Αυτή η συστηματική βιβλιογραφική ανασκόπηση διερευνά τη χρήση συγκεκριμένων - και των πλέον δημοφιλών - εργαλείων εκπαιδευτικής ρομποτικής (Arduino, Lego WeDo, Lego Mindstorms, Lego Spike, Micro:bit) για τη διδασκαλία της Φυσικής και των εννοιών της φυσικής στην πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια εκπαίδευση. Η έρευνα στοχεύει να απαντήσει σε ποιο βαθμό χρησιμοποιούνται αυτά τα ρομποτικά εργαλεία για τη διδασκαλία συγκεκριμένων εννοιών της φυσικής, εάν υπάρχει σημαντική διαφορά στα μοτίβα χρήσης αυτών των εργαλείων στην πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια εκπαίδευση και τέλος, αν καθένα από αυτά τα ρομποτικά εργαλεία δίνουν έμφαση στην ανάπτυξη διακριτών δεξιοτήτων των μαθητών.
Αναλύονται άρθρα περιοδικών με κριτές που δημοσιεύθηκαν στα αγγλικά τα τελευταία οκτώ χρόνια. Θα γίνει αναζήτηση πολλών βάσεων δεδομένων (π.χ. Google Scholar, ERIC, ScienceDirect) με χρήση Boolean τελεστών για τη στόχευση μελετών σχετικά με την "εκπαιδευτική ρομποτική" και την "εκπαίδευση στις φυσικές επιστήμες" (με έμφαση στη φυσική), αναφέροντας συγκεκριμένα τα αναφερόμενα ρομποτικά εργαλεία.
Τα αυστηρά κριτήρια επιλογής θα εξασφαλίσουν έρευνα υψηλής ποιότητας σχετικά με την εφαρμογή αυτών των εργαλείων. Η ανασκόπηση αναμένεται να αποκαλύψει την επικράτηση και την αποτελεσματικότητα κάθε εργαλείου σε διαφορετικά επίπεδα εκπαίδευσης και επιστημονικές έννοιες. Θα εξετάσει επίσης τη δυνατότητα αυτών των εργαλείων να καλλιεργήσουν συγκεκριμένες δεξιότητες των μαθητών στη μάθηση των Φυσικών Επιστημών.
Αυτή η έρευνα αναγνωρίζει τις πιθανές προκλήσεις που σχετίζονται με την εφαρμογή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στις τάξεις, όπως οι ανάγκες κατάρτισης εκπαιδευτικών και οι δυσκολίες ένταξης στο πρόγραμμα σπουδών. Ωστόσο, κατανοώντας τα τρέχοντα μοτίβα χρήσης και τα πιθανά οφέλη, αυτή η μελέτη στοχεύει να συμβάλει στο αυξανόμενο σύνολο γνώσεων σχετικά με τον πολλά υποσχόμενο ρόλο της εκπαιδευτικής ρομποτικής στην εκπαίδευση επιστημών κυρίως στην πρωτοβάθμια αλλά και στη δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια εκπαίδευση.
Αυτή η ανασκόπηση στοχεύει να αποκαλύψει τον βαθμό στον οποίο χρησιμοποιούνται διάφορα εργαλεία εκπαιδευτικής ρομποτικής (Arduino, Lego WeDo, Lego Mindstorms, Lego Spike, Micro:bit) για τη διδασκαλία συγκεκριμένων εννοιών φυσικής στην πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια και στην τριτοβάθμια εκπαίδευση. Τα ευρήματα δείχνουν ότι εργαλεία όπως το Arduino μπορούν να αντιμετωπίσουν ένα ευρύ φάσμα εννοιών όπως ο ηλεκτρισμός, το φως και ο ήχος στην δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια εκπαίδευση, ενώ τα Lego WeDo, Lego Spike και Micro:bit φαίνονται πιο διαδεδομένα στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση για την εισαγωγή της μηχανικής, της κίνησης, των βασικών αρχών της φυσικής και περιβαλλοντικά ζητήματα. Επιπλέον, η ανάλυση αυτή προσδιορίζει πώς αυτά τα εργαλεία καλλιεργούν τις δεξιότητες των μαθητών στη μάθηση των Φυσικών Επιστημών. Οι μελέτες δείχνουν ότι αυτά τα εργαλεία μπορούν να προωθήσουν την επίλυση προβλημάτων, την κριτική σκέψη, την ομαδική εργασία και τον πειραματισμό μέσω πρακτικών δραστηριοτήτων. Αυτό ευθυγραμμίζεται με μια κονστρουκτιβιστική προσέγγιση μάθησης, όπου οι μαθητές εμπλέκονται ενεργά με έννοιες της φυσικής, οδηγώντας δυνητικά σε βελτιωμένη κατανόηση και αυξημένο ενδιαφέρον των μαθητών για την εκπαίδευση των Φυσικών Επιστημών.
(EL)
This systematic literature review investigates the use of educational robotics tools (Arduino, Lego WeDo, Lego Mindstorms, Lego Spike, Micro:bit) to teach natural sciences and physics concepts in primary, secondary and higher education. The research aims to answer to what extent are these robotic tools used to teach specific physics concepts, if there is a significant difference in usage patterns of these tools across K-12 education levels and lastly if each of these robotic tools emphasize the development of distinct student skills.
Peer-reviewed articles published in English within the last eight years will be analyzed. Multiple databases (e.g., Google Scholar, ERIC, ScienceDirect) will be searched using Boolean operators to target studies on "educational robotics" and "natural sciences education" (with a focus on physics), specifically mentioning the listed robotic tools.
Rigorous selection criteria will ensure high-quality research on the application of these tools. The review is expected to reveal the prevalence and effectiveness of each tool across different grade levels and science concepts. It will also examine the potential for these tools to cultivate specific student skills in science learning.
This research acknowledges the potential challenges associated with implementing educational robotics in classrooms, such as teacher training needs and curriculum integration difficulties. However, by understanding the current usage patterns and potential benefits, this study aims to contribute to the growing body of knowledge on the promising role of educational robotics in K-12 and higher science education.
This review anticipates revealing the extent to which various educational robotics tools (Arduino, Lego WeDo, Lego Mindstorms, Lego Spike, Micro:bit) are utilized to teach specific physics concepts across K-12 and higher education. The findings demonstrate that tools like Arduino can address a broad range of concepts like electricity, light, and sound in higher education while Lego WeDo, Lego Spike, and Micro:bit seem more prevalent in primary education for introducing mechanics, motion, basic physics principles and environmental issues. Furthermore, the analysis identifies how these tools cultivate student skills in science learning. Studies suggest these tools can promote problem-solving, critical thinking, teamwork, and experimentation through hands-on activities. This aligns with a constructivist learning approach, where students actively engage with physics concepts, potentially leading to improved understanding and increased student interest in science education.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
