναλυτής Καταγραφέας Κάντε ένα πρόγραμμα ώστε το ρομπότ να παράγει μια μελωδία με 3 τόνους ενώ ταυτόχρονα να αποφεύγει εμπόδια. paral1.rbt Παράρτημα Α

209 Καταγράψτε τα block που θα χρησιμοποιήσετε και τις ρυθμίσεις που θα επιλέξετε: Ποια block χρησιμοποιείτε; Ποιες είναι οι ρυθμίσεις που εφαρμόζετε; Βήμα 1. Ας κατανοήσουμε το πρόβλημα Από τις παρακάτω ερωτήσεις επιλέξτε όσες πιστεύετε ότι θα σας βοηθήσουν στην επίλυση της δραστηριότητας και γράψτε τις απαντήσεις σας. Α) Διαβάστε προσεκτικά το πρόβλημα όσες φορές χρειαστεί ώστε να είστε σίγουροι ότι έχετε κατανοήσει τι ζητάει. Β) Διαβάστε και γράψτε αν υπάρχει κάτι που δεν κατανοήσατε ή δεν είναι σαφές και συζητήστε το με τους άλλους. Γ) Γράψτε τα ζητούμενα και τα δεδομένα του προβλήματος. Άλλη;.. Βήμα 2. Ας αναλύσουμε το πρόβλημα και ας σκεφτούμε πως μπορούμε να το λύσουμε Από τις παρακάτω ερωτήσεις επιλέξτε όσες πιστεύετε ότι θα σας βοηθήσουν στην επίλυση της δραστηριότητας και γράψτε τις απαντήσεις σας. Α) Ποια είναι η σχέση που συνδέει τα δεδομένα με τα ζητούμενα. Β) Σας θυμίζει κάποιο άλλο πρόβλημα; Γ) Χωρίστε το πρόβλημα σε μικρότερα τμήματα. Γράψτε ποια θα είναι αυτά. Δ) Ποια blocks θα χρησιμοποιήσετε; Άλλη;.. Εργαλεία αξιολόγησης & Υλικό Έρευνας ΜΓ - 209

210 Βήμα 3. Ας λύσουμε το πρόβλημα και ας το υλοποιήσουμε Τώρα προχωρήστε σαν ομάδα στην υλοποίηση του προγράμματος. μην ξεχάσετε να αποθηκεύσετε το πρόγραμμα με όνομα paral1.rbt Κάνει το ρομποτάκι αυτό που ζητά το πρόβλημα; Αν όχι τι δε λειτούργησε σωστά και τι ρυθμίσεις πρέπει να κάνετε για να διορθώσετε το πρόβλημα; Βήμα 4. Ας ελέγξουμε τη λύση μας Δείτε το παρακάτω τμήμα κώδικα Ζητήστε μια ενδεικτική λύση από τον προπονητή!! Από τις παρακάτω ερωτήσεις επιλέξτε όσες πιστεύετε ότι θα σας βοηθήσουν στην επίλυση της δραστηριότητας και δώστε τις απαντήσεις σας. Α) Μοιάζει με τον δικό σας κώδικα; Β) Ποιες οι διαφορές; Γ) Τι πιστεύετε ότι θα μπορούσατε να βελτιώσετε στη δική σας επίλυση; Άλλη;.. Βήμα 5. Ας αξιολογήσουμε όλη τη δραστηριότητα Λειτούργησαν καλά τα βήματα που ακολουθήσατε; Ποιο από τα βήματα θα βελτιώνατε την επόμενη φορά; Παράρτημα Α

211 Υπάρχει κάτι που μάθατε και το θεωρείτε ιδιαίτερα χρήσιμο από αυτή τη δραστηριότητα; Ας μάθουμε πως δημιουργούμε δικά μας Blocks. Το My Block μας δίνει τη δυνατότητα να δημιουργούμε μία ομάδα εντολών στις οποίες δίνουμε ένα όνομα, τις αποθηκεύουμε και τις καλούμε ξανά όταν χρειαστεί. Όταν δημιουργούμε ένα νέο πρόγραμμα, μπορούμε απλά να εισάγουμε το block που δημιουργήσαμε από την παλέτα Custom και έτσι δεν θα χρειάζεται να ξαναδημιουργήσουμε αυτό το τμήμα του προγράμματος, γιατί θα έχετε ήδη αποθηκευμένες όλες τις παραμέτρους. Για να δημιουργήσουμε ένα δικό μας Block Πρώτα επιλέγουμε έναν αριθμό από blocks. Με τα blocks επιλεγμένα, πηγαίνουμε στο μενού Edit και επιλέγουμε τον εντολή Make a New My Block. Στη συνέχεια θα ανοίξει το παρακάτω παράθυρο: Εδώ δίνουμε ένα όνομα M Bl k Σε αυτό το σημείο γράφουμε μία περιγραφή για το τι κάνει το έ Bl k Εργαλεία αξιολόγησης & Υλικό Έρευνας ΜΓ - 211

212 Επιλέγουμε το Next για να πάμε στο επόμενο βήμα. Εδώ σχεδιάζουμε ένα εικονίδιο για το νέο My Block Εικονίδια που χρησιμοποιούμε για να σχεδιάσουμε την εικόνα Όταν τελειώσουμε επιλέγουμε το Finish. Το νέο My Block θα είναι διαθέσιμο πλέον στην παλέτα Custom. Αν θέλουμε να αλλάξουμε τις δυνατότητες ενός My Block, μπορούμε να αλλάξουμε τα blocks που περιέχει είτε κάνοντας διπλό κλικ στο My Block, είτε επιλέγοντας την εντολή Edit Selected My Block από το μενού Edit. Έκτη Δραστηριότητα Ας αλλάξουμε ρόλους!! Προγραμματιστής Συντονιστής Αναλυτής Καταγραφέας Δημιουργήστε ένα My Block με το πρόγραμμα της προηγούμενης δραστηριότητας και δώστε του το όνομα «parallilia» Παράρτημα Α

213 Δημιουργήστε ένα MY BLOCK για τη δραστηριότητα 3!! Που θα μπορούσαμε να το χρησιμοποιήσουμε; Συζήτηση στην ομάδα Συζητήστε με την ομάδα σας τι σας φάνηκε περισσότερο ενδιαφέρον και εκφράστε τις απορίες σας σχετικά με τα όσα μάθατε ώστε να βρείτε όλοι μαζί τις απαντήσεις Εργαλεία αξιολόγησης & Υλικό Έρευνας ΜΓ - 213

214 Α.9 Τελική πρόκληση Στο παρακάτω σχήμα το ρομπότ βρίσκεται στην αφετηρία και πρέπει να φτάσει στο τέρμα. Στη διαδρομή του συναντά κάποια εμπόδια. Πρέπει να τα αποφύγει και παράλληλα να μετρήσει τα εμπόδια που απέφυγε. Στην οθόνη του ρομπότ πρέπει να φαίνεται κάθε φορά ο αριθμός των εμποδίων που απέφυγε. Στη συνέχεια αφού αποφύγει και τα τέσσερα εμπόδια, να περάσει μέσα από το τούνελ. Μόλις μπει στο τούνελ να ανάψει το λαμπάκι του και να μειώσει την ταχύτητα του κατά 10. Η τελική ταχύτητα του ρομπότ πρέπει να φανεί στην οθόνη του μόλις βγει από το τούνελ. Πόντοι που κερδίζετε: 1. Αν το ρομπότ ξεκινήσει από την αφετηρία και φτάσει στο τέρμα με οποιονδήποτε τρόπο κερδίζετε 20 πόντους. 2. Για κάθε εμπόδιο που αποφεύγει το ρομπότ κερδίζετε 5 πόντους. Άρα συνολικά 15 πόντους. 3. Αν εμφανίζεται κάθε φορά ο αριθμός των εμποδίων που αποφεύγει κερδίζετε 20 πόντους. 4. Αν όταν μπει στο τούνελ ανάψει το λαμπάκι κερδίζετε 10 πόντους. 5. Αν όταν μπει στο τούνελ μειώσει την ταχύτητά του κερδίζετε 20 πόντους. 6. Αν όταν βγει από το τούνελ φαίνεται η ταχύτητα στην οθόνη κερδίζετε 10 πόντους. 7. Αν σταματήσει στο τέρμα και ακουστεί ένας ήχος π.χ. Game Over κερδίζετε 5 πόντους. Μέγιστος αριθμός πόντων: 100 Καλή επιτυχία!!! Παράρτημα Α

215 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β: Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ Β.1 Ερωτηματολόγιο Προφίλ Μαθητών Β.2 Ερωτηματολόγιο γενικού περιεχομένου ΥΣ Β.3 Ερωτηματολόγιο ερωτηματολόγια-δραστηριότητες ΥΣ Β.4 Ερωτηματολόγιο Απόψεων των Μαθητών Β.5 Περιγραφή της λύσης της δραστηριότητας με το Πρωτόκολλο Think-aloud. Β.6 Ημιδομημένη συνέντευξη Β.7 Δομημένο Φύλλο Παρατήρησης Β.8 Έντυπο διαβαθμισμένων κριτηρίων (Rubric) Β.9 2ο Φύλλο Εργασίας της ομάδας Επιλέγω τη σωστή απάντηση Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 215

216 Β.1 Ερωτηματολόγιο Προφίλ Μαθητών Μία πρώτη γνωριμία ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΝΤΑ Ονοματεπώνυμο: Σχολείο: Τάξη: Ημερομηνία: ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1. Έχεις ηλεκτρονικό υπολογιστή στο σπίτι σου; ΝΑΙ ΌΧΙ 2. Έχεις στο σπίτι σου σύνδεση στο διαδίκτυο (Internet); ΝΑΙ ΌΧΙ 3. Είσαι εξοικειωμένος/-η με τη χρήση του Ηλεκτρονικού Υπολογιστή; Καθόλου Λίγο Μέτρια Πολύ Πάρα Πολύ 4. Πόσες ώρες κατά μέσο όρο χρησιμοποιείς τον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή την εβδομάδα; Παράρτημα B

217 5. Με τι ασχολείσαι τις ώρες που είσαι στον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή; Παιχνίδια Internet Προγραμματισμό Εργασίες (σχολικές ή εξωσχολικές) Άλλο Με τι άλλο; 6. Ποιο είναι το αγαπημένο σου αντικείμενο ενασχόλησης Μουσική/Εικαστικά/Θεατρική αγωγή Ξένες γλώσσες Μαθηματικά Φυσικά Φυσική αγωγή-γυμναστική Γλώσσα / Ιστορία Άλλο ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ 7. Έχεις ασχοληθεί καθόλου με προγραμματισμό; Καθόλου Λίγο Μέτρια Πολύ Πάρα Πολύ Αν ναι, ποιες γλώσσες προγραμματισμού γνωρίζεις; ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ LEGO 8. Έχεις ασχοληθεί στο παρελθόν με κατασκευές Lego; Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 217

218 ΝΑΙ ΌΧΙ Αν ναι, με ποια από τις κατηγορίες Lego έχεις ασχοληθεί; Duplo Creator Technic Mindstroms RCX Bricks & More Architecture Mindstorms NXT Mindstorms EV3 Άλλη με ποια Αν ασχολήθηκες με Lego Mindstorms NXT ή EV3, περιέγραψε μας τι ακριβώς έκανες; 9. Από πού έμαθες για τα Lego Mindstorms NXT; Σχολείο Φίλους Συγγενείς Τηλεόραση Διαδίκτυο Εφημερίδα/Περιοδικό Αλλού από πού αλλού; 10. Έχεις δει σχετικά βίντεο που σχετίζονται με Lego Mindstorms; ΝΑΙ ΌΧΙ 11. Αν είχες την δυνατότητα να κάνεις μια προσωπική εργασία με ένα ρομπότ, τι είδους εργασία θα σου άρεσε να κάνεις; 12. Ποιο είναι το κίνητρό σου για να ασχοληθείς με τη ρομποτική; (να απαντήσεις για όλες τις επιλογές) Κίνητρο Καθόλου Λίγο Μέτρια Πολύ Πάρα Πολύ Παράρτημα B

219 Μου αρέσει το παιχνίδι με τα Lego Το βρίσκω ενδιαφέρουσα ασχολία Θεωρώ ότι είναι κάτι δημιουργικό Θέλω να μάθω γενικά για τη ρομποτική Μου αρέσει να λύνω τα προβλήματα με τα ρομπότ Θέλω να μάθω προγραμματισμό Μου αρέσει να συνεργάζομαι με την ομάδα μου Θέλω να συμμετέχω στον ενδοσχολικό διαγωνισμό Δε γνωρίζω/δεν απαντώ Άλλο,... ΤΟ ΡΟΜΠΟΤ ΚΑΝΕΙ ΔΕΝΤΡΟΦΥΤΕΥΣΗ Το σχολείο μας θα κάνει δεντροφύτευση με σκοπό να αναδασώσει τις καμένες εκτάσεις. Τα παιδιά σκέφτηκαν να την αναθέσουν σε ένα ρομποτάκι, το οποίο θα προγραμμάτιζαν και το οποίο θα φυτέψει πέντε ροδακινιές, πέντε μηλιές, πέντε ελιές, πέντε πορτοκαλιές και πέντε ροδιές κατά μήκος μιας έκτασης εκατό μέτρων. Σας ζητούν να προγραμματίσετε το ρομπότ, ώστε να φυτέψει τα παραπάνω δέντρα. 1. Ποιες από τις παραπάνω πληροφορίες είναι σημαντικές για να προγραμματίσετε το ρομποτάκι σας; (κυκλώστε στο κείμενο) 2. Μπορείτε να κάνετε ένα απλό σχέδιο για να δείξετε πως θα φυτέψουν τα ρομπότ τα δέ- Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 219

220 ντρα; 3. Κάθε πόσα μέτρα θα φυτέψει τα δέντρα; Τι σκεφτήκατε για να βρείτε τη λύση; 4. Μπορείτε να γράψετε βήμα - βήμα τι πρέπει να κάνει το ρομπότ για να φυτέψει τα δέντρα; Β.2 Ερωτηματολόγιο σεναρίων ΥΣ Ποια είναι η σωστή απάντηση κατά τη γνώμη σας στις παρακάτω εκφωνήσεις; 1. Ο Νίκος περιμένει με το ποδήλατό του στη διάβαση πεζών για να ανάψει το πράσινο και να περάσει. Ο Wall που βρίσκεται στη Σελήνη περιμένει να φωτίσει ο ήλιος τον πλανήτη ώστε να αρχίσει να βγάζει φωτογραφίες και να τις στείλει στη γη. Τι κοινό κάνουν ο Νίκος και o Wall; a. Επαναλαμβάνουν και οι δύο την ίδια ενέργεια πολλές φορές b. Δεν κάνουν τίποτε ίδιο. Οι ενέργειές τους είναι εντελώς διαφορετικές c. Επαναλαμβάνουν κάποια ενέργεια πολλές φορές μετά τον έλεγχο κάποιας πληροφορίας d. Κάνουν και οι δύο έλεγχο κάποιας πληροφορίας και ανάλογα ενεργούν Παράρτημα B

221 2. Ο οδηγός ενός απορριμματοφόρου του Δήμου εκτελεί το δρομολόγιό του 8 φορές στη διάρκεια μιας μέρας. Ποια από τις παρακάτω ενέργειες μοιάζει με την ενέργεια του οδηγού: a. Ένας φύλακας ελέγχει το κτίριο 5 φορές στη διάρκεια της βάρδιας του b. Ένα ρομπότ καθαρίζει ένα δωμάτιο στη διάρκεια της ημέρας c. Ένα παιδί παίζει 4 επιτραπέζια παιχνίδια κάποιες μέρες της εβδομάδας d. Ένα λεωφορείο εκτελεί ένα δρομολόγιο με 20 επιβάτες 3. Η Κατερίνα έβαλε στο σπίτι της ένα σύστημα με το οποίο ενεργοποιούνται αυτόματα τα φώτα όταν σκοτεινιάσει. Ο Μανώλης τοποθέτησε ένα σύστημα συναγερμού στο αυτοκίνητο του, το οποίο όταν ανοίξει μία πόρτα του θα ενεργοποιεί τη σειρήνα του συναγερμού. Ποια είναι η κοινή συμπεριφορά των δυο συστημάτων στις παραπάνω περιπτώσεις; a. Ενεργοποιείται το σύστημα και στις δύο περιπτώσεις b. Δεν έχουν καμία κοινή συμπεριφορά. Οι ενέργειές τους είναι εντελώς διαφορετικές c. Επαναλαμβάνουν και οι δύο την ίδια ενέργεια συχνά d. Κάνουν και οι δύο έλεγχο κάποιας συνθήκης και αν ικανοποιείται η συνθήκη τότε ενεργοποιείται το σύστημα 4. Ο Κώστας μία φορά το χρόνο τακτοποιεί τα παιχνίδια των παιδιών του και τα παλαιότερα τα δωρίζει σε ένα ίδρυμα. Η Έφη έχει προγραμματίσει κάθε βδομάδα να πηγαίνει θέατρο. Ποια είναι η κοινή συμπεριφορά στις δύο παραπάνω περιπτώσεις; a. Και οι δύο επαναλαμβάνουν κάποια ενέργεια b. Κάνουν και οι δύο έλεγχο κάποιας συνθήκης και αν ικανοποιείται η συνθήκη τότε εκτελούν κάποια ενέργεια c. Δεν έχουν καμία κοινή συμπεριφορά. Οι ενέργειές τους είναι εντελώς διαφορετικές d. Επαναλαμβάνουν και οι δύο την ίδια ενέργεια συχνά 5. Η Νατάσσα περπατάει 5 λεπτά για να πάει από το αρτοποιείο στο σπίτι της κρατώντας 2 τσάντες, όπου υπάρχουν από 3 ψωμιά σε κάθε τσάντα. Αν θέλουμε να υπολογίσουμε πόσο πλήρωσε συνολικά για τα ψωμιά, τότε το πρόβλημα αυτό: a. Δίνει όλα τα δεδομένα αλλά έχει και περιττές πληροφορίες b. Δίνει όλα τα απαραίτητα δεδομένα για τον υπολογισμό c. Δίνει λιγότερα δεδομένα από όσα χρειαζόμαστε και έχει περιττές πληροφορίες d. Δίνει λιγότερα δεδομένα από όσα χρειαζόμαστε 6. Ο Νίκος με την παρέα του θέλουν να παραγγείλουν σάντουιτς και αναψυκτικά. Ένα σαντουιτσάδικο προσφέρει το σάντουιτς στα 3 και το αναψυκτικό δώρο. Ο Νίκος γράφει Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 221

222 πρόγραμμα στον υπολογιστή που υπολογίζει πόσα σάντουιτς και αναψυκτικά μπορούν να παραγγείλουν. Για τον σωστό υπολογισμό το πρόγραμμα χρειάζεται να έχει τα εξής δεδομένα: a. Πόσα χρήματα θα ξοδέψει ο καθένας b. Τα άτομα στην παρέα και το πόσα χρήματα θα ξοδέψει ο καθένας c. Πόσα χρήματα θα ξοδέψει ο καθένας και πόσα σάντουιτς θα παραγγείλουν d. Πόσα άτομα είναι στην παρέα 7. Ο Γιώργος προγραμματίζει ένα ρομποτάκι ώστε να κινείται διαγράφοντας την περίμετρο ενός τετραγώνου πλευράς 1 μέτρου. Η Όλγα θέλει να γράψει ένα πρόγραμμα που να δίνει μια πιο γενική λύση από αυτή του Γιώργου. Ποιο από τα παρακάτω είναι το πρόγραμμα του Γιώργου: a. Το ρομποτάκι διαγράφει την περίμετρο τετραγώνου με πλευρά μικρότερη από 1 μέτρο b. Το ρομποτάκι διαγράφει την περίμετρο τετραγώνου οποιασδήποτε πλευράς c. Το ρομποτάκι διαγράφει την περιφέρεια κύκλου γύρω από τετράγωνο με πλευρά 1 μέτρο d. Το ρομποτάκι διαγράφει την περίμετρο τετραγώνου με πλευρά μεγαλύτερη από 1 μέτρο 8. Ο Μανώλης τοποθέτησε ένα σύστημα συναγερμού, το οποίο μόνο όταν ανοίγει η εξώπορτα του σπιτιού του θα ενεργοποιείται η σειρήνα του συναγερμού. Ο φίλος του, του πρότεινε να τοποθετήσει ένα σύστημα το οποίο θα του παρέχει μεγαλύτερη ασφάλεια. Ποιο από τα παρακάτω είναι το σύστημα που του πρότεινε ο φίλος του: a. Όταν εντοπίσει κίνηση στο σπίτι θα ενεργοποιεί τη σειρήνα του συναγερμού. b. Όταν ανοίξει εξώπορτα του σπιτιού του θα τον ειδοποιεί στέλνοντας του μία φωτογραφία του χώρου. c. Όταν ανιχνεύσει κίνηση στο χώρο ή ανάψει φως τότε θα ενεργοποιεί τη σειρήνα του συναγερμού d. Όταν ανιχνεύσει κίνηση στο χώρο ή ανοίξει κάποιο παράθυρο ή πόρτα τότε θα ενεργοποιεί τη σειρήνα του συναγερμού και παράλληλα θα τον ειδοποιεί στέλνοντας του μία φωτογραφία του χώρου. 9. Ο Δάσκαλος πληροφορικής στο σχολείο είπε στα παιδιά να προγραμματίσουν δύο ρομποτάκια για να φτιάξουν ένα συναγερμό και ένα σύστημα ανίχνευσης φωτιάς για το σχολείο. Ποια ομάδα μαθητών προγραμμάτισε καλύτερα τα ρομπότ της; a. Η Ά ομάδα μαθητών προγραμμάτισε να ενεργοποιείται το 1 ο ρομπότ όταν εντοπίζει κίνηση και το 2 ο μόλις εντοπίζει καπνό. b. Η Β ομάδα μαθητών προγραμμάτισε και τα δύο ρομπότ να ενεργοποιούνται όταν εντοπίσουν κίνηση ή όταν εντοπίσουν ότι ανάβουν τα φώτα του σχολείου Παράρτημα B

223 c. Η Γ ομάδα μαθητών προγραμμάτισε το 1 ο ρομπότ να ενεργοποιείται όταν ανιχνεύει κίνηση και μεταβολή ήχου και το 2 ο στην ύπαρξη καπνού. d. Η Δ ομάδα μαθητών προγραμμάτισε και τα δύο ρομπότ να ενεργοποιούνται όταν εντοπίσουν κίνηση, μεταβολή ήχου, φωτεινότητας και καπνού. 10. Ένα ρομποτάκι βρίσκεται στην γωνία Γ ενός ισοσκελούς ορθογώνιου τριγώνου, το οποίο έχει κάθετη πλευρά 100cm, και κινείται στην περίμετρο του με προορισμό την κορυφή Β. Ποια από τις παρακάτω ομάδες εντολών πρέπει να εκτελέσει; (a) (b) (c) (d) ΣΤΡΙΨΕ ΑΡΙΣΤΕΡΑ 90 ΣΤΡΙΨΕ ΑΡΙΣΤΕΡΑ 90 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ 100 ΣΤΡΙΨΕ ΑΡΙΣΤΕΡΑ 90 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ 100 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ 100 ΣΤΡΙΨΕ ΑΡΙΣΤΕΡΑ 90 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ 100 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ 100 ΣΤΡΙΨΕ ΔΕΞΙΑ 90 ΣΤΡΙΨΕ ΔΕΞΙΑ 90 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ 100 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ 50 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ 50 ΣΤΡΙΨΕ ΔΕΞΙΑ 100 ΚΙΝΗΣΟΥ ΕΥΘΕΙΑ Η Ιφιγένεια θέλει να πιεί ένα τσάι και επειδή είναι άρρωστη δεν μπορεί να σηκωθεί από το κρεβάτι της για να τον φτιάξει, έτσι αποφασίζει να δώσει οδηγίες στη κόρη της πώς να το φτιάξει. Ποιες από τις παρακάτω οδηγίες που δίνει είναι σωστές; (a) ΒΑΛΕ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟ ΜΠΡΙΚΙ ΝΕΡΟ ΜΕΧΡΙ ΕΠΑΝΩ ΒΑΛΕ ΤΟ ΜΠΡΙΚΙ ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΜΑΤΙ ΒΓΑΛΕ ΤΟ ΜΠΡΙΚΙ ΑΠΟ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΚΛΕΙΣΕ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΑΔΕΙΑΣΕ ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΚΟΥΠΑ (b) ΒΑΛΕ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟ ΜΠΡΙΚΙ ΝΕΡΟ ΜΕΧΡΙ ΕΠΑΝΩ ΑΝΑΨΕ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΣΤΟ 8 ΒΑΛΕ ΤΟ ΜΠΡΙΚΙ ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΜΑΤΙ ΓΙΑ 5 ΛΕΠΤΑ ΒΓΑΛΕ ΤΟ ΜΠΡΙΚΙ ΑΠΟ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΚΛΕΙΣΕ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΑΔΕΙΑΣΕ ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΚΟΥΠΑ (c) ΒΑΛΕ ΝΕΡΟ ΜΕΧΡΙ ΕΠΑΝΩ ΑΝΑΨΕ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΣΤΟ 8 ΒΓΑΛΕ ΤΟ ΜΠΡΙΚΙ ΑΠΟ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΑΔΕΙΑΣΕ ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΚΟΥΠΑ ΒΑΛΕ ΣΤΗ ΚΟΥΠΑ ΤΟ ΦΑΚΕΛΑΚΙ ΑΠΟ ΤΟ ΤΣΑΙ (d) ΒΑΛΕ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟ ΜΠΡΙΚΙ ΝΕΡΟ ΜΕΧΡΙ ΕΠΑΝΩ ΑΝΑΨΕ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΣΤΟ8 ΒΑΛΕ ΤΟ ΜΠΡΙΚΙ ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΜΑΤΙ ΓΙΑ 5 ΛΕΠΤΑ Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 223

224 ΒΑΛΕ ΣΤΗ ΚΟΥΠΑ ΤΟ ΦΑΚΕΛΑΚΙ ΑΠΟ ΤΟ ΤΣΑΙ ΒΓΑΛΕ ΤΟ ΜΠΡΙΚΙ ΑΠΟ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΚΛΕΙΣΕ ΤΟ ΜΑΤΙ ΤΗΣ ΚΟΥΖΙΝΑΣ ΒΑΛΕ ΣΤΗ ΚΟΥΠΑ ΤΟ ΦΑΚΕΛΑΚΙ ΑΠΟ ΤΟ ΤΣΑΙ 12. Το ρομποτάκι της ΝΑΣΑ κινείται στην επιφάνεια του πλανήτη Κρόνου και κάποια στιγμή έστειλε πληροφορίες για τη σύσταση των πετρωμάτων που ήταν λανθασμένες. Οι προγραμματιστές της ΝΑΣΑ προχώρησαν σε εκσφαλμάτωση του κώδικά τους και το ρομποτάκι συνέχισε σωστά τη λειτουργία του. Ποια από τις παρακάτω ενέργειες είναι παρόμοια: a. Διόρθωση ορθογραφικών και συντακτικών λαθών σε κείμενο b. Μετάφραση του κειμένου από τα αγγλικά στα ελληνικά c. Αύξηση του κειμένου και εισαγωγή σημείων στίξης d. Διόρθωση συντακτικών λαθών σε κείμενο 13. Ο Διευθυντής μιας εταιρείας κατασκευής κινητών τηλεφώνων σκέφτηκε να κατανέμει αρμοδιότητες σε διάφορα τμήματα έτσι ώστε να παράγεται το προϊόν, οικονομικά και γρήγορα. Συγκεκριμένα ανέθεσε: a. στο Ά την παραγωγή και την προώθηση των προϊόντων, στο Β τη δημιουργία του λογισμικού και στο Γ να είναι υπεύθυνο για το προσωπικό των Ά και Β b. στο Α τη δημιουργία όλης της παραγωγής λόγω της μεγάλης εμπειρίας του υπεύθυνου του τμήματος και στο Β να είναι υπεύθυνο για το προσωπικό c. στο Ά την κατασκευή του προϊόντος, στο Β τη δημιουργία του λογισμικού, στο Γ την προώθηση του προϊόντος και το Δ να είναι υπεύθυνο για το προσωπικό d. στο Ά τη διαχείριση και ηλεκτρονική καταγραφή των προϊόντων, στο Β τη δημιουργία του λογισμικού και στο Γ να είναι υπεύθυνο για το προσωπικό 14. Ο Παύλος είναι Αρχιπύραρχος σε ένα πυροσβεστικό τμήμα και του ανέθεσαν την εξιχνίαση των αιτιών που προκάλεσαν την πυρκαγιά. Για να μπορέσει όμως να ολοκληρώσει αυτή την έρευνα γρηγορότερα, αποφάσισε να : a. αναθέσει στο πύραρχο Α την διερεύνηση του τόπου και χρόνου που διαπράχθηκε η πυρκαγιά, στο πύραρχο Β τη συλλογή των αποδεικτικών στοιχείων και στο πύραρχο Γ την διερεύνηση των αρχείων b. τον βοηθήσουν τρείς πύραρχοι με ότι μπορεί ο καθένας c. τον βοηθήσει μόνο ο πύραρχος Α γιατί έχει πολλά χρόνια εμπειρίας στις πυρκαγιές d. αναθέσει και στους τρεις πυράρχους την διερεύνηση του τόπου και χρόνου που διαπράχθηκε η διάρρηξη, την συλλογή των αποδεικτικών στοιχείων και την διερεύνηση των αρχείων Παράρτημα B

225 Β.3 Ερωτηματολόγιο -δραστηριότητες ΥΣ Ας δούμε τι μάθαμε Ονοματεπώνυμο Μαθητή: Τμήμα: Πρώτη Δραστηριότητα Είμαι ο Tomas και πρέπει να κάνω το δρομολόγιο Θεσσαλονίκη Αθήνα που διαρκεί 5 ώρες. Μπορείς να με προγραμματίσεις να κινούμαι με ταχύτητα 75 και αν δω κάποιο σταθμό μετεπιβίβασης τότε να σταματάω για την επιβίβαση και α- ποβίβαση των επιβατών και να ξανά ξεκινάω με το σφύριγμα του σταθμάρχη, διαφορετικά να συνεχίσω να κινούμαι. Στο τέλος της διαδρομής, θέλω να εμφανίσω στην οθόνη μου τον συνολικό αριθμό των στάσεων που έκανα. Μια ομάδα μαθητών έδωσε την παρακάτω λύση για την δραστηριότητα: Εντόπισε και διόρθωσε τα λάθη Δες προσεκτικά την λύση και εντόπισε αν υπάρχει κάποιο τμήμα στο πρόγραμμα το οποίο είναι λάθος ή περιττό. Στη συνέχεια πρότεινε σε πιο τμήμα του κώδικα πρέπει να γίνουν οι απαραίτητες διορθώσεις. Χώρισε σε μικρότερα τμήματα Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 225

226 Διάβασε προσεκτικά την δραστηριότητα και περιέγραψε την, χωρίζοντας την σε μικρότερα και απλούστερα τμήματα. Δημιούργησε τα δικά σου BLOCK Υπάρχουν κάποια τμήματα στον παραπάνω κώδικα τα οποία συναντάς συχνά σε διάφορες δραστηριότητες; θα μπορούσες να δημιουργήσεις γι αυτά δικά σου block (MyBlock); Εντόπισε και κύκλωσε τις εντολές (block) που θα χρησιμοποιούσες για την δημιουργία του κάθε MyBlock. Δεύτερη Δραστηριότητα Γειά! Είμαι τερματοφύλακας σε μια ποδοσφαιρική ομάδα και σήμερα η προπόνηση θα εστιάζει στην τεχνική του πέναλτι. Μπορείς να με βοηθήσεις, έτσι ώστε αν εντοπίζω την μπάλα σε απόσταση 20 εκατοστών τότε να πηγαίνω μπροστά 2 rotations για να προσπαθήσω να την αποκρούσω. Αν τα καταφέρω τότε να λέω Bravo και να γυρνάω πίσω στην εστία μου, διαφορετικά να λέω Woops και να επιστρέφω πίσω. Η δοκιμασία αυτή θα διαρκεί 5 λεπτά και όταν ολοκληρωθεί θέλω να εμφανιστεί στην οθόνη μου πόσα πέναλτι απέκρουσα. Γράψε με σαφήνεια τα βήματα Ποια είναι τα βήματα που πρέπει να ακολουθήσει ο τερματοφύλακας για να κάνει αυτό που ζητάει το πρόβλημα; Γράψε με σαφήνεια τα βήματα 1) 2) 3) Παράρτημα B

227 4) Σκέψου πιο αφηρημένα Σκέψου ποια είναι η κοινή συμπεριφορά των δύο ρομπότ και στις δυο δραστηριότητες, πως θα την περιέγραφες με τα ίδια λόγια; Ποια είναι η κοινή προγραμματιστική δομή στις δραστηριότητες αυτές; Κάνε γενίκευση Σκέψου και περιέγραψε μία πιο γενική λύση η οποία θα καλύπτει μια ευρύτερη γκάμα περιπτώσεων; Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 227

228 Β.4 Ερωτηματολόγιο Απόψεων των Μαθητών Πες μας τη γνώμη σου ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΝΤΑ Ονοματεπώνυμο: Σχολείο: Τάξη, Τμήμα: Ημερομηνία: ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΑ ΡΟΜΠΟΤ Σου άρεσε η εμπειρία με τα ρομπότ; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Πως θα τη χαρακτήριζες; 13. Μετά από τις προπονήσεις που συμμετείχες τί νομίζεις ότι έμαθες; 14. Πιστεύεις ότι μετά τις δραστηριότητες έμαθες να προγραμματίζεις το ρομπότ σε ικανοποιητικό για σένα επίπεδο; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Παράρτημα B

229 15. Θα ήθελες να συνεχίσεις να ασχολείσαι με τα ρομπότ; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Αν ναι, τι θα σου άρεσε να κάνεις με ένα ρομπότ; 16. Τί από τα παρακάτω ήταν καλύτερο κίνητρο για σένα; ΚΙΝΗΤΡΟ ΚΑΘΟΛΟΥ ΛΙΓΟ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΑΡΚΕΤΑ ΠΟΛΥ Τα Lego σαν παιχνίδι Το Lego ως εργαλείο προγραμματισμού Η διαδικασία των προπονήσεων (μαθημάτων) Η εμπειρία που θα αποκτούσα Άλλο ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΙΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 17. Σου φάνηκαν χρήσιμες οι οδηγίες που δίνονταν στις δραστηριότητες; Από τις οδηγίες, έμαθες κάτι που σου φάνηκε χρήσιμο; Αν ναι τί ήταν αυτό; 18. Νομίζεις ότι σε διαφορετικές δραστηριότητες μπορείς να εντοπίσεις και να περιγράψεις την κοινή συμπεριφορά του ρομπότ; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 19. Νομίζεις ότι πλέον μπορείς να εντοπίσεις την κοινή προγραμματιστική δομή ανάμεσα σε παρόμοια προβλήματα; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 229

230 20. Νομίζεις ότι ο αλγόριθμος που προτείνεις για τη λύση του προβλήματος είναι ο καλύτερος, καλύπτει όλες τις περιπτώσεις και είναι σύντομος; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 21. Προτείνεις και δημιουργείς δικά σου blocks; Αν ναι, τα χρησιμοποιείς στο πρόγραμμα σου ή σε κάποιο άλλο; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 22. Νομίζεις ότι μπορείς να σκεφτείς και να προτείνεις μία γενική λύση σε ένα πρόβλημα; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 23. Νομίζεις ότι μπορείς να αξιολογήσεις την λύση που δίνεις στο κάθε πρόβλημα; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 24. Οι οδηγίες σε βοήθησαν στο πώς να σκέφτεσαι όταν λύνεις ένα πρόβλημα σε κάποιο άλλο μάθημα; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 25. Όταν λύνεις ένα πρόβλημα σε κάποιο άλλο μάθημα, περνάει από το μυαλό σου κάποιο από τα βήματα που χρησιμοποίησες στην επίλυση των δραστηριοτήτων; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Αν ναι, ποιο βήμα είναι αυτό; Παράρτημα B

231 26. Υπάρχει κάτι στον τρόπο που δίνονταν οι οδηγίες που θα ήθελες να αλλάξεις ή να βελτιώσεις; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Αν ναι, ποιο είναι αυτό; ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΗ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 13. Σου άρεσε που κατά τη συνεργασία ο κάθε ένας αναλάμβανε κάποιο ρόλο; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι για ποιο λόγο; 14. Ποιος ρόλος σου άρεσε περισσότερο; Αναλυτής Προγραμματιστής Αξιολογητής Όλοι οι ρόλοι το ίδιο Δεν ξέρω για ποιο λόγο; 15. Σου άρεσε που συνεργάστηκες με τους συμμαθητές σου κατά την διάρκεια των μαθημάτων; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 16. Ήταν εύκολο να συνεργαστείς με τους συμμαθητές σου για την κατανόηση και υλοποίηση των δραστηριοτήτων; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 231

232 17. Πιστεύεις πως η συνεργασία με τους συμμαθητές σου σε βοήθησε να μάθεις; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι 18. Πώς κρίνεις την συνεργασία σου με τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας; 19. Πιστεύεις ότι η ομάδα σου συνεργάστηκε ικανοποιητικά; ΚΑΘΟΛΟΥ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΑΡΚΕΤΑ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΠΟΛΥ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ για ποιο λόγο; ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ 20. Οι δραστηριότητες ρομποτικής νομίζεις ότι σε βοήθησαν να καταλάβεις καλύτερα τον προγραμματισμό; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Ανάφερε κάτι για τον προγραμματισμό που κατάλαβες; 21. Πως θα χαρακτήριζες τις ικανότητές σου στον προγραμματισμό μετά τις δραστηριότητες; ΚΑΘΟΛΟΥ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΔΕΝ ΞΕΡΩ ΑΡΚΕΤΑ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΠΟΛΥ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ 22. Μετά από την εμπειρία με τα ρομπότ θα ήθελες να ασχοληθείς περισσότερο με τον προγραμματισμό γενικά; Όχι Μάλλον Όχι Δεν Ξέρω Μάλλον Ναι Ναι Παράρτημα B

233 23. Γράψε 3 έως 5 πράγματα που σου άρεσαν να κάνεις, στις ασκήσεις με το ρομποτάκι: Γράψε 3 έως 5 πράγματα που δεν σου άρεσαν να κάνεις, στις ασκήσεις με το ρομποτάκι: ΠΑΙΖΟΝΤΑΣ ΜΕ ΤΑ ΡΟΜΠΟΤ Πως θα λύνατε το παρακάτω πρόβλημα; Δεν χρειάζεται να κάνετε αριθμητικές πράξεις!! Περιγράψτε μόνο με ποια λογική μπορούμε να φτάσουμε στο αποτέλεσμα. Ένας δρόμος έχει μήκος 500m. Η Δ.Ε.Η. θέλει να τοποθετήσει από τη μία μεριά του δρόμου 6 κολώνες φωτισμού. Η πρώτη κολώνα θα τοποθετηθεί στην αρχή του δρόμου. Τι θα κάνετε για να προγραμματίσετε το ρομπότ σας να τοποθετήσει τις κολώνες; Ποιες από τις παραπάνω πληροφορίες είναι σημαντικές για να προγραμματίσετε το ρομποτάκι σας; (κυκλώστε στο κείμενο) Μπορείτε να κάνετε ένα απλό σχέδιο για να δείξετε πώς θα τοποθετήσει το ρομπότ τις κολώνες φωτισμού; Ίσως μια σχηματική αναπαράσταση να βοηθούσε στη λύση. Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 233

234 Κάθε πόσα μέτρα θα τοποθετήσει τις κολώνες; Τι σκεφτήκατε για να βρείτε τη λύση; Μπορείτε να γράψετε βήμα- βήμα τί πρέπει να κάνει το ρομπότ για να τοποθετήσει τις κολώνες; Παράρτημα B

235 Β.5 Περιγραφή της λύσης της δραστηριότητας με το Πρωτόκολλο Think-aloud. Πρώτη Δραστηριότητα Το ρομποτάκι σας είναι μια κούκλα την οποία προγραμματίζουμε να κινείται και να χορεύει πάνω σε μία πίστα. Η πίστα οριοθετείται από ένα μαύρο πλαίσιο. Αν πλησιάσει στην άκρη της πίστας, να σταματά και να αποφεύγει να βγει έξω από αυτήν. Η κούκλα χορεύει όσο ακούγεται μουσική η οποία διαρκεί 5 λεπτά. Μια ομάδα μαθητών έδωσε την παρακάτω λύση για την δραστηριότητα: Ένταση φωτός < δευτερόλεπτα(5λεπτά) Εντόπισε και διόρθωσε τα λάθη Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 235

236 Ας δημιουργήσουμε τα δικά μας blocks Πρότεινε μια πιο γενική λύση Δεύτερη Δραστηριότητα Το ρομποτάκι μας είναι μια μύγα που έχει παγιδευτεί σε ένα δωμάτιο. Προσπαθώντας να βρει διέξοδο πετά και κάθε φορά που χτυπάει στο τοιχώματα του δωματίου αλλάζει τυχαία κατεύθυνση και συνεχίζει να κινείται. Μόλις το αντιληφθούν οι ιδιοκτήτες, ανοίγουν παράθυρα και πόρτες για να βρει διέξοδο και να φύγει. Γράψε με σαφήνεια τα βήματα Ανάφερε την κοινή συμπεριφορά και την κοινή προγραμματιστική δομή Παράρτημα B

237 Β.6 Ημιδομημένη συνέντευξη 1) Πως σου φάνηκε η εμπειρία με τα ρομπότ; Ήταν ενδιαφέρουσα; 2) Βλέπεις τα lego σαν παιχνίδι, κάτι που αποτελεί κίνητρο για σένα; 3) Τι θα ήθελες να αλλάξει στα φύλλα εργασίας, και στις προπονήσεις; 4) Τι σου άρεσε στον τρόπο συνεργασίας σας (Σενάριο συνεργασίας); Τι παρατηρήσεις έχεις να κάνεις για τη βελτίωσή της. 5) Πιστεύεις ότι σε βοήθησε η καθοδήγηση στην επίλυση των προβλημάτων; Αν ναι πως; 6) Κατά την επίλυση κάθε δραστηριότητας εστιάσαμε στις έννοιες: Αφαίρεσης, γενίκευσης, αλγορίθμου, αποσφαλμάτωσης, δημιουργώ Myblock,. Με ποια από αυτές εξοικειώθηκες άμεσα; Ποιά κατανόησες καλύτερα; Ποιές θεωρείς χρήσιμες; Ποιές χρησιμοποιείς στη λύση άλλων προβλημάτων; Δώσε κάποια παραδείγματα. 7) Όταν πας να λύσει ένα πρόβλημα πλέον περνάει από το μυαλό σου κάποιο βήμα από αυτά που έμαθες κατά την επίλυση των δραστηριοτήτων 8) Σε ποια άλλα μαθήματα πιστεύετε ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την μεθοδολογία επίλυσης που ακολουθήσαμε. 9) Συνολικά η όλη δραστηριότητα σε βοήθησε να καταλάβεις κάποιες βασικές έννοιες προγραμματισμού σε σχέση με άλλα τυπικά περιβάλλοντα προγραμματισμού; 10) Ποια κοινά σημεία βρίσκεις με τα μαθήματα προγραμματισμού που κάνετε στο σχολείο; 11) Θα ήθελες να συνεχίσεις να ασχολείσαι με τον προγραμματισμό και μετά το σχολείο; Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 237

238 Β.7 Δομημένο φύλλο παρατήρησης ΑΞΟΝΑ κλίμακα (1-5) ΟΜΑΔΑ: ΜΕΛΟΣ 1 ΜΕΛΟΣ 2 ΜΕΛΟΣ 3 ΟΜΑΔΑ Σ Υ Ν Ε Ρ Γ Α Σ Ι Α Σ Υ Μ Μ Ε Τ Ο Χ Ή Ρ Ο Μ Π Ο Τ Ι Κ Ή Υ Π Ο Σ Λ Κ Ο Ε Γ Ψ Ι Η Σ Τ Ι Κ Η Παίζει το ρόλο σωστά Καθοδηγεί την ομάδα Βοηθά στη συνεργασία Συνεισφέρει σε Ιδέες Αντιμετωπίζει προβλήματα Άλλα Συμμετέχει Δείχνει Ενδιαφέρον Αδιαφορεί, γιατί? Μένει κάποιος εκτός? Κάνει κάτι παραπάνω από ότι του ζητήθηκε Άλλα Δείχνει ενδιαφέρον Αντίληψη στη ρομποτική Αντίληψη στον Προγραμματισμό Άλλα Χωρίζει δεδομένα από ζητούμενα Ξεχωρίζει τις σημαντικές από τις περιττές πληροφορίες Χωρίζει το πρόβλημα σε υποπροβλήματα Περιγράφει με σαφήνεια τον αλγόριθμο Δημιουργεί MyBlocks Αναφέρεται σε παρόμοια προβλήματα Εντοπίζει την Αφαίρεση Εντοπίζει την κοινή προγραμματιστική δομή Γενικεύει τα προβλήματα Άλλα Ολοκληρώθηκαν όλες οι δραστηριότητες; Παράρτημα B Αν ΟΧΙ, ποιες δεν ολοκληρώθηκαν Χρόνος ολοκλήρωσης όλων των δραστηριοτήτων : Σειρά Ομάδας :

239 Β.8 Έντυπο διαβαθμισμένων κριτηρίων (Rubric) Όνομα μαθητή : Πρόβλημα:. Κριτήρια Αξιολόγηση ΑΦΑΙΡΕΣΗ Διαχωρισμός σημαντικής από την ασήμαντη πληροφορία Δεν προσπαθεί να διαχωρίσει την σημαντική πληροφορία από την ασήμαντη Κάνει μια προσπάθεια να διαχωρίσει την σημαντική από την ασήμαντη αλλά τα εντοπίζει λάθος Κάνει το διαχωρισμό αλλά δεν εντοπίζει όλες τις σημαντικές και τις α- σήμαντες πληροφορίες Διαχωρίζει την σημαντική από την ασήμαντη πληροφορία με τον σωστό τρόπο Αναφορά σε παρόμοιο πρόβλημα Καμία αναφορά σε παρόμοιο πρόβλημα Κάνει αναφορά σε παρόμοιο κατά τη γνώμη του πρόβλημα, το οποίο είναι μη σχετικό. Κάνει αναφορά σε παρόμοιο πρόβλημα αλλά δεν εστιάζει στα κοινά σημεία ή αναφέρεται σε παρόμοιο πρόβλημα μετά από προτροπή Κάνει εύστοχη αναφορά σε ένα ή και περισσότερα παρόμοια προβλήματα Εντοπίζει την κοινή προγραμματιστική δομή Δεν εντοπίζει την κοινή προγραμματιστική δομή Προσπαθεί να εντοπίσει την κοινή προγραμματιστική δομή αλλά την εντοπίζει λάθος Εντοπίζει την κοινή προγραμματιστική δομή αλλά την διατυπώνει με λάθος τρόπο Εντοπίζει άψογα την κοινή προγραμματιστική δομή Αντιλαμβάνεται και περιγράφει την κοινή συμπεριφορά Δεν αντιλαμβάνεται την αφηρημένη έννοια Αντιλαμβάνεται ότι υπάρχει κάποια αφηρημένη έννοια αλλά δεν την εντοπίζει Αντιλαμβάνεται ότι υπάρχει κάποια αφηρημένη έννοια αλλά δεν την περιγράφει σωστά Αντιλαμβάνεται ότι υπάρχει κάποια αφηρημένη έννοια και την περιγράφει πλήρως ΓΕΝΙΚΕΥΣΗ Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 239

240 Γενίκευση λύσης γενί- Καμία αναφορά σε κευση λύσης Προτείνει μία λανθασμένη γενίκευση λύσης Προτείνει μία γενίκευση η οποία δεν καλύπτει αρκετές περιπτώσεις Προτείνει μία γενική λύση η οποία καλύπτει πολλές περιπτώσεις Αναφορά Χρήση μεταβλητών Δεν κάνει αναφορά σε μεταβλητές και ούτε τις χρησιμοποιεί Κάνει αναφορά σε μεταβλητές αλλά δεν τις χρησιμοποιεί καθόλου Χρησιμοποιεί μεταβλητές αλλά όχι με τον καλύτερο τρόπο σωστά τις με- χρησιμοποιεί ταβλητές ΤΜΗΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ Τμηματοποίηση προβλήματος Δεν κάνει τμηματοποίηση του προβλήματος Αναφέρεται στην τμηματοποίησης χωρίς να την εφαρμόσει Έκανε τμηματοποίηση του προβλήματος αλλά σε μεγάλα τμήματα Έκανε την σωστή τμηματοποίηση του προβλήματος ΑΡΘΡΩΜΑ Δημιουργία My block Δεν δημιουργεί καθόλου My block (Mb) Καταλαβαίνει ότι είναι χρήσιμο να δημιουργήσει Mb αλλά δεν τα δημιουργεί Δημιουργεί Mb για ένα μη κατάλληλο τμήμα κώδικα Δημιουργεί Mb σωστά Χρήση My block Δεν χρησιμοποιεί καθόλου Myblock Καταλαβαίνει ότι θα ήταν καλό να χρησιμοποιήσει Mb αλλά δεν επιλέγει τα σωστά Χρησιμοποιεί Mb αλλά όχι όπου χρειάζεται ή χρησιμοποιεί Mb μετά από προτροπή Χρησιμοποιεί όπου είναι δυνατόν τα κατάλληλα Mb ΑΛΓΟΡΙΘΜΟ Κατανόησε το πρόβλημα διαχωρίζοντας τα δεδομένα και τα ζητούμενα Δεν κατανόησε το πρόβλημα Κατανόησε το πρόβλημα αλλά δεν μπορούσε να ξεχωρίσει ποια είναι τα δεδομένα και ποια τα ζητούμενα Κατανόησε το πρόβλημα, εντόπισε ποια είναι τα δεδομένα και τα ζητούμενα αλλά δεν μπόρεσε να τα συσχετίσει Κατανόησε πλήρως το πρόβλημα και διαχώρισε σωστά τα δεδομένα και τα ζητούμενα - Παράρτημα B 240

241 Αναγνωρίζει τις ασάφειες/ ελλείψεις στο πρόβλημα Δεν αναγνωρίζει τις ασάφειες/ ελλείψεις στο πρόβλημα Καταλαβαίνει ότι υπάρχουν ασάφειες/ελλείψεις αλλά δεν τις εντοπίζει ή εντοπίζει ελάχιστες Εντοπίζει ασάφειες/ελλείψεις όχι όλες ή όχι τελείως σωστά. Αναγνωρίζει όλες τις ασάφειες/ ελλείψεις στο πρόβλημα Χρήση Γλώσσας Υπολογιστή (ψευδογλώσσα) Δεν κάνει καθόλου χρήση ψευδογλώσσας Χρησιμοποιεί ψευδογλώσσα, αλλά σε πιο περιγραφική μορφή Δημιουργεί τον ψευδοκώδικα αλλά με λανθασμένα τμήματα Κάνει σωστή χρήση ψευδοκώδικα Περιγραφή Αλγορίθμου Δεν κάνει περιγραφή του αλγορίθμου Περιγράφει ένα τμήμα του αλγορίθμου αλλά λανθασμένα Περιγράφει ολόκληρο τον αλγόριθμο αλλά ένα τμήμα είναι λανθασμένο ή το παρέλειψε Κάνει σαφή και σωστή περιγραφή των βημάτων του αλγορίθμου ΑΠΟΣΦΑΛΜΑΤΩΣΗ Αναγνωρίζει τα λάθη Δεν αναγνωρίζει τα λάθη Αναγνωρίζει ότι υπάρχει λάθος στο πρόβλημα αλλά δεν το εντοπίζει ή εντοπίζει λάθος τμήμα στον κώδικα Αναγνωρίζει και εντοπίζει μερικά λάθη στο πρόβλημα αλλά όχι όλα Αναγνωρίζει κάθε περίπτωση λάθους Διορθώνει τα λάθη Δεν διορθώνει κανένα λάθος Διορθώνει ένα μικρό μέρος των λαθών στο πρόβλημα ή η διόρθωση που προτείνει δεν είναι σωστή Διορθώνει σωστά τα περισσότερα λάθη στο πρόβλημα ή τα διορθώνει όλα αλλά όχι με το βέλτιστο τρόπο Διορθώνει όλα τα λάθη με τον βέλτιστο τρόπο ΕΠΙΛΥΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ Χρήση κατάλληλων εντολών Δεν χρησιμοποίησε κατάλληλες εντολές Χρησιμοποίησε Blocks αλλά ελάχιστα σωστά Χρησιμοποίησε σωστά Blocks αλλά όχι με τις σωστές ρυθμίσεις ή όχι όλα στη σωστή σειρά Χρησιμοποίησε όλα τα σωστά Blocks Κατάλληλη ρύθμιση παραμέτρων Δεν έκανε καμία ρύθμιση Έκανε ρυθμίσεις αλλά οι περισσότερες δεν ήταν σωστές Έκανε αρκετές σωστές ρυθμίσεις αλλά όχι όλες Έκανε όλες τις ρυθμίσεις σωστά Αναφορά - Χρήση προγραμματισμού δομών Δεν έκανε αναφορά και χρήση δομών προγραμματισμού Έκανε χρήση μερικών δομών προγραμματισμού, αλλά λανθασμένα Έκανε σωστή χρήση μερικών δομών προγραμματισμού Έκανε χρήση όλων των αναγκαίων δομών προγραμματισμού. Εργαλεία Αξιολόγησης και Υλικό Έρευνας ΥΣ - 241

242 Επίλυση προβλήματος Δεν έλυσε το πρόβλημα Έλυσε ένα μικρό τμήμα του προβλήματος Έλυσε το μεγαλύτερο τμήμα του προβλήματος Έλυσε όλο το πρόβλημα με το βέλτιστο τρόπο - Παράρτημα B 242

243 Β.9 Φύλλο Εργασίας Παρουσιάζεται το 2 ο Φύλλο Εργασίας της ομάδας Επιλέγω τη σωστή απάντηση, τα φύλλα εργασίας των υπολοίπων ομάδων διαφοροποιούνται μόνο ως προς τον τρόπο απάντησης.

244 244 -

245 - 245

246 246 -

247 - 247

248 248 -

249 - 249