Η εισαγωγή των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών στα σχολεία έδωσε τη δυνατότητα ανάπτυξης νέων διδακτικών πρακτικών. Οι μαθητές έχουν τη δυνατότητα, εκτός από τον παραδοσιακό τρόπο διεξαγωγής των εργαστηριακών ασκήσεων, να εφαρμόσουν εργαστηριακές ασκήσεις σε εικονικά εργαστήρια ή σε πραγματικά εργαστήρια με τη βοήθεια, όμως, προγραμμάτων που υποστηρίζονται από υπολογιστές. Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα του εικονικού εργαστηρίου είναι η ευελιξία, η ασφάλεια, η οικονομία χρόνου σε εργαστηριακές ασκήσεις μεγάλης διάρκειας, η δυνατότητα άμεσης επανάληψης τους και το χαμηλό κόστος εργαστηριακού εξοπλισμού. Στον αντίποδα των παραπάνω είναι η αδυναμία σύνδεσης μεταξύ πειραματικού σχεδιασμού και αποτελεσμάτων από τον μαθητή, τα μη ρεαλιστικά αποτελέσματα, η έλλειψη απόκτησης πρακτικών δεξιοτήτων και ο μικρός βαθμός συνεργασίας μεταξύ των μαθητών.
Από την άλλη, οι εργαστηριακές ασκήσεις που υποστηρίζονται από υπολογιστές διαθέτουν ένα σύστημα καταγραφής δεδομένων, αισθητήρες και κατάλληλο υποστηρικτικό λογισμικό. Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι ότι τα αποτελέσματα εμφανίζονται άμεσα στην οθόνη και γίνονται σε πραγματικό χρόνο. Επίσης, προάγεται η απόκτηση πρακτικών δεξιοτήτων, η συνεργασία και κοινωνικοποίηση των μαθητών καθώς και η ενεργή εμπλοκή τους στη διαδικασία της μάθησης. Αντίθετα, μεταξύ των μειονεκτημάτων της συγκεκριμένης μεθόδου είναι το μεγάλο κόστος αγοράς και συντήρησης του εξοπλισμού, η πιθανότητα ατυχήματος ή και τραυματισμού, η έλλειψη εξοικείωσης του καθηγητή με το χειρισμό του συστήματος υποστήριξης και η ανάγκη συνεχούς παροχής ενέργειας.
Πολλοί ερευνητές αναφέρουν ότι οι μαθητές που εμπλέκονται με εφαρμογές που υποστηρίζονται από υπολογιστές, αναπτύσσουν πιο αποτελεσματικές διανοητικές διαδικασίες και εξασκούν ανώτερες πνευματικές λειτουργίες όπως η ανάλυση, η σύνθεση και η αξιολόγηση ενώ είναι και πιο δημιουργικοί. Οι προσομοιώσεις ως τμήμα των εικονικών εργαστηρίων δεν αποτελούν από μόνες τους κάποιο μέσο μαγικής εκμάθησης και το αποτέλεσμα της χρήσης τους εξαρτάται κυρίως από τον σχεδιασμό της αλληλεπίδρασης τους και τις μαθησιακές ανάγκες των παιδιών. Ωστόσο, άλλοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι οι προσομοιώσεις και τα εικονικά εργαστήρια δεν έχουν διαφορά κέρδους στον τρόπο εκμάθησης ή στην κατάκτηση της γνώσης συγκρινόμενα με ένα πραγματικό εργαστήριο ή ένα εργαστήριο χωρίς προσομοιώσεις.
Ο σκοπός της έρευνας
Η συγκεκριμένη εργασία αναφέρεται στη συμβολή των τριών διαφορετικών εργαστηριακών τεχνικών στη βιολογική γνώση και έχει ως στόχους να διερευνήσει:
1)Αν υπάρχει διαφορά σε μαθησιακό κέρδος που να επηρεάζεται από τη χρήση διαφορετικής εργαστηριακής μεθόδου,
2)Εάν τα αποτελέσματα διαφοροποιούνται ανάλογα με την τάξη, το φύλο και τους βαθμούς που έχουν οι μαθητές στη Βιολογία ή γενικότερα στις φυσικές επιστήμες,
3)Εάν οι εργαστηριακές ασκήσεις που υποστηρίζονται από υπολογιστές είναι πολύ αφηρημένες για τους μαθητές ηλικίας 11-15 ετών και
4)Ποιο είδος μεθόδου προτιμούν περισσότερο οι μαθητές.
Τρεις εργαστηριακές ασκήσεις: “Δραστικότητα ζυμομυκήτων”, “Ανταλλαγή αερίων” και “Καρδιακός ρυθμός” σε τρεις διαφορετικές παραλλαγές
(κλασική εργαστηριακή άσκηση; εργαστηριακή άσκηση που υποστηρίζεται από υπολογιστή; προσομοίωση εικονικού εργαστηρίου)
Η Μέθοδος
Προκειμένου να εξεταστούν οι διαφορές στην απόκτηση γνώσεων και στις προτιμήσεις των μαθητών για τις διαφορετικές μεθόδους των εργαστηριακών ασκήσεων βιολογίας, ετοιμάστηκαν τρεις παραλλαγές τριών εργαστηριακών ασκήσεων. Οι ασκήσεις που επιλέχθηκαν, περιέχονταν στο αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών των μαθητών και ήταν “Η δραστικότητα της ζύμης”, “Η ανταλλαγή αερίων” και ο “Καρδιακός ρυθμός”. Για καθεμία από αυτές προετοιμάστηκαν τρεις παραλλαγές στην εργαστηριακή τους εκτέλεση:μία ως κλασική εργαστηριακή άσκηση, μία ως άσκηση εργαστηρίου που υποστηρίζεται από υπολογιστή και μία ως προσομοίωση εικονικού εργαστηρίου. Στην έρευνα πήραν μέρος 670 μαθητές/τριες, ηλικίας 11 έως 15 ετών από σχολεία της Σλοβενίας. Πριν την εκτέλεση των εργαστηριακών ασκήσεων, όλοι οι συμμετέχοντες συμπλήρωσαν ένα τεστ που σκοπό είχε την ανίχνευση της προϋπάρχουσας γνώσης τους σε σχέση με τα τρία θέματα. Μία εβδομάδα μετά, οι μαθητές κάθε σχολείου χωρισμένοι σε ομάδες, ίδιας ηλικίας εκτέλεσαν και τα τρία πειράματα αλλά κάθε πείραμα με διαφορετική παραλλαγή εκτέλεσης. Αμέσως μετά την ολοκλήρωση κάθε εργαστηριακής άσκησης οι μαθητές συμπλήρωναν ένα τεστ που αποσκοπούσε στη διερεύνηση της γνώσης που αποκτήθηκε. Μετά την ολοκλήρωση των ασκήσεων και των αντίστοιχων τεστ αξιολόγησης, κάθε μαθητής συμπλήρωσε ένα ερωτηματολόγιο που αναφερόταν στη γνώμη και τις προτιμήσεις του σχετικά με τις διαφορετικές τεχνικές που χρησιμοποίησε.
Τα Αποτελέσματα
1)Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι οι μαθητές αποκτούν γνώσεις ανεξάρτητα από τον τρόπο εκτέλεσης της εργαστηριακής άσκησης.
2)Δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές στα αποτελέσματα που να σχετίζονται με την τάξη, το φύλο ή τους βαθμούς των μαθητών στα μαθήματα της βιολογίας και των φυσικών επιστημών γενικότερα.
3)Οι εργαστηριακές ασκήσεις που υποστηρίζονται από υπολογιστές δεν είναι αφηρημένες και επιτρέπουν την απόκτηση γνώσεων στους μαθητές αυτής της ηλικίας.
4)Οι μαθητές, ανεξάρτητα από την εργαστηριακή άσκηση, προτιμούν την τεχνική που υποστηρίζεται από υπολογιστή περισσότερο από την παραδοσιακή εκτέλεση της άσκησης στο εργαστήριο, ενώ τα εικονικά εργαστήρια έρχονται τελευταία στις προτιμήσεις τους.
Γενικότερα, οι εκπαιδευτικοί μπορούν να είναι πιο αποτελεσματικοί όταν χρησιμοποιούν ποικιλία διδακτικών μεθόδων, συμπεριλαμβανομένων των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών.
Πηγή έρευνας: http://dx.doi.org/10.1080/00219266.2017.1298532