Σχεδιασμός τεχνολογικά ενισχυμένων μαθησιακών δραστηριοτήτων με απτικές διεπαφές για τα μαθηματικά στο νηπιαγωγείο

Abstract

Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής υπήρξε η διερεύνηση της ενσώματης μάθησης υποστηριζόμενης από τεχνολογικά μέσα με απτικές και εικονικές διεπαφές χρήστη, με την αξιοποίηση ψηφιακών εφαρμογών και την εμπλοκή της ενσώματης μάθησης, ως προς τη συμμετοχή του σώματος (bodily engagement) και των χειρονομιών (gestures), και ως προς το συσχετισμό των κινήσεων με το περιεχόμενο μάθησης (task integration). Πιο συγκεκριμένα, η τεχνολογική ενίσχυση της ενσώματης προσέγγισης των μαθηματικών εννοιών, δηλαδή η εξέταση της επιρροής της ενσώματης μάθησης, χρησιμοποιώντας ψηφιακές εφαρμογές που την ενισχύουνε σε διαφορετικά επίπεδα, σύμφωνα με τις απόψεις των μαθητών στο να συμμετέχουν ενεργά, καθώς επίσης και στην εννοιολογική αφομοίωση των μαθητών, στο πλαίσιο των μαθηματικών εννοιών πρόσθεση και αφαίρεση, στο γνωστικό αντικείμενο των Μαθηματικών στο Νηπιαγωγείο. Επιχειρήθηκε να διερευνηθεί κατά πόσο είναι δυνατό οι μαθητές να οικοδομήσουν έννοιες με τη χρήση του σώματος τους, με χειρονομίες και κινήσεις ώστε να κωδικοποιηθούν με περισσότερους τρόπους στο νοητικό τους σύστημα (πολυτροπικά ερεθίσματα, όχι μόνο εικόνα) και να συνδεθούν και με άλλες έννοιες. Στην παρούσα μελέτη επιδιώχθηκε να διερευνηθεί η επίδραση που ασκούν στη βελτίωση της μαθηματικής ικανότητας των παιδιών προσχολικής ηλικίας τα ψηφιακά παιχνίδια με εικονικές και απτικές διεπαφές χρήστη, με τη χρήση του λογισμικού Scratch στην εικονική διεπαφή και με το κιτ Makey στην απτική διεπαφή, να εξεταστεί εάν η επίδραση που ασκούν οι δυο αυτές διεπαφές χρήστη (εικονική και απτική) στην ανάπτυξη της μαθηματικής ικανότητας των παιδιών προσχολικής ηλικίας, αναπτύσσει τη στρατηγική επίλυσης προβλημάτων, να εξεταστεί αν το ενδιαφέρον που εξέφρασαν οι μαθητές ήταν μεγαλύτερο για την εικονική ή/και για την απτική διεπαφή χρήστη και τέλος να διερευνηθούν οι περαιτέρω δεξιότητες που προάγονται στα παιδιά προσχολικής ηλικίας με τη χρήση GUI και TUI. Το δείγμα της έρευνας αποτέλεσαν 28 προ νήπια και νήπια, τα οποία φοιτούσαν στο 11ο Νηπιαγωγείο του νομού Ιωαννίνων. Για την εξέταση των κυρίων σκοπών της εργασίας πραγματοποιήθηκε μια πειραματική διαδικασία, η οποία περιλάμβανε την Πειραματική Ομάδα και την Ομάδα Ελέγχου. Η Πειραματική Ομάδα χρησιμοποίησε το ψηφιακό παιχνίδι με την εικονική διεπαφή χρήστη με το λογισμικό Scratch και η Ομάδα Ελέγχου χρησιμοποίησε το επιτραπέζιο παιχνίδι με την απτική διεπαφή χρήστη με την πλακέτα Makey Makey. Τα αποτελέσματα της εργασίας έδειξαν ότι τα δύο διαφορετικά είδη διεπαφών με ενσώματη μάθηση, συμβάλλουν στην ανάπτυξη της μαθηματικής ικανότητας των παιδιών προσχολικής ηλικίας. Ωστόσο, το επιτραπέζιο παιχνίδι με την απτική διεπαφή χρήση με την πλακέτα Makey Makey σε σύγκριση με το ψηφιακό παιχνίδι με την εικονική διεπαφή χρήστη φαίνεται να συνέβαλε σε μεγαλύτερο βαθμό στην ανάπτυξη και εξέλιξη της μαθηματικής ικανότητας των παιδιών. Επιπλέον, οι μαθητές έδειξαν μεγαλύτερο ενθουσιασμό και ενδιαφέρον να ξανά παίξουν το επιτραπέζιο παιχνίδι με την απτική διεπαφή χρήστη.

The purpose of this master's thesis was to explore tangible learning supported by technological means with tactile and virtual user interfaces, using digital applications and the involvement of tangible learning, in terms of body involvement (bodily engagement) and gestures, and the correlation of movements with learning content (task integration). More specifically, the technological enhancement of the tangible approach of mathematical concepts, ie the examination of the influence of tangible learning, through the use and confrontation of digital applications that enhance it at different levels, students' views on active participation and conceptual assimilation of students, in the context of the mathematical concepts of addition and subtraction, in the subject of Mathematics in Kindergarten. An attempt was made to investigate whether it is possible for students to construct concepts using their body, with gestures and movements to be coded in more ways in their mental system (multimodal stimuli, not just images) and to connect with other concepts. In the present study, the effect of digital games with virtual and tactile user interfaces on the improvement of the mathematical ability of preschool children was investigated, using Scratch software in the virtual user interface and the Makey Makey kit in the tactile interface, to examine the effect of these two user interfaces (virtual and tactile) on the development of the mathematical ability of preschool children, develops the problem-solving strategy, to examine whether the interest expressed by the students was greater for the virtual and / or the tactile user interface, and finally to explore further skills developed in preschool children using GUI and TUI. The sample of the research consisted of 28 preschoolers, who attended the 11th Kindergarten of the prefecture of Ioannina. A case study was contacted to examine the main objectives of the work, which included the Experimental Team and the Control Team. The Experimental Team used the digital game with the virtual user interface with the Scratch software and the Control Team used the board game with the tactile user interface with the Makey Makey board. The results of the research showed that the two different types of interfaces with tangible learning, contribute to the development of mathematical ability of preschool children. However, the Makey Makey board game with the tactile user interface compared to the virtual game with the virtual user interface contributed to a greater extent to the development and advancement of children's mathematical ability. In addition, the students showed more enthusiasm and interest in playing again the board game with the tactile user interface.