STEAM Unplugged η ανάπτυξη της υπολογιστικής σκέψης στην προσχολική ηλικία με τη χρήση γραναζιών

Στάμου, Παγώνα

STEAM Unplugged enhancing preschool computational thinking with the use of gears

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Στάμου, Παγώνα

Date

2023-07-08

Advisor

Φώτη, Παρασκευή

Μεταπτυχιακή εργασία (4.391Mb)

Keywords

Υπολογιστική σκέψη ; Αξιολόγηση ; Ανατροφοδότηση ; Έλεγχος ; Εκσφαλμάτωση ; STEAM ; Μηχανική ; Μηχανοτεχνικός σχεδιασμός ; Γρανάζια ; Προσχολική εκπαίδευση ; Evaluation ; Giving feedback ; Testing ; Debugging ; Engineering ; Gears ; Computational thinking ; Engineering design process (EDP) ; Preschool education

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, νέες μέθοδοι και νέα αντικείμενα εισάγονται στα αναλυτικά προγράμματα της προσχολικής εκπαίδευσης. Μέθοδοι που, μεταξύ άλλων, εστιάζουν στην καλλιέργεια της υπολογιστικής σκέψης μέσω της ανάπτυξης μηχανικών ικανοτήτων. Αντικείμενα που μέσω της χρήσης εργαλείων, απλών μηχανών και συσκευών, αναφέρονται στην κινητική ενέργεια. Τα ερευνητικά δεδομένα για την καλλιέργεια της υπολογιστικής σκέψης των νηπίων μέσω δράσεων μηχανικής που να αφορούν την κινητική ενέργεια σε ελληνικό ή παγκόσμιο επίπεδο δεν είναι επαρκή. Το ερευνητικό αυτό κενό έρχεται να καλύψει η συγκεκριμένη έρευνα, εστιάζοντας στη διερεύνηση της καλλιέργειας της υπολογιστικής σκέψης των νηπίων μέσα από τη συμμετοχή τους σε διδακτική παρέμβαση με το μοντέλο του μηχανοτεχνικού σχεδιασμού, με αντικείμενο την κινητική ενέργεια και συγκεκριμένα τη χρήση γραναζιών. Διερευνάται η ανάπτυξη της ικανότητας για αξιολόγηση, ανατροφοδότηση, έλεγχο και εκσφαλμάτωση, μέσω επίλυσης προβλημάτων που αφορούν τη μετάδοση, την κατεύθυνση και την ταχύτητα της κίνησης. Η διερεύνηση επεκτείνεται και σε τυχόν διαφοροποιήσεις που οφείλονται στο φύλο ή την ηλικία. Πραγματοποιείται μέσω στατιστικής σύγκρισης δοκιμασιών ελέγχου πρακτικών των μαθητών πριν και μετά από διδακτική παρέμβαση μηχανοτεχνικού σχεδιασμού, με τη χρήση της δοκιμασίας McNemar στο SPSS. Αναδεικνύει στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση των πρακτικών των μαθητών πριν και μετά τη παρέμβαση μηχανοτεχνικού σχεδιασμού, κυρίως σε ζητήματα αξιολόγησης και ανατροφοδότησης προβλημάτων μετάδοσης, κατεύθυνσης και ταχύτητας της κίνησης των γραναζιών. Ως προς τον έλεγχο και την εκσφαλμάτωση, στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση εντοπίζεται κυρίως σε προβλήματα κατεύθυνσης και λιγότερο σε προβλήματα ταχύτητας της κίνησης των γραναζιών. Η συσχέτιση με το φύλο αναδεικνύει μια μικρή υπεροχή των αγοριών στην αξιολόγηση και ανατροφοδότηση ζητημάτων κατεύθυνσης και ταχύτητας. Η συσχέτιση με την ηλικία αναδεικνύει μικρή υπεροχή των νηπίων στην αξιολόγηση και ανατροφοδότηση προβλημάτων κατεύθυνσης. Συμπερασματικά, διδακτικές παρεμβάσεις που στηρίζονται στο μοντέλο του μηχανοτεχνικού σχεδιασμού θεωρούνται κατάλληλες για την καλλιέργεια της υπολογιστικής σκέψης σε μαθητές προσχολικής ηλικίας. Για τον λόγο αυτό, εκπαιδευτικοί και άλλοι εμπλεκόμενοι φορείς στον σχεδιασμό της μαθησιακής διαδικασίας, οφείλουν να τις ενσωματώνουν σε αυτήν.

Abstract

New methods and subjects have been introduced in preschool education, focusing on improving computational thinking through the development of engineering skills. These methods involve the use of tools, simple machines, and devices that require motor energy. However, there is a lack of research data on improving computational thinking in preschoolers through motor energy activities, both in Greece and worldwide. This research aims to fill this gap in preschooler’s computational thinking by examining their participation in an engineering design project focused on the use of gears. Specifically, the study focuses on the pupils' ability to evaluate, provide feedback, test, and debug problems related to movement transmission, direction, and speed of gears. It is based on a pretest and posttest design to examine any changes in computational thinking resulting from participation in the engineering design project. Statistical analysis employs the McNemar test in SPSS. The study finds statistically significant differences in the proportion of pupils' abilities before and after their participation in the engineering design project, particularly in their ability to evaluate and provide feedback on movement transmission, direction, and speed of gears. With respect to testing and debugging ability, statistically significant differences were found in movement direction and speed of gears. Regarding gender, boys showed slightly higher statistically significant differences in their ability to evaluate and provide feedback on movement direction and speed of gears. Concerning age, five-year-old preschoolers showed a small but statistically significant difference in their ability to test and debug movement direction issues. Ultimately, the use of engineering design projects is highly recommended for developing computational thinking among preschool pupils. Teachers and decision-makers of school curricula should take this under consideration.