Μελέτη και ανάλυση της ανάπτυξης δεξιοτήτων μέσα από δράσεις STEAM

Abstract

This doctoral dissertation investigates the design, implementation and evaluation of an integrated STEAM learning framework aimed at fostering twenty first century skills through creative and authentic learning activities that utilize contemporary digital and technological tools, with the national three dimensional design and printing competition ST3dM serving as the central empirical context of the study. Despite the increasing international emphasis on twenty first century skills, the literature reveals significant theoretical and methodological gaps concerning the longitudinal investigation of their development and the understanding of learning processes emerging in complex STEAM learning environments. The research seeks to address this gap by approaching learning as a sociocultural process and by analysing educational environments as dynamic activity systems. The main theoretical framework of the study is activity theory, which is used to examine the relationships between subjects, tools, rules, communities and division of labour, as well as the contradictions that emerge within educational practice and act as drivers of learning transformation. The study adopts a mixed methodological approach and incorporates elements of action research, enabling the investigation of both learning outcomes and the processes that lead to their development. The empirical data derive from a series of educational interventions implemented between 2017 and 2025 in different STEAM learning environments, which evolved through successive expansive cycles of the activity system and led to the formation of the national three dimensional design and printing competition ST3dM as the central learning ecosystem of the research. This competition, implemented over multiple years as an open STEAM learning ecosystem, operates as a long term activity system in which students and teachers participate in processes of creative design, problem solving and collaborative learning, incorporating design choices intended to support the participation of students with diverse learning characteristics. During its five years of implementation, more than three hundred student teams from different educational contexts participated, providing an extensive empirical field for investigating the development of skills. Within this framework, the study analyses the development of key twenty first century skills such as creativity, critical thinking, problem solving and collaboration through the combined use of qualitative and quantitative data collected during the activities of ST3dM, including the evaluation of authentic learning artefacts using the VALUE rubrics. In addition, the research examines educational interventions developed through successive expansive cycles of the activity system, utilizing educational robotics, three dimensional design and printing and other digital tools, while incorporating design choices that enhance the participation of students with diverse learning characteristics in STEAM activities, including students with hearing loss. The findings indicate that well designed STEAM learning ecosystems such as ST3dM can function as dynamic environments for the development of twenty first century skills, strengthening creativity, collaboration and active student participation while supporting engagement in inclusive learning environments. The dissertation contributes to the theoretical integration of STEAM approaches with activity theory and proposes a comprehensive model for the design, implementation and evaluation of learning ecosystems that support the development of twenty first century skills in contemporary and inclusive educational environments.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνά τον σχεδιασμό, την υλοποίηση και την αξιολόγηση ενός ολοκληρωμένου μαθησιακού πλαισίου STEAM με στόχο την ανάπτυξη δεξιοτήτων του 21ου αιώνα μέσα από δημιουργικές και αυθεντικές μαθησιακές δραστηριότητες που αξιοποιούν σύγχρονα ψηφιακά και τεχνολογικά εργαλεία, με κεντρικό εμπειρικό πεδίο τον πανελλήνιο διαγωνισμό τρισδιάστατης σχεδίασης και εκτύπωσης ST3dM. Παρά την αυξανόμενη διεθνή έμφαση στις δεξιότητες του 21ου αιώνα, η βιβλιογραφία παρουσιάζει σημαντικά θεωρητικά και μεθοδολογικά κενά ως προς τη διαχρονική διερεύνηση της ανάπτυξής τους και την κατανόηση των μαθησιακών διαδικασιών που αναδύονται σε σύνθετα μαθησιακά περιβάλλοντα STEAM. Η έρευνα επιχειρεί να συμβάλει στη γεφύρωση αυτού του κενού, προσεγγίζοντας τη μάθηση ως κοινωνικοπολιτισμική διαδικασία και αναλύοντας τα εκπαιδευτικά περιβάλλοντα ως δυναμικά συστήματα δραστηριότητας. Το βασικό θεωρητικό πλαίσιο της μελέτης αποτελεί η θεωρία δραστηριότητας, η οποία αξιοποιείται για την ανάλυση των σχέσεων μεταξύ υποκειμένων, εργαλείων, κανόνων, κοινοτήτων και καταμερισμού εργασίας, καθώς και των αντιφάσεων που εμφανίζονται κατά την εκπαιδευτική πράξη και λειτουργούν ως μοχλοί μετασχηματισμού της μάθησης. Η μελέτη ακολουθεί μικτή μεθοδολογική προσέγγιση και ενσωματώνει στοιχεία έρευνας δράσης, επιτρέποντας τη διερεύνηση τόσο των μαθησιακών αποτελεσμάτων όσο και των διαδικασιών που οδηγούν στην ανάπτυξή τους. Τα ερευνητικά δεδομένα προέρχονται από ένα σύνολο εκπαιδευτικών παρεμβάσεων που υλοποιήθηκαν την περίοδο 2017–2025 σε διαφορετικά μαθησιακά περιβάλλοντα STEAM, οι οποίες εξελίχθηκαν μέσα από διαδοχικούς επεκτατικούς κύκλους του συστήματος δραστηριότητας και οδήγησαν στη διαμόρφωση του πανελλήνιου διαγωνισμού τρισδιάστατης σχεδίασης και εκτύπωσης ST3dM ως κεντρικού μαθησιακού οικοσυστήματος της έρευνας. Ο διαγωνισμός αυτός, ο οποίος υλοποιείται διαχρονικά ως ανοικτό μαθησιακό οικοσύστημα STEAM, λειτουργεί ως μακροχρόνιο σύστημα δραστηριότητας μέσα στο οποίο μαθητές και εκπαιδευτικοί συμμετέχουν σε διαδικασίες δημιουργικού σχεδιασμού, επίλυσης προβλημάτων και συνεργατικής μάθησης, με σχεδιαστικές επιλογές που επιδιώκουν να υποστηρίζουν τη συμμετοχή μαθητών με διαφορετικά μαθησιακά χαρακτηριστικά. Κατά τη διάρκεια των πέντε ετών υλοποίησής του συμμετείχαν περισσότερες από τριακόσιες μαθητικές ομάδες από διαφορετικά εκπαιδευτικά περιβάλλοντα, προσφέροντας ένα εκτεταμένο εμπειρικό πεδίο για τη μελέτη της ανάπτυξης δεξιοτήτων. Στο πλαίσιο της έρευνας αναλύεται η ανάπτυξη βασικών δεξιοτήτων του 21ου αιώνα, όπως η δημιουργικότητα, η κριτική σκέψη, η επίλυση προβλήματος και η συνεργασία, μέσα από τη συνδυαστική αξιοποίηση ποιοτικών και ποσοτικών δεδομένων που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων του ST3dM, συμπεριλαμβανομένης της αξιολόγησης αυθεντικών μαθησιακών τεχνουργημάτων με βάση τις ρουμπρίκες VALUE. Παράλληλα, η μελέτη εξετάζει εκπαιδευτικές παρεμβάσεις που αναπτύχθηκαν μέσα από διαδοχικούς επεκτατικούς κύκλους του συστήματος δραστηριότητας, αξιοποιώντας την εκπαιδευτική ρομποτική, την τρισδιάστατη σχεδίαση και εκτύπωση και άλλα ψηφιακά εργαλεία, ενώ ενσωματώνουν σχεδιαστικές επιλογές που ενισχύουν τη συμμετοχή μαθητών με διαφορετικά μαθησιακά χαρακτηριστικά σε δραστηριότητες STEAM, συμπεριλαμβανομένων μαθητών με απώλεια ακοής. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι καλά σχεδιασμένα μαθησιακά οικοσυστήματα STEAM, όπως το ST3dM, μπορούν να λειτουργήσουν ως δυναμικά περιβάλλοντα ανάπτυξης δεξιοτήτων του 21ου αιώνα, ενισχύοντας τη δημιουργικότητα, τη συνεργασία και την ενεργό συμμετοχή των μαθητών και υποστηρίζοντας τη συμμετοχή τους σε συμπεριληπτικά μαθησιακά περιβάλλοντα. Η διατριβή συμβάλλει στη θεωρητική σύνδεση των προσεγγίσεων STEAM με τη θεωρία δραστηριότητας και προτείνει ένα ολοκληρωμένο μοντέλο σχεδιασμού, υλοποίησης και αξιολόγησης μαθησιακών οικοσυστημάτων που υποστηρίζουν την ανάπτυξη δεξιοτήτων του 21ου αιώνα σε σύγχρονα και συμπεριληπτικά εκπαιδευτικά περιβάλλοντα.