Η τεχνητή νοημοσύνη στη διδασκαλία της Βοτανικής στα σχολεία

Η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης (ΤΝ) στην εκπαίδευση της Bοτανικής στα σχολεία αποτελεί μια ταχέως αναπτυσσόμενη τάση που μετασχηματίζει τον τρόπο με τον οποίο οι μαθητές αλληλεπιδρούν με τις επιστήμες των φυτών. Η διδασκαλία της Βοτανικής στη σχολική εκπαίδευση διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην κατανόηση βασικών βιολογικών διεργασιών, της λειτουργίας των οικοσυστημάτων και της σχέσης ανθρώπου–περιβάλλοντος. Παρά τη θεμελιώδη σημασία των φυτικών οργανισμών για τη ζωή στη Γη και τη βιωσιμότητα του πλανήτη, η Βοτανική παραμένει διαχρονικά υποεκπροσωπούμενη στα αναλυτικά προγράμματα σπουδών, ενώ συχνά συνοδεύεται από μειωμένο μαθητικό ενδιαφέρον και δυσκολίες εννοιολογικής κατανόησης. Το φαινόμενο αυτό, γνωστό στη διεθνή βιβλιογραφία ως «φυτική αορατότητα», επηρεάζει αρνητικά την ανάπτυξη οικολογικής σκέψης και τη σύνδεση της σχολικής γνώσης με σύγχρονα περιβαλλοντικά ζητήματα. Τα τελευταία χρόνια, η ραγδαία ανάπτυξη των ψηφιακών τεχνολογιών και της Τεχνητής Νοημοσύνης (ΤΝ) δημιουργεί νέες προοπτικές για τον εμπλουτισμό της εκπαιδευτικής διαδικασίας και την ανανέωση της διδακτικής πρακτικής στις Φυσικές Επιστήμες. Η ΤΝ στην εκπαίδευση προσφέρει δυνατότητες εξατομίκευσης της μάθησης, άμεσης ανατροφοδότησης, οπτικοποίησης αφηρημένων διεργασιών και υποστήριξης της διερευνητικής μάθησης. Ωστόσο, η εκπαιδευτική της αξιοποίηση προϋποθέτει παιδαγωγική τεκμηρίωση, επιστημονική ακρίβεια και σαφή οριοθέτηση του ρόλου της ως υποστηρικτικού εργαλείου και όχι ως υποκατάστατου της διδακτικής διαδικασίας. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία εξετάζει τις δυνατότητες αξιοποίησης της Τεχνητής Νοημοσύνης στη διδασκαλία της Βοτανικής στο σχολικό περιβάλλον. Στόχος της εργασίας είναι η διερεύνηση του κατά πόσο ένα εξειδικευμένο εργαλείο ΤΝ μπορεί να υποστηρίξει τον διδακτικό μετασχηματισμό της βοτανικής γνώσης, να συμβάλει στην αντιμετώπιση εννοιολογικών παρανοήσεων και να ενισχύσει την κατανόηση βασικών διεργασιών των φυτών σε διαφορετικές εκπαιδευτικές βαθμίδες. Για τον σκοπό αυτό αναπτύχθηκε ένα εξειδικευμένο εκπαιδευτικό chatbot Τεχνητής Νοημοσύνης, με την ονομασία BotanyMaster, σχεδιασμένο ειδικά για τη διδασκαλία της Βοτανικής. Το εργαλείο βασίστηκε σε μεγάλο γλωσσικό μοντέλο και προσαρμόστηκε μέσω ενσωμάτωσης επιστημονικά έγκυρου εκπαιδευτικού υλικού, παιδαγωγικών αρχών της διδακτικής της Βιολογίας και γλωσσικής προσαρμογής στο σχολικό πλαίσιο. Ο σχεδιασμός του εργαλείου έλαβε υπόψη τόσο το επιστημονικό περιεχόμενο της Βοτανικής όσο και τις παιδαγωγικές απαιτήσεις της διδασκαλίας, σε συνάρτηση με τις δυνατότητες της Τεχνητής Νοημοσύνης. Η έρευνα περιελάμβανε αφενός ποιοτική συγκριτική ανάλυση απαντήσεων ενός γενικού chatbot Τεχνητής Νοημοσύνης και του BotanyMaster σε ερωτήσεις σχετικές με τη βοτανική γνώση, τις εννοιολογικές παρανοήσεις, τον διδακτικό μετασχηματισμό και την παραγωγή εκπαιδευτικού υλικού, και αφετέρου την εφαρμογή πειραματικών εκπαιδευτικών παρεμβάσεων σε σχολικό περιβάλλον με τη χρήση υλικού που παρήχθη με τη συνδρομή του εργαλείου. Η μαθησιακή επίδραση των παρεμβάσεων διερευνήθηκε μέσω δραστηριοτήτων και φύλλων αξιολόγησης πριν και μετά την εφαρμογή τους, καταδεικνύοντας στατιστικά σημαντική βελτίωση της εννοιολογικής κατανόησης των μαθητών στα πειράματα παρατήρησης στομάτων φύλλου, μεταφοράς νερού στα φυτά και γεωτροπισμού. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η εξειδικευμένη προσαρμογή της Τεχνητής Νοημοσύνης στη διδακτική της Βοτανικής μπορεί να υποστηρίξει αποτελεσματικά την επιστημονική ακρίβεια, τον διδακτικό μετασχηματισμό της γνώσης και την κατανόηση βασικών φυτικών διεργασιών. Παράλληλα, αναδεικνύεται η σημασία του παιδαγωγικού σχεδιασμού και του ενεργού ρόλου του εκπαιδευτικού για την ουσιαστική ένταξη της ΤΝ στη σχολική πράξη. Συμπερασματικά, η παρούσα εργασία καταδεικνύει ότι η Τεχνητή Νοημοσύνη μπορεί να αποτελέσει ένα δυναμικό και υποστηρικτικό εργαλείο στη διδασκαλία της Βοτανικής, συμβάλλοντας στην ενίσχυση της μαθησιακής εμπλοκής και της φυτικής επίγνωσης, υπό την προϋπόθεση ότι αξιοποιείται με παιδαγωγικά κριτήρια και σαφή εκπαιδευτικό προσανατολισμό.

Authors dc:creator

• Βλάχου Φανή
• Vlachou Fani

• Θετικές Επιστήμες
• Science

Language dc:language

Ελληνικά, Greek

Identifier

uoadl:5368265

OAI identifier oai:identifier

oai:lib.uoa.gr:uoadl:5368265