Ανάπτυξη δεξιοτήτων υπολογιστικής σκέψης στη διδασκαλία των μαθηματικών : escape room με τη χρήση εργαλείων ΑΙ για την επίλυση εξισώσεων σε μαθητές γυμνασίου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την αξιολόγηση ενός e-course για την ανάπτυξη της υπολογιστικής σκέψης μέσω των εξισώσεων 2ου βαθμού σε μαθητές γυμνασίου. Πιο συγκεκριμένα σχεδιάστηκε ένα μάθημα με τη μορφή ενός ψηφιακού δωματίου διαφυγής (escape room) που υποστηρίζεται εκπαιδευτικά από εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης και βασίζεται στην εφαρμογή του μοντέλου MCIEC. Μέσω του escape room «Βρείτε τον κύριο Χου» oι μαθητές καλούνται να εξερευνήσουν τη γνώση και να τη συνδέσουν με παραδείγματα τις καθημερινής ζωής. Αναζητούν στοιχεία, επιλύουν προβλήματα και γρίφους, συνεργάζονται ακολουθώντας τις στρατηγικές Jiqsaw, brainstorming και think pair share, ανακαλύπτουν τον κρυμμένο κωδικό και βρίσκουν τον κύριο Χου. Η μελέτη επικεντρώνεται στην διερεύνηση της αποτελεσματικότητας του ψηφιακού δωματίου διαφυγής, «Βρείτε τον κύριου Χου» ως προς την ανάπτυξη της υπολογιστικής σκέψης των μαθητών μέσω των μαθηματικών που σχετίζονται με τις εξισώσεις 2ου βαθμού στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση (Γ' τάξη Γυμνασίου). Παράλληλα διερευνά πώς τα εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης (AI) υποστηρίζουν τις μαθησιακές διαδικασίες των μαθητών. Η μελέτη βασίζεται σε δείγμα 30 ατόμων, στην πλειοψηφία τους εκπαιδευτικοί και μεταπτυχιακοί φοιτητές, οι οποίοι αξιολόγησαν την εμπειρία μάθησης μέσω δομημένου ερωτηματολογίου. Τα κύρια ερευνητικά ερωτήματα εξετάζουν σε ποιο βαθμό οι μαθητές αναπτύσσουν δεξιότητες υπολογιστικής σκέψης -όπως η αποσύνθεση προβλημάτων, η αναγνώριση προτύπων, η αφαίρεση και η αλγοριθμική επίλυση προβλημάτων- κατά την ενασχόλησή τους με το ψηφιακό δωμάτιο διαφυγής. Επιπλέον, η έρευνα διερευνά τον αντιληπτό αντίκτυπο του δωματίου διαφυγής και των εργαλείων ΑΙ στη μαθηματική κατανόηση των μαθητών και στις ικανότητες επίλυσης προβλημάτων σε εξισώσεις 2ου βαθμού. Στα δεδομένα πραγματοποιήθηκαν περιγραφικές και επαγωγικές στατιστικές αναλύσεις, χρησιμοποιώντας το λογισμικό SPSS. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι συμμετέχοντες αντιλαμβάνονται σημαντική ανάπτυξη στις ικανότητες των μαθητών να εφαρμόζουν αλγοριθμικές λύσεις και να γενικεύουν αφηρημένες μαθηματικές έννοιες μέσω του δωματίου διαφυγής. Η πλειοψηφία των ερωτηθέντων υπογράμμισε επίσης τον ρόλο των εργαλείων ΑΙ στην ενίσχυση της κατανόησης και των αναλυτικών δεξιοτήτων των μαθητών. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τα ψηφιακά δωμάτια διαφυγής, σε συνδυασμό με τη χρήση εργαλείων τεχνητής νοημοσύνης, μπορούν να αποτελέσουν μια αποτελεσματική παιδαγωγική στρατηγική για την ανάπτυξη της υπολογιστικής σκέψης και τη βελτίωση των μαθηματικών ικανοτήτων των μαθητών. Ως μια μελλοντική ερευνητική κατεύθυνση προτείνεται η διεξαγωγή πειραματικής έρευνας σε μαθητές Γ΄ γυμνασίου που θα συγκρίνει την αποτελεσματικότητα του e-course σε σχέση με ένα παραδοσιακό τρόπο διδασκαλίας.