Σχεδίαση, ανάπτυξη, εφαρμογή και αξιολόγηση ενός 3d εικονικού περιβάλλοντος συνεργατικής μάθησης για τη διδασκαλία των μαθηματικών στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση

Abstract

The study focuses on the creation of an online 3D environment (CoSy_World) and the creation of suitable pedagogic conditions within this environment so that it can be used for a well-structured collaborative learning experience on the subject of Mathematics in Primary Education. It researches student engagement in collaborative learning through its three dimensions: a) behavioural b) emotionaland c) cognitive.There were two Experimental Interventions with students of the 5th Grade (first Intervention) and students of the 6th Grade (second Intervention) of a Primary School in Attica. The research method used was a sequential exploratory mixed method through which we first collected qualitative data, outof which we then identified qualitative and quantitative criteria and indicators in order to evaluate the results. For the data collection we made use of a range of sources such as chat messages from the software log files, videotaped recordings of the online meetings of the avatars in CoSy_World as wellas questionnaires. The qualitative analysis was based on a range of methods and with regard to the statistical analysis we used non-parametric criteria.From the first intervention, it was evident that both the recommended Computer Supported Collaborative Learning (CSCL) script and the 3D CoSy_World played a significant role in enhancing student engagement in the process of collaborative learning in Mathematics. The second Intervention was carried out in order first to confirm the reliability and effectiveness of the 3D CoSy_World and theCSCL macro-script in enhancing student engagement in collaborative learning and second to look more deeply into the extent of the students’ engagement in the process of collaborative learning.The two Experimental Interventions and the comparison of their results have led to useful conclusions regarding the utilization of 3D CoSy_World in conjunction with appropriate pedagogies in the daily educational practice. They have also led to useful conclusions for the research community focusing on related areas, as the present study: a)Proposes specific pedagogic conditions within a 3D virtual learning environment, focusing on the need for proper planning and the utilization of properly structured activities in 3D environments.b) Offers an innovative research approach which combines the application of a macro-script together with a 3D virtual world, taking advantage of the positive features of 3D virtual learning environments along with those of collaborative learning as well as the basic tenets of Mathematical Education.c) Attempts the creation of the online 3D CoSy_Worid to be used for teaching Mathematics in Primary Education.In addition, it makes recommendations about the educational design of 3D environments and presents empirical data related to the degree of student involvement in collaborative learning in the subject of Mathematics at Primary School level.

Η έρευνα εστιάζει στη δημιουργία ενός online και 3D περιβάλλοντος, του CoSy_World, και στη δημιουργία κατάλληλων παιδαγωγικών συνθηκών σε αυτόν, ώστε να αποτελεί μια καλά δομημένη εκπαιδευτική εμπειρία συνεργατικής μάθησης για το μάθημα των Μαθηματικών στην ΠρωτοβάθμιαΕκπαίδευση. Συγκεκριμένα, μελετά την εμπλοκή των μαθητών στη διαδικασία της συνεργατικής μάθησης μέσα από τις τρεις διαστάσεις της: α) τη συμπεριφορική εμπλοκή β) τη συναισθηματική εμπλοκή και γ) τη γνωστική εμπλοκή.Πραγματοποιήθηκαν δύο Πειραματικές Διδακτικές Εφαρμογές σε μαθητές της Ε' τάξης Δημοτικού Σχολείου (Πρώτη Πειραματική Διδακτική Εφαρμογή) και της Στ’ τάξης (Δεύτερη Πειραματική Διδακτική Εφαρμογή) Δημοτικού Σχολείου της Κηφισιάς. Εφαρμόστηκε διαδοχική διερευνητική μικτή μέθοδος αξιολόγησης, μέσω της οποίας αρχικά έγινε συλλογή ποιοτικών δεδομένων από τα οποία προσδιορίστηκαν ποιοτικά και ποσοτικά κριτήρια αλλά και δείκτες, ώστε να αποτιμηθούν τα αποτελέσματα. Η συλλογή δεδομένων έγινε μέσω ποικίλων πηγών όπως τα chat μηνύματα από τα log files του λογισμικού, τις βιντεοσκοπημένες εγγραφές των online συναντήσεων των avatars στονCoSy_World αλλά και από ερωτηματολόγια που δόθηκαν. Η ποιοτική ανάλυση έγινε στη βάση ποικίλων μεθόδων, ενώ για τη στατιστική ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν μη παραμετρικά κριτήρια. Από την Πρώτη Διδακτική Εφαρμογή καταδείχθηκε η σημαντικότητα και συμβολή του προτεινόμενου CSCL σεναρίου αλλά και του 3D CoSy_World στην ενίσχυση της εμπλοκής των μαθητών στη διαδικασία της συνεργατικής μάθησης στο μάθημα των Μαθηματικών. Η Δεύτερη Πειραματική Εφαρμογή διεξήχθη προκειμένου από τη μια να επιβεβαιωθεί η αξιοπιστία και η αποτελεσματικότητατου προτεινόμενου 3D CoSy_World και του CSCL μακρο-σεναρίου σχετικά με την ενίσχυση της εμπλοκής των μαθητών στη διαδικασία της συνεργατικής μάθησης αλλά και από την άλλη προκειμένου να μελετηθεί βαθύτερα η διάσταση της γνωστικής εμπλοκής των μαθητών στη διαδικασία της συνεργατικής μάθησης.Οι δύο Πειραματικές Διδακτικές Εφαρμογές αλλά και η σύγκριση των αποτελεσμάτων τους οδήγησαν σε χρήσιμα συμπεράσματα για την αξιοποίηση του 3D CoSy_World μέσα από κατάλληλες παιδαγωγικές συνθήκες στην καθημερινή διδακτική πρακτική. Επίσης, οδήγησαν στη διατύπωση συμπερασμάτων χρήσιμων για την ερευνητική κοινότητα που εστιάζει στη μελέτη αντίστοιχων περιοχών αφού:α) Προτείνει τη δημιουργία συγκεκριμένων παιδαγωγικών συνθηκών σε ένα 3D εικονικό περιβάλλον μάθησης, εστιάζοντας στην ανάγκη για καλό διδακτικό σχεδιασμό στα 3D περιβάλλοντα αξιοποιώντας καλά δομημένες δραστηριότητες.β) Παρέχει μια καινοτόμα ερευνητική προσέγγιση η οποία συνδυάζει την εφαρμογή ενός μακρο-σεναρίου με ένα 3D εικονικό κόσμο, συνδυάζοντας ταυτόχρονα τα χαρακτηριστικά των 3D εικονικών περιβαλλόντων μάθησης με τα πλεονεκτήματα της συνεργατικής μάθησης αλλά και με βασικά χαρακτηριστικά της Μαθηματικής Εκπαίδευσης.γ) Επιχειρεί τη δημιουργία του online 3D CoSy_World και την αξιοποίησή του στη διδασκαλία των Μαθηματικών στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση. Επίσης, συστήνει καλές πρακτικές που αφορούν στον εκπαιδευτικό σχεδιασμό των 3D περιβαλλόντων και παρέχει εμπειρικά δεδομένα που συνδέονται με την εμπλοκή των μαθητών στη συνεργατική μάθηση στο Μάθημα των Μαθηματικών στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση.