Η παρούσα διπλωματική εργασία χρησιμοποιεί τις αρχές της διερευνητικής μάθησης STEM( Science, Technology, Engineering and Mathematics) για να διδάξει σε μαθητές Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης βασικές αρχές προγραμματισμού, χρησιμοποιώντας μικροελεγκτή τύπου Arduino και βασικές αρχές διάχυτου υπολογισμού. Ο σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι να παρουσιάσει ένα ολοκληρωμένο σενάριο διάρκειας 6 διδακτικών δίωρων το οποίο αρχικά παρουσιάζει δραστηριότητες προς επίλυση χρησιμοποιώντας περιβάλλοντα προγραμματισμού που υπάρχουν στα αναλυτικά προγράμματα της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης. Στη συνέχεια, το προτεινόμενο σενάριο περιγράφει δραστηριότητες που εμπλέκουν τους μαθητές στην κατασκευή κυκλωμάτων, τη χρήση Arduino και την κατανόηση των βασικών δομών προγραμματισμού μέσω της ανακαλυπτικής μεθόδου μάθησης που υποστηρίζουν οι νέες μέθοδοι διδασκαλίας.
Για το σκοπό αυτό, γίνεται αρχικά μία αναφορά στο πλαίσιο και τα περιβάλλοντα προγραμματισμού που υποστηρίζουν και προτείνουν τα υπάρχοντα αναλυτικά προγράμματα στην Εκπαίδευση δίνοντας έμφαση στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση και ειδικά στο Λύκειο. Στη συνέχεια παρουσιάζεται αναλυτικά το σενάριο που προτείνεται στην παρούσα διπλωματική καθώς και η μεθοδολογία της έρευνας και τα ερευνητικά ερωτήματα που καλείται να καλύψει. Η αξιολόγηση του σεναρίου και της επίτευξης του σκοπού του πραγματοποιείται με ένα ερωτηματολόγιο πρότερης και ύστερης γνώσης, τα αποτελέσματα του οποίου επεξεργάζονται και αναλύονται στατιστικά για να εξαχθούν τα ζητούμενα συμπεράσματα ως προς τη συμβολή του σεναρίου στην εκμάθηση προγραμματισμού. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την ανάλυση αυτή αλλά και από την αξιολόγηση των δραστηριοτήτων κατά την υλοποίησή τους από τους μαθητές είναι θετικά και αποδεικνύουν ότι οι μαθητές κατανοούν καλύτερα τις έννοιες προγραμματισμού όταν χρησιμοποιούν περιβάλλοντα διερευνητικής μάθησης και χτίζουν τη γνώση μέσω του πειράματος όπως προτείνουν οι διερευνητικές θεωρίες μάθησης STEM.
This diploma thesis uses the principles of STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) Education to teach basic programming methods to secondary school students using Arduino microcontroller and basic principles of ubiquitous computing. The purpose of this diploma thesis is to present a complete 12 hours’ scenario which initially presents activities to be solved using programming environments in the Secondary Education curricula. The proposed scenario, describes activities that involve students in building circuits, using Arduino, and understanding basic programming structures through the discovery method of learning supported by new teaching methods.
For this purpose, it is initially a reference to the framework and programming environments that support and propose existing curricula in Education with emphasis on Secondary Education, especially in High School.
The evaluation of the scenario and the achievement of its purpose is carried out with a pre- knowledge and post- knowledge questionnaire, the results of which are processed and analyzed statistically in order to draw conclusions on the contribution of the scenario to programming learning. The conclusions drawn from this analysis as well as from the evaluation of the activities during their implementation by the pupils are positive and demonstrate that students better understand programming concepts when they use exploratory learning environments and build knowledge through the experiment as proposed by the exploratory STEM learning theories.
σχήματα, διαγράμματα, εικόνες, φωτογραφίες
