Αξιοποίηση των Εικονικών Εργαστηριακών Περιβαλλόντων στη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση

Νταϊλιάνης, Νικόλαος

Exploitation of Virtual Laboratories for Teaching Physical Sciences in Primary Education

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Νταϊλιάνης, Νικόλαος

Date

2021-07-16

Advisor

Νταλιάνη, Μαρία
Νταλιάνης, Κλήμης

Μεταπτυχιακή εργασία (2.185Mb)

Keywords

Εικονικά Εργαστήρια

Abstract

Στη σύγχρονη εποχή της πληροφορίας, οι νέες τεχνολογίες προσφέρουν σημαντικές ευκαιρίες αναβάθμισης της εκπαιδευτικής πράξης. Σ’ αυτό το πλαίσιο, αποτελεί ενδιαφέρουσα προοπτική η διερεύνηση της χρήσης των νέων τεχνολογιών στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών. Στην παρούσα εργασία λοιπόν μελετάται η αξιοποίηση των Εικονικών Εργαστηρίων και των προσομοιώσεων που υπάρχουν διαθέσιμα στο διαδίκτυο στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών από τους δασκάλους της Πρωτοβάθμιας Εκπαίδευσης. Επιπλέον, διερευνάται η στάση των εκπαιδευτικών απέναντι σε αυτά, καθώς και οι κύριοι λόγοι που τους ωθούν ή τους αποτρέπουν στη χρήση τους στη διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών. Στο πλαίσιο αυτό, αρχικά πραγματοποιείται βιβλιογραφική επισκόπηση, όπου παρουσιάζονται οι στόχοι της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστημών στα σχολεία της Πρωτοβάθμιας Εκπαίδευσης, καθώς και πως αυτοί εξυπηρετούνται από τις διάφορες θεωρίες μάθησης. Μέσα από την ανάλυση καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η διερευνητική μάθηση αποτελεί βέλτιστο τρόπο κατάκτησης της γνώσης από τους μαθητές, επομένως το πείραμα, τόσο το πραγματικό όσο και το εικονικό, αποτελεί βασικό εργαλείο της διδασκαλίας. Ακολουθεί η παρουσίαση του εικονικού πειράματος, καθώς και μια σύγκριση μεταξύ του εικονικού και πραγματικού πειράματος, ώστε να αναδειχθούν τα πιθανά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Στη συνέχεια, ακολουθεί εμπειρική έρευνα με τη χρήση ερωτηματολογίου σε τυχαίο δείγμα δασκάλων. Το δείγμα αποτελείται από 108 δασκάλους που διδάσκουν στις δύο τελευταίες τάξεις του Δημοτικού Σχολείου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, το σύνολο των δασκάλων του δείγματος αναγνωρίζει τη σπουδαιότητα της χρήσης των Εικονικών Εργαστηρίων, ως σημαντικό παράγοντα βελτίωσης της διδασκαλίας τους. Όμως, ένα πολύ σημαντικό μέρος των δασκάλων του δείγματος δεν γνωρίζει καθόλου την ύπαρξη των Εικονικών Εργαστηρίων, παρότι οι περισσότεροι είναι εξοικειωμένοι γενικότερα με την χρήση των Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών. Το γεγονός αυτό, κυρίως οφείλεται στην έλλειψη ενημέρωσης και επιμόρφωσής τους. Ωστόσο, οι περισσότεροι απ’ αυτούς επιθυμούν να εξοικειωθούν με τα Εικονικά Εργαστήρια μέσω κατάλληλης επιμόρφωσης. Όσον αφορά στους δασκάλους που έχουν γνώση των Εικονικών Εργαστηρίων, ένα ελάχιστο μέρος δεν τα χρησιμοποιεί. Αναγνωρίζουν καθολικά τη χρησιμότητά τους στον εμπλουτισμό και στη βελτίωση της εκπαιδευτικής διαδικασίας, αλλά και τα σημαντικά οφέλη που έχουν να προσφέρουν στους μαθητές. Μάλιστα, διαπιστώνεται ότι οι κύριοι λόγοι που τα Εικονικά Εργαστήρια δεν χρησιμοποιούνται δεν είναι διδακτικοί, αλλά έχουν να κάνουν με την έλλειψη υλικοτεχνικής υποδομής στα σχολεία, με τον περιορισμένο διδακτικό χρόνο που προβλέπει το αναλυτικό πρόγραμμα για τη διδασκαλία των μαθημάτων των Φυσικών Επιστημών, καθώς και με την απουσία κατάλληλης επιμόρφωσης από μέρους της πολιτείας για τη σωστή χρήση τους. Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, κρίνεται απαραίτητη η επιμόρφωσή των εκπαιδευτικών πάνω σ’ αυτά, καθώς και ο εξοπλισμός των σχολικών μονάδων με τα απαραίτητα τεχνολογικά μέσα που να υποστηρίζουν τη διδασκαλία τους.

Abstract

In today’s information age, new technologies offer significant opportunities to enhance educational practice. That being the case, investigating the use of new technologies in the teaching of Physical Sciences consists an interesting prospect. This paper, therefore, studies the use of Virtual Labs and simulations available on the Internet in the teaching of Physical Sciences by primary school teachers. In addition, teachers' attitude towards the above and the main reasons for or against using them when teaching Physical Sciences are also investigated. On this basis, a literature review is initially conducted, presenting the objectives of teaching Physical Sciences in primary schools, as well as the way these objectives are implemented by different learning theories. Through analysis, we conclude that inquiry-based learning is an optimal way for students to acquire knowledge, and thus experi-ments, both real and virtual, consist a fundamental teaching tool. Virtual experiments are then discussed, and a comparison between virtual and real experiments is made, in order to feature their potential advantages and disadvantages. An empirical research follows, carried out by distributing a questionnaire to a random sample of teachers. The sample consists of 108 teachers teaching in the last two grades of Primary School. According to the results of the survey, all the teachers in the sample acknowledge the importance of using Virtual Labs as an important factor in im-proving their teaching. However, a very significant part of the sample teachers, are not at all aware of the existence of Virtual Labs, even though most of them are familiar with the use of ICT in general. This is mainly due to their lack of information and training. However, the majority of them wish to familiarize themselves with Virtual Labs through appropriate training. As for teachers who are already familiar with Virtual Labs, only very few do not use them. Overall, they acknowledge their usefulness for enriching and enhancing the educational process, and their significant benefits for students. In fact, it is established that the main reasons for not using Virtual Labs are not related to teaching itself, but have to do with a lack of infrastructure in schools, the limited teaching time allocated by the curriculum for teaching Physical Sciences, as well as a lack of appropriate training for their proper use by the State. In view of the above, it is imperative that teachers are trained to use Virtual Labs and that schools are equipped with the necessary technologi-cal means in order to support teaching.