Γουλή Ευαγγελία. 1. Εισαγωγή. 2. Παρουσίαση και Σχολιασµός των Εργασιών της Συνεδρίας

Transcript

1 1. Εισαγωγή Σχολιασµός των εργασιών της 16 ης παράλληλης συνεδρίας µε θέµα «Σχεδίαση Περιβαλλόντων για ιδασκαλία Προγραµµατισµού» που πραγµατοποιήθηκε στο πλαίσιο του 4 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου «ιδακτική της Πληροφορικής» Γουλή Ευαγγελία Στο πλαίσιο της 16 ης συνεδρίας παρουσιάστηκαν πέντε (5) εργασίες που αφορούσαν στο σχεδιασµό και στην ανάπτυξη υπολογιστικών περιβαλλόντων που στοχεύουν στην υποστήριξη της διδασκαλίας του προγραµµατισµού σε επίπεδο δευτεροβάθµιας ή/και τριτοβάθµιας εκπαίδευσης. Τα υπολογιστικά περιβάλλοντα που παρουσιάστηκαν διαφοροποιούνται ως προς (i) τον ποιόν υποστηρίζουν, (ii) την παιδαγωγική προσέγγιση που ακολουθούν, και (ii) τον τρόπο που προτείνεται να αξιοποιηθούν. Συγκεκριµένα, σχετικά µε την πρώτη διάσταση, τα περιβάλλοντα έχουν ως στόχο (i) την υποστήριξη του εκπαιδευτικού προκειµένου να προβεί σε ρυθµιστικές παρεµβάσεις στο πλαίσιο εκπόνησης µιας συνεργατικής δραστηριότητας προγραµµατισµού (εργασία 1), ή (ii) την υποστήριξη των µαθητών στην κατανόηση βασικών εισαγωγικών εννοιών του προγραµµατισµού (εργασίες 2, 3, 4 και 5). Τα περιβάλλοντα που ανήκουν στην δεύτερη κατηγορία, όσον αφορά στην παιδαγωγική προσέγγιση που ακολουθούν, διακρίνονται σε συστήµατα καθοδήγησης και διδασκαλίας (εργασίες 2 και 3) και σε περιβάλλοντα µάθησης µέσω ανακάλυψης, διερεύνησης και οικοδόµησης (εργασίες 4 και 5). Όσον αφορά στον προτεινόµενο από τους ερευνητές τρόπο αξιοποίησής τους, διακρίνονται σε (i) περιβάλλοντα που µπορεί να αξιοποιηθούν για την εξ αποστάσεως διδασκαλία του προγραµµατισµού (εργασία 2), (ii) σε περιβάλλοντα που µπορούν να αξιοποιηθούν στο πλαίσιο της πραγµατικής τάξης (εργασίες 1, 3, 4 και 5) ή/και (iii) σε περιβάλλοντα που µπορεί να αξιοποιηθούν σε ύστερο χρόνο ως περιβάλλοντα αναπαραγωγής και µελέτης της µαθησιακής δραστηριότητας (εργασία 1). Τέλος, θα πρέπει να σηµειώσουµε ότι η τέταρτη εργασία δεν έχει ως πρωτεύοντα στόχο την παρουσίαση κάποιου εκπαιδευτικού περιβάλλοντος αλλά τη µελέτη της επίδρασης δύο εναλλακτικών αναπαραστάσεων στη µαθησιακή διαδικασία µε την αξιοποίηση κατάλληλων εκπαιδευτικών περιβαλλόντων που έχουν αναπτυχθεί και αξιοποιηθεί στην εκπαιδευτική πράξη. Στη συνέχεια δίνεται µια συνοπτική παρουσίαση των εργασιών που παρουσιάστηκαν στη συγκεκριµένη συνεδρία καθώς και ένας σύντοµος σχολιασµός τους. 2. Παρουσίαση και Σχολιασµός των Εργασιών της Συνεδρίας 2.1 Εργασία 1: Επίβλεψη και υποστήριξη συνεργατικών δραστηριοτήτων κατά τη διδασκαλία αλγορίθµων Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί αξιόλογα υπολογιστικά συνεργατικά περιβάλλοντα, τα οποία δίνουν έµφαση στην υποστήριξη της συνεργασίας των µαθητών, ενώ παρατηρείται

2 έλλειψη εργαλείων που µπορούν να υποστηρίξουν τους εκπαιδευτικούς στη λήψη ρυθµιστικών αποφάσεων στο πλαίσιο εκπόνησης µιας συνεργατικής δραστηριότητας. Η πρώτη εργασία συνεισφέρει θετικά στη συγκεκριµένη περιοχή, παρουσιάζοντας το SynergoSupervisor, το οποίο µπορεί να αποτελέσει ένα σηµαντικό εργαλείο της εργαλειοθήκης του εκπαιδευτικού, στο πλαίσιο εκπόνησης µιας συνεργατικής δραστηριότητας στο αντικείµενο του προγραµµατισµού. Το περιβάλλον µπορεί να αξιοποιηθεί για την υποστήριξη και καθοδήγηση των οµάδων εργασίας των µαθητών καθώς και για τον εντοπισµό τυχόν προβληµάτων που υπάρχουν στη συνεργασία µεταξύ των µελών της οµάδας, τόσο κατά τη διάρκεια εκπόνησης της συνεργατικής δραστηριότητας όσο και µετά την εκπόνησή της, ως εργαλείο αναπαραγωγής και παρατήρησης της µαθησιακής δραστηριότητας. Το περιβάλλον υποστηρίζει ένα σύνολο οπτικοποιήσεων δεδοµένων που συλλέγονται σε επίπεδο τάξης, οµάδας και µαθητή. Ένα ιδιαίτερα χρήσιµο εργαλείο του περιβάλλοντος αποτελεί η δηµιουργία κανόνων από τον ίδιο τον εκπαιδευτικό, οι οποίοι ενεργοποιούν κατάλληλες οπτικοποιήσεις και του δίνουν τη δυνατότητα να εστιάσει την προσοχή του σε σηµεία που εκείνος κρίνει κρίσιµα στο πλαίσιο της συνεργασίας και τον διευκολύνουν στην παρακολούθηση της συνεργατικής συµπεριφοράς των οµάδων εργασίας και των µελών τους. Το SynergoSupervisor, όπως διαφαίνεται από το σενάριο χρήσης που περιγράφεται στην εργασία και από τα µελλοντικά σχέδια των ερευνητών, δεν έχει αξιοποιηθεί σε πραγµατικό χρόνο στην τάξη από ένα σύνολο εκπαιδευτικών. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα να µην µπορούµε να καταλήξουµε σε συµπεράσµατα σχετικά µε τον τρόπο αξιοποίησης του στην τάξη και µε τη βοήθεια που παρέχουν οι διάφορες οπτικοποιήσεις στον εκπαιδευτικό προκειµένου να προβεί σε υποστηρικτικές/ διορθωτικές παρεµβάσεις. Σχετικές µελέτες σε συνθήκες πραγµατικής τάξης µε εκπαιδευτικούς Πληροφορικής µπορεί να αναδείξουν τη συνεισφορά του στη συγκεκριµένη ερευνητική περιοχή. 2.2 Εργασία 2: Η εξ αποστάσεως διδασκαλία του προγραµµατισµού µέσω ενός προσωποποιηµένου στις ανάγκες του µαθητή περιβάλλοντος Στην περιοχή των διαδικτυακών προσαρµοστικών εκπαιδευτικών περιβαλλόντων εντάσσεται η δεύτερη εργασία της συνεδρίας µε στόχο την παρουσίαση ενός περιβάλλοντος για την εξ αποστάσεως διδασκαλία του προγραµµατισµού και συγκεκριµένα την παρουσίαση των βασικών συνιστωσών του περιβάλλοντος, που αφορούν στο πεδίο γνώσης, στο µοντέλο του µαθητή και στην προσαρµοστικότητα.

3 Η συνεισφορά της συγκεκριµένης εργασίας και η διαφοροποίησή της από άλλες σχετικές ερευνητικές προσπάθειες δεν είναι ξεκάθαρη καθώς τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί ένας µεγάλος αριθµός διαδικτυακών προσαρµοστικών συστηµάτων και ιδιαίτερα για τη διδασκαλία εισαγωγικών εννοιών στον προγραµµατισµό. Το συγκεκριµένο περιβάλλον προτείνεται από τους ερευνητές να αξιοποιηθεί στην εξ αποστάσεως διδασκαλία, ενώ θα µπορούσε κάλλιστα να αποτελέσει και ένα συµπληρωµατικό εργαλείο στην περίπτωση της παραδοσιακής διδασκαλίας. Θέµατα που αφορούν (i) στην µοντελοποίηση του µαθητή σχετικά µε τα στερεότυπα του είδους των προγραµµατιστικών λαθών, (ii) στη µοντελοποίηση των ασκήσεων αξιολόγησης και στον εξατοµικευµένο τρόπο επιλογής των ασκήσεων που θα περιλαµβάνονται σε ένα τεστ, (iii) στους κανόνες που ενεργοποιούνται στην προσαρµοστική µηχανή προκειµένου να παρέχουν εξατοµικευµένη ανατροφοδότηση, και (iv) στην επισκόπηση περιβαλλόντων στη συγκεκριµένη ερευνητική περιοχή, δεν παρουσιάζονται ενδελεχώς στη συγκεκριµένη εργασία. Το προτεινόµενο σύστηµα έχει αξιοποιηθεί στο πλαίσιο της πραγµατικής τάξης, παρόλο που προτείνεται από τους ερευνητές ως εργαλείο εξ αποστάσεως διδασκαλίας. Τα αποτελέσµατα που παρουσιάζονται είναι ιδιαίτερα συνοπτικά και κυρίως ποσοτικά, ενώ δεν παρουσιάζονται αποτελέσµατα ούτε διαφαίνεται από τους µελλοντικούς στόχους των ερευνητών, η πραγµατοποίηση επιπλέον ερευνών που θα αφορούν στην αποτελεσµατικότητα του περιβάλλοντος στη µαθησιακή διαδικασία. 2.3 Εργασία 3: Σχεδίαση ενός προσαρµοστικού εκπαιδευτικού ηλεκτρονικού παιχνιδιού για τη διδασκαλία εισαγωγικών εννοιών του προγραµµατισµού Τα ηλεκτρονικά εκπαιδευτικά παιχνίδια αποτελούν µια από τις διδακτικές τεχνικές που µπορεί να συνεισφέρουν θετικά στη διδακτική και µαθησιακή διαδικασία, κινητοποιώντας το µαθησιακό ενδιαφέρον µέσα από την πρόκληση, την περιέργεια, το αίσθηµα ελέγχου και τη φαντασία. Η τρίτη εργασία εντάσσεται στη συγκεκριµένη ερευνητική περιοχή και στόχος της είναι η παρουσίαση του σχεδιασµού ενός παιχνιδιού που µπορεί να αξιοποιηθεί στη διδασκαλία βασικών εννοιών του προγραµµατισµού. Μέσα από τον εικονικό κόσµο του εκπαιδευτικού παιχνιδιού TALENT και ένα εκπαιδευτικό σενάριο, ο µαθητής αναλαµβάνει συγκεκριµένο ρόλο και εµπλέκεται ενεργά µε στόχο να ολοκληρώσει τις αποστολές που προτείνονται από το περιβάλλον. Μέσω των αποστολών, που αντιστοιχούν στην εκπόνηση προγραµµατιστικών δραστηριοτήτων επιδιώκεται να επιτευχθούν συγκεκριµένοι µαθησιακοί στόχοι. Βασικά χαρακτηριστικά του TALENT αποτελούν (i) η παροχή µιας µίνι-γλώσσας προγραµµατισµού, όπου οι εντολές της γλώσσας παρουσιάζονται σε µια εργαλειοθήκη και αξιοποιούνται wizards για τη σύνταξή τους, (ii) η διατήρηση στο περιβάλλον του µοντέλου του µαθητή µε στόχο την παροχή ανατροφοδότησης στο µαθητή σχετικά µε τη µαθησιακή του πορεία στο πλαίσιο του

4 παιχνιδιού αλλά και την καλλιέργεια του αναστοχασµού όσον αφορά στη σύγκριση της πορείας/προόδου του µαθητή µε το σύνολο των άλλων µαθητών, (iii) η παρουσία ενός παιδαγωγικού πράκτορα µε στόχο τόσο την παρακίνηση του µαθητή να συνεχίσει τις προσπάθειές του όσο και την καθοδήγησή του στον εικονικό κόσµο µέσω εξατοµικευµένων προτάσεων για τις αποστολές που θα πρέπει να ακολουθήσει για να επιτύχει τους στόχους του, και (iv) η δυνατότητα αξιοποίησης του περιβάλλοντος σε οποιοδήποτε επίπεδο εκπαίδευσης ή γνωστικό αντικείµενο, αναπροσαρµόζοντας ή µεταβάλλοντας τις µαθησιακές δραστηριότητες που παρέχονται σε επίπεδο αποστολών του παιχνιδιού. Το προτεινόµενο σύστηµα, παρόλο που βρίσκεται ακόµα σε επίπεδο σχεδιασµού όσον αφορά στις λειτουργίες του µοντέλου µαθητή και του παιδαγωγικού πράκτορα, αποτελεί µια ενδιαφέρουσα προσέγγιση για τη διδασκαλία βασικών εννοιών προγραµµατισµού σε µαθητές δευτεροβάθµιας ή/και τριτοβάθµιας εκπαίδευσης, υποστηρίζοντας την εξατοµικευµένη µάθηση και εµπλέκοντας ενεργά τους µαθητές στη µαθησιακή διαδικασία. Όπως επισηµαίνεται από τους ερευνητές, στα άµεσα σχέδιά τους εντάσσεται ένα σύνολο µελετών µε στόχο τη διερεύνηση της αποτελεσµατικότητας του περιβάλλοντος στη µάθηση. 2.4 Εργασία 4: Επίδραση της χρήσης πολλαπλών αναπαραστάσεων σε εκπαιδευτικό περιβάλλον προγραµµατισµού Η τέταρτη εργασία διαφοροποιείται από τις υπόλοιπες της συνεδρίας καθώς δεν έχει ως άµεσο στόχο την παρουσίαση κάποιου υπολογιστικού περιβάλλοντος αλλά την παρουσίαση των αποτελεσµάτων µιας µελέτης περίπτωσης σχετικά µε την επίδραση των διαγραµµάτων ροής και του ψευδοκώδικα σε αρχάριους προγραµµατιστές, µε την αξιοποίηση δύο αντίστοιχων υπολογιστικών περιβαλλόντων, του «ηµιουργού ιαγραµµάτων Ροής» και του «ιερµηνευτή της Γλώσσας». Τα συγκεκριµένα περιβάλλοντα αποτελούν δύο χρήσιµα εργαλεία της εργαλειοθήκης του εκπαιδευτικού για τη διδασκαλία βασικών εννοιών του προγραµµατισµού στη δευτεροβάθµια ή/και τριτοβάθµια εκπαίδευση. Από τα αποτελέσµατα της µελέτης διαφαίνεται ότι δεν υπάρχει στατιστική σηµαντική διαφορά στην επίδοση των αρχάριων προγραµµατιστών σε συνάρτηση µε το εργαλείο που χρησιµοποιείται για την εκπόνησης της δραστηριότητας (διάγραµµα ροής ή ψευδοκώδικας), την κατεύθυνση που ακολούθησαν οι συµµετέχοντες στη µελέτη στο Λύκειο (θεωρητική, τεχνολογική ή θετική) και το φύλο τους. Όπως επισηµαίνεται από τους ερευνητές, τα αποτελέσµατα της µελέτης τους σχετικά µε την επίδραση της χρησιµοποιούµενης αναπαράστασης στη µαθησιακή διαδικασία έρχονται σε αντίθεση µε τα αποτελέσµατα άλλων µελετών που έχουν διεξαχθεί µε το συγκεκριµένο στόχο. Οι ερευνητές αναφέρουν πιθανούς λόγους στους οποίους µπορεί να οφείλονται οι διαφοροποιήσεις στα αποτελέσµατα, οι οποίοι όµως χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης. Τέλος, ιδιαίτερα ενδιαφέρουσες κρίνονται οι µελέτες που σκοπεύουν οι ερευνητές να πραγµατοποιήσουν στα µελλοντικά τους σχέδια, σχετικά µε

5 την αξιοποίηση του «ηµιουργού ιαγραµµάτων Ροής» και του «ιερµηνευτή της Γλώσσας» στη µαθησιακή διαδικασία. 2.5 Εργασία 5: Σχεδιασµός ενός περιβάλλοντος δυναµικής οπτικοποίησης αλγορίθµων: Το σύστηµα DAVE Στην περιοχή των συστηµάτων οπτικοποίησης αλγορίθµων και προγραµµάτων εντάσσεται η τελευταία εργασία της συνεδρίας µε στόχο την παρουσίαση του σχεδιασµού του ανοικτού εκπαιδευτικού περιβάλλοντος οπτικοποίησης-προσοµοίωσης αλγορίθµων DAVE. Το DAVE υποστηρίζει διαδικασίες δυναµικής οπτικοποίησης αλγορίθµων µε απώτερο στόχο την οικοδόµηση αποτελεσµατικών αναπαραστάσεων από τους µαθητές για βασικές προγραµµατιστικές έννοιες, δοµές και αλγορίθµους. Βασικό χαρακτηριστικό του προτεινόµενου συστήµατος αποτελεί ο υψηλός βαθµός αλληλεπίδρασης του µαθητή µε το σύστηµα µε βάση την αυτοµατοποιηµένη παραγωγή της οπτικοποίησης του κώδικα του µαθητή. Ο µαθητής έχει τη δυνατότητα να γράψει το δικό του αλγόριθµο ενώ παράγεται δυναµικά η οπτικοποίηση του µέσω κατάλληλων γραφικών αναπαραστάσεων. Επίσης, µπορεί να διερευνήσει τη συµπεριφορά του αλγορίθµου που έχει συγγράψει λαµβάνοντας ανάδραση από τη δυναµική οπτικοποίησή του. Αν και η διερεύνηση της αποτελεσµατικότητας του προτεινόµενου συστήµατος στη µαθησιακή διαδικασία αποτελεί µελλοντικό στόχο των ερευνητών, από την περιγραφή των λειτουργιών του DAVE διαφαίνεται ότι µπορεί να αποτελέσει µια ενδιαφέρουσα πρόταση αξιοποίησης λογισµικού οπτικοποίησης-προσοµοίωσης αλγορίθµων στην τάξη. Επίσης, η εκτενής επισκόπηση των συστηµάτων οπτικοποίησης αλγορίθµων και προγραµµάτων που παρουσιάζεται στο πλαίσιο της εργασίας κρίνεται ιδιαίτερα θετική καθώς δίνει τη δυνατότητα στους αναγνώστες της εργασίας (π.χ. εκπαιδευτικούς) να γνωρίσουν τη συγκεκριµένη περιοχή και να προβληµατιστούν στην αξιοποίηση τέτοιων συστηµάτων στην διδακτική τους πρακτική. 3. Συµπεράσµατα Από τις εργασίες που παρουσιάστηκαν στη 16 η παράλληλη συνεδρία διαφαίνεται ο προβληµατισµός της εκπαιδευτικής κοινότητας σε θέµατα που αφορούν στη διδασκαλία του προγραµµατισµού και η ενεργή εµπλοκή των µελών της (ερευνητών και εκπαιδευτικών) στην ανάπτυξη κατάλληλων εκπαιδευτικών περιβαλλόντων. Τα εκπαιδευτικά περιβάλλοντα που παρουσιάστηκαν αποτελούν αξιόλογες προτάσεις εµπλουτισµού της διδακτικής διαδικασίας του προγραµµατισµού, τόσο για την υποστήριξη των µαθητών όσο και των εκπαιδευτικών, αξιοποιώντας ενδιαφέρουσες προσεγγίσεις, όπως της διερεύνησης, του παιχνιδιού, της εξατοµικευµένης µάθησης, των εναλλακτικών αναπαραστάσεων και της οπτικοποίησης.