Developing and evaluating pedagogical digital manipulatives for preschool: the case of TOK - touch, organize, create

Abstract

This work aims at contributing to a deeper understanding of the educational value provided by the use of digital manipulatives in preschool. Outgoing from the need expressed by educational professionals and researchers for learning materials that meet children’s physical and cognitive needs, and the lack of longitudinal studies involving digital technology in the preschool context, this work describes the design and development of TOK, a digital manipulative for tangible narrative creation. TOK, which stands for Touch, Organize and Create is a collaborative digital environment, which offers young children a playful and rich environment, for embodied collaborative language exploration, experimentation and tangible narrative creation. TOK is composed by an electronic platform, and a set of 23 picture-blocks, which represent scenarios, characters and objects from familiar stories. Following a Design Based Research methodology, the design - and later the evaluation - of TOK were carried in a Portuguese preschool for a period of four years, involving eight groups of 25 pre-schoolers - ages five - and six preschool teachers. Children and teachers participated from the very beginning in the design process, which followed an iterative, cyclical process of designing, testing, and redesigning, always incorporating the feedback and the suggestions provided by the children and the teachers in the development of new prototypes. The motivation to address storytelling within a collaborative environment emerged out of the understanding that language development is essentially social and interactive. In fact, the development of the language is among the major challenges that children face during the preschool years. Moreover, during the preschool years children experience the ‘best’ learning period to formally learn the language. Following TOK’s implementation three interventions at preschool were carried for a period of around one year. The first was accomplished with 24 pairs of children from two preschool classes, who interacted with TOK during free-play time. This intervention sought to investigate how children used the system and the kind of activities in which they involved. The results showed that children engaged mostly in literacy related activities, creating stories and playing language games. Further, TOK revealed to encourage peer collaboration motivating children to involve in collaborative language activities. The second intervention was carried with a group of 20 children in collaboration with their preschool teacher, and included also a comparison group from a parallel class. The intervention sought to investigate the effect of the use of TOK in the development of language abilities that are relevant for formal literacy learning, namely lexical knowledge and phonological awareness. The construction of multiple fictional worlds generated through children’s embodied interaction with the manipulative, motivated children's continuous verbalizations, contextualizing the learning of an extensive collection of vocabulary and the playing of language games. The results of a pre and a post-test applied to the children showed significant improvements in terms of the targeted language dimensions, sustaining a discussion on the potential of the use of digital manipulatives as powerful scaffolds for fundamental language development in the preschool years. Finally, the last intervention presents an analysis of the narratives created by 27 groups of pre-schoolers, while using TOK for a period of six months. We observed that children’s narrative construction occurred in two levels, as children shared the stage, (controlling the characters, defining the location, the props, and the nature elements) and simultaneously performed on this stage. The sharing of the input devices (blocks) gave children equal control of the performance and orchestration of their stories, while promoting and supporting peer collaboration. Indeed, TOK enabled the performance of embodied stage-narratives, promoting children’s imagination and creative thinking, as well as fostering early literacy skills and metalinguistic awareness. Moreover, we confirmed that welldesigned tangible interfaces do support the development of curricular activities, having the potential to be integrated in the official preschool curriculum. Further, our research showed us the importance of a close collaboration between ICT developers, interaction designers, language researchers and preschool teachers that mediate the development and integration of ICT in the school context.

Este trabalho visa contribuir para uma compreensão mais profunda do valor educativo proporcionado pela utilização de manipulativos digitais no ensino préescolar. Partindo da necessidade expressa tanto por professores como investigadores, de materiais tecnológicos adequados às necessidades físicas e cognitivas das crianças, assim como a falta de estudos longitudinais dedicados ao estudo do uso da tecnologia digital no contexto de aprendizagem do ensino préescolar, este trabalho descreve a concepção e desenvolvimento de TOK, um manipulativo digital que visa promover a criação de narrativas. TOK, que significa Tocar, Organizar e Criar é um ambiente digital colaborativo, que proporciona às crianças um espaço lúdico e rico, para a exploração, experimentação e criação de narrativas. TOK é composto por uma plataforma electrónica, e um conjunto de 23 blocos que representam cenários, personagens e objetos de histórias familiares. A interface foi desenvolvida e avaliada numa pré-escola localizada no norte de Portugal, durante um período de cerca de quatro anos, envolvendo oito grupos de 25 crianças - com cinco anos de idade - e seis professores do ensino pré-escolar. O estudo seguiu uma metodologia de Design Based Research, onde crianças e professores participaram desde o início seguindo um processo iterativo de desenvolvimento, teste e redesenho, sempre incorporando os comentários e as sugestões fornecidas pelas crianças e os professores no desenvolvimento de novos protótipos. A motivação para abordar a criação de histórias num ambiente colaborativo surgiu do conhecimento de que o desenvolvimento da linguagem é essencialmente social e interativo. De fato, o desenvolvimento da linguagem é um dos principais desafios que as crianças enfrentam durante os anos pré-escolares. Adicionalmente, durante o pré-escolar as crianças experimentam o "melhor" período para a aprendizagem formal da língua. Após a implementação do TOK foram realizadas três intervenções que se estenderam por um período de cerca de um ano. A primeira foi realizada com 24 pares de crianças de duas turmas do pré-escolar, que interagiram com TOK durante o “tempo da áreas”. Esta intervenção procurou investigar como é que as crianças usaram o sistema e o tipo de atividades em que se envolveram. Os resultados mostraram que se ocuparam principalmente em criar histórias e realizar jogos de linguagem. Uma das características mais salientes do TOK foi a medida em que promoveu a realização de atividades colaborativas. A segunda intervenção foi realizada com um grupo de 20 crianças, em colaboração com a educadora, incluindo também um grupo de comparação de uma turma paralela. A intervenção procurou investigar o efeito do uso do TOK no desenvolvimento de dimensões linguísticas, relevantes para a aprendizagem formal da língua, nomeadamente o conhecimento lexical e a consciência fonológica. A construção de vários mundos ficcionais gerada através da interação física com a interface promoveu verbalizações contínuas, contextualizando a aprendizagem de uma extensa coleção de vocabulário e a prática de jogos de linguagem. Os resultados de um pré e um pós-teste aplicados às crianças mostraram melhorias significativas no desenvolvimento das dimensões linguísticas mencionadas, sustentando uma discussão sobre o potencial do uso de manipulativos digitais na aprendizagem formal da linguagem. Finalmente, a última intervenção apresenta uma análise das narrativas criadas por um grupo de 27 pares de crianças que interagiram com TOK, durante cerca de seis meses. Observou-se que a construção das narrativa ocorreu em dois níveis, sendo que dividiram o palco, (controlando personagens, definindo a localização da história, os adereços, e os elementos da natureza) e, simultaneamente, atuaram nesse mesmo palco. A partilha dos dispositivos de entrada (blocos) promoveu uma participação colaborativa, e permitiu às crianças planear, controlar e orquestrar as suas narrativas. Na verdade, TOK atuou como um placo para o desempenho de narrativas, promovendo a imaginação e criatividade, bem como a aprendizagem linguística. Os resultados do estudo reforçaram a noção do enorme potencial que os manipulativos digitais têm no desenvolvimento de competências linguísticas, suportando o desenvolvimento de atividades curriculares. O nosso estudo permitiunos também reforçar a importância de uma estreita colaboração entre investigadores de diferentes áreas de saber, assim como professores a fim de desenvolver e compreender plenamente o potencial educativo destes materiais tecnológicos inovadores.