Pomocník pro STEM vzdělávání - Open source a školní měřicí systémy

Abstract

This doctoral thesis addresses the development and evaluation of the low-cost open-source measurement system MoleGraph within the context of science education. The primary objective of the research, conducted using the Design-Based Research (DBR) methodology, was to design, construct, and verify - within selected test groups - the functionality of a DIY (Do-It-Yourself) school probeware ecosystem capable of serving as a viable alternative to commercial school probeware systems. The theoretical part of the thesis synthesizes the concepts of Inquiry-Based Science Education (IBSE), the Maker Movement, and integrated STEM education. Subsequently, it documents the three-phase iterative development of the hardware (based on the Arduino platform) and the software interface (developed in the Qt environment), aimed at creating a so-called "buildable black box" (Grey-box model). The key findings take the form of an in-depth exploratory probe and are based on the analysis of data obtained during various workshops with groups of students and teachers. Within the examined groups, the validity of the IKEA effect in a pedagogical context was confirmed, as a positive correlation was identified between the effort invested in constructing the device and its subsequent perceived value. Analysis within these groups...

Disertační práce se zabývá problematikou vývoje a evaluace nízkonákladového open-source měřicího systému MoleGraph v kontextu přírodovědného vzdělávání. Hlavním cílem výzkumu, realizovaného v rámci metodologie konstrukčního výzkumu (Design-Based Research, DBR), bylo navrhnout, zkonstruovat a v rámci vybraných testovacích skupin ověřit funkčnost DIY (Do-It-Yourself) školního měřicího ekosystému, který by mohl sloužit jako alternativa ke komerčním školním měřicím systémům (ŠMS). Práce v teoretické části syntetizuje koncepty badatelsky orientované výuky (BOV), hnutí Maker Movement a integrovaného STEM vzdělávání. Následně dokumentuje třífázový iterativní vývoj hardwaru (založeného na platformě Arduino) a softwarového rozhraní (vyvinutého v prostředí Qt), který směřoval k vytvoření tzv. "sestavitelné černé skříňky" (Grey-box model). Klíčová zjištění mají charakter hloubkové explorativní sondy a vycházejí z analýzy dat získaných během různých workshopů se skupinami žáků a učitelů. V případě zkoumaných skupin se potvrdila platnost tzv. IKEA efektu v pedagogickém kontextu, kdy byla identifikována pozitivní korelace mezi investovaným úsilím do stavby zařízení a jeho následnou vnímanou hodnotou. Analýza v rámci těchto skupin dále poukázala na nutnost rozlišovat mezi "produktivní obtížností" bádání a...