Η εκπαιδευτική ρομποτική ως μέσο ανάπτυξης των 4Cs (ήπιες δεξιότητες) στο νηπιαγωγείο

Abstract

In today’s ever-evolving world, education is called upon to prepare future citizens with soft skills in technology-supported learning environments. Skills such as communication, collaboration, critical thinking, and creativity -the 4Cs- are emerging as useful to develop from preschool through innovative technological tools. Consequently, the framework, tools, and methods of Educational Robotics are considered an effective channel for promoting these skills. The purpose of this dissertation, therefore, is to study the development of 4Cs through robots in preschool. Thus, a multifaceted mapping of the research field was initially designed and conducted by performing a scoping review, a bibliometric and content analysis, a literature review of educational robotics activities in kindergarten, and a meta- analysis. Based on our findings, there are no clear definitions of the 4Cs skills in preschool, and rarely are all of them investigated simultaneously. Typically, critical thinking and communication embedded in collaboration are examined, and more rarely creativity, utilizing floor-based robots in short-term studies using quantitative and qualitative methods with an emphasis on qualitative measurement tools and examining a small sample of participants. Furthermore, while there is growing interest in utilizing robotics as an educational framework that combines constructivist principles with a variety of other learning theories, robotic activities are rarely described in detail to guide educators. Finally, the duration of an intervention appears to influence the promotion of the 4Cs. Consequently, within the framework of this dissertation, three empirical studies were conducted focusing on the development of soft skills through tangibly programmable robots, examining a large sample of preschool children over an extended period using both qualitative and quantitative tools. The 1 st study examined how the 4Cs are interrelated and how they develop in both traditional teaching environments and robotics-based ones, using a widely known robot, the BeeBot. The 2nd study examined the impact of a new and innovative educational robot, DuckyCode, on the development of skills during activities -plugged and unplugged, embodied learning, and of graded difficulty- within the framework of the 5E instructional model. The 3rd study examined the factors that may influence the positive effect of robots on the development of these skills. Similarly, both students and teachers expressed a positive attitude toward utilizing robotics, emphasizing the multisensory nature of learning it creates compared to traditional teaching methods. Furthermore, it was found that C-skills are interconnected and, in a robotics learning environment, all develop, with creativity lagging slightly behind the others, while traditional teaching appeared to promote primarily social skills. Furthermore, the long-term nature and type of activities, as well as the children’s age, contrary to their gender, were found to influence their development. Finally, the views and feelings of a key factor in supporting children’s holistic development -their parents’- were explored regarding the impact of robots on their 4Cs skills. It was found that parents also believe these skills influence one another and can be developed through robotics, emphasizing the development of creativity, with age and prior personal experience, rather than gender, influencing their views.

Στον σημερινό διαρκώς αναπτυσσόμενο κόσμο, η εκπαίδευση καλείται να προετοιμάσει μελλοντικούς πολίτες με ήπιες δεξιότητες σε τεχνολογικά υποστηριζόμενα μαθησιακά περιβάλλοντα. Δεξιότητες όπως η επικοινωνία (Communication), η συνεργασία (Collaboration), η κριτική σκέψη (Critical thinking) και η δημιουργικότητα (Creativity) -4Cs- αναδύονται ως χρήσιμες να αναπτυχθούν από την προσχολική ηλικία μέσω καινοτόμων τεχνολογικών εργαλείων. Ακολούθως, το πλαίσιο, τα μέσα και οι μέθοδοι της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής εκτιμώνται ως αποδοτικός δίαυλος προαγωγής τους. Αντικείμενο της παρούσας διατριβής, λοιπόν, είναι η μελέτη της ανάπτυξης των 4Cs-δεξιοτήτων μέσω των ρομπότ στο νηπιαγωγείο. Έτσι, αρχικά σχεδιάστηκε και εκπονήθηκε μια πολυπρισματική χαρτογράφηση του ερευνητικού πεδίου εκτελώντας μια επισκόπηση του πεδίου εφαρμογής (scoping review), μια βιβλιομετρική και ανάλυση περιεχομένου (bibliometric and content analysis), μια βιβλιογραφική επισκόπηση των δραστηριοτήτων Εκπ. Ρομποτικής στο νηπιαγωγείο (literature review) και μια μετά-ανάλυση (meta-analysis). Βάσει των ευρημάτων μας, δεν υπάρχουν σαφείς ορισμοί για τις 4Cs-δεξιότητες στο νηπιαγωγείο και σπάνια όλες ερευνώνται ταυτόχρονα. Συνήθως εξετάζεται η κριτική σκέψη, η επικοινωνία ενσωματωμένη στη συνεργασία και σπανιότερα η δημιουργικότητα, αξιοποιώντας επιδαπέδια ρομπότ σε βραχύχρονες μελέτες χρησιμοποιώντας ποσοτικές και ποιοτικές μεθόδους με έμφαση στα ποιοτικά εργαλεία μέτρησης και εξετάζοντας μικρό δείγμα συμμετεχόντων. Επίσης, ενώ υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για την αξιοποίηση της ρομποτικής ως παιδαγωγικό πλαίσιο που συνδυάζει αρχές κονστρουκτιβισμού με πλήθος άλλων μαθησιακών θεωριών, σπάνια παρατίθενται αναλυτικά οι ρομποτικές δραστηριότητες για να καθοδηγήσουν εκπαιδευτικούς. Τέλος, ο χρόνος μιας παρέμβασης φαίνεται να επιδρά στην προαγωγή των 4Cs. Ακολούθως, στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, εκπονήθηκαν τρεις εμπειρικές έρευνες εστιασμένες στην ανάπτυξη των ήπιων δεξιοτήτων μέσω ρομπότ απτικού προγραμματισμού εξετάζοντας μεγάλο δείγμα παιδιών νηπιαγωγείου για μεγάλο χρονικό διάστημα αξιοποιώντας τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά εργαλεία. Η 1η έρευνα μελέτησε πως αλληλοσχετίζονται μεταξύ τους οι 4Cs-δεξιότητες και πως αναπτύσσονται τόσο σε μαθησιακά περιβάλλοντα παραδοσιακής διδασκαλίας όσο και σε αυτά ρομποτικής, με την αξιοποίηση ενός ευρέως γνωστού ρομπότ, του BeeBot. Η 2η εξέτασε τον αντίκτυπο ενός νέου και καινοτόμου εκπαιδευτικού ρομπότ, του DuckyCode, στην προαγωγή των δεξιοτήτων κατά τη διάρκεια δραστηριοτήτων -με και χωρίς ρομπότ, ενσώματης μάθησης και διαβαθμισμένης δυσκολίας- στο πλαίσιο του διδακτικού μοντέλου 5Ε. Η 3η έρευνα εξέτασε τους παράγοντες που πιθανώς επηρεάζουν τη θετική επίδραση των ρομπότ στην προαγωγή των δεξιοτήτων τους. Αναδύθηκε ομοίως εκ μέρους των μαθητών και των εκπαιδευτικών θετική διάθεση αξιοποίησης της ρομποτικής υπερθεματίζοντας τον πολυαισθητηριακό χαρακτήρα μάθησης που δημιουργεί έναντι των παραδοσιακών μεθόδων διδασκαλίας. Επίσης, βρέθηκε πως οι C-δεξιότητες αλληλοσυνδέονται και σε μαθησιακό περιβάλλον ρομποτικής αναπτύσσονται όλες με τη δημιουργικότητα να υπολείπεται ελαφρώς των άλλων ενώ η παραδοσιακή διδασκαλία φάνηκε να προάγει κυρίως τις κοινωνικές δεξιότητες. Ακόμη, ο μακρόχρονος χαρακτήρας και η φύση των δραστηριοτήτων με την ηλικία των παιδιών, σε αντίθεση με το φύλο βρέθηκαν να επηρεάζουν την εξέλιξη τους. Τέλος, διερευνήθηκαν οι απόψεις και τα συναισθήματα ενός βασικού παράγοντα υποστήριξης της ολιστικής ανάπτυξης των παιδιών, αυτός των γονέων, σχετικά με τον αντίκτυπο των ρομπότ στις 4Cs-δεξιότητες τους. Βρέθηκε πως οι γονείς επίσης θεωρούν ότι αυτές αλληλοεπηρεάζονται και μπορούν να εξελιχθούν μέσω ρομποτικής, υπερθεματίζοντας την ανάπτυξη της δημιουργικότητας, με την ηλικία και την πρότερη προσωπική τους εμπειρία σε αντίθεση με το φύλο να επηρεάζουν τιςαπόψεις τους.