9 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής Οι μεταβλητές και η χρήση τους στο περιβάλλον προγραμματισμού Scratch.

Transcript

1 9 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής Οι μεταβλητές και η χρήση τους στο περιβάλλον προγραμματισμού Scratch. Μπαμπαλώνα Ελένη 1, Κοϊδου Ολγα 2, Τόκογλου Aικατερίνη 3 1 Σχ. Σύμβουλος Πληροφορικής Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης ebabalona19@yahoo.gr 2 Καθηγήτρια Πληροφορικής Γυμνάσιο Λιμεναρίων Θάσου ΠΕ20 okoidou@sch.gr 3 Καθηγήτρια Πληροφορικής Λύκειο Λιμεναρίων Θάσου ΠΕ20 tok_katerina@hotmail.com Περίληψη Το παρόν εκπαιδευτικό σενάριο προτείνεται για μια διδακτική προσέγγιση στη χρήση των μεταβλητών στο περιβάλλον προγραμματισμού Scratch. Σκοπός του εκπαιδευτικού σεναρίου είναι οι μαθητές να κατανοήσουν την έννοια της μεταβλητής στον προγραμματισμό και να δημιουργήσουν απλά προγράμματα με χρήση των μεταβλητών. Για την εισαγωγή των μαθητών στη χρήση των μεταβλητών γίνεται αρχικά μια συζήτηση με τη μέθοδο του καταιγισμού ιδεών και με παραδείγματα από την καθημερινή ζωή και στη συνέχεια οι μαθητές καλούνται να ασχοληθούν ομαδοσυνεργατικά με δραστηριότητες που τους δίνονται, ώστε να αναγνωρίσουν την αναγκαιότητα των μεταβλητών στον προγραμματισμό, να χρησιμοποιούν την έτοιμη μεταβλητή του Scratch σε απλά προγράμματα, να δημιουργούν νέες δικές τους μεταβλητές και να δημιουργήσουν από κοινού ένα πρόγραμμα. Στο τέλος θα γίνει αξιολόγηση ώστε να διαπιστωθεί η κατανόηση των εννοιών από τους μαθητές και παρουσίαση των δραστηριοτήτων των μαθητών με χρήση βιντεοπροβολέα. Λέξεις κλειδιά: Μεταβλητή, δεδομένα, αποθήκευση, εντολές εισόδου - εξόδου Εισαγωγή Ο προγραμματισμός είναι μια δεξιότητα που δίνει κίνητρα για ένα δομημένο τρόπο σκέψης, ο οποίος μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα αντικείμενα (Pappert, 1980), ενώ προσφέρει μια εξωτερική αναπαράσταση της διαδικασίας επίλυσης ενός προβλήματος. Οι μαθητές χρησιμοποιώντας ένα οπτικό γραφικό περιβάλλον μαθαίνουν να προγραμματίζουν και να κατανοούν βασικές έννοιες στον προγραμματισμό. Στο Scratch δίνεται η δυνατότητα στον προγραμματιστή να παίξει το ρόλο του σκηνοθέτη, να δημιουργεί μορφές, να τις τοποθετεί στη σκηνή και µε κατάλληλο κώδικα- σενάριο ενεργειών, να τις κάνει να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Το διερευνητικό περιβάλλον του Scratch σε συνδυασμό με ένα παράδειγμα εμπνευσμένο μέσα από την καθημερινότητά των μαθητών τους έδωσε κίνητρο και τους ενθουσίασε ώστε η κατανόηση της χρήσης των μεταβλητών να γίνει πραγματικά εύκολη με αποτέλεσμα να επιτευχθούν τελικά οι στόχοι του μαθήματος. Σύντομη περιγραφή του εκπαιδευτικού σεναρίου. Το εκπαιδευτικό σενάριο έχει τίτλο: Οι μεταβλητές και η χρήση τους στο περιβάλλον προγραμματισμού Scratch.και υλοποιήθηκε στην B τάξη του Λυκείου Λιμεναρίων Θάσου και είχε διάρκεια 3 διδακτικές ώρες. Η διδασκαλία του σεναρίου πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο πληροφορικής του σχολείου όπου είχε εγκατασταθεί το λογισμικό SCRATCH. Οι μαθητές χωρίστηκαν σε ομάδες 2-3 ατόμων ανά υπολογιστή, όπου εργάστηκαν ομαδικά για την εκπόνηση των δραστηριοτήτων τους. Υπήρχε επίσης ένας video projector για να μπορεί ο εκπαιδευτικός να παρουσιάσει το περιβάλλον του SCRATCH, τις απαραίτητες έννοιες για τον προγραμματισμό που θα χρειαστεί να γνωρίζουν οι μαθητές και τέλος τις ομαδικές εργασίες των μαθητών. Σκοπός του σεναρίου είναι οι μαθητές να κατανοήσουν την έννοια της μεταβλητής στον προγραμματισμό και να δημιουργήσουν απλά προγράμματα με χρήση των μεταβλητών. Θα χρησιμοποιήσουν το περιβάλλον προγραμματισμού Scratch, με το οποίο όμως θα πρέπει ήδη να είναι εξοικειωμένοι. Συγκεκριμένα θα πρέπει να γνωρίζουν πως βρίσκουν και χρησιμοποιούν τις εντολές καθώς και τα διάφορα στοιχεία του περιβάλλοντος αυτού. Μετά την ολοκλήρωση της δραστηριότητας θα πρέπει οι μαθητές να κατανοήσουν την έννοια της μεταβλητής στον προγραμματισμό, να χρησιμοποιούν την έτοιμη μεταβλητή του Scratch σε απλά προγράμματα, να δημιουργούν νέες δικές τους μεταβλητές, να αντιλαμβάνονται τον απαιτούμενο αριθμό μεταβλητών σε ένα πρόγραμμα, να δημιουργούν πιο σύνθετα προγράμματα και να εργάζονται ομαδοσυνεργατικά για να δημιουργήσουν από κοινού ένα πρόγραμμα

2 2 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές Η έννοια της μεταβλητής είναι ένα θέμα που δυσκολεύει τους αρχάριους προγραμματιστές τόσο στην κατανόησή του όσο και στον τρόπο χρησιμοποίησης και αξιοποίησης και επιπλέον η έννοια της μεταβλητής στον Προγραμματισμό συνδέεται με την έννοια της μεταβλητής στα Μαθηματικά, αλλά και με την έννοια του κελιού στα Λογιστικά Φύλλα. Ο σχεδιασμός της γλώσσας Scratch ευνοεί την εισαγωγή αρχάριων προγραμματιστών (από 8 ετών και άνω), στη δημιουργία υπολογιστικών εφαρμογών. Το πιο σημαντικό είναι πως το προγραμματιστικό περιβάλλον είναι φιλικό προς το χρήστη και η σύνταξη του προγράμματος γίνεται µε χρήση πλακιδίων διαφορετικών σχημάτων και χρωμάτων από τις διαθέσιμες παλέτες εντολών που συνδυάζονται κατάλληλα ώστε να αποφεύγονται τα συντακτικά λάθη, που συνήθως αποθαρρύνουν τους μαθητές κατά τη δημιουργία προγραμματιστικού κώδικα. Την 1η διδακτική ώρα γίνεται ένας καταιγισμός ιδεών με παραδείγματα από την καθημερινή ζωή που αφορούν την έννοια της μεταβλητής. Οι μαθητές προτρέπονται να αντιγράψουν ένα πρόγραμμα και να το εκτελέσουν για να δουν τα αποτελέσματα. Με τον τρόπο αυτό βλέπουν τη λειτουργία των τελεστών στο περιβάλλον προγραμματισμού. Τους δίνεται η χρήση του τελεστή «+» έτοιμη και προτρέπονται να χρησιμοποιήσουν μόνοι τους, τους «/» και «-». Εδώ προωθείται η ανακαλυπτική μάθηση και οι μαθητές δουλεύοντας σε ζευγάρια θα μπορέσουν να βοηθηθούν ώστε να βρουν τα στοιχεία στο περιβάλλον για να λύσουν τις ασκήσεις. Με μικρά βήματα κάθε φορά μαθαίνουν τη χρήση των τελεστών. Την 2 η διδακτική ώρα έχουμε την πρώτη επαφή των μαθητών με τις μεταβλητές. Δείχνονται στο περιβάλλον οι μεταβλητές και οι χρήσεις τους. Τα παιδιά αντιγράφουν πάλι το πρώτο πρόγραμμα και καλούνται αργότερα να κτίσουν πάνω σε αυτό τα δικά τους προγράμματα που είναι λίγο διαφορετικά από αυτό που τους δίνεται. Έτσι εξοικειώνονται με την χρήση των μεταβλητών. Καλούνται να δημιουργήσουν καινούριες αλλά και να τις χρησιμοποιήσουν μέσα στο περιβάλλον για να αποθηκεύσουν τις τιμές που θέλουν και να τις ξανακαλέσουν αργότερα στον υπολογισμό των πράξεων που τους ζητούνται. Την 3 η διδακτική ώρα δίνεται η ευκαιρία στον μαθητή να μάθει τον τρόπο με τον οποίο δέχεται δεδομένα και να τα αποθηκεύει σε κάποια μεταβλητή ώστε να μπορεί αργότερα να τα χρησιμοποιήσει σε υπολογισμούς νέων στοιχείων. Το σενάριο υλοποιήθηκε σύμφωνα με το σχεδιασμό και τους στόχους του. Το οπτικό περιβάλλον του scratch προκάλεσε το ενδιαφέρον των μαθητών, αλλά και τους βοήθησε να παρατηρήσουν τις αλλαγές που συμβαίνουν όταν τροποποιείται η τιμή της μεταβλητής και να πειραματιστούν. Συμπεράσματα Το σενάριο μπορεί εύκολα να επεκταθεί περιλαμβάνοντας επιπλέον δραστηριότητες για εμπέδωση και εμβάθυνση στα θέματα και την χρήση των μεταβλητών στην συγγραφή προγραμμάτων. Με αυτό τον τρόπο, ο εκπαιδευτικός μπορεί να εμβαθύνει και να προτείνει πιο σύνθετες δραστηριότητες ή να προχωρήσει σε άλλες έννοιες, για παράδειγμα στη δομή επιλογής. Η προστιθέμενη αξία του εκπαιδευτικού σεναρίου είναι ότι διδάσκει με ένα πρωτότυπο παράδειγμα, βγαλμένο μέσα από τα ενδιαφέροντα των μαθητών τη χρήση των μεταβλητών χρησιμοποιώντας το μικρόκοσμο του γραφικού προγραμματιστικού περιβάλλοντος Scratch. Το σενάριο είχε θετικά αποτελέσματα στους μαθητές και οι στόχοι επετεύχθησαν στο σύνολό τους. Η διδακτική τεχνική που ακολουθήθηκε αποδείχθηκε επιτυχημένη. Ο προγραμματισμός σε ζευγάρια υπήρξε αποδοτικός. Ο χρόνος που χρειάστηκε για την εκτέλεση ολόκληρου του σεναρίου κρίθηκε επαρκής και αρκετός για όλους τους μαθητές. Βιβλιογραφία Papert, S. (1980). Mindstorms. Children, Computers and Powerful Ideas. New York: Basic Books. Vygotsky, L. S. (1987). The collected works ofl. S. Vygotskv: Vol. 1. Problems of general psychology. New York: Plenum. scratch.mit.edu Επιμορφωτικό υλικό για την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών στα Κέντρα Στήριξης Επιμόρφωσης, Τεύχος 1: Γενικό μέρος κλάδων, Γ' έκδοση, Πάτρα, Επιμορφωτικό υλικό για την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών στα Κέντρα Στήριξης Επιμόρφωσης, Τεύχος 6Α: Ειδικό μέρος κλάδων ΠΕ19/20 Θεωρία διδακτικής της Πληροφορικής, Α' έκδοση, Πάτρα, 2013.

3 3 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΜΠΑΜΠΑΛΩΝΑ ΕΛΕΝΗ ΚΟΪΔΟΥ ΟΛΓΑ ΤΟΚΟΓΛΟΥ ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΗ 1. ΤΙΤΛΟΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ Πηγαίνοντας εκδρομή - Οι μεταβλητές και η χρήση τους στο Scratch. 2. ΕΚΤΙΜΩΜΕΝΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ Η διάρκεια υλοποίησης του σεναρίου ορίζεται στις τρεις διδακτικές ώρες. Σε κάθε διδακτική ώρα υλοποιείται ένα φύλο εργασίας. 3. ΈΝΤΑΞΗ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ ΣΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ/ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Το διδακτικό αυτό σενάριο σχετίζεται άμεσα τόσο με το Διαθεματικό Ενιαίο Πλαίσιο Προγράμματος Σπουδών (Δ.Ε.Π.Π.Σ) για την Πληροφορική όσο και με τα αναλυτικά Προγράμματα Σπουδών στο Γυμνάσιο και Λύκειο. Σύμφωνα με τα παρόντα ΑΠΣ και Δ.Ε.Π.Π.Σ στην Πληροφορική το παρόν διδακτικό σενάριο μπορεί να αξιοποιηθεί στο μάθημα της Πληροφορικής της Β' Λυκείου και πιο συγκεκριμένα στην ενότητα με τίτλο Προγραμματισμός- Σχεδίαση και συγγραφή κώδικα του βιβλίου του μαθητή. Οι μαθητές έχουν ήδη διδαχτεί τις βασικές έννοιες στο περιβάλλον προγραμματισμού Scratch. 4. ΣΚΟΠΟΙ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ Σκοπός του σεναρίου είναι οι μαθητές να κατανοήσουν την έννοια της μεταβλητής στον προγραμματισμό και να δημιουργήσουν απλά προγράμματα με χρήση των μεταβλητών. Θα χρησιμοποιήσουν το περιβάλλον προγραμματισμού Scratch, με το οποίο όμως θα πρέπει ήδη να είναι εξοικειωμένοι. Συγκεκριμένα θα πρέπει να γνωρίζουν πως βρίσκουν και χρησιμοποιούν τις εντολές καθώς και τα διάφορα στοιχεία του περιβάλλοντος αυτού. Ειδικότερα αναμένεται οι μαθητές με την ολοκλήρωση της δραστηριότητας: Να κατανοήσουν την έννοια της μεταβλητής στον προγραμματισμό. να χρησιμοποιούν την έτοιμη μεταβλητή του Scratch σε απλά προγράμματα να δημιουργούν νέες δικές τους μεταβλητές να αντιλαμβάνονται τον απαιτούμενο αριθμό μεταβλητών σε ένα πρόγραμμα να αξιοποιούν τις μεταβλητές για αποθήκευση πληροφοριών να εκχωρούν το περιεχόμενο μιας μεταβλητής σε μια άλλη να χρησιμοποιούν τις μεταβλητές σε συνδυασμό με τη δομή επανάληψης να αναγνωρίζουν την αναγκαιότητα των μεταβλητών στον προγραμματισμό Την ικανότητα να αλληλεπιδρούν με τον χρήστη του προγράμματος, ζητώντας του να τους δώσει δεδομένα που θα καταχωρηθούν στις μεταβλητές που αυτοί έφτιαξαν. να δημιουργούν πιο σύνθετα προγράμματα να εργάζονται ομαδοσυνεργατικά για να δημιουργήσουν από κοινού ένα πρόγραμμα 5. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ Το προτεινόμενο σενάριο έχει τρία φύλλα δραστηριοτήτων τα οποία θα υλοποιηθούν σε τρεις διδακτικές ώρες. Η πρώτη διδακτική ώρα στοχεύει στη γνωριμία των παιδιών με τους τελεστές και τις πράξεις στο περιβάλλον προγραμματισμού Scratch. Στη δεύτερη διδακτική ώρα οι μαθητές καλούνται να μάθουν τις μεταβλητές και τις λειτουργίες τους. Η δραστηριότητα του 3ου φύλλου τέλος τους μαθαίνει να δέχονται δεδομένα από τον χρήστη που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα και να τα αποθηκεύουν σε μια μεταβλητή. 6. ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΚΑΙ ΕΝΝΟΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΟΥ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ Η έννοια της μεταβλητής στον Προγραμματισμό συνδέεται με την έννοια της μεταβλητής στα Μαθηματικά, αλλά και με την έννοια του κελιού στα Λογιστικά Φύλλα. Καθώς οι νέοι προγραμματιστές δημιουργούν εργασίες με το Scratch, εξοικειώνονται με σημαντικές ιδέες των Μαθηματικών και της Επιστήμης των υπολογιστών, ενώ σκέφτονται με δημιουργικό τρόπο. Ο προγραμματισμός είναι μια δεξιότητα που δίνει κίνητρα για ένα δομημένο τρόπο σκέψης, ο οποίος μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα αντικείμενα (Pappert, 1980), ενώ προσφέρει μια εξωτερική αναπαράσταση της διαδικασίας επίλυσης ενός προβλήματος. Το εκπαιδευτικό περιβάλλον προγραμματισμού Scratch αναπτύχθηκε από το MIT Media Lab, είναι ανοικτού κώδικα και διατίθεται δωρεάν από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του ΜΙΤ. Η γλώσσα προγραμματισμού Scratch αναπτύχθηκε για να κάνει εύκολη τη δημιουργία κινούμενων εικόνων (animation), διαδραστικών παιχνιδιών και αλληλεπιδραστικών εφαρμογών μουσικής και τέχνης και την κοινοποίησή τους στον Παγκόσμιο Ιστό. Το πιο σημαντικό είναι πως το προγραμματιστικό περιβάλλον είναι φιλικό προς το χρήστη και η σύνταξη του προγράμματος γίνεται µε χρήση πλακιδίων διαφορετικών σχημάτων και χρωμάτων από τις διαθέσιμες παλέτες εντολών που συνδυάζονται κατάλληλα ώστε να αποφεύγονται τα συντακτικά λάθη, που συνήθως αποθαρρύνουν τους μαθητές κατά τη δημιουργία προγραμματιστικού κώδικα. Ο σχεδιασμός της γλώσσας Scratch ευνοεί την εισαγωγή αρχάριων προγραμματιστών (από 8 ετών και άνω), στη δημιουργία υπολογιστικών εφαρμογών. Έχει μεταφραστεί πλήρως στα ελληνικά, κάτι που βοηθάει τους αρχάριους και συγκεκριμένα τους μικρούς σε ηλικία χρήστες του στο να μπουν γρήγορα στο νόημα. Στο Scratch δίνεται η δυνατότητα στον προγραμματιστή να παίξει το ρόλο του σκηνοθέτη, να δημιουργεί μορφές (sprites), να τις τοποθετεί στη σκηνή και µε κατάλληλο κώδικα- σενάριο ενεργειών, να τις κάνει να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

4 4 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές Οι βασικές δομές ελέγχου (επιλογή, ακολουθία και επανάληψη) συντίθενται µε το σύρσιμο (drag and drop) και το στοίβαγμα γραφικών πλακιδίων. Τα παράλληλα προγράμματα που δημιουργούνται μπορούν να εκτελούνται ταυτόχρονα. Οι μαθητές εξοικειώνονται επίσης και µε άλλες προγραμματιστικές έννοιες όπως μεταβλητές, λίστες, κ.α. Στο Scratch τα προγράμματα που δημιουργούνται από έναν αρχάριο στον προγραμματισμό μαθητή μπορούν εύκολα να εκφράσουν τα ενδιαφέροντά του, όπως η δημιουργία κινουμένων σχεδίων, αλληλεπιδραστικών ιστοριών, ηλεκτρονικών παιχνιδιών, κ.α. Οι μαθητές επιπλέον μπορούν να μοιράζονται εύκολα τις εργασίες τους µε άλλους «μαθητές - προγραμματιστές» και να συμμετέχουν ενεργά σε µια κοινότητα πρακτικής και μάθησης και να δημοσιοποιούν άμεσα τις εργασίες τους στον Παγκόσμιο Ιστό, στη διαδικτυακή κοινότητα του Scratch που φιλοξενείται στον ιστότοπο scratch.mit.edu. Η γλώσσα Scratch έχει χρησιμοποιηθεί µε επιτυχία σε τμήματα προσχολικής ηλικίας για την εισαγωγή στον προγραμματισμό. Η χρησιμοποίηση αυτής της γλώσσας προγραμματισμού ενισχύει θετικά την αντίληψη για τη χρήση νέων τεχνολογιών στην εκπαίδευση (Φεσάκης & Σεραφείµ, 2009). Το πιο σημαντικό είναι πως το προγραμματιστικό περιβάλλον είναι φιλικό προς το χρήστη και η σύνταξη του προγράμματος γίνεται με χρήση πλακιδίων διαφορετικών σχημάτων και χρωμάτων από τις διαθέσιμες παλέτες εντολών που συνδυάζονται κατάλληλα, ώστε να αποφεύγονται τα συντακτικά λάθη, που συνήθως αποθαρρύνουν τους μαθητές κατά τη δημιουργία προγραμματιστικού κώδικα. 7. ΧΡΗΣΗ Η.Υ. ΚΑΙ ΓΕΝΙΚΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΜΕΣΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ Το διδακτικό σενάριο προβλέπεται να υλοποιηθεί σε εργαστήριο πληροφορικής με πρόσβαση στο διαδίκτυο. Χρήσιμη κρίνεται η χρήση του βιντεοπροβολέα ή κάποιου ειδικού λογισμικού προβολής στις οθόνες των μαθητών, ώστε να γίνει ευκολότερα η παρέμβαση, αν χρειαστεί από μέρους του καθηγητή, εκτελώντας κάποια από τα βήματα των δραστηριοτήτων που μπορεί να προβληματίσουν τους μαθητές. Στους υπολογιστές θα πρέπει να υπάρχει εγκατεστημένο το Scratch (για την εκτέλεση του σεναρίου), κάποιος επεξεργαστής κειμένου (για τη συμπλήρωση των Φύλλων Εργασίας), αλλά και ένας φυλλομετρητής (για τη λήψη των Φύλλων Εργασίας και την αποστολή τους μετά το πέρας των δραστηριοτήτων στο διδάσκοντα για αξιολόγηση). 8. ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΔΥΣΚΟΛΙΩΝ ΣΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ Οι μαθητές γνωρίζουν την έννοια της μεταβλητής από τα Μαθηματικά. Ο στατικός χαρακτήρας της μεταβλητής όμως από τα Μαθηματικά αποτελεί συνήθως διδακτικό εμπόδιο σε σχέση με τη δυναμική τροποποίηση της τιμής της μεταβλητής κατά την εκτέλεση του προγράμματος. Η έννοια της μεταβλητής είναι ένα θέμα που δυσκολεύει τους αρχάριους προγραμματιστές τόσο στην κατανόησή του όσο και στον τρόπο χρησιμοποίησης και αξιοποίησης. Όταν κάποιος καταλάβει πού χρησιμοποιούνται οι μεταβλητές στον προγραμματισμό έχει καταλάβει την πεμπτουσία του προγραμματισμού (Dijkstra, 1972). Με βάση τη διεθνή βιβλιογραφία, αλλά και την προηγούμενη γνώση μου οι μαθητές: συνήθως δυσκολεύονται να αντιληφθούν ότι οι μεταβλητές είναι ονόματα που αντιστοιχούν σε θέσεις μνήμης. νομίζουν λανθασμένα ότι μια μεταβλητή μπορεί να κρατά περισσότερες από μια τιμές ή να «θυμάται» τις προηγούμενες τιμές. νομίζουν λανθασμένα ότι μια μεταβλητή μπορεί να κρατά περισσότερες από μια τιμές ή να «θυμάται» τις προηγούμενες τιμές. θεωρούν ότι κατά την εκχώρηση μιας μεταβλητής σε μια άλλη, η πρώτη «χάνει» το περιεχόμενό της. Οι μαθητές αντιμετωπίζουν βέβαια και άλλες δυσκολίες, όπως το πρόβλημα της αντιμετάθεσης (χρήση ενδιάμεσης μεταβλητής), της συσσώρευσης (μετρητής, αθροιστής) κ.ά. τα οποία όμως δεν αποτελούν τμήμα του συγκεκριμένου σεναρίου. Τέλος, οι δυσκολίες που συνήθως σημειώνονται σε σχέση με τον τύπο των μεταβλητών δε θα υπάρξουν μια και στο Scratch δεν δηλώνεται ο τύπος των μεταβλητών. 9. ΔΙΔΑΚΤΙΚΟ ΣΥΜΒΟΛΑΙΟ Στο παρόν σενάριο ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι καθοδηγητικός, υποστηρικτικός και εμψυχωτικός ως προς τη συνεργασία μεταξύ των μαθητών. Οφείλει να αφουγκράζεται τη συνεργασία μεταξύ των μαθητών και να επεμβαίνει όταν σταματά η ομαλή ροή της. Οι μαθητές επειδή θα εργαστούν σε ομάδες των δύο ατόμων πρέπει να επικοινωνούν και να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ο εκπαιδευτικός οφείλει να αφουγκράζεται την μεταξύ τους συνεργασία και να επεμβαίνει όταν σταματά η ομαλή ροή της. Γι αυτό οφείλει να: Παρέχει ανατροφοδότηση στις ενέργειες των μαθητών. Αφήνει τον κατάλληλο χρόνο στους μαθητές για να πειραματιστούν και να ανακαλύψουν τις έννοιες που απαιτούνται. Υποστηρίζει τους μαθητές σε περιπτώσεις λανθασμένων χειρισμών και να τους καθοδηγεί στον εντοπισμό της αιτίας και στη διόρθωση του λάθους είτε εξατομικευμένα, είτε ανά ομάδα είτε µε συζήτηση σε όλη την τάξη. Κατά διαστήματα διακόπτει την εξατομικευμένη μελέτη και μελετώνται τα ζητούμενα σε όλο το τμήμα. Διδακτικός θόρυβος πιθανόν να προκύψει: Από βλάβη σε κάποιον Η/Υ, οπότε μια ανακατανομή των μαθητών ίσως λύσει το πρόβλημα (αν η βλάβη δεν αντιμετωπίζεται επί τόπου). Από ελλιπείς προηγούμενες γνώσεις των μαθητών. Πρόβλημα στην πρόσβαση στο διαδίκτυο, που όπως αναφέρθηκε λύνεται με τοπικό διαμοιρασμό δίσκου. 10. ΥΠΟΚΕΙΜΕΝΗ ΘΕΩΡΙΑ ΜΑΘΗΣΗΣ Ο κοινωνικοπολιτισμικός παράγοντας παίζει έναν ουσιώδη ρόλο στη μάθηση. Η μάθηση δημιουργείται από την αλληλεπίδραση του ατόμου με άλλα άτομα σε συγκεκριμένες επικοινωνιακές περιστάσεις και μέσω της υλοποίησης κοινών δραστηριοτήτων (Vygotsky). Τα φύλλα εργασίας που θα δοθούν στους μαθητές είναι σχεδιασμένα ώστε να ενθαρρύνουν τη μεταξύ τους συνεργασία. Οι μαθητές θα συνομιλήσουν, θα διαφωνήσουν, θα συμβιβαστούν και τέλος θα συνεργαστούν ώστε να

5 5 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές καταλήξουν στο επιθυμητό αποτέλεσμα, τη δημιουργία του προγράμματος που τους ζητείται. Η μάθηση επομένως επιτυγχάνεται μέσα από Κοινωνικοπολιτισμικές συγκρούσεις, όπως προβλέπουν οι αντίστοιχες Θεωρίες Μάθησης. Ο ρόλος του διδάσκοντα εδώ είναι εμψυχωτικός καθοδηγητικός στη διαδικασία της μάθησης. Έχουμε λοιπόν ανακαλυπτική - διερευνητική μάθηση. Στις συγκεκριμένες δραστηριότητες των φυλλαδίων ο μαθητής θα έχει τη δυνατότητα να εκφραστεί και να οικοδομήσει µόνος τη γνώση του. Ο συμπεριφορισμός λειτουργεί συμπληρωματικά µε τον κοινωνικό εποικοδομητισμό. Το κτίσιμο της γνώσης γίνεται εποικοδομητικά αφού τα φυλλάδια ξεκινούν µε κλιμακωτής δυσκολίας ασκήσεις, από τις πιο απλές στις πιο σύνθετες. Ο μαθητής θα κτίσει τη δημιουργία της γνώσης στηριζόμενος σε προγενέστερες γνώσεις. Η διδασκαλία του συγκεκριμένου σεναρίου λοιπόν εντάσσεται στη θεωρία του κοινωνικού κονστρουκτιβισμού. Οι μαθητές οικοδομούν νέες γνώσεις πάνω στις προϋπάρχουσες δουλεύοντας ανά ομάδες. 11. ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΤΑΞΗΣ ΕΦΙΚΤΟΤΗΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ Η τάξη ομαδοποιείται σε μικρές ομάδες 2 ατόμων, οι οποίες θα δουλέψουν με φύλλα εργασίας στο σχολικό εργαστήριο υπολογιστών. Η κάθε ομάδα έχει έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή στον οποίο είναι φορτωμένο το απαραίτητο λογισμικό. 12. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Η αξιολόγηση των μαθητών θα γίνει: Στο τέλος κάθε διδακτικής ώρας µε την παρουσίαση της επίλυσης των δραστηριοτήτων και των ερωτήσεων συμπλήρωσης του φυλλαδίου που έχει δοθεί. Με βάση τη συμμετοχή, το ενδιαφέρον, τη διάθεση συνεργασίας που επέδειξαν οι μαθητές και στην αντιμετώπιση των δυσκολιών που προέκυψαν κατά τη διάρκεια της υλοποίησης των δραστηριοτήτων. Με βάση το κατά πόσο ολοκλήρωσαν την 3 η δραστηριότητα. 13. ΤΟ ΕΠΙΜΟΡΦΩΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ Θα δοθούν τρία φύλλα εργασίας. 14. ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ Το σενάριο περιέχει τρεις δραστηριότητες, μπορεί όμως εύκολα να επεκταθεί περιλαμβάνοντας επιπλέον δραστηριότητες για εμπέδωση και εμβάθυνση στα θέματα και την χρήση των μεταβλητών στην συγγραφή προγραμμάτων. Με αυτό τον τρόπο, ο εκπαιδευτικός μπορεί να εμβαθύνει και να προτείνει πιο σύνθετες δραστηριότητες ή να προχωρήσει σε άλλες έννοιες, για παράδειγμα στη δομή επιλογής. 15. ΧΡΗΣΗ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΠΗΓΩΝ Papert, S. (1980). Mindstorms. Children, Computers and Powerful Ideas. New York: Basic Books. Vygotsky, L. S. (1987). The collected works ofl. S. Vygotskv: Vol. 1. Problems of general psychology. New York: Plenum. scratch.mit.edu Επιμορφωτικό υλικό για την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών στα Κέντρα Στήριξης Επιμόρφωσης, Τεύχος 1: Γενικό μέρος κλάδων, Γ' έκδοση, Πάτρα, Επιμορφωτικό υλικό για την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών στα Κέντρα Στήριξης Επιμόρφωσης, Τεύχος 6Α: Ειδικό μέρος κλάδων ΠΕ19/20 Θεωρία διδακτικής της Πληροφορικής, Α' έκδοση, Πάτρα, ΦΥΛΛΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Οι δραστηριότητες που προτείνονται αποτελούνται από 3 φύλλα εργασίας. 1o φύλλο εργασίας Η προτεινόμενη δραστηριότητα έχει διάρκεια μιας διδακτικής ώρας. Οι μαθητές προτρέπονται να αντιγράψουν ένα πρόγραμμα και να το εκτελέσουν για να δουν τα αποτελέσματα. Με τον τρόπο αυτό βλέπουν τη λειτουργία των τελεστών στο περιβάλλον προγραμματισμού. Τους δίνεται η χρήση του τελεστή «+» έτοιμη και προτρέπονται να χρησιμοποιήσουν μόνοι τους, τους «/» και «-». Εδώ προωθείται η ανακαλυπτική μάθηση και οι μαθητές δουλεύοντας σε ζευγάρια θα μπορέσουν να βοηθηθούν ώστε να βρουν τα στοιχεία στο περιβάλλον για να λύσουν τις ασκήσεις. Με μικρά βήματα κάθε φορά μαθαίνουν τη χρήση των τελεστών. 2ο φύλλο εργασίας Η προτεινόμενη δραστηριότητα έχει διάρκεια μιας διδακτικής ώρας και είναι η πρώτη επαφή των μαθητών με της μεταβλητές. Συμπεριφοριστικά δείχνονται στο περιβάλλον οι μεταβλητές και οι χρήσεις τους. Τα παιδιά αντιγράφουν πάλι το πρώτο πρόγραμμα και καλούνται αργότερα να κτίσουν πάνω σε αυτό τα δικά τους προγράμματα που είναι λίγο διαφορετικά από αυτό που τους δίνεται. Έτσι εξοικειώνονται με την χρήση των μεταβλητών. Καλούνται να δημιουργήσουν καινούριες αλλά και να τις χρησιμοποιήσουν μέσα στο περιβάλλον για να αποθηκεύσουν τις τιμές που θέλουν και να τις ξανακαλέσουν αργότερα στον υπολογισμό των πράξεων που τους ζητούνται. 3ο φύλλο εργασίας Το τρίτο φύλλο εργασίας δίνει την ευκαιρία στον μαθητή να μάθει να δέχεται δεδομένα από την χρήστη του προγράμματος, και να τα αποθηκεύει σε κάποια μεταβλητή ώστε να μπορεί αργότερα να τα χρησιμοποιήσει σε υπολογισμούς νέων στοιχείων.

6 6 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές 1 ο φύλλο εργασίας Πηγαίνοντας εκδρομή - Οι μεταβλητές και η χρήση τους στο Scratch. Στοιχεία μαθητών: Όνομα: Επίθετο:.. Τμήμα:. Όνομα: Επίθετο:.. Τμήμα:. Όνομα: Επίθετο:.. Τμήμα:. 1 ο φύλλο εργασίας 1. Το σχολείο όπου φοιτεί η Αννούλα αποφάσισε να πραγματοποιήσει μια διήμερη εκπαιδευτική εκδρομή. Είναι γνωστό ότι η ενοικίαση του λεωφορείου που θα μετακινήσει τους μαθητές κοστίζει 300 ευρώ και για τις 2 ημέρες και το ξενοδοχείο όπου θα μείνουν οι μαθητές κοστίζει 500 ευρώ τη μια διανυκτέρευση. Μπορείτε να φτιάξετε ένα πρόγραμμα που θα βοηθήσει την Αννούλα να υπολογίσει πόσο θα είναι το συνολικό κόστος της εκδρομής; Αντιγράψτε και εκτελέστε το παρακάτω πρόγραμμα. Άσκηση 1.1: Την επόμενη μέρα αποφασίστηκε ότι στην εκδρομή θα πάνε 40 μαθητές. Τροποποιήστε το πρόγραμμα ώστε να υπολογιστεί το κόστος της εκδρομής ανά μαθητή. Άσκηση 1.2: Η Αννούλα βρήκε το ποσό που πρέπει να πληρώσει για τη σχολική εκδρομή και τώρα πρέπει να υπολογίσει πόσα ρέστα πρέπει να επιστρέψει στην μητέρα της από τα 50 ευρώ που της έδωσε. Μπορείτε να φτιάξετε ένα καινούριο πρόγραμμα που θα το υπολογίζει;

7 7 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές 2 ο φύλλο εργασίας 2. Η Αννούλα τώρα που έμαθε πόσο θα της κοστίσει η εκδρομή, θέλει να τα κρατήσει κάπου την πληροφορία αυτή για να το θυμάται και να μπορεί να το χρησιμοποιήσει αργότερα. Για το λόγο αυτό υπάρχουν οι μεταβλητές. Είναι θέσεις στη μνήμη του υπολογιστή όπου ο προγραμματιστής μπορεί να αποθηκεύει δεδομένα-πληροφορίες που παίρνει από το περιβάλλον, καθώς μπορεί και ν αλλάζει την τιμή κατά τη διάρκεια λειτουργίας του προγράμματος. Στην ομάδα των εντολών «Μεταβλητές» θα βρείτε την επιλογή για την δημιουργία μιας μεταβλητής. Μετά θα πρέπει να αποφασίσετε τι όνομα να δώσετε στη μεταβλητή αυτή (φροντίστε να είναι σχετικό με ότι πρόκειται να αποθηκεύσετε εκεί). Ήρθε η ώρα να υλοποιήσουμε το πρόγραμμα και να δώσουμε τιμή στις μεταβλητές (λεωφορείο και ξενοδοχείο 800 και 40 μαθητές).

8 8 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές Άσκηση 2.1: Για να δούμε πόσο χρήσιμη είναι η χρήση της μεταβλητής! Τελικά στη σχολική εκδρομή θα πάνε 8 μαθητές λιγότεροι για το λόγο ότι αρρώστησαν. Τώρα η Αννούλα θα πρέπει πρώτα να υπολογίσει πόσοι μαθητές θα πάνε εκδρομή και στη συνέχεια να αλλάξει την τιμή της μεταβλητής και το πρόγραμμα θα μας δώσει το καινούριο αποτέλεσμα χωρίς να χρειαστεί εμείς να κάνουμε κάτι άλλο!!! Άσκηση 2.2: Μπορείτε να δημιουργήσετε παρόμοια προγράμματα για τα ρέστα που θα πάρει η Αννούλα από τα 50 ευρώ που της έδωσε η μητέρα της, καθώς και το επιπλέον κόστος που θα πληρώσει η Αννούλα;

9 9 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Καινοτόμες Παιδαγωγικές Πρακτικές 3 ο φύλλο εργασίας 3. Οι σχολικές εκδρομές που δημιουργούνται από το σχολείο κάθε φορά είναι διαφορετικές και η Αννούλα δεν γνωρίζει ούτε πόσες ημέρες θα είναι η κάθε εκδρομή, ούτε το σύνολο των μαθητών που θα πάνε στην εκδρομή. Επομένως, η Αννούλα θα πρέπει να ρωτήσει να μάθει το κόστος της εκδρομής καθώς και πόσοι μαθητές θα συμμετέχουν για να αποθηκεύσει τα δεδομένα της στις μεταβλητές που έφτιαξε. Για να το κάνει αυτό χρησιμοποιεί από την ομάδα εντολών «αισθητήρες» την εντολή «ρώτησε». Άσκηση 3.1: Προσέξτε ότι τώρα οι μεταβλητές δεν παίρνουν την ίδια τιμή πάντα. Αυτό γίνεται γιατί στον ορισμό της τιμής βάζουμε την εντολή «απάντηση». Έτσι ο χρήστης του προγράμματος αποφασίζει ποια θα είναι η τιμή της κάθε φορά που τρέχει το πρόγραμμα και αλλάζει έτσι το αποτέλεσμα της πράξης και του προγράμματος. Άσκηση 3.2:Πειραματιστείτε με την εκτέλεση του προγράμματος, και μετά δημιουργήστε ένα πρόγραμμα που θα υπολογίζει τα ρέστα που θα επιστρέψει η Αννούλα στην μητέρα της από τα 50 ευρώ της έδωσε αν πάνε 40 μαθητές, καθώς κι αν πάνε 32 μαθητές. Άσκηση 3.3:Τέλος φτιάξτε ένα πρόγραμμα που να υπολογίζει και τα λοιπά έξοδα της Αννούλας(φαγητό).