Μαθαίνοντας Βιολογία Με Διαδραστικό Τρισδιάστατο Ψηφιακό Περιεχόμενο: Η Στάση Των Καθηγητών, των Leo Siiman, Mario Mäeots και Margus Pedaste

Μαθαίνοντας Βιολογία Με Διαδραστικό Τρισδιάστατο Ψηφιακό Περιεχόμενο: Η Στάση Των Καθηγητών, των Leo Siiman, Mario Mäeots και Margus Pedaste

Εισαγωγή

Η χρήση ψηφιακών τρισδιάστατων μοντέλων στην εκπαίδευση προσφέρει νέες δυνατότητες για την ενίσχυση της εκπαίδευσης στους τομείς επιστήμης, τεχνολογίας, μηχανικής και μαθηματικών, καθώς επίσης και για τον εμπλουτισμό της ηλεκτρονικής μάθησης. Επιτρέπει στους εκπαιδευόμενους τη διαδραστική πλοήγηση και την οπτική εξέταση της χωρικής δομής, της σύνθεσης και της διάταξης διαφόρων αντικειμένων, και έτσι μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα τις επιστημονικές δομές και διαδικασίες.


Στόχος

Στην παρούσα εργασία διερευνάται πώς το ψηφιακό τρισδιάστατο περιεχόμενο μπορεί να ενισχύσει και να βελτιώσει τη μάθηση στους παραπάνω τομείς.


Μέθοδος

Για να ερευνηθεί αυτό το θέμα, αρχικά  δημιουργήθηκε ένα ψηφιακό τρισδιάστατο μοντέλο του Αναπνευστικού Συστήματος του ανθρώπου. Η σιλουέτα του ανθρώπινου σώματος σχεδιάστηκε ώστε να είναι ημιδιαφανής, με σκοπό να είναι ορατά τα εσωτερικά μέρη, αλλά και το εξωτερικό περίγραμμα του σώματος. Τα εσωτερικά αναπνευστικά μέρη είναι αδιαφανή και το καθένα είναι χρωματισμένο με διαφορετικό χρώμα. Επιπλέον, μια μαθησιακή δραστηριότητα που συνοδεύει το μοντέλο, καλεί τον παρατηρητή να αντιστοιχίσει μεμονωμένα τμήματα του τρισδιάστατου μοντέλου με τις αντίστοιχες ονομασίες τους, οι οποίες βρίσκονται με τη μορφή ετικέτας.

Πηγή:http://search.proquest.com/openview/d36727ee2470d07ec24cdb098ffd5506/1?pq-origsite=gscholar&cbl=1796419

 

Έπειτα, το μοντέλο αυτό διανεμήθηκε μέσω μιας διαδικτυακής πλατφόρμας (Sketchfab) σε τρεις έμπειρους δασκάλους βιολογίας  (με 18, 20 και 25 χρόνια εμπειρίας), από ξεχωριστά σχολεία δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης της Εσθονίας, με σκοπό να αλληλεπιδράσουν μαζί του. Η πλοήγηση (περιστροφή, πανοραμική μετατόπιση, μεγέθυνση) στο Sketchfab επιτυγχάνεται εύκολα με ποντίκι τριών πλήκτρων (αριστερό πλήκτρο για περιστροφή, δεξί πλήκτρο για μετακίνηση, πλήκτρο κύλισης για μεγέθυνση).

Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν προσωπικές διερευνητικές συνεντεύξεις ανοιχτού τύπου με τους εκπαιδευτικούς, όπου συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν οι απόψεις και οι στάσεις τους σχετικά με την εμπειρία τους με το συγκεκριμένο μοντέλο και την ενδεχόμενη χρήση του στο μάθημα της Βιολογίας στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση.

Για κάθε συνέντευξη καθορίστηκε χρονικό όριο περίπου 30 λεπτών και τέθηκαν τα ίδια τρία ερωτήματα:

  1. Τι σχέση έχει το τρισδιάστατο μοντέλο με τη διδασκαλία της Βιολογίας σύμφωνα με το πρόγραμμα σπουδών της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης;
  2. Ποιες προτάσεις έχετε για τη δημιουργία νέων βελτιωμένων τρισδιάστατων μοντέλων προκειμένου να είναι αποτελεσματικά σε επίπεδο δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης;
  3. Είστε πρόθυμοι / έτοιμοι να δημιουργήσετε μόνοι σας τρισδιάστατα μοντέλα;

Αποτελέσματα
  • Όσον αφορά την 1η ερώτηση, και οι τρεις εκπαιδευτικοί απάντησαν ότι το μοντέλο ήταν ανεπαρκές για να ικανοποιήσει τις ανάγκες του προγράμματος σπουδών της Βιολογίας στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση. Το πρόγραμμα σπουδών επικεντρώνεται περισσότερο στη μάθηση των βιολογικών διαδικασιών και όχι στις δομές. Επίσης, το μοντέλο από μόνο του στερείται περιγραφικού κειμένου και δίνει πολύ λίγες πληροφορίες. Ως εκ τούτου απαιτείται εκπαιδευτική καθοδήγηση από ένα δάσκαλο, ο οποίος θα πρέπει να εξηγήσει πολλά βασικά σημεία. Ακόμα, τα φυσικά τρισδιάστατα μοντέλα ανθρώπινης ανατομίας είναι διαθέσιμα σε πολλούς δασκάλους βιολογίας στην Εσθονία και μπορούν να δώσουν τις ίδιες πληροφορίες με τα ψηφιακά τρισδιάστατα μοντέλα σχετικά με τη χωρική διάταξη των οργάνων. Ωστόσο, ένας καθηγητής επεσήμανε πολλά πιθανά πλεονεκτήματα των ψηφιακών τρισδιάστατων μοντέλων, όπως τη δωρεάν πρόσβαση σε αυτά και τη δυνατότητα μεγέθυνσης των εσωτερικών τμημάτων.

 

  • Στη 2η ερώτηση οι δάσκαλοι έδωσαν παραδείγματα της ανθρώπινης ανατομίας (νευρικό, ουροποιητικό, αναπαραγωγικό, κυκλοφορικό, πεπτικό σύστημα), όπου το τρισδιάστατο περιεχόμενο θα μπορούσε να είναι επωφελές για την αναζήτηση εσωτερικών τμημάτων, την εξέταση τμημάτων που κρύβονται από άλλα μέρη και τη διόρθωση οπτικών παρανοήσεων που μπορεί να προκύψουν με τα παραδοσιακά μαθησιακά υλικά. Και οι τρεις εκπαιδευτικοί ήθελαν περισσότερες πληροφορίες κειμένου να συνοδεύουν τα τρισδιάστατα μοντέλα. Επίσης, το περιεχόμενο του τρισδιάστατου μοντέλου οφείλει να ενισχύει τη διαδικασία της διδασκαλίας με ζωντανό τρόπο, δείχνοντας π.χ. πώς συμβαίνει η ανθρώπινη αναπνευστική διαδικασία, τη διαδρομή δηλαδή που ακολουθεί ο εισπνεόμενος αέρας στο σώμα και την επακόλουθη απομάκρυνση διοξειδίου του άνθρακα με εκπνοή αέρα έξω από το σώμα. Τα ψηφιακά τρισδιάστατα μοντέλα θα πρέπει να περιλαμβάνουν κλίμακα μέτρησης με ρεαλιστικές διαστάσεις αντικειμένων, έτσι ώστε οι μαθητές να μπορούν να εκτιμήσουν το μέγεθος των αντικειμένων αυτών.

 

  • Ως προς την ετοιμότητα, οι 2 δήλωσαν ότι δεν ήταν έτοιμοι να δημιουργήσουν μόνοι τους τρισδιάστατα μοντέλα, αφενός επειδή δε διαθέτουν την απαιτούμενη τεχνογνωσία και αφετέρου επειδή θεώρησαν τη διαδικασία χρονοβόρα. Ο 3ος  εξέφρασε την προθυμία να δημιουργήσει ψηφιακά τρισδιάστατα μοντέλα, όμως παρατήρησε ότι ο υπολογιστικός εξοπλισμός στο σχολείο του έπρεπε να εκσυγχρονιστεί για να υποστηρίξει μια τέτοια εργασία.

Συμπεράσματα

Με βάση τις απαντήσεις των εκπαιδευτικών, συντέθηκαν τέσσερις βασικές αρχές σχεδίασης που θα πρέπει να διαθέτει  το περιεχόμενο των ψηφιακών τρισδιάστατων μοντέλων, ώστε να είναι αποτελεσματικό κατά την εκμάθηση συγκεκριμένων τομέων (επιστήμη, τεχνολογία, μηχανική και μαθηματικά). Σύμφωνα με τις αρχές αυτές, το μοντέλο θα πρέπει να είναι:

  1. Δυναμικό. Το τρισδιάστατο μοντέλο πρέπει να είναι σε θέση να υποστηρίζει τη διαδικασία της διδασκαλίας και ως εκ τούτου απαιτεί ζωηρότητα.
  2. Χωρικό. Αυτή η αρχή ενισχύεται από τη φύση του τρισδιάστατου περιεχομένου, αφού τα εκάστοτε αντικείμενα μπορούν να παρατηρηθούν διαδραστικά σε τρισδιάστατο χώρο.
  3. Ενημερωτικό. Τόσο οι λέξεις όσο και οι εικόνες είναι απαραίτητες για να διευκολύνουν τη βαθύτερη μάθηση. Περιγραφικό κείμενο οφείλει να συνοδεύει τα τρισδιάστατα ψηφιακά μοντέλα, έτσι ώστε η διαδικασία να εξηγείται σαφώς με λέξεις.
  4. Αυθεντικό. Το περιεχόμενο του τρισδιάστατου ψηφιακού μοντέλου θα πρέπει να αντιπροσωπεύει μια ρεαλιστική κατάσταση των μεγεθών των τμημάτων που αναπαριστώνται.

Οι αρχές υποδεικνύουν ότι το περιεχόμενο του τρισδιάστατου μοντέλου πρέπει να είναι περισσότερο μαθητοκεντρικό και να μην απαιτεί εκτεταμένη καθοδήγηση των εκπαιδευτικών.


Περιορισμοί

Ένας περιορισμός αυτής της έρευνας ήταν ότι η διαδικτυακή πλατφόρμα (Sketchfab) που χρησιμοποιήθηκε δεν προωθεί την πλήρη λειτουργικότητα του ψηφιακού τρισδιάστατου περιεχομένου (δημιουργία τρισδιάστατου περιεχομένου, κινούμενου τρισδιάστατου περιεχομένου). Ένας άλλος περιορισμός ήταν το μικρό δείγμα δασκάλων από το οποίο συλλέξαμε δεδομένα. Περισσότερες πληροφορίες από δασκάλους και μαθητές απαιτούνται για την αξιολόγηση των δυνατοτήτων της ψηφιακής τρισδιάστατης τεχνολογίας στο χώρο της εκπαίδευσης.