Διαθεματική/διεπιστημονική μελέτη της έννοιας των μορφοκλασματικών συνόλων (fractals) στη σύγχρονη σχολική πραγματικότητα

Abstract

This doctoral dissertation examines how Fractal can be integrated into lower secondary education (Gymnasium). Fractal are geometric structures that exhibit self-similarity across different scales and establish connections between mathematics, nature, art, and technology. The aim of this study is to demonstrate how concepts such as Fractal can be introduced through modern and creative teaching approaches, including the flipped classroom, educational games, and the use of artificial intelligence. Through tools such as ChatGPT and Gemini, students are able to better understand complex concepts and participate more actively in the learning process. The study also presents two innovative educational proposals, an educational postcard puzzle activity and an educational escape room, both designed to promote learning through play, collaboration, and creativity. The findings indicate that the integration of Fractal into education can enhance student engagement and facilitate a deeper understanding of abstract concepts.Finally, the dissertation proposes practical ways of incorporating artificial intelligence and Fractal into classroom practice, combining innovation with pedagogical effectiveness.

Η παρούσα διδακτορική εργασία μελετά πώς μπορούν να ενσωματωθούν τα Fractal στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών στο γυμνάσιο. Τα Fractal είναι γεωμετρικά σχήματα που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε διαφορετικές κλίμακες και συνδέουν τα μαθηματικά με τη φύση, την τέχνη και την τεχνολογία. Στόχος της έρευνας είναι να δείξει πώς έννοιες όπως τα Fractal μπορούν να παρουσιαστούν μέσα από σύγχρονες και δημιουργικές μεθόδους διδασκαλίας, όπως η ανεστραμμένη τάξη, τα εκπαιδευτικά παιχνίδια και η χρήση της τεχνητής νοημοσύνης. Μέσα από εργαλεία όπως το ChatGPT και το Gemini, οι μαθητές μπορούν να κατανοήσουν πιο εύκολα δύσκολες έννοιες και να συμμετέχουν πιο ενεργά στη μαθησιακή διαδικασία. Η εργασία παρουσιάζει επίσης δύο σύγχρονες προτάσεις, ένα εκπαιδευτικό παζλ καρτ-ποστάλ και ένα εκπαιδευτικό δωμάτιο απόδρασης, που βοηθούν τους μαθητές να μαθαίνουν μέσα από το παιχνίδι, τη συνεργασία και τη δημιουργικότητα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ένταξη των Fractal στην εκπαίδευση μπορεί να κάνει τα μαθήματα πιο ενδιαφέροντα και να βοηθήσει τους μαθητές να κατανοήσουν καλύτερα αφηρημένες έννοιες. Τέλος, η εργασία προτείνει πρακτικούς τρόπους για τη χρήση της τεχνητής νοημοσύνης και των Fractal στην τάξη, συνδυάζοντας την καινοτομία με την παιδαγωγική αποτελεσματικότητα.