Περίληψη
Η εκπαιδευτική ρομποτική έχει τη δυνατότητα να γίνει ο ακρογωνιαίος λίθος της εκπαίδευσης STEM λόγω της ικανότητάς της να παρέχει πρακτική, βασισμένη σε έργα μάθηση μέσω διεπιστημονικού προγράμματος σπουδών. Έρευνες έχουν δείξει ότι οι στάσεις των μαθητών απέναντι στη μάθηση STEM μειώνονται καθώς προχωρούν στο εκπαιδευτικό μας σύστημα. Η καλλιέργεια θετικών στάσεων απέναντι στα θέματα STEM είναι ζωτικής σημασίας για τους μαθητές ηλικίας δημοτικού. Η ενσωμάτωση του προγράμματος σπουδών ρομποτικής με τα μαθήματα STEM έχει αποδειχθεί ότι έχει πολλά θετικά μαθησιακά οφέλη για τους μαθητές, βελτιώνοντας παράλληλα τις αντιλήψεις των μαθητών για αυτά τα θέματα. Σε αυτήν τη μελέτη, 104 μαθητές, ηλικίας από την τρίτη έως την πέμπτη τάξη, συμμετείχαν σε ένα ερευνητικό πρόγραμμα για να διαπιστωθεί εάν οι αντιλήψεις των μαθητών για τα θέματα STEM θα άλλαζαν μετά από έξι εβδομάδες προγράμματος σπουδών ρομποτικής. Στους μαθητές δόθηκε μια προκαταρκτική έρευνα για την αξιολόγηση των στάσεων τους σχετικά με τα μαθηματικά, τις επιστήμες, τη μηχανική και τις δεξιότητες του 21ου αιώνα. Στη συνέχεια, κάθε τάξη ολοκλήρωσε ένα πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής χρησιμοποιώντας το πακέτο τάξης ρομπότ VEX GO και τα εργαστήρια και τις δραστηριότητες STEM του προγράμματος σπουδών VEX GO. Μετά τις έξι εβδομάδες μαθημάτων, δόθηκαν στους μαθητές οι ίδιες ερωτήσεις μετά την έρευνα για να αξιολογηθεί εάν είχαν αλλάξει οι στάσεις τους. Τα αποτελέσματα δείχνουν σημαντικά βελτιωμένες στάσεις των μαθητών σε όλα τα μαθήματα STEM, καθώς και αντιληπτές βελτιώσεις στη δημιουργικότητα, τη δέσμευση, την ομαδική εργασία και την επιμονή.
Εισαγωγή
Η ρομποτική έχει ενσωματωθεί ολοένα και περισσότερο στα σχολεία πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες τα τελευταία χρόνια, ωθούμενη από εθνικές εκθέσεις και πολιτικές. Το 2015, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών δήλωσε ότι η απόκτηση γνώσεων και δεξιοτήτων στους τομείς των επιστημών, της τεχνολογίας, της μηχανικής και των μαθηματικών (STEM) είναι ολοένα και πιο ζωτικής σημασίας για τους Αμερικανούς, ώστε να συμμετέχουν πλήρως σε μια παγκόσμια οικονομία έντασης τεχνολογίας και ότι είναι κρίσιμο για όλους να έχουν πρόσβαση σε υψηλής ποιότητας εκπαίδευση σε θέματα STEM. Η εκπαιδευτική ρομποτική δεν είναι απλώς μια δημοφιλής τάση στην εκπαιδευτική τεχνολογία, αλλά έχει αποδειχθεί, μέσω έρευνας, ότι είναι αποτελεσματική στη βελτίωση των αντιλήψεων των μαθητών για τα μαθήματα STEM, καθώς και για τα μαθησιακά αποτελέσματα. Μια μετα-ανάλυση1διαπίστωσε ότι, γενικά, η εκπαιδευτική ρομποτική αύξησε τη μάθηση για συγκεκριμένες έννοιες STEM. Έρευνα που επικεντρώθηκε σε διαφορετικές ηλικιακές ομάδες αποκάλυψε ότι η ρομποτική αυξάνει το ενδιαφέρον των μαθητών και τις θετικές αντιλήψεις για τα θέματα STEM2, 3, 4, και περαιτέρω έρευνα διαπίστωσε ότι αυτό με τη σειρά του αυξάνει τις σχολικές επιδόσεις και προάγει την απόκτηση πτυχίου στις θετικές επιστήμες5, 6, 7. Για τους μαθητές λυκείου, η ρομποτική έχει χρησιμοποιηθεί για την υποστήριξη της προετοιμασίας για το κολέγιο και των τεχνικών επαγγελματικών δεξιοτήτων8, 9, 10.
Η Επιτροπή Εκπαίδευσης STEM του Εθνικού Συμβουλίου Επιστήμης και Τεχνολογίας υπέβαλε έκθεση το 2018 για να σκιαγραφήσει μια ομοσπονδιακή στρατηγική για τη διεπιστημονική εκπαίδευση STEM: «Ο χαρακτήρας της ίδιας της εκπαίδευσης STEM εξελίσσεται από ένα σύνολο επικαλυπτόμενων επιστημονικών κλάδων σε μια πιο ολοκληρωμένη και διεπιστημονική προσέγγιση στη μάθηση και την ανάπτυξη δεξιοτήτων». Αυτή η νέα προσέγγιση περιλαμβάνει τη διδασκαλία ακαδημαϊκών εννοιών μέσω εφαρμογών στον πραγματικό κόσμο και συνδυάζει την επίσημη και την άτυπη μάθηση στα σχολεία, την κοινότητα και τον χώρο εργασίας. Η εκπαιδευτική ρομποτική δεν θα πρέπει να διδάσκεται ως αυτόνομο θέμα, αλλά μάλλον να αξιοποιεί πλήρως μια διεπιστημονική προσέγγιση του προγράμματος σπουδών. Οι ερευνητές έχουν εντοπίσει ένα φάσμα οφελών από την ενσωμάτωση της ρομποτικής στο υπάρχον σχολικό πρόγραμμα σπουδών, από την ανάπτυξη και εφαρμογή γνώσεων STEM, έως την υπολογιστική σκέψη και τις δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων, καθώς και τις κοινωνικές και ομαδικές δεξιότητες11, 12, 13, 14. Ο Benitti1 διαπίστωσε ότι τα περισσότερα προγράμματα ρομποτικής διδάσκονταν ως ξεχωριστό μάθημα και αυτό δυσκόλευε τους εκπαιδευτικούς να τα ενσωματώσουν στην τάξη τους. Ένας στόχος αυτής της ερευνητικής μελέτης είναι η αξιολόγηση των στάσεων των μαθητών απέναντι στα θέματα STEM, χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής που συνδυάζει την κατασκευή και τον προγραμματισμό ρομποτικής με περιεχόμενο ευθυγραμμισμένο με πρότυπα στα μαθηματικά, τις θετικές επιστήμες και τη μηχανική.
Η εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη για τους νεαρούς μαθητές, οι οποίοι μπορούν να αρχίσουν να διαμορφώνουν αρνητικές στάσεις απέναντι στα μαθήματα STEM ήδη από την 4η τάξη15. Οι νεαροί μαθητές επωφελούνται από ένα ολοκληρωμένο μαθησιακό πλαίσιο και αναπτύσσουν πιο θετικές στάσεις απέναντι στα μαθήματα STEM με πρώιμες εμπειρίες επιτυχίας16. Οι Cherniak et al.17 διαπίστωσαν ότι η εισαγωγή στη ρομποτική σε μαθητές δημοτικού σχολείου βοηθά στην ανάπτυξη δεξιοτήτων διερεύνησης και επίλυσης προβλημάτων. Σε μια μελέτη τωνet al., μαθητές της ανώτερης τάξηςδημοτικού εισήχθησαν σε ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμαρομποτικής STEM σε ένα πρόγραμμα μετά το σχολείο. Χρησιμοποιώντας ένα ερευνητικό εργαλείο19, μετρήθηκαν οι στάσεις των μαθητών απέναντι στα μαθηματικά, τις επιστήμες και τη μηχανική πριν και μετά το πρόγραμμα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μόνο η μαθηματική κατασκευή αυξήθηκε σημαντικά. Οι Ching et al. διαπίστωσαν ότι αυτά τα αποτελέσματα ήταν σύμφωνα με άλλες έρευνες από άτυπα περιβάλλοντα μάθησης και σύντομα (μίας εβδομάδας) πιλοτικά προγράμματα20, 21. Οι Ching et al. σημείωσαν επίσης άλλες δυσκολίες που μπορεί να επηρέασαν τα μηδενικά αποτελέσματα για άλλα μαθήματα: οι μαθητές δυσκολεύτηκαν να κατασκευάσουν τα ρομπότ, χρειάζονταν έως και τέσσερις συνεδρίες 90 λεπτών για να τα ολοκληρώσουν. Η δυσκολία στην κατανόηση των οδηγιών κατασκευής και στην κατασκευή ρομπότ έχει αναφερθεί ως πρόκληση για τους μαθητές της ανώτερης τάξης του δημοτικού και σε άλλες μελέτες22, και οι ερευνητές έχουν σημειώσει ότι η ισχυρή κατανόηση των διαφόρων ρομποτικών εξαρτημάτων είναι απαραίτητη για την κατασκευή ρομπότ23. Οι Ching et al.18 δήλωσαν: «Στο μέλλον, όταν ένας μαθησιακός στόχος περιλαμβάνει την κατασκευή ενός πρωτότυπου και λειτουργικού ρομπότ, συνιστάται ιδιαίτερα οι μαθητές να αναπτύξουν μια βαθιά κατανόηση των διαφόρων εξαρτημάτων των ρομπότ πριν ξεκινήσουν» σελ. 598. Αυτές οι γνώσεις καθιστούν σαφές ότι είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα μικρά παιδιά να έχουν πρώιμες εμπειρίες επιτυχίας με τη μάθηση STEM, και η χρήση ενός ρομποτικού κιτ που είναι εύκολο στην εκμάθηση και την κατασκευή είναι ένα πολύτιμο συστατικό της εφαρμογής ενός ρομποτικού προγράμματος σπουδών, έτσι ώστε όλοι οι μαθητές να επιτύχουν.
Σε αυτήν τη μελέτη, διερευνούμε πώς ένα διεπιστημονικό πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής —που παρέχεται ως μέρος της σχολικής ημέρας— επηρέασε τις στάσεις των μαθητών απέναντι στα μαθήματα STEM. Τα ερευνητικά ερωτήματα είναι:
- Πώς επηρέασε ένα διεπιστημονικό πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής διάρκειας έξι εβδομάδων τις στάσεις των μαθητών απέναντι στα μαθήματα STEM;
- Τι είδους αντιληπτά οφέλη ή μάθηση παρατηρούνται καθώς οι μαθητές εργάζονται στο πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής;
Η συνεχιζόμενη διερεύνηση του πώς η ρομποτική μπορεί να ωφελήσει τους μαθητές της ανώτερης τάξης του δημοτικού έχει ολοένα και μεγαλύτερη σημασία για τη βελτίωση των αντιλήψεων των μαθητών σχετικά με τις τεχνολογίες, τις μηχανικές και τις μαθηματικές δεξιότητες (STEM) και, ελπίζουμε, για τη βελτίωση της εμπλοκής και των αποτελεσμάτων. Σε αυτή τη μελέτη, στόχος μας είναι να συμβάλουμε στην έρευνα διερευνώντας:
- μαθητές από την τρίτη έως την πέμπτη τάξη
- ένα πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής ενσωματωμένο στην σχολική ημέρα και υλοποιημένο σε διάστημα έξι εβδομάδων
- διεπιστημονικά μαθήματα ρομποτικής που ευθυγραμμίζονται με τα πρότυπα STEM
- ένα κιτ ρομποτικής σχεδιασμένο για μαθητές δημοτικού
Μέθοδοι
Αυτή η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε μια δημόσια σχολική περιφέρεια στη Δυτική Πενσυλβάνια με συνολικά 104 μαθητές σε τρεις τάξεις. Ο/Η εκπαιδευτικός που ανέπτυξε και παρέδωσε το πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής χρησιμεύει ως Ολοκληρωτής Τεχνολογίας Δημοτικού Σχολείου για την περιφέρεια και παρακολουθεί τους μαθητές με εναλλασσόμενο πρόγραμμα. Αυτή η μελέτη περιλαμβάνει τόσο ποσοτικά όσο και ποιοτικά δεδομένα. Οι μαθητές απάντησαν σε ερωτήσεις έρευνας για να αξιολογήσουν εμπειρικά τις στάσεις τους απέναντι στα θέματα STEM πριν και μετά από ένα πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής. Επιπλέον, η δασκάλα κρατούσε ένα ημερολόγιο όπου κατέγραφε σημειώσεις και σκέψεις σχετικά με τη συμπεριφορά και τη μάθηση των μαθητών κατά τη διάρκεια των εργαστηρίων STEM και των δραστηριοτήτων που ολοκλήρωναν.
Προκαταρκτική έρευνα. Για την αξιολόγηση των αντιλήψεων των μαθητών σχετικά με τα θέματα STEM, οι μαθητές συμπλήρωσαν την Έρευνα Στάσεις Μαθητών απέναντι στα θέματα STEM - Μαθητές Λυκείου19. Για να διευκολύνει τη διαδικασία για τους μαθητές, η εκπαιδευτικός αναδημιούργησε τα στοιχεία της έρευνας σε μορφή πίνακα και αφαίρεσε την ουδέτερη επιλογή που πίστευε ότι θα προκαλούσε σύγχυση στους μαθητές κατά την απάντηση.
Επιστολές που περιέγραφαν το ερευνητικό έργο και έντυπα συγκατάθεσης στάλθηκαν στο σπίτι με τους μαθητές για αξιολόγηση από τους γονείς. Για να συμμετάσχουν στην παρούσα ερευνητική μελέτη, οι φοιτητές κλήθηκαν να επιστρέψουν υπογεγραμμένη φόρμα συγκατάθεσης. Το ερωτηματολόγιο εκτυπώθηκε και διανεμήθηκε στους μαθητές σε ένα μάθημα με φυσική παρουσία. Οι μαθητές που επέστρεψαν τη φόρμα συγκατάθεσης συμμετείχαν στην έρευνα, ενώ στους μαθητές που δεν την επέστρεψαν δόθηκε μια άλλη δραστηριότητα κατά τη διάρκεια αυτού του χρονικού διαστήματος. Οι οδηγίες διαβάστηκαν δυνατά στους μαθητές και ορισμένοι όροι ορίστηκαν όταν ζητήθηκε. Οι έρευνες έλαβαν χώρα σε μαθητές της τρίτης, τέταρτης και πέμπτης τάξης από Δευτέρα έως Τετάρτη της ίδιας εβδομάδας.
Όταν δόθηκε η πρώτη έρευνα, οι μαθητές είχαν εισαχθεί στο ρομποτικό κιτ χρησιμοποιώντας το εργαστήριο Εισαγωγής στην Κατασκευή και το μάθημα για την κατασκευή του χαρακτήρα του αστροναύτη. Δεν είχαν ολοκληρωθεί άλλα εργαστήρια STEM και, λόγω της πανδημίας COVID-19, οι μαθητές δεν είχαν παρακολουθήσει πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής τον προηγούμενο ενάμιση χρόνο. Αυτό έδωσε την ευκαιρία να αξιολογηθεί η άποψη των μαθητών για τα θέματα STEM χωρίς πρόσφατη εμπειρία με το πρόγραμμα σπουδών STEM να διαμορφώνει τις απαντήσεις τους.
Ο/Η εκπαιδευτικός παρατήρησε ότι οι μαθητές διαφορετικών τάξεων απάντησαν στις ερωτήσεις με διαφορετικό τρόπο. Οι μαθητές της πέμπτης τάξης συμμετείχαν στην έρευνα γρήγορα και με λίγες ερωτήσεις. Οι μαθητές της τετάρτης τάξης ζήτησαν πολλούς ορισμούς για όρους. Οι μαθητές της τρίτης τάξης αντιμετώπισαν τις περισσότερες δυσκολίες με την ορολογία και χρειάστηκαν τον περισσότερο χρόνο για να συμπληρώσουν την έρευνα.
Πρόγραμμα Σπουδών STEM και Ρομπότ. Ο/Η καθηγητής/τρια Ολοκληρωτή/τρια Τεχνολογίας Δημοτικού είχε συγκεντρώσει πολλά ρομποτικά και προγραμματιστικά εργαλεία για χρήση στην περιοχή, αλλά επέλεξε να εφαρμόσει ένα πρόγραμμα σπουδών έξι εβδομάδων με το ρομπότ VEX GO για τα μαθήματα Υπολογιστικής Σκέψης και Επιστήμης Υπολογιστών που μπόρεσε να παρακολουθήσει στο τέλος του σχολικού έτους 2021. Το ρομπότ VEX GO είναι ένα κιτ πλαστικών εξαρτημάτων που μπορούν να χειριστούν από μαθητές δημοτικού, οι οποίοι έχουν διαφορετικές απαιτήσεις λεπτής κινητικότητας από τους μεγαλύτερους μαθητές. Το κιτ είναι χρωματικά κωδικοποιημένο για να βοηθήσει τους μαθητές να κατανοήσουν το μέγεθος των κομματιών και είναι οργανωμένο ανά τύπο: δοκοί, γωνιακές δοκοί, πλάκες, γρανάζια, τροχαλίες, σύνδεσμοι, αποστάτες και πείροι. Η δασκάλα χρησιμοποίησε ένα μόνο πακέτο για την τάξη (δέκα κιτ) για να εξυπηρετήσει όλα τα τμήματα της τρίτης, τέταρτης και πέμπτης τάξης που δίδασκε. Η κοινή χρήση κιτ ρομπότ από την οπτική γωνία της εφαρμογής σε μια τάξη σήμαινε ότι οι μαθητές έπρεπε να είναι σε θέση να ολοκληρώσουν το μάθημα και να αποθηκεύσουν το ρομπότ τους σε μία μόνο ώρα μαθήματος, ώστε να μπορεί να τα χρησιμοποιήσει μια άλλη τάξη αργότερα. Ο δάσκαλος έπρεπε επίσης να μπορεί να μετακινείται σε διαφορετικές τάξεις για διαφορετικές τάξεις καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας.
Κάθε τάξη ολοκλήρωσε έξι εβδομάδες εργαστηρίων ρομποτικής STEM. Λόγω της άτυπης μαθησιακής κατάστασης που προκάλεσε η COVID-19, οι μαθητές εναλλάσσονταν σε ένα πρόγραμμα μαθημάτων με φυσική παρουσία τρεις φορές σε μια δεκαήμερη εναλλαγή. Δεν εξετάστηκαν όλοι οι μαθητές ακριβώς τον ίδιο αριθμό φορών, ανάλογα με το πρόγραμμά τους και εξωτερικούς παράγοντες. Ο/Η εκπαιδευτικός αντιμετώπισε αυτό το ζήτημα μέσω της διαφοροποίησης: «Έχοντας αυτό κατά νου, προσπάθησα πραγματικά να προσπαθήσω να κάνω διαφοροποίηση για κάθε τάξη. Δεν ήθελα να αναλύσω τόσα πολλά μαθήματα σε κάθε τάξη, αλλά αντίθετα να εμβαθύνω πραγματικά στα μαθήματα για να τα κατανοήσω. Οι μαθητές της πέμπτης τάξης εμφανίστηκαν λιγότερο. Η δασκάλα σημείωσε ότι ήταν δύσκολο να διδάξει μαθητές της πέμπτης δημοτικού στο τέλος της σχολικής τους σταδιοδρομίας στο δημοτικό, καθώς είχαν προγραμματίσει τόσες πολλές εκδηλώσεις τις εβδομάδες πριν από την αποφοίτησή τους.
Ενώ όλοι οι μαθητές ολοκλήρωσαν ένα σύνολο εργαστηρίων και δραστηριοτήτων ρομποτικής STEM του VEX GO κατά τη διάρκεια αυτών των έξι εβδομάδων, το πρόγραμμα σπουδών διαφοροποιήθηκε κατά την κρίση του εκπαιδευτικού, ώστε να προσαρμόζεται στις ικανότητες μαθητών διαφορετικών ηλικιών. Για παράδειγμα, όλοι οι μαθητές ξεκίνησαν το πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής με το Εργαστήριο Εισαγωγής στην Κατασκευή STEM, καθώς αυτό το εργαστήριο εισάγει το κιτ ρομποτικής. Όλοι οι μαθητές ολοκλήρωσαν επίσης το Εργαστήριο STEM με τίτλο «Μοιάζουν με τα άλλα παιδιά», το οποίο διδάσκει πώς τα χαρακτηριστικά μεταδίδονται γενετικά από τα γονικά κουνέλια στα μωρά κουνέλια. Στη συνέχεια, κάθε τάξη ολοκλήρωσε ένα διαφορετικό σύνολο εργαστηρίων και δραστηριοτήτων:
- Τρίτη τάξη: Εισαγωγή στην κατασκευή, Μοιάζει με κάτι, Διασκεδαστικοί βάτραχοι (2 μαθήματα), Νύχι προσαρμογής, VEX GO Δραστηριότητες: Σεληνιακός ρόβερ, Παιχνίδι με καρφίτσες, Μηχανική κατασκευή, & , Βιότοπος, Δημιουργία πλασμάτων και δωρεάν χρόνος κατασκευής
- Τέταρτη τάξη: Εισαγωγή στην Κατασκευή, Ενότητα Απλών Μηχανών (4 Μαθήματα), Μοιάζει με Όμοια, Δαγκάνα Προσαρμογής, VEX GO Δραστηριότητες: Σεληνιακό Ρόβερ, Παιχνίδι με Καρφίτσες και δωρεάν χρόνος κατασκευής
- Πέμπτη τάξη: Εισαγωγή στην κατασκευή, Μοιάζει με κάτι, Διασκεδαστικοί βάτραχοι (2 μαθήματα), Νύχι προσαρμογής, VEX GO Δραστηριότητες: Σεληνιακός ρόβερ, Παιχνίδι με καρφίτσες, Μηχανική κατασκευή, & , Βιότοπος, Δημιουργία πλασμάτων και δωρεάν χρόνος κατασκευής
Τα εργαστήρια STEM είναι δομημένες δραστηριότητες που καθοδηγούν τους μαθητές μέσα από ένα διεπιστημονικό, ευθυγραμμισμένο με πρότυπα μάθημα που παρέχει το πλαίσιο για μια ρομποτική κατασκευή, συζητήσεις στην τάξη, πειραματισμό και επαναληπτική βελτίωση. Τα εργαστήρια είναι οργανωμένα όπως στις ενότητες Engage, Play και Share που καθοδηγούν τους μαθητές στο μάθημα. Οι δραστηριότητες είναι συντομότερες από ένα εργαστήριο STEM και ποικίλλουν σε θέμα και δομή, παρέχοντας συχνά ανοιχτές προκλήσεις με λιγότερες οδηγίες.
Μετά την Έρευνα. Μετά την ολοκλήρωση του προγράμματος σπουδών, η οποία συνέπεσε με το τέλος της σχολικής χρονιάς, οι μαθητές έλαβαν την μετα-έρευνα με τον ίδιο τρόπο όπως και την προ-έρευνα. Μόλις συλλέχθηκαν τα αποτελέσματα των ερευνών μετά την ολοκλήρωση της έρευνας, ο/η εκπαιδευτικός ανώνυμε και κατέγραψε τα δεδομένα για την προετοιμασία τους για την ανάλυση.
Ανάλυση Δεδομένων. Τα στοιχεία της έρευνας θα αξιολογηθούν χρησιμοποιώντας προκαθορισμένες ποσοτικές μεθόδους. Οι επιλογές απαντήσεων βαθμολογήθηκαν (1 = διαφωνώ απόλυτα, 2 = διαφωνώ, 3 = συμφωνώ, 4 = συμφωνώ απόλυτα) και συγκεκριμένα στοιχεία κωδικοποιήθηκαν αντίστροφα όπου χρειαζόταν. Διεξήχθησαν ζευγαρωμένα t-tests στους μέσους όρους πριν και μετά την έρευνα για κάθε κατασκευή, για κάθε βαθμό. Το ημερολόγιο του εκπαιδευτικού αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας θεματική ανάλυση, η οποία αποκάλυψε πληροφορίες σχετικά με την αντιληπτή μάθηση των μαθητών, καθώς και τον σχεδιασμό/ανάγκες του προγράμματος σπουδών.
Αποτελέσματα
Τρίτη Τάξη. Τα αποτελέσματα της έρευνας πριν και μετά την τρίτη τάξη (Πίνακας 1) δείχνουν αυξημένες μέσες βαθμολογίες για κάθε μία από τις περιοχές της έρευνας. Κάθε προ- και μετα-μέσος όρος κατασκευής συγκρίθηκε χρησιμοποιώντας ένα αμφίπλευρο t-test και όλα τα αποτελέσματα ήταν σημαντικά (p < 0,001). Η μικρότερη μέση αύξηση σημειώθηκε για την κατασκευή στάσης σχετικά με τις δεξιότητες του 21ου αιώνα, υποδεικνύοντας ότι οι μαθητές διέφεραν μόνο ελαφρώς από την αρχική τους συμφωνία σε αυτά τα στοιχεία. Οι μαθητές είχαν τη χαμηλότερη μέση βαθμολογία στο προ-ερευνητικό κριτήριο στάσης στα μαθηματικά, με μέση βαθμολογία 2,27, αλλά θα αύξαναν αυτή τη μέση βαθμολογία του κριτηρίου στάσης στα μαθηματικά κατά 0,25 μετά την έρευνα. Τόσο οι επιστήμες όσο και οι μηχανικές κατασκευές είχαν μέσες αυξήσεις άνω του 0,6, υποδεικνύοντας ότι οι μαθητές ένιωθαν πολύ πιο σίγουροι μετά το πρόγραμμα σπουδών για να αυξήσουν τις επιλογές τους. Ο μέσος όρος πριν από την έρευνα της επιστημονικής δομής, από 2,8 έως 3,44, δείχνει ότι οι μαθητές αρχικά ήταν ένα μείγμα διαφωνούντων και συμφωνούντων (2 και 3), αλλά άλλαξαν σε ένα μείγμα συμφωνούντων και συμφωνούν απόλυτα (3 και 4).
Πίνακας 1. Αποτελέσματα ζευγαρωμένων t-test πριν και μετά την έρευνα της τρίτης τάξης (n = 39).
| Ζεύγος | Μεταβλητός | Μέσο | τ | Υπογραφή (2-ουρών) |
|---|---|---|---|---|
| Ζεύγος 1 | Προ-Μαθηματικά | 2.2664 | -8.775 | 0.000 |
| Μετα-Μαθηματικά | 2.5197 | |||
| Ζεύγος 2 | Προ-Επιστήμη | 2.7982 | -21.255 | 0.000 |
| Μετα-Επιστήμη | 3.4415 | |||
| Ζεύγος 3 | Προ-Μηχανική | 3.1228 | -26.504 | 0.000 |
| Μετα-Μηχανική | 3.7281 | |||
| Ζεύγος 4 | Δεξιότητες πριν από τον 21ο αιώνα | 3.0000 | -3.894 | 0.000 |
| Δεξιότητες μετά τον 21ο αιώνα | 3.0906 |
Τέταρτη Τάξη. Ο Πίνακας 2 δείχνει ότι οι μαθητές της τέταρτης τάξης είχαν ομοίως αυξήσεις στις μέσες βαθμολογίες σε όλες τις κατασκευές, και όλες ήταν σημαντικές (p < 0,001). Ωστόσο, οι αυξήσεις ήταν μικρότερες από ό,τι παρατηρήθηκαν με τους μαθητές της τρίτης τάξης (μέσες αλλαγές συνήθως μικρότερες από 0,3), υποδεικνύοντας ότι λιγότεροι μαθητές άλλαξαν τις απαντήσεις τους από τους νεότερους συνομηλίκους τους. Όπως και οι μαθητές της τρίτης τάξης, η μαθηματική κατασκευή είχε τον χαμηλότερο μέσο όρο τόσο πριν όσο και μετά την έρευνα, και οι δεξιότητες του 21ου αιώνα είχαν τη μικρότερη αύξηση στις μέσες βαθμολογίες. Αξιοσημείωτο είναι ότι η μηχανική κατασκευάστηκε με τη μεγαλύτερη αύξηση για αυτούς τους φοιτητές.
Πίνακας 2. Αποτελέσματα ζευγαρωμένων t-test πριν και μετά την έρευνα της τέταρτης τάξης (n = 34).
| Ζεύγος | Μεταβλητός | Μέσο | τ | Υπογραφή (2-ουρών) |
|---|---|---|---|---|
| Ζεύγος 1 | Προ-Μαθηματικά | 2.0871 | -7.136 | 0.000 |
| Μετα-Μαθηματικά | 2.2652 | |||
| Ζεύγος 2 | Προ-Επιστήμη | 2.9125 | -7.124 | 0.000 |
| Μετα-Επιστήμη | 3.1987 | |||
| Ζεύγος 3 | Προ-Μηχανική | 3.0673 | -8.151 | 0.000 |
| Μετα-Μηχανική | 3.3030 | |||
| Ζεύγος 4 | Δεξιότητες πριν από τον 21ο αιώνα | 3.6498 | -4.629 | 0.000 |
| Δεξιότητες μετά τον 21ο αιώνα | 3.7003 |
Πέμπτη Τάξη. Οι βαθμολογίες της δομής των μαθητών της πέμπτης τάξης παρουσιάζουν διαφορετικές τάσεις από ό,τι οι μαθητές της τρίτης και της τέταρτης τάξης (Πίνακας 3). Αυτή η ομάδα είχε τη μόνη μείωση στη μέση βαθμολογία στο μηχανικό κατασκεύασμα, αν και δεν ήταν στατιστικά σημαντική και λόγω των ίδιων των υψηλότερων μέσων βαθμολογιών, δεν προκαλούσε καμία ανησυχία. Οι μέσες βαθμολογίες κατασκευής για τα μαθηματικά, τις επιστήμες και τις δεξιότητες του 21ου αιώνα αυξήθηκαν σε μικρότερο βαθμό από την προ-έρευνα έως την μετά-έρευνα και ήταν σημαντικές σε μικρότερο βαθμό (p < 0,01 για τα μαθηματικά και τις επιστήμες και p < 0,05 για τις δεξιότητες του 21ου αιώνα).
Πίνακας 3. Αποτελέσματα t-test πριν και μετά την έρευνα της πέμπτης τάξης σε ζεύγη (n = 31).
| Ζεύγος | Μεταβλητός | Μέσο | τ | Υπογραφή (2-ουρών) |
|---|---|---|---|---|
| Ζεύγος 1 | Προ-Μαθηματικά | 2.8167 | -3.427 | 0.002 |
| Μετα-Μαθηματικά | 2.9042 | |||
| Ζεύγος 2 | Προ-Επιστήμη | 3.2333 | -3.751 | 0.001 |
| Μετα-Επιστήμη | 3.3111 | |||
| Ζεύγος 3 | Προ-Μηχανική | 3.4259 | 0.810 | 0.425 |
| Μετα-Μηχανική | 3.3370 | |||
| Ζεύγος 4 | Δεξιότητες πριν από τον 21ο αιώνα | 3.8296 | -2.350 | 0.026 |
| Δεξιότητες μετά τον 21ο αιώνα | 3.8741 |
Συζήτηση
Στάσεις Φοιτητών. Τα αποτελέσματα για αυτές τις τέσσερις κατασκευές έδειξαν κάποια εκπληκτικά αποτελέσματα. Οι μέσες βαθμολογίες στην προ-έρευνα ήταν υψηλότερες για τους μαθητές της πέμπτης τάξης σε όλες τις δομές από ό,τι για τους μαθητές της τρίτης τάξης. Τα ευρήματα από τη βιβλιογραφία δείχνουν ότι οι στάσεις απέναντι στους τομείς STEM μειώνονται με την πάροδο του χρόνου. Μήπως αυτά τα ευρήματα το αναιρούν αυτό; Όχι απαραίτητα. Η φύση του τέλους της σχολικής χρονιάς σήμαινε ότι οι μαθητές της πέμπτης δημοτικού εμφανίζονταν λιγότερες φορές, καθώς παρακολούθησαν διάφορες εκδηλώσεις που οδήγησαν στην αποφοίτησή τους, και λιγότερα μαθήματα μπορεί να μείωσαν τον αντίκτυπο στις στάσεις τους σε αυτό το σημείο της χρονιάς. Ο/Η εκπαιδευτικός σημείωσε επίσης ότι κάθε ηλικιακή ομάδα απάντησε διαφορετικά στα ερωτηματολόγια. Οι μαθητές της τρίτης τάξης έκαναν πολλές ερωτήσεις και απάντησαν με γενικό ενθουσιασμό, ενώ οι μαθητές της πέμπτης τάξης συμπλήρωσαν την έρευνα γρήγορα και με λίγες ερωτήσεις. Η ηλικία των παιδιών μπορεί να επηρεάζει την ποσότητα των αποχρώσεων που έχουν κατά την ερμηνεία των ερωτήσεων και την παροχή των απαντήσεών τους. Για παράδειγμα, οι νεότεροι μαθητές μπορεί να εκτιμούν τις έννοιες «συμφωνώ» και «συμφωνώ απόλυτα». Η δασκάλα πρόσθεσε ένα σχόλιο στις σημειώσεις της ειδικά για τους μαθητές της πέμπτης τάξης και αναρωτήθηκε αν απάντησαν στις ερωτήσεις της έρευνας με αίσθημα προσδοκίας ή σε μια προσπάθεια να την ευχαριστήσουν. Καθώς οι μεγαλύτεροι μαθητές του δημοτικού γίνονται πιο προσαρμοσμένοι στις προσδοκίες, οι φυσικές τους αντιδράσεις θα μπορούσαν να διαμορφωθούν από αυτό.
Αυτό που είναι σαφές από τα αποτελέσματα είναι η διαφορά που είχε το πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής VEX GO σε κάθε ηλικιακή ομάδα. Οι μαθητές της τρίτης τάξης παρουσίασαν μεγάλες αυξήσεις στις μέσες βαθμολογίες τους σε όλους τους τομείς (μαθηματικά, φυσικές επιστήμες, μηχανική). Ενώ οι μαθητές της τετάρτης τάξης δεν είχαν τόσο μεγάλη αύξηση στις μέσες βαθμολογίες όσο οι μαθητές της τρίτης τάξης, εξακολουθούσαν να αυξάνουν σταθερά τις μέσες βαθμολογίες κατά αρκετά δέκατα στις κατασκευές του τομέα. Οι μαθητές της πέμπτης τάξης, ωστόσο, ήταν οι μόνοι μαθητές με μη σημαντικές αλλαγές σε οποιαδήποτε κατασκευή και τιμές σημαντικότητας μικρότερες από p < 0,001. Αυτές οι γενικές διαφορές μεταξύ των μαθητών σε διαφορετικές τάξεις υποδεικνύουν ότι το πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής είχε μεγαλύτερη επίδραση στις στάσεις των νεότερων μαθητών από ό,τι των μεγαλύτερων μαθητών, υπογραμμίζοντας τη σημασία της έγκαιρης έναρξης του προγράμματος σπουδών ρομποτικής.
Αντιληπτή Μάθηση. Το ημερολόγιο του δασκάλου κατέγραφε τα εργαστήρια και τις δραστηριότητες που έκανε κάθε ομάδα μαθητών, καθώς και πολλές παρατηρήσεις των μαθητών καθώς εργάζονταν στα μαθήματα. Ενώ το ερευνητικό εργαλείο ήταν σε θέση να εντοπίσει τις στάσεις των φοιτητών, η θεματική ανάλυση των καταχωρίσεων στο ημερολόγιο εντόπισε αρκετά θέματα αντιληπτής μάθησης που συνάδουν με την ερευνητική βιβλιογραφία.
Δημιουργικότητα. Ένα από τα κύρια θέματα του περιοδικού ήταν η δημιουργικότητα των μαθητών. Αναφέρθηκε εκτενώς για τους μαθητές της τρίτης τάξης, αλλά και στις τρεις τάξεις, η δημιουργικότητα επισημάνθηκε ρητά για τον τρόπο με τον οποίο οι μαθητές ασχολήθηκαν με τις ενότητες Απλές Μηχανές, Μοιάζει με Όμοια, Δημιουργία Πλασμάτων και Κύκλος Ζωής Βατράχων. Η δασκάλα σημείωσε: «Η Τρίτη τάξη ήταν πολύ ενθουσιασμένη που θα κατασκεύαζε έναν βάτραχο. Αυτή η τάξη θέλει να είναι όσο το δυνατόν πιο δημιουργική και η δημιουργία ενός περιβάλλοντος επιτρέπει πραγματικά στα παιδιά να ανοίξουν ξανά αυτές τις δεξιότητες. Ενώ υπάρχουν πολλοί στόχοι για το εκπαιδευτικό υλικό, η τόνωση της δημιουργικότητας στους μαθητές είναι ένα πολύτιμο αποτέλεσμα που προσφέρει πολλά άλλα πλεονεκτήματα.
Δέσμευση. Η παροχή δομημένων εργαστηρίων με διασκεδαστικά και αυθεντικά θέματα ώθησε τη δημιουργικότητα των μαθητών, γεγονός που βοήθησε στην αύξηση της συμμετοχής. Ξεκινώντας με το εργαστήριο Εισαγωγής στην Κατασκευή, η δασκάλα παρατήρησε ότι οι μαθητές δεν ήθελαν να σταματήσουν να εργάζονται. Ομοίως, με το εργαστήριο Look Alike, διαπίστωσε ότι «Το μάθημα ήταν πολύ δύσκολο να τελειώσει». Διαπίστωσα ότι οι μαθητές ήθελαν να συνεχίσουν προσθέτοντας περισσότερες επαναλήψεις στα ζώα τους…Διαπίστωσα ότι τα παιδιά δεν ήθελαν να καθαρίσουν, αλλά να συνεχίσουν να προσθέτουν στη δημιουργία τους. Αν και οι μαθητές της τρίτης δημοτικού σημειώθηκαν ως οι πιο ενθουσιώδεις, περιέγραψε πώς ακόμη και οι μαθητές της πέμπτης δημοτικού ήταν πολύ αφοσιωμένοι στο εργαστήριο Απλών Μηχανών: «Διαπίστωσα ότι όλοι οι μαθητές δυσκολεύονταν να βάλουν τα κομμάτια στη θέση τους. Απλώς διασκεδάζαμε υπερβολικά!
Ομαδική εργασία. Τα Εργαστήρια VEX GO STEM έχουν σχεδιαστεί για να ολοκληρώνονται σε ομάδες, με τους μαθητές να έχουν αναθέσει συγκεκριμένους ρόλους και εργασίες. Οι μαθητές της τρίτης τάξης ξεκίνησαν με το Adaptation Claw και η δασκάλα παρατήρησε: «Οι μαθητές ήταν επίσης ενθουσιασμένοι που χωρίστηκαν σε ομάδες, ώστε να μπορούν να συνεργαστούν, έχοντας ο καθένας τη δική του δουλειά». Για τους μαθητές της τετάρτης τάξης, σημείωσε ομοίως πώς η ανάθεση ρόλων βοήθησε τους μαθητές να ενταχθούν στις ομάδες τους και να ξεκινήσουν γρήγορα. Σημείωσε επίσης ότι οι μαθητές άρχισαν να επιλέγουν να συνεργάζονται σε δραστηριότητες ανοιχτού τύπου, όπως η κατασκευή οικοτόπων ή η κατασκευή του Lunar Rover. Η δασκάλα σημείωσε
αρκετές περιπτώσεις όπου οι μαθητές συνεργάστηκαν αυθόρμητα ως τάξη. Μερικοί μαθητές εξερευνούσαν νέα πράγματα με το ρομπότ τους, και όταν «ανακάλυπταν» κάτι καινούργιο, άλλοι μαθητές έτρεχαν να το δουν και μετά να το δοκιμάσουν οι ίδιοι. Οι μαθητές που επέλεγαν μια διασκεδαστική δραστηριότητα από τον «πίνακα επιλογής» συχνά την μοιράζονταν με άλλους μαθητές, οι οποίοι άλλαζαν σε αυτήν τη δραστηριότητα. Είτε εργάζονταν σε ομάδες είτε μόνοι τους, οι μαθητές ήταν πρόθυμοι να μοιραστούν και να βοηθήσουν ο ένας τον άλλον.
Επιμονή. Δεν ήταν όλες οι δραστηριότητες εύκολες για τους μαθητές. Οι μαθητές της τρίτης τάξης έκαναν πρώτα το εργαστήριο με τα Νύχια Προσαρμογής, μετά το εργαστήριο Εισαγωγή στην Κατασκευή. Ο/Η καθηγητής/τρια διαπίστωσε ότι το εργαστήριο ήταν λίγο προχωρημένο στην αρχή και θα το μετακινούσε σε μεταγενέστερο στάδιο της σειράς του προγράμματος σπουδών. Είτε ολοκλήρωναν τη δραστηριότητα είτε όχι, οι ομάδες επέμεναν μέχρι το τέλος.
Διαπίστωσα ότι αυτό ήταν ένα ΜΕΓΑΛΟ μάθημα για την απογοήτευση και την κατανόηση ότι η αποτυχία είναι απλώς ένα μέρος της μάθησης. Έβαλα κάθε ομάδα να περιγράψει τι λειτούργησε και τι όχι. Διαπίστωσα ότι πολλές ομάδες καταλάβαιναν πραγματικά η μία την άλλη μόλις άκουγαν κάποια από τα ίδια ζητήματα.
Ορισμένες δραστηριότητες που χρησιμοποιήθηκαν είχαν επίσης σχεδιαστεί ώστε να είναι ανοιχτού τύπου και να δίνουν στους μαθητές μια πρόκληση που πρέπει να ξεπεράσουν. Στους μαθητές ανατέθηκε η κατασκευή σπιτιών που θα μπορούσαν να αντέξουν σε σεισμό, αλλά δεν τους δόθηκαν οδηγίες κατασκευής. Ενώ υπήρχε ένα στοιχείο απογοήτευσης, οι μαθητές το χρησιμοποίησαν αυτό και επέμειναν σε επαναληπτικούς κύκλους βελτίωσης:
Οι μαθητές λάτρεψαν απόλυτα την πρόκληση! Διαπίστωσα ότι ομάδες μαθητών συνειδητοποίησαν τα λάθη τους αφού πειραματίστηκαν με έναν «σεισμό» και μπόρεσαν να ανακαινίσουν το σπίτι τους με βάση το τι λειτούργησε και τι όχι. Έμεινα τόσο έκπληκτος/η με το πόσο χαρούμενες και ενθουσιασμένες ήταν οι ομάδες που αντιμετώπισαν μια πρόκληση που ήταν απογοητευτική και τόσο ικανοποιητική μόλις την έλυσαν.
Πρόγραμμα Σπουδών. Το ημερολόγιο του δασκάλου αποκάλυψε επίσης πολλές πληροφορίες σχετικά με τη σημασία της διαφοροποίησης στο πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής. Κάθε ομάδα μαθητών ολοκλήρωσε το εργαστήριο Εισαγωγή στην Κατασκευή STEM, το οποίο παρουσίασε το κιτ VEX GO και όλα τα κομμάτια που περιείχε. Όλοι οι μαθητές ολοκλήρωσαν επίσης το εργαστήριο STEM με τίτλο «Μοιάζουν με τους άλλους», το οποίο διδάσκει στους μαθητές σχετικά με τα χαρακτηριστικά, ζητώντας τους να κατασκευάσουν γονείς και μωρά κουνέλια με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Ενώ ορισμένα εργαστήρια ολοκληρώθηκαν από κάθε τάξη, υπήρξε διαφοροποίηση ανά ηλικιακή ομάδα. Οι μεγαλύτεροι μαθητές της τέταρτης και πέμπτης τάξης ολοκλήρωσαν την εργαστηριακή ενότητα των Απλών Μηχανών, ενώ οι μαθητές της τρίτης τάξης ολοκλήρωσαν το εργαστήριο των Διασκεδαστικών Βατράχων. Οι μαθητές της τρίτης τάξης ολοκλήρωσαν επίσης περισσότερες από τις μεμονωμένες δραστηριότητες σε σχέση με τους μαθητές των μεγαλύτερων τάξεων, καθώς η δασκάλα σημείωσε ότι αυτές ήταν ωφέλιμες για τις δεξιότητες των μικρότερων μαθητών. Ο/Η δάσκαλος/α χρησιμοποίησε επίσης τις δραστηριότητες για τους μεγαλύτερους μαθητές όταν οι ομάδες τελείωναν τα εργαστήρια νωρίς — μια αναγκαιότητα στην τάξη για να κρατά τους μαθητές απασχολημένους όταν οι ομάδες εργάζονται με διαφορετικές ταχύτητες. Η ύπαρξη πολλών επιλογών τόσο για τη διαφοροποίηση του εργαστηρίου όσο και για τη διαφοροποίηση των δραστηριοτήτων ήταν ένα πολύτιμο πλεονέκτημα του προγράμματος σπουδών για την επιτυχή εφαρμογή ενός προγράμματος ρομποτικής στην τάξη.
Τα διεπιστημονικά εργαστήρια ήταν επίσης ένα πλεονέκτημα, σύμφωνα με το ημερολόγιο του δασκάλου. Οι μαθητές της τρίτης τάξης ενθουσιάστηκαν με τα εργαστήρια με θέμα τις επιστήμες, όπου είχαν την ευκαιρία να κατασκευάσουν και να εξελίξουν ζώα και τα ενδιαιτήματά τους. Το πρώτο εργαστήριο ζώων που ολοκλήρωσαν οι μαθητές της τρίτης τάξης ήταν το εργαστήριο «Μοιάζουν», όπου μπόρεσαν να δημιουργήσουν κουνέλια και να μεταδώσουν χαρακτηριστικά. Ο δάσκαλος σημείωσε πόσο πολύ αγαπούσαν οι μαθητές να φτιάχνουν ζώα και ήθελαν να εξερευνήσουν διαφορετικές παραλλαγές. Αυτό οδήγησε τον εκπαιδευτικό να επιλέξει μια δραστηριότητα με τίτλο «Δημιουργία Πλασμάτων» για το επόμενο μάθημά του, με σκοπό να διευρύνει την ανάπτυξη της δημιουργικότητας των μαθητών. Όταν οι μαθητές εργάζονταν στο εργαστήριο Fun Frogs, παρατήρησε πόσο ενθουσιασμένοι και δημιουργικοί ήταν, με το πρόσθετο πλεονέκτημα του χαμηλού φραγμού εισόδου για την ανάπτυξη δεξιοτήτων.
Τα παιδιά λάτρεψαν να φτιάχνουν και να μαθαίνουν για τον κύκλο του βατράχου. Είδα παιδιά να αποκτούν πρακτική εμπειρία με επιστημονικά θέματα που είχαν μάθει σε ένα σχολικό βιβλίο. Μίλησα με τη δασκάλα της Γ' δημοτικού να συνεργαστούμε περισσότερο του χρόνου για να προσπαθήσουμε να το διδάξουμε αυτό όταν διδάσκει για τους οικοτόπους.
Οι μαθητές της τέταρτης τάξης ολοκλήρωσαν την εργαστηριακή ενότητα των Απλών Μηχανών. Ο δάσκαλος παρατήρησε πόσο ενθουσιώδεις ήταν οι μαθητές επειδή είχαν γνώσεις απλών μηχανών από την άλλη τάξη τους. Ρώτησαν πώς οι μηχανικοί χρησιμοποιούσαν απλές μηχανές και τους δόθηκε χρόνος να κάνουν έρευνα. Ο δάσκαλος σημείωσε:
Η Δ΄ τάξη επικεντρώνεται σε απλές μηχανές στις φυσικές επιστήμες, επομένως αυτό το εργαστήριο STEM ήταν το κατάλληλο για αυτήν την τάξη. Διαπίστωσα ότι τα πρόσωπα αυτού του παιδιού φωτίστηκαν όταν είπα ότι θα φτιάχναμε μοχλούς. Οι περισσότεροι από αυτούς τους μαθητές είχαν κάνει ένα φύλλο εργασίας αλλά όχι μια πρακτική έρευνα. Είπα στην καθηγήτρια φυσικών επιστημών ότι θα συνεργαστούμε περισσότερο του χρόνου, ώστε να διδάσκω εγώ σε αυτό το εργαστήριο STEM ενώ εκείνη διδάσκει απλές μηχανές.
Οι μαθητές της πέμπτης τάξης ολοκλήρωσαν επίσης την εργαστηριακή ενότητα των Απλών Μηχανών, αλλά η ηλικία και η εμπειρία τους φάνηκαν από το πώς ασχολήθηκαν με αυτήν διαφορετικά από τους μαθητές της τέταρτης τάξης. Ο δάσκαλος σημείωσε ότι αυτή η ομάδα μαθητών τελείωσε νωρίς και χρησιμοποίησε τις δραστηριότητες του «πίνακα επιλογής» για να εξερευνήσει μόνος του.
Η Ε' τάξη χρειάζεται συναρπαστικές και ενδιαφέρουσες δραστηριότητες - και αυτό το Εργαστήριο STEM ταίριαζε απόλυτα. Διαπίστωσα ότι οι μαθητές ήθελαν να καθίσουν στο πάτωμα και να πειραματιστούν με το πώς να σηκώνουν διαφορετικά βάρη χρησιμοποιώντας τον μοχλό. Διαπίστωσα επίσης ότι, σε αντίθεση με την Δ΄ Δημοτικού, αυτοί οι μαθητές είχαν βασικές γνώσεις και προήγαγαν το Εργαστήριο STEM στο επόμενο επίπεδο προσθέτοντας βάρη και δίνοντας στο Εργαστήριο STEM μια αυθεντική μαθησιακή εμπειρία από ομάδα σε ομάδα.
Οι μαθητές κάθε τάξης ωφελήθηκαν από μια διεπιστημονική προσέγγιση στο πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής. Η δυνατότητα σύνδεσης της ρομποτικής με τις επιστήμες, τα μαθηματικά ή τη μηχανική όχι μόνο βοήθησε στην εμπλοκή των μαθητών, αλλά τους παρείχε και τη βάση για να εξερευνήσουν έννοιες με βαθύτερη κατανόηση. Οι σημειώσεις των εκπαιδευτικών υποδεικνύουν αρκετούς τομείς όπου το πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής μπορεί να ενσωματωθεί ή να συγχρονιστεί με μαθήματα που διδάσκονται σε άλλα μαθήματα, κάτι που θα μπορούσε να αποτελέσει ένα πολύτιμο επόμενο βήμα στην ενσωμάτωση της ρομποτικής σε όλους τους κλάδους με αυθεντικό τρόπο.
Σύναψη
Καθώς η χρήση της εκπαιδευτικής ρομποτικής αυξάνεται στις τάξεις σε όλη τη χώρα, είναι ζωτικής σημασίας να διερευνηθεί πώς η ρομποτική ωφελεί τους μαθητές, καθώς και τα διδάγματα που αντλούνται από την πρακτική της διδασκαλίας ενός προγράμματος σπουδών ρομποτικής. Αυτή η μελέτη αποκάλυψε ότι ένα πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής βελτίωσε τις στάσεις των μαθητών σε σχεδόν όλα τα μαθήματα STEM για όλες τις τάξεις. Επιπλέον, ο/η εκπαιδευτικός αντιλήφθηκε πρόσθετες μαθησιακές κατηγορίες για τους μαθητές σε τομείς όπως η δημιουργικότητα, η δέσμευση, η ομαδική εργασία και η επιμονή.
Προκειμένου να συνεχίσουμε να διερευνούμε πώς η εκπαιδευτική ρομποτική μπορεί να είναι πιο ωφέλιμη για τους μαθητές σε πραγματικές τάξεις, πρέπει να συνεχίσουμε να μαθαίνουμε απευθείας από τους εκπαιδευτικούς που εφαρμόζουν το πρόγραμμα σπουδών. Αναλογιζόμενη όλη την εμπειρία, η δασκάλα έδωσε τα συνολικά της συμπεράσματα:
Διαπίστωσα ότι αν τα παιδιά ήθελαν να μάθουν περισσότερα, μαθαίναμε κι εμείς περισσότερα. Ήθελα αυτό να είναι ευχάριστο και κάθε τάξη ήταν ειλικρινά εντελώς διαφορετική (κάτι που είναι απολύτως φυσιολογικό). Μερικοί μαθητές ήθελαν να μάθουν περισσότερα για την κατασκευή κτιρίων εκεί που άλλοι ήθελαν να αποδράσουν και να δημιουργήσουν το δικό τους τέρας ή πλάσμα. Διαπίστωσα ότι η Τρίτη τάξη ήταν τόσο απασχολημένη που ήταν δύσκολο να τελειώσουν τα μαθήματα. Η Δ΄ τάξη ήταν πολύ ενθουσιασμένη που έμαθε για τα μαθήματα STEM, όπως απλές μηχανές που συνδέονται με το δικό τους πρόγραμμα σπουδών φυσικών επιστημών. Η Ε΄ τάξη λάτρεψε την πρόκληση του προγραμματισμού, της κατασκευής και της εκμάθησης για τον Άρη. Νομίζω ότι το μεγάλο μέρος ήταν ότι κάθε τάξη χρειαζόταν μερικές φορές περισσότερο χρόνο με ένα εργαστήριο STEM ή περισσότερο χρόνο για εξερεύνηση και τους το έδωσα αυτό. Έχω διαπιστώσει ότι όταν τα παιδιά είναι ενθουσιασμένα, είναι καλύτερο να τρέχουμε με αυτόν τον ενθουσιασμό και να σκάβουμε βαθύτερα αντί να προχωράμε παρακάτω.
Αυτή η μελέτη παρείχε επίσης ουσιαστικές πληροφορίες σχετικά με την εφαρμογή ενός διεπιστημονικού προγράμματος σπουδών ρομποτικής. Στο πλαίσιο ενός εξαήμερου προγράμματος, οι μαθητές μπόρεσαν να ολοκληρώσουν πολλά διαφορετικά εργαστήρια και δραστηριότητες. Αυτό δείχνει ότι η διάρκεια του προγράμματος σπουδών θα μπορούσε να επηρεάσει εύλογα την επιτυχία του στην αλλαγή των στάσεων STEM των μαθητών. Η υποστήριξη και η διαφοροποίηση των μαθημάτων ήταν επίσης καθοριστικής σημασίας για την επιτυχία του προγράμματος σπουδών. Η δασκάλα διαπίστωσε ότι μαθητές διαφορετικών ηλικιών είχαν διαφορετικές δεξιότητες και ανάγκες και ότι μπορούσε εύκολα να προσαρμόσει τα προγράμματα σπουδών για κάθε τάξη. Το ίδιο το κιτ ρομπότ VEX GO ήταν επίσης ιδανικά προσαρμοσμένο στις ανάγκες των μαθητών. Οι μαθητές ήταν εύκολα σε θέση να ακολουθήσουν οδηγίες, να κατασκευάσουν τα μέρη και να μάθουν πώς λειτουργούν και συνδέονται τα κομμάτια. Οι μαθητές θα μπορούσαν να ολοκληρώσουν κατασκευές και εργαστήρια σε μία μόνο τάξη, έχοντας χρόνο για καθαρισμό, κάτι που είναι απαραίτητο για να λειτουργήσει ένα πρόγραμμα σπουδών ρομποτικής στους περιορισμούς μιας κανονικής σχολικής ημέρας. Ένα κιτ ρομποτικής σχεδιασμένο για μια ηλικιακή ομάδα δημοτικού και ένα πλήρες διεπιστημονικό πρόγραμμα σπουδών είναι κρίσιμα για τη διδασκαλία και τη μάθηση με ρομποτική σε μια πραγματική τάξη.