بررسی تاثیر برنامه نویسی بلوکی اسکرچ بر تفکر محاسباتی و مهارت حل مسئله هندسی دانش آموزان پایه هفتم

پیشینه و اهداف: برنامه نویسی به عنوان فعالیتی میان رشته ای، پیوندی فعال میان ریاضیات و علوم کامپیوتر ایجاد می کند که می تواند در خدمت حل مسئله، یادگیری مفاهیم انتزاعی و توسعه تفکر محاسباتی قرار گیرد. در سال های اخیر، استفاده از محیط های بصری مانند اسکرچ در آموزش ریاضیات توجه ویژه قرار گرفته است. با وجود این، شواهد اندکی درباره تاثیر برنامه نویسی بلوکی بر مهارت های هندسی و تفکر محاسباتی در دوره متوسطه اول وجود دارد. هدف پژوهش حاضر، بررسی تاثیر برنامه نویسی بلوکی در محیط اسکرچ بر تفکر محاسباتی و مهارت حل مسئله هندسی دانش آموزان پایه هفتم بود.روش ها :  پژوهش حاضر از نظر هدف کاربردی و این مطالعه با رویکرد آمیخته (کمی–کیفی) و در دو گروه آزمایش و گواه انجام شد. جامعه آماری، دانش آموزان پسر پایه هفتم شهر ماهان، در سال تحصیلی ۱۴۰۴-۱۴۰۳ و شیوه نمونه گیری، به صورت تصادفی بود. نمونه شامل ۶۰ دانش آموز است که به طور تصادفی، به هریک از گروه های آزمایش و گواه، ۳۰ دانش آموز اختصاص یافت. مداخله آموزشی به مدت ۸ هفته و با تمرکز بر آموزش مفاهیم فصل «هندسه و استدلال» از کتاب درسی ریاضی پایه هفتم صورت گرفت. ابزار گردآوری داده ها در بخش کمی، آزمون استاندارد تفکر محاسباتی رومانو گونزالس و همکاران بود که به صورت پیش آزمون و پس آزمون اجرا شد. پایایی آن با آلفای کرونباخ ۷۹/۰ گزارش شده است. همچنین داده های کمی با نرم افزار SPSS تحلیل شد و داده های پیش آزمون و پس آزمون تفکر محاسباتی در هر دو گروه آزمایش و گواه از توزیع نرمال پیروی کردند که امکان استفاده از آزمون های پارامتریک (t زوجی و t مستقل) را فراهم ساخت. در بخش کیفی، با بهره گیری از تحلیل محتوای پروژه های برنامه نویسی شده دانش آموزان در برنامه دکتر اسکرچ و مصاحبه های نیمه ساختاریافته، فرایند یادگیری و ادراک مفاهیم هندسی کتاب درسی ریاضی پایه هفتم بررسی شد.یافته ها: در گروه آزمایش، میانگین نمرات تفکر محاسباتی از ۷۳/۱۰ (انحراف معیار ۷۲۷/۴) در پیش آزمون به ۵۷/۱۴ (انحراف معیار ۷۳۹/۴) در پس آزمون افزایش یافت که با آزمون t زوجی تفاوت معناداری را (۰۰۰۱/۰p<) تایید می کند. در مقابل، گروه گواه با تغییر اندک از ۶۰/۱۰ به ۹۰/۱۰ اختلاف معنادار نشان نداد (۴۰۵/۰p=). محاسبه اندازه ی اثر کوهن d برای گروه آزمایش نشانگر اثری قوی بود، که تاییدی بر اثربخشی مداخله اسکرچ است. در برنامه دکتر اسکرچ، چهار ویژگی اصلی تفکر محاسباتی در مصنوعات دیجیتال دانش آموزان مطرح شد که در زمینه سوالات هندسه پایه هفتم کاربرد دارد. این ویژگی ها شامل تبدیل مفاهیم انتزاعی به اشیای ملموس، توسعه الگوریتم های تعمیم پذیر، بازنمایی چندوجهی مسائل و تکرارپذیری راه حل های شناسایی است.نتیجه گیری:  یافته های آماری حاصل از تحلیل t زوجی نشان داد که برنامه نویسی در محیط اسکرچ موجب افزایش معنادار نمرات تفکر محاسباتی در گروه آزمایش شده است. داده های کیفی شامل پروژه های برنامه نویسی شده دانش آموزان، مصاحبه های نیمه ساختاریافته و تحلیل تصاویر و ویدئوهای آموزشی نیز نشان دادند که دانش آموزان توانایی بازنمایی مفاهیم هندسی مانند تقارن و دوران را به شیوه ای ملموس تر و چندوجهی در پروژه های خود در اسکرچ دارند. از این منظر، این پژوهش با تلفیق دو قلمرو تفکر محاسباتی و آموزش هندسه، بستر نوآورانه ای برای طراحی تجربیات آموزشی و  تلفیق فناوری و یادگیری مفاهیم ریاضی فراهم آورد. این مقاله تاکید می کند که برنامه نویسی بلوکی باید نه صرفا به عنوان ابزار فناوری، بلکه به عنوان یک واسطه شناخت در آموزش ریاضی در نظر گرفته شود. این رویکرد می تواند زمینه ساز تحول در شیوه های یاددهی-یادگیری مفاهیم پیچیده هندسی و ابزاری کارساز برای معلمان ریاضی برای آموزش مفاهیم انتزاعی به دانش آموزان باشد.

کلیدواژه ها:

تفکر محاسباتی ، برنامه نویسی بلوکی ، آموزش هندسه ، اسکرچ ، آموزش ریاضی