Διδασκαλία βασικών αλγοριθμικών δομών και δομών δεδομένων με χρήση του Arduino. Μελέτη περίπτωσης στην επαγγελματική εκπαίδευση.

Abstract

Η εκπαίδευση STEM χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο από την εκπαιδευτική κοινότητα για την αντιμετώπιση καταστάσεων του πραγματικού κόσμου μέσω μιας διαδικασίας επίλυσης προβλημάτων βασισμένη στο σχεδιασμό που χρησιμοποιούν οι μηχανικοί ή οι επιστήμονες. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει στους μαθητές να αναγνωρίσουν την εκπαίδευσή τους ως ουσιώδη και εφαρμόσιμη. Σκοπός της εργασίας είναι η παρουσίαση διδακτικής παρέμβασης για την κατανόηση της χρήσης της μεταβλητής και την διδασκαλία των αλγοριθμικών δομών της ακολουθίας και της απλής επιλογής σε μαθητές Β τάξης του Επαγγελματικού Λυκείου. Η προτεινόμενη διδακτική παρέμβαση αξιοποιεί τον μικροελεγκτή Arduino και προσπαθεί να διερευνήσει αν η χρήση του συνεισφέρει να αυξηθεί το ενδιαφέρον των μαθητών για τον προγραμματισμό και αν βοηθά στην κατανόηση βασικών εννοιών και δομών του προγραμματισμού. Αφού γίνει μια παρουσίαση της εκπαίδευσης STEM και των χαρακτηριστικών της, περιγράφονται οι κυριότεροι μικροελεγκτές που χρησιμοποιούνται στην εκπαίδευση και γίνεται εκτενής αναφορά στον μικροελεγκτή Arduino. Στην συνέχεια παρουσιάζεται η έννοια της μεταβλητής και των δομών ακολουθίας και επιλογής καθώς και οι δυσκολίες που αντιμετωπίζουν οι μαθητές στην χρήση τους. Έπειτα περιγράφονται οι στόχοι της έρευνας και η μεθοδολογία που χρησιμοποιούμε και ακολουθεί η παρουσίαση των δραστηριοτήτων της διδακτικής παρέμβασης. Τέλος μέσα από την ανάλυση των φύλων εργασίας, των ερωτηματολογίων και των παρατηρήσεων, εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα.

STEM education is increasingly being used by the educational community to deal with situations in the real world through a design-based problem-solving process used by engineers or scientists. This method allows students to recognize their education as essential and practicable. The aim of this thesis is to present a proposal for the teaching of the concept of the variable and the algorithmic structures of the sequence and the simple selection to students of the Vocational High School. The proposed approach utilizes ArduinoUno microcontroller and tries to explore whether its use contributes to increasing students' interest in programming and helps to understand basic concepts and programming structures. After a presentation of the STEM education and its features, the main microcontrollers used in education are described and extensive reference is made to the Arduino microcontroller. Furthermore the concepts of variable and sequence and selection structures are introduced as well as the difficulties faced by students in their use. The objectives and methodology of the research are then described and the activities of the didactic intervention are presented. Finally, through the analysis of working sheets, questionnaires and observations, useful conclusions are made.