Η διδασκαλία χαρακτηριστικών και χρήσης των γραναζιών, μέσα από βιωματικές δραστηριότητες.

Abstract

Στην παρούσα εργασία θα παρουσιαστεί το θεωρητικό μέρος μιας συστηματικής βιβλιογραφικής ανασκόπησης, με αντικείμενο την διδασκαλία των χαρακτηριστικών και της χρήσης των γραναζιών, μέσα από τις δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής. Στα εκπαιδευτικά προγράμματα, που απευθύνονται σε παιδιά, υλοποιούνται πειραματικά προγράμματα με γρανάζια και ιμάντες που χρησιμοποιούν καρούλια και περόνες. Οι μαθητές και σπουδαστές από την άλλη πλευρά, διδάσκονται τα χαρακτηριστικά και την χρήση των εργαλείων για να λύσουν τις προκλήσεις, που σχετίζονται με τα εργαλεία, δουλεύοντας ως ομάδα μέσα σε συγκεκριμένα χρονικά περιθώρια. Απαιτείται σωστή καθοδήγηση και εκπαιδευτική αναβάθμιση των υφιστάμενων μεθόδων, για να ολοκληρωθεί η σημερινή δράση των ρομπότ στον χώρο της εκπαίδευσης, κάτι που αναζητούν σήμερα πλέον και οι γονείς. Η εργασία αυτή έχει σαν σκοπό να παρουσιάσει μια πρόταση διδασκαλίας της έννοιας του γραναζιού μέσα από την εκπαιδευτική ρομποτική και για το λόγο αυτό πραγματοποιήθηκε κατάλληλα σχεδιασμένη έρευνα στο 8ο Γυμνάσιο Βόλου, κατά το σχολικό έτος 2019-2020 και μετά από το τέλος του σχολικού προγράμματος. Για την πραγματοποίηση αυτής της πειραματικής έρευνας χρησιμοποιήθηκε το ρομπότ EV3-Mindstorms της Lego, το οποίο είναι ένα εύκολα προγραμματιζόμενο ρομπότ, που μέσα από κατάλληλο περιβάλλον ανάπτυξης προγραμμάτων μπορεί να προγραμματιστεί ώστε να εκτελεί συγκεκριμένες ενέργειες. Στη διδακτική παρέμβαση που ακολουθήθηκε γίνεται μια αναφορά στην έννοια του γραναζιού, τις χρήσεις του και στον συνδυασμό αυτών σε συστοιχίες, ανάλογα με τον επιθυμητό στόχο. Η σχεδίαση και η διδασκαλία των μαθημάτων υλοποιήθηκε με τη χρήση της ηλεκτρονικής πλατφόρμας: www.graasp.eu, έναν Χώρο Διερευνητικής Μάθησης (ΧΔΜ) για τη δημιουργία ψηφιακών εκπαιδευτικών σεναρίων που περιλαμβάνει οδηγίες και εφαρμογές που χρησιμοποιούνται από τους μαθητές. Το προγραμματιζόμενο ρομπότ αξιοποιήθηκε σε τρεις διαφορετικούς συνδυασμούς (Basic robot, robot gear up και robot gear down), σύμφωνα με φύλλα εργασίας όπως αυτά έχουν σχεδιαστεί μέσα από ΧΔΜ (Graasp). Για τη σύγκριση της εννοιολογικής αλλαγής στη γνώση των μαθητών/τριών σχετικά με τα γρανάζια χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος pre – post test και διερευνήθηκε αν υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά ανάμεσα στο πριν και στο μετά. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η έννοια και το περιβάλλον χρήσης της διαδικασίας, ενώ ερευνάται η βιβλιογραφία που σχετίζεται με την εφαρμογή της ρομποτικής στη διδασκαλία των διαδικασιών στην εκπαίδευση. Ακολουθεί η περιγραφή των στόχων και της μεθοδολογίας της έρευνας και παρουσιάζονται οι δραστηριότητες, συνοδευόμενες από παρατηρήσεις και φωτογραφικό υλικό από την πορεία της διδασκαλίας. Τέλος, μέσα από την στατιστική ανάλυση, το υλικό των συνεντεύξεων και υπόλοιπου υλικού, εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα.

The present paper will present the theoretical part of a systematic bibliographic review, focusing on the teaching of the characteristics and use of gears through experiential activities. In educational programs aimed at children, experimental programs with gears and straps using spools and forks are implemented. Students and students, on the other hand, are taught the characteristics and use of tools to solve the challenges associated with the tools, working as a team within specific time frames. Proper guidance and training are needed to upgrade existing methods to complete the current work of robots in education, something that parents are now looking for. The purpose of this thesis is to present a proposal for teaching the concept of gear through experiential activities and for this reason a properly designed research was carried out at the 8th High School of Volos, during the school year 2019-2020 and after the end of the school program. Lego's EV3-Mindstorms robot, which is an easily programmable robot, can be programmed to perform specific actions through an appropriate program development environment. In the following teaching intervention a reference is made to the concept of the gear, its uses and their combination in arrays, depending on the desired purpose. The design and teaching of the courses was implemented using the online platform: www.graasp.eu, an Exploratory Learning Area (NLM) for the creation of digital learning scenarios that include instructions and applications used by students. The programmable robot was deployed in three different combinations (Basic robot, robot gear up and robot gear down), according to worksheets as designed through Graasp. The pre - post test method was used to compare the conceptual change in students' knowledge of the cogs and to investigate if there was a statistically significant difference between the pre and post test. Next, the concept and environment of the use of the process are presented, while the literature related to the application of robotics to the teaching of processes in education is explored. The following describes the objectives and methodology of the research and presents the activities, together with observations and photographic material from the teaching process. Finally, useful statistical conclusions can be drawn from the statistical analysis of interview material and other material.