«Μάθε παιδί μου κώδικα»: Σχεδιασμός και δημιουργία ενός παιχνιδιού σοβαρού σκοπού αξιοποιώντας τρισδιάστατους εικονικούς κόσμους για την εκμάθηση βασικών εννοιών προγραμματισμού

Abstract

Τα τελευταία χρόνια έχει κεντρίσει το ερευνητικό ενδιαφέρον η εκμάθηση προγραμματισμού μέσω της χρήσης διαφορετικών εκπαιδευτικών προσεγγίσεων που έρχονται σε αντίθεση με τις μεθόδους της παραδοσιακής εκμάθησης. Η ανάγκη για νέες εκπαιδευτικές μεθόδους προέρχεται κυρίως από τις δυσκολίες στην σύνταξη των προγραμματιστικών γλωσσών που αντιμετωπίζουν οι μαθητές καθώς και την έλλειψη ικανοτήτων στην επίλυση προβλημάτων. Μία προσέγγιση εκμάθησης προγραμματισμού είναι η ψηφιακή παιχνιδοκεντρική μάθηση η οποία χρησιμοποιεί ψηφιακά παιχνίδια ως εργαλεία διδασκαλίας. Μέσω αυτών, οι μαθητές μπορούν να δημιουργήσουν ή/και να παίξουν σε έναν εικονικό κόσμο με τον οποίο θα αλληλεπιδρούν με σκοπό την υλοποίηση των στόχων του παιχνιδιού και ταυτόχρονα τις απαιτήσεις της διδακτικής ύλης. Η χρήση περιβαλλόντων οπτικού προγραμματισμού όπως το Scratch, σε συνδυασμό με εικονικούς κόσμους που αναπτύσσονται σε περιβάλλοντα όπως το OpenSim, δημιουργούν το κατάλληλο έδαφος για την εκμάθηση του προγραμματισμού και της υπολογιστικής σκέψης. Η υπολογιστική σκέψη είναι θεμελιώδης δεξιότητα καθώς σχετίζεται με την επίλυση προβλημάτων και την ανάπτυξη της κριτικής σκέψης που αποτελούν σημαντικές δεξιότητες του 21ου αιώνα. Ωστόσο πολύ συχνά, τα εκπαιδευτικά παιχνίδια αποτυγχάνουν να εμβιθύσουν τον μαθητή και να κρατήσουν το ενδιαφέρον του αμείωτο. Βασιζόμενη σε προηγούμενες έρευνες που προτείνουν νέα σχεδιαστικά πλαίσια και οδηγίες, η παρούσα μελέτη αποσκοπεί: α) Στη διερεύνηση του τρόπου διδασκαλίας του προγραμματισμού και των εργαλείων που χρησιμοποιούνται β) Στη διερεύνηση του τρόπου διδασκαλίας των δεξιοτήτων της υπολογιστικής σκέψης και των εργαλείων που χρησιμοποιούνται γ) Στον σχεδιασμό και ανάπτυξη ενός ψηφιακού παιχνιδιού σοβαρού σκοπού με απώτερο σκοπό την εκμάθηση βασικών εννοιών προγραμματισμού μέσω της εφαρμογής υπολογιστικών στρατηγικών για την επίλυση προβλημάτων. Over the past few years, there has been a growing research interest in learning programming through innovative educational approaches that challenge traditional teaching methods, especially when it comes to computational thinking (CT) skills development for younger students. CT covers a wide variety of fundamental skills related to problem-solving and critical thinking, is crucial in the 21st century. The need for new educational methods mainly arises from students' difficulties in grasping the syntactical rules of various programming languages and their poor problem-solving skills. One such approach to learning programming is digital game-based learning approaches, which allow Computer Science teachers to utilize simulation games as teaching tools. In this approach, students can create and/or play in a virtual world where they interact with materials and features to achieve game goals and meet curricular requirements. For instance, the use of visual programming environments, such as Scratch, in conjunction with virtual environments developed in software like OpenSimulator, an open-source three-dimensional (3D) virtual world, can support programming concepts and CT skills development. However, in some cases, educational games may fail to fully engage students and sustain their interest over extended periods. Drawing from previous studies which proposed novel design frameworks and guidelines within game-based learning contexts, the present thesis aims to: a) investigate how programming is taught in high schools, along with any relevant tools that support teaching, b) explore how CT skills are taught in high schools, as well as any relevant tools that support teaching, c) design and develop a 3D simulation game with the objective of teaching fundamental programming concepts through the application of computational strategies for problem-solving.