Αλγοριθμικές δομές επανάληψης - Όσο συνθήκη... επανάλαβε

Transcript

1 Αλγοριθμικές δομές επανάληψης - Όσο συνθήκη... επανάλαβε Κοκκαλάρα Μαρία 1, Μελιοπούλου Ελισσάβετ 2, Καπανιάρης Αλέξανδρος 3 mkokalara@gmail.com, elmeliop@sch.gr, kapaniaris@sch.gr 1 Εκπαιδευτικός ΠΕ Εκπαιδευτικός ΠΕ Υπεύθυνος ΚΕ.ΠΛΗ.ΝΕ.Τ. Μαγνησίας, Επιμορφωτής Β επιπέδου κλάδου ΠΕ19-20 Περίληψη Στη παρούσα εργασία παρουσιάζεται μια διδακτική πρόταση που εντάσσεται στο μάθημα «Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον» της Γ τάξης του Γενικού Λυκείου και ειδικότερα στην θεματική ενότητα που αφορά στις δομές επανάληψης. Επίσης το παρόν σενάριο θα μπορούσε να εφαρμοστεί στην Α' και Β τάξη Γενικού Λυκείου στα μαθήματα επιλογής «Εφαρμογές Υπολογιστών» και «Εφαρμογές Πληροφορικής». Το εκπαιδευτικό σενάριο σχετίζεται με τις έννοιες των δομών επανάληψης (όσο... επανάλαβε...τέλος_επανάληψης). Σκοπός του σεναρίου είναι οι μαθητές να μπορούν να αναγνωρίσουν τη σημασία της δομής επανάληψης, γιατί χρησιμοποιείται, πού χρησιμοποιείται και με ποιον τρόπο αλλά και πώς θα μπορούν να σχεδιάζουν και να αναπτύσσουν επαναληπτικές αλγοριθμικές δομές που να επιλύουν προβλήματα της καθημερινής τους ζωής βλέποντας τα αποτελέσματα άμεσα και κωδικοποιημένα στον υπολογιστή σε μορφή ψευδογλώσσας. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται στην παρούσα διδακτική παρέμβαση είναι ο Διερμηνευτής της ΓΛΩΣΣΑΣ, ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης αλγορίθμων σε μορφή ψευδοκώδικα. Λέξεις κλειδιά: δομές επανάληψης, αλγοριθμική, διερμηνευτής ΓΛΩΣΣΑ, εποικοδομητισμός Εισαγωγή Το διδακτικό σενάριο το οποίο σχεδιάσαμε και αναπτύξαμε αποτελεί μία προσομοίωση της πραγματικής ζωής προκειμένου να ενεργοποιηθεί το ενδιαφέρον των μαθητών και να προκαλέσουν από μόνοι τους κίνητρα για μάθηση. Υιοθετήσαμε τις ιδέες του Piaget: «Ο διδάσκων οφείλει να δημιουργεί κατάλληλες συνθήκες για να μπορέσουν οι μαθητές να οικοδομήσουν τις γνώσεις τους» (Piaget, J., 1972) αλλά και τις ιδέες του Vygotsky που τόνισε ότι η ανάπτυξη των παιδιών εξαρτάται από τις αλληλεπιδράσεις του με άλλους ανθρώπους. Η μάθηση συντελείται μέσω της αλληλεπίδρασης του παιδιού με κάποιο άτομο που διαθέτει περισσότερες γνώσεις είτε είναι ο γονέας, ο δάσκαλος είτε κάποιος συνομήλικος του. Σκοπός του σεναρίου είναι, μέσα από τα φύλλα δραστηριότητας και χρησιμοποιώντας τον Διερμηνευτή της Γλώσσας οι μαθητές να μπορούν να αναγνωρίσουν τη σημασία της δομής επανάληψης, γιατί χρησιμοποιείται, πού χρησιμοποιείται και με ποιον τρόπο αλλά και πώς θα μπορούν να σχεδιάζουν και να αναπτύσσουν επαναληπτικές αλγοριθμικές δομές που να επιλύουν προβλήματα της καθημερινής τους ζωής βλέποντας τα αποτελέσματα άμεσα και κωδικοποιημένα στον υπολογιστή σε μορφή ψευδογλώσσας. Για την υλοποίηση του σεναρίου οι μαθητές χωρίστηκαν σε ομάδες των δύο ατόμων και δουλέψανε σε προγραμματιστικό περιβάλλον χρησιμοποιώντας τον Διερμηνευτή της Γλώσσας. Οι περισσότεροι μαθητές δεν έδειξαν να έχουν ιδιαίτερες δυσκολίες με την σύνταξη και εκτέλεση των εντολών. Σύντομη περιγραφή του διδακτικού σεναρίου. Το σενάριο δομείται πάνω στις βασικές αρχές της ομαδοσυνεργατικής μάθησης όπου οι μαθητές καλούνται να παίξουν ρόλους, ρόλους σερβιτόρων αλλά και επιχειρηματιών, ρόλους που ανταποκρίνονται με ρεαλισμό στη σύγχρονη πραγματικότητα. Αφού γίνει μια σύντομη επανάληψη της 1ης μορφής της δομής επανάληψης που εξετάζεται σύμφωνα με το ΑΠΣ/ΔΕΠΠΣ και πριν παραδοθούν τα φύλλα δραστηριότητας στους μαθητές, θα δώσουμε τα βασικά ζητούμενα της δραστηριότητας στους μαθητές που στην ουσία προσομοιώνουν την πραγματική ζωή προκειμένου να ενεργοποιηθεί το ενδιαφέρον τους και να προκαλέσουν από μόνοι τους κίνητρα για μάθηση. Η εκφώνηση της δραστηριότητας είναι: «Θεωρείστε ότι 5 μαθητές από το σύνολο της τάξης εργάζεστε ως σερβιτόροι σε μία μεγάλη καφετέρια. Ο κάθε σερβιτόρος έχει ένα συγκεκριμένο χώρο εξυπηρέτησης πελατών και ένα φορητό μηχανάκι όπου καταχωρούνται οι παραγγελίες που παίρνουν κάθε φορά. Η συγκεκριμένη καφετέρια έχει μια ιδιαιτερότητα. Σερβίρει μόνο καφέ και ειδικότερα τα είδη: φραπέ (Φ) και καπουτσίνο (Κ). Η τιμή του φραπέ είναι 3 ενώ του καπουτσίνου 4. Να γραφεί αλγόριθμος ο οποίος θα διαβάζει το είδος του καφέ, θα καταχωρείται η παραγγελία στο σύστημα και θα εξάγει την απόδειξη που αντιστοιχεί για την κάθε παραγγελία. Σε περίπτωση που στο αυτόματο μηχάνημα εισαχθεί κάποια άλλη ένδειξη, τότε ο αλγόριθμος θα τερματίζεται. Στο τέλος ο αλγόριθμος θα εμφανίζει το συνολικό τζίρο που έκαναν και οι 5 σερβιτόροι αλλά και τον τζίρο του κάθε σερβιτόρου χωριστά». Οι δραστηριότητες της διδασκαλίας του γνωστικού διδασκαλίας, της εμπέδωσης και αξιολόγησης του αντικειμένου γίνονται με τους μαθητές ανά δύο να δουλεύουν στον υπολογιστή χρησιμοποιώντας τον Διερμηνευτή 1

2 της Γλώσσας. Ο χωρισμός των μαθητών έγινε με τέτοιο τρόπο ώστε ο καλύτερος να συνεργάζεται με τον ασθενέστερο προκειμένου ο ασθενέστερος να αντλήσει περισσότερες πληροφορίες. Έπειτα μοιράζονται στους μαθητές τα φύλλα δραστηριότητας (εμπέδωσης) έτσι ώστε να διαπιστώσουμε αν οι μαθητές έχουν κατακτήσει τη γνώση χρησιμοποιώντας όπου είναι απαραίτητο τον Διερμηνευτή της Γλώσσας. Συμπεράσματα Το προτεινόμενο διδακτικό σενάριο υλοποιήθηκε σε μια διδακτική ώρα σύμφωνα με τον αρχικό σχεδιασμό και επιτεύχθηκαν οι μαθησιακοί στόχοι σε μεγάλο βαθμό. Τα συμπεράσματα που καταγράφονται στην παρούσα εισήγηση προέκυψαν από τη διαδικασία του αναστοχασμού, μετά την εφαρμογή του εκπαιδευτικού σεναρίου στην τάξη : οι περισσότεροι μαθητές δεν έδειξαν να έχουν ιδιαίτερες δυσκολίες με την σύνταξη και εκτέλεση των εντολών. Βέβαια υπήρξε διδακτικός θόρυβος αρχικά αλλά κατά την εκτέλεση των φύλλων δραστηριοτήτων, ξεπεράστηκε. Τα φύλλα εργασίας ήταν απλά, ρεαλιστικά και οδήγησαν το μαθητή βήμα βήμα στην ομαλή εξοικείωση του με το λογισμικό. Το ενδιαφέρον των μαθητών σύμφωνα με την παρατήρηση και τις δηλώσεις των ίδιων, ήταν πολύ μεγάλο. Η άμεση οπτικοποίηση των ενεργειών τους (εκτέλεση εντολών) έδειξε να τους ενθουσιάζει. Συμμετείχαν ενεργά όπως φάνηκε κατά την παρατήρηση της υλοποίησης των δραστηριοτήτων, καθώς και από τα συμπληρωμένα φύλλα δραστηριοτήτων. Επίσης η συνεργασία σε ομάδες ήταν ομαλή, αποτελεσματική και ικανοποίησε τους μαθητές, ενώ δυσλειτουργίες στο σχολικό εργαστήριο ώστε να επηρεάσουν το μάθημα δεν υπήρξαν. Από την διαδικασία της σχεδίασης, της υλοποίησης και του αναστοχασμού του εκπαιδευτικού σεναρίου υπήρξαν πολλαπλά οφέλη τόσο για τους μαθητές όσο και για τον εκπαιδευόμενο/η εκπαιδευτικό ολοκληρώνοντας τις γνώσεις τους σε θέματα σχεδίασης ενός δομημένου εκπαιδευτικού σεναρίου με φύλλα δραστηριότητας. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Σενάριο: 1.Τίτλος διδακτικού σεναρίου: Αλγοριθμικές δομές επανάληψης - Όσο συνθήκη... επανάλαβε 2.Εκτιμώμενη διάρκεια διδακτικού σεναρίου 1 διδακτική ώρα 3.Ένταξη του διδακτικού σεναρίου στο πρόγραμμα σπουδών/προαπαιτούμενες γνώσεις Το εκπαιδευτικό σενάριο σχετίζεται άμεσα τόσο με το Διαθεματικό Ενιαίο Πλαίσιο Προγράμματος Σπουδών (Δ.Ε.Π.Π.Σ.) για την Πληροφορική, όσο και με το Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών (Α.Π.Σ.) του Γενικού Λυκείου όπου οι μαθητές θα μπορούν να εφαρμόζουν τεχνικές σχεδίασης και ανάπτυξης αλγορίθμων χρησιμοποιώντας τις επαναληπτικές δομές. Η εξοικείωση των μαθητών με τις τεχνικές αυτές στοχεύουν στην συνθετική ανάλυση προβλημάτων που αντιμετωπίζουν στην καθημερινή τους ζωή ώστε να μπορούν να τα επιλύσουν, οξύνοντας ταυτόχρονα την κριτική σκέψη και την αναλυτική ικανότητά τους. Το σενάριο θα διδαχθεί σε μαθητές της Γ τάξης του Γενικού Λυκείου, στο πλαίσιο του μαθήματος «Ανάπτυξη εφαρμογών σε προγραμματιστικό περιβάλλον». Επίσης το παρόν σενάριο θα μπορούσε να εφαρμοστεί στην Α' και Β τάξη Γενικού Λυκείου στα μαθήματα επιλογής Εφαρμογές Υπολογιστών και Εφαρμογές Πληροφορικής. Οι μαθητές θα πρέπει ήδη να γνωρίζουν το προγραμματιστικό περιβάλλον του Διερμηνευτή της Γλώσσας έχοντας ήδη πραγματοποιήσει σχετικές δραστηριότητες χρησιμοποιώντας τις ακολουθιακές δομές και τις δομές επιλογής ώστε να επιλύουν προβλήματα που αντιμετωπίζουν καθημερινά. Επίσης έχουν εισαχθεί στην 'Όσο συνθήκη...επανάλαβε πραγματοποιώντας φύλλα δραστηριοτήτων που αφορούν τη σωστή σύνταξη της δομής καθώς και αρχικοποιήσεις μετρητών-αθροιστών. Θα πρέπει να τονίσουμε ότι συνάμα με την αναπαράσταση των διαφόρων προβλημάτων σε αλγόριθμο, οι μαθητές γνωρίζουν ήδη και τις βασικές αρχές υλοποίησης των παραπάνω προβλημάτων σε μια γλώσσα προγραμματισμού(δημιουργία προγράμματος-διαφορές αλγορίθμου-προγράμματος). Οι υπόλοιπες δεξιότητες αποκτώνται σταδιακά με τη χρήση του λογισμικού προγραμματισμού. 4.Σκοποί και στόχοι του διδακτικού σεναρίου Σκοπός του σεναρίου είναι οι μαθητές να μπορούν να αναγνωρίσουν τη σημασία της δομής επανάληψης, γιατί χρησιμοποιείται, πού χρησιμοποιείται και με ποιον τρόπο αλλά και πώς θα μπορούν να σχεδιάζουν και να αναπτύσσουν επαναληπτικές αλγοριθμικές δομές που να επιλύουν προβλήματα της καθημερινής τους ζωής βλέποντας τα αποτελέσματα άμεσα και κωδικοποιημένα στον υπολογιστή σε μορφή ψευδογλώσσας. Οι Διδακτικοί Στόχοι του σεναρίου είναι: 2

3 Α. Ως προς το γνωστικό αντικείμενο Οι μαθητές να διακρίνουν την αναγκαιότητα χρήσης της δομής επανάληψης (όσο... επανάλαβε...τέλος_επανάληψης) Οι μαθητές να συντάσσουν σωστά την παραπάνω δομή επανάληψης (όσο... τέλος επανάληψης) Να μπορούν οι μαθητές να αντιληφθούν την αναγκαιότητα της αρχικοποίησης των μεταβλητών-μετρητών Οι μαθητές να διακρίνουν τον ατέρμων βρόγχο Β. Ως προς τη χρήση των νέων τεχνολογιών Να μπορούν οι μαθητές να αναπαριστούν ένα πρόβλημα που εμπεριέχει δομές επανάληψης κωδικοποιημένο σε γλώσσα βλέποντας τα αποτελέσματα άμεσα στον υπολογιστή Να εξοικειωθούν με τη χρήση ΤΠΕ Γ. Ως προς τη μαθησιακή διαδικασία Οι μαθητές να αναπτύξουν ομαδοσυνεργατικές δεξιότητες Οι μαθητές να ενδυναμώσουν το αίσθημα ευθύνης και κριτικής σκέψης μέσω των δραστηριοτήτων που καλούνται να φέρουν εις πέρας. 5.Περιγραφή του διδακτικού σεναρίου Με την έναρξη του μαθήματος ο καθηγητής ζητά από τους μαθητές να μιλήσουν για την εμπειρία τους σχετικά με περιπτώσεις δομών επανάληψης από παραδείγματα μέσα από τη ζωή και την αξιοποίησή τους κατά την εκπαιδευτική διαδικασία. π.χ. «να δίνω μέχρι 3 φορές ένα Pin για να ανοίξω το κινητό μου και να εμφανίζει το μήνυμα καλώς ήρθατε ή αν κάνω λάθος 3 φορές το μήνυμα κλειδώθηκε». Στη συνέχεια, με τη βοήθεια του βιντεοπροβολέα προβάλει τους στόχους και παρουσιάζει τις δυνατότητες που παρέχουν οι επαναληπτικές δομές και το πως μπορούν να τις χρησιμοποιήσουν οι μαθητές στην επίλυση σχετικών αλγοριθμικών προβλημάτων. Διεξάγεται συζήτηση με στοιχεία καταιγισμού ιδεών και οι μαθητές ενθαρρύνονται να διατυπώσουν όποια ιδέα τους έρχεται στο μυαλό ακόμα και αν αυτή φαντάζει απραγματοποίητη. Δε γίνεται κριτική όσο παρουσιάζονται οι ιδέες ωστόσο οι μαθητές θα κληθούν αργότερα να τις εξηγήσουν. Κατόπιν τους δίνεται ένα σενάριο από την καθημερινή ζωή όπως περιγράφηκε παραπάνω προκειμένου να κατανοήσουν τη σημαντικότητα των δομών επανάληψης. Τονίζουμε ότι ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι καθοδηγητικός και συντονιστικός. Στη συνέχεια δίνονται στους μαθητές τα Φύλλα Εργασίας (βλ. παρακάτω) για να διαπραγματευθούν τις αντίστοιχες δραστηριότητες όπου θα συνεργασθούν ανά δύο προκειμένου να τις διεκπεραιώσουν. 6.Επιστημολογική προσέγγιση και εννοιολογική ανάλυση-θέματα θεωρίας του διδακτικού σεναρίου Οι επαναληπτικές δομές υπήρξαν από τα πλέον διερευνημένα θέματα στη Διδακτική της Πληροφορικής σε όλες τις βαθμίδες εκπαίδευσης από πολλούς ερευνητές κι ερευνητικές ομάδες. Η συγκεκριμένη δομή επανάληψης(όσο συνθήκη επανάλαβε) αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του δομημένου προγραμματισμού. Θεωρητικά είναι γνωστό από το 1966(θεώρημα Boehm και Jacopini) ότι η δομή «όσο συνθήκη επανάλαβε» είναι αρκετή από μόνη της για να καλύψει όλες τις περιπτώσεις που μπορούν να παρουσιαστούν. Επίσης, όπως είναι γνωστό, ένα μικρό(μόλις 2 σελίδων κείμενο του E.W.Dijkstra, στο τέλος της δεκαετίας του 1960) σήμανε την αρχή του τέλους για τον προγραμματισμό «σπαγγέτι» όπως ονομαζόταν, επειδή η χωρίς περιορισμό χρήση της εντολής go to έκανε τα διαγράμματα ροής της εποχής εκείνης να μοιάζουν σα σπαγγέτι. Ο E.W.Dijkstra εισήγαγε την εποχή του δομημένου προγραμματισμού που ουσιαστικά καθιέρωσε τον προγραμματισμό που βασίζεται πάνω στις τρεις διαδεδομένες μορφές επαναληπτικών δομών (E.W.Dijkstra 1960 στο: Επιμορφωτικό υλικό για την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών, τεύχος 6Β κλάδων: ΠΕ19-20 ). Η διαδικασία ή το σύνολο εντολών της δομής, επαναλαμβάνεται όσο η συνθήκη είναι αληθής. Ο αντίστοιχος έλεγχος πραγματοποιείται πριν από το σώμα της επαναληπτικής διαδικασίας. Προτιμάται η χρήση της συγκεκριμένης δομής, όταν ο αριθμός των επαναλήψεων είναι άγνωστος. 7.Χρήση Η.Υ. και γενικά ψηφιακών μέσων για το διδακτικό σενάριο Οι ΤΠΕ εγείρουν το ενδιαφέρον των μαθητών και δίνουν αφ ενός την ευκαιρία άσκησης της κρίσης και της δημιουργικότητας τους και αφ ετέρου την ευκαιρία στο δάσκαλο να παρακινήσει τους μαθητές σε μια αμφίδρομη σχέση αλληλεπίδρασης μαθητή λογισμικού. 3

4 Για την διδασκαλία του σεναρίου απαιτούνται: εργαστήριο πληροφορικής, στο οποίο θα πρέπει να έχει εγκατασταθεί το λογισμικό Διερμηνευτής της Γλώσσας βιντεοπροβολέας, ώστε να μπορεί ο εκπαιδευτικός να προβάλλει το περιβάλλον του Διερμηνευτής της Γλώσσας Ο Διερμηνευτής της ΓΛΩΣΣΑΣ είναι ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης αλγορίθμων σε μορφή ψευδοκώδικα, ειδικά σχεδιασμένο για τη ΓΛΩΣΣΑ προγραμματισμού που διδάσκεται στο πλαίσιο του μαθήματος Ανάπτυξη εφαρμογών σε προγραμματιστικό περιβάλλον (ΑΕΠΠ) της Γ τάξης Γενικού Λυκείου. Είναι εγκεκριμένος από το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο ως κατάλληλος για εργαστηριακή χρήση στη Β/θμια εκπαίδευση και έχει διατεθεί σε όλα τα σχολεία μέσω του πακέτου Αλγοριθμική και Προγραμματισμός του ΥΠΕΠΘ. Το περιβάλλον «Γλώσσα» έχει απλή διεπιφάνεια χρήστη και απλό συντάκτη που διευκολύνει τη συγγραφή κώδικα. Επιτρέπει τη βηματική εκτέλεση προγραμμάτων και αλγορίθμων και επισημαίνει τα λάθη που εμφανίζονται με περιγραφικό και κατανοητό τρόπο. Μπορεί να δράσει συμπληρωματικά με το μάθημα και να υποβοηθήσει τη διεξαγωγή του σεναρίου. Παρακολουθώντας και πιθανώς μεταβάλλοντας τις τιμές των μεταβλητών για οποιοδήποτε υποπρόγραμμα, ο μαθητής μπορεί να επέμβει στη ροή εκτέλεσης του προγράμματος, ανακαλύπτοντας και διορθώνοντας έτσι τυχόν λογικά λάθη του αλγορίθμου. Ο Διερμηνευτής προειδοποιεί όταν κατά την εκτέλεση γίνεται χρήση κάποιας μη αρχικοποιημένης μεταβλητής. Μάλιστα, εμφανίζεται μήνυμα λάθους εκτέλεσης ακόμα και όταν ξεχάσουμε να αναθέσουμε τιμή σε μια συνάρτηση. Σε μερικές περιπτώσεις ένα πρόγραμμα μπορεί να πέσει σε άπειρο βρόχο (endless loop) - για παράδειγμα αν παραλείψουμε να μεταβάλλουμε το μετρητή σε μία εντολή Όσο. Σε αυτή την περίπτωση ο Διερμηνευτής εμφανίζει ένα προειδοποιητικό μήνυμα. Τα διδακτικά οφέλη (ή «προστιθέμενη αξία») από τη χρήση του ψηφιακού μέσου μπορεί να αποδειχθούν πολύ σημαντικά, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις στις οποίες τα αποτελέσματα είναι αναπάντεχα ή οι μαθητές δεν μπορούν πάντοτε να κατανοήσουν τον τρόπο λειτουργίας του Η.Υ κατά την εκτέλεση ενός προγράμματος. 8.Αναπαραστάσεις των μαθητών/πρόβλεψη δυσκολιών στο διδακτικό σενάριο Οι συνηθέστερες δυσκολίες που συναντούν οι μαθητές στην κατανόηση των δομών επανάληψης είναι οι εξής: 1. Οι μαθητές αδυνατούν να ορίσουν με επιτυχία την συνθήκη εξόδου από έναν βρόγχο 2. Δεν μπορούν να καθορίσουν την εμβέλεια του βρόγχου (αρχή και τέλος) 3. Πολλοί μαθητές πιστεύουν ότι ένα βρόγχος «ΟΣΟ ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ» τερματίζεται τη στιγμή που η συνθήκη ελέγχου παύει να αληθεύει (daemon-exit) και όχι αφού η συνθήκη ελεγχθεί κατά την αμέσως επόμενη επανάληψη 9.Διδακτικό συμβόλαιο Οι μαθητές κατά την εκπόνηση του εκπαιδευτικού σεναρίου συνεργάστηκαν μεταξύ τους με τρόπο τέτοιο ώστε ο ασθενέστερος να αντλήσει περισσότερες πληροφορίες από τον συνεργάτη του. Είναι ήδη εξοικειωμένοι με το περιβάλλον του λογισμικού Διερμηνευτής της Γλώσσας, οπότε δεν αναμένονται δυσκολίες κατά την εκπόνηση των φύλλων δραστηριοτήτων μιας και τα φύλλα δραστηριότητας είναι εμπέδωσης. Το διδακτικό σενάριο τους έδωσε τα κίνητρα να κατανοήσουν σε βάθος τις γνώσεις που έχουν ήδη αποκτήσει, γνώσεις που σχετίζονται με βασικές έννοιες προγραμματισμού όπως : μεταβλητών, αρχικοποιήσεις μετρητών, απλών εντολών σειριακών δομών(διαβασε, ΕΜΦΑΝΙΣΕ), δομών επιλογής(αν ΤΟΤΕ ΑΛΛΙΩΣ) αλλά και εντολών σύνθετων δομών επανάληψης. 10.Μεθοδολογική προσέγγιση Αφού γίνει μια σύντομη επανάληψη της 1ης μορφής της δομής επανάληψης που εξετάζεται σύμφωνα με το ΑΠΣ/ΔΕΠΠΣ και πριν παραδοθούν τα φύλλα δραστηριότητας στους μαθητές, θα δώσουμε τα βασικά ζητούμενα της δραστηριότητας στους μαθητές που στην ουσία προσομοιώνουν την πραγματική ζωή προκειμένου να ενεργοποιηθεί το ενδιαφέρον τους και να προκαλέσουν από μόνοι τους κίνητρα για μάθηση(σκυλογιάννης &. Στέργου, (2010). Η εκφώνηση της δραστηριότητας είναι: «Θεωρείστε ότι 5 μαθητές από το σύνολο της τάξης εργάζεστε ως σερβιτόροι σε μία μεγάλη καφετέρια. Ο κάθε σερβιτόρος έχει ένα συγκεκριμένο χώρο εξυπηρέτησης πελατών και ένα φορητό μηχανάκι όπου καταχωρούνται οι παραγγελίες που παίρνουν κάθε φορά. Η συγκεκριμένη καφετέρια έχει μια ιδιαιτερότητα. Σερβίρει μόνο καφέ και ειδικότερα τα είδη: φραπέ (Φ) και καπουτσίνο (Κ). Η τιμή του φραπέ είναι 3 ενώ του καπουτσίνου 4. Να γραφεί αλγόριθμος ο οποίος θα διαβάζει το είδος του καφέ, θα καταχωρείται η παραγγελία στο σύστημα και θα εξάγει την απόδειξη που αντιστοιχεί για την κάθε παραγγελία. Σε περίπτωση που στο αυτόματο μηχάνημα εισαχθεί κάποια άλλη ένδειξη, τότε ο αλγόριθμος θα τερματίζεται. Στο τέλος ο αλγόριθμος θα εμφανίζει το συνολικό τζίρο που έκαναν και οι 5 σερβιτόροι αλλά και τον τζίρο του κάθε σερβιτόρου χωριστά». Οι δραστηριότητες της διδασκαλίας του γνωστικού διδασκαλίας, της εμπέδωσης και αξιολόγησης του αντικειμένου γίνονται με τους μαθητές ανά δύο να δουλεύουν στον υπολογιστή χρησιμοποιώντας τον Διερμηνευτή 4

5 της Γλώσσας. Ο χωρισμός των μαθητών έγινε με τέτοιο τρόπο ώστε ο καλύτερος να συνεργάζεται με τον ασθενέστερο προκειμένου ο ασθενέστερος να αντλήσει περισσότερες πληροφορίες. Έπειτα μοιράζονται στους μαθητές τα φύλλα δραστηριότητας (εμπέδωσης) έτσι ώστε να διαπιστώσουμε αν οι μαθητές έχουν κατακτήσει τη γνώση χρησιμοποιώντας όπου είναι απαραίτητο τον Διερμηνευτή της Γλώσσας. 11.Υποκείμενη θεωρία μάθησης Υιοθετούμε τις βασικές ιδέες του Piaget :«Ο διδάσκων οφείλει να δημιουργεί κατάλληλες συνθήκες για να μπορέσουν οι μαθητές να οικοδομήσουν τις γνώσεις τους» (Piaget, J., 1972). Το σενάριο είναι θεμελιωμένο στην θεωρία μάθησης του εποικοδομητισμού διότι ο μαθητής χτίζει την γνώση του ανιχνεύοντας, διερευνώντας και αλληλεπιδρώντας οπτικά με τις βασικές εντολές της γλώσσας προγραμματισμού του Διερμηνευτή της Γλώσσας δημιουργώντας απλά αλλά και σύνθετα προγράμματα. Σύμφωνα με τον Vygotsky η κοινωνική αλληλεπίδραση προκαλεί αλλαγές στη σκέψη και στη συμπεριφορά των παιδιών. Η ανάπτυξη των παιδιών εξαρτάται από τις αλληλεπιδράσεις του με άλλους ανθρώπους, και της διαδικασίας της μάθησης που συντελείται μέσου της αλληλεπίδρασης του παιδιού με κάποιο άτομο που διαθέτει περισσότερες γνώσεις είτε είναι ο γονέας, ο δάσκαλος είτε κάποιος συνομήλικος του. Οι κοινωνικές αλληλεπιδράσεις παίζουν ένα βασικό ρόλο τόσο στην κατανόηση της γνώσης και στην απόκτηση δεξιοτήτων όσο και στην κοινωνικο-γνωστική ανάπτυξη των παιδιών. 12.Οργάνωση της τάξης εφικτότητα σχεδίασης Το μάθημα θα πραγματοποιηθεί στο σχολικό εργαστήριο πληροφορικής. Οι μαθητές θα εργαστούν ομαδικά ανά δυο παιδιά σε κάθε ηλεκτρονικό υπολογιστή. Θα χρησιμοποιηθεί ένα κοινωνιόγραμμα όπου ο καλύτερος μαθητής θα συνεργαστεί με τον χειρότερο για να υπάρξουν μαθησιακές συγκρούσεις που θα οδηγήσουν στην κατάκτηση και εμπέδωση νέας και υπάρχουσας γνώσης αντίστοιχα. Οι μαθητές χρησιμοποιώντας τον Διερμηνευτή της γλώσσας θα κληθούν να επιλύσουν προβλήματα που περιλαμβάνουν αλγοριθμικές δομές επανάληψης χρησιμοποιώντας το λογισμικό με βάση φύλλα δραστηριοτήτων. Ο προβλεπόμενος χρόνος κρίνεται ότι θα είναι επαρκής, καθώς δεν αναμένεται σημαντικός διδακτικός θόρυβος. 13.Αξιολόγηση Η αξιολόγηση των μαθητών θα πραγματοποιηθεί στο τέλος της διδακτικής ώρας με τα παραπάνω Φύλλα εργασίας στα οποίο θα ληφθούν υπόψη : α) αν ο μαθητής κατάλαβε την όσο...επανάλαβε και πότε τελειώνει η επανάληψη, β) αν ο μαθητής μπόρεσε να διαχειριστεί εντολές επανάληψης (μονή αλλά και διπλή συνθήκη καθώς επίσης και συνθήκες επιλογής μέσα στην επανάληψη), γ) αν οικοδομήθηκε η έννοια της αρχικοποίησης. Ειδικότερα χρησιμοποιήθηκε η παρακάτω σχάρα που στοχεύει στο αν και κατά πόσο επιτεύχθηκαν οι στόχοι του σεναρίου: Ο/η μαθητής/τρια κατάλαβε την όσο...επανάλαβε και πότε τελειώνει η επανάληψη; Ναι Όχι Αρκετά Ο/η μαθητής/τρια μπόρεσε να διαχειριστεί εντολές επανάληψης (μονή αλλά και διπλή συνθήκη καθώς επίσης και συνθήκες επιλογής μέσα στην επανάληψη); Ναι Όχι Αρκετά Οικοδομήθηκε η έννοια της αρχικοποίησης; Ναι Όχι Αρκετά 14.Προτάσεις για επέκταση 1.Προτείνεται να δοθεί στους μαθητές ως άσκηση για το σπίτι η ίδια δραστηριότητα «Θεωρείστε ότι 5 μαθητές από το σύνολο της τάξης εργάζεστε ως σερβιτόροι σε μία μεγάλη καφετέρια. Ο κάθε σερβιτόρος έχει ένα συγκεκριμένο χώρο εξυπηρέτησης πελατών και ένα φορητό μηχανάκι όπου καταχωρούνται οι παραγγελίες που παίρνουν κάθε φορά. Η συγκεκριμένη καφετέρια έχει μια ιδιαιτερότητα. Σερβίρει μόνο καφέ και ειδικότερα τα είδη: φραπέ (Φ) και καπουτσίνο (Κ). Η τιμή του φραπέ είναι 3 ενώ του καπουτσίνου 4. Να γραφεί αλγόριθμος ο οποίος θα διαβάζει το είδος του καφέ, θα καταχωρείται η παραγγελία στο σύστημα και θα εξάγει την απόδειξη που αντιστοιχεί για την κάθε παραγγελία. Σε περίπτωση που στο αυτόματο μηχάνημα εισαχθεί κάποια άλλη ένδειξη, τότε ο αλγόριθμος θα τερματίζεται. Στο τέλος ο αλγόριθμος θα εμφανίζει το συνολικό τζίρο που έκαναν και οι 5 σερβιτόροι αλλά και τον τζίρο του κάθε σερβιτόρου χωριστά». 5

6 με την προσθήκη του παρακάτω ερωτήματος : Αν κάποιος ή κάποιοι σερβιτόροι πραγματοποίησαν τζίρο μεγαλύτερο από τον Μέσο όρο του συνολικού τζίρου των 5 σερβιτόρων, να εμφανίζεται ένα μήνυμα όπου ο ιδιοκτήτης της καφετέριας του προσφέρει την δυνατότητα να κεράσει μία μέρα 5 φίλους του στην ίδια καφετέρια. 2. Η παραπάνω δραστηριότητα να υλοποιηθεί σε πρόγραμμα(τετράδιο) και όχι σε αλγόριθμο. 15.Χρήση εξωτερικών πηγών 1. Σκυλογιάννης, Θ. Στέργου, Σ. (2010). Πρόταση για τη Διδασκαλία της Δομής Επανάληψης «Όσο» στο 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Διδακτική της Πληροφορικής», Αθήνα: Ε.Κ.ΠΑ., Ε.Τ.Π.Ε. 2. Ο Διερμηνευτής της ΓΛΩΣΣΑΣ, για την «Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον» (ΑΕΠΠ), διαθέσιμο στο : ημερομηνία ανάκτησης: 3 Ιανουαρίου Επιμορφωτικό υλικό για την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών, τεύχος 6Β κλάδων: ΠΕ Piaget, J. (1972). The principles of genetic epistemology, New York: Basic Books 16.Φύλλα Εργασίας Θα χρησιμοποιηθούν τρία (3) Φύλλα Εργασίας που περιλαμβάνουν δραστηριότητες που αφορούν εμφανίσεις τιμών, πόσες φορές θα εκτελεστεί η επανάληψη, αρχικοποιήσεις μετρητών καθώς και λάθη συντακτικά και λογικά όπου με τη βοήθεια του Διερμηνευτή θα προσπαθήσουν να τα διορθώσουν. 6

7 ΦΥΛΛΟ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ 1(Εμπέδωσης) ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ (ΟΣΟ...ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ...ΤΕΛΟΣ _ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ) ΤΑΞΗ/ΤΜΗΜΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΒΗΜΑ 1 ο : θεωρείστε ότι 5 μαθητές από το σύνολο της τάξης εργάζεστε ως σερβιτόροι σε μία μεγάλη καφετέρια. Ο κάθε σερβιτόρος έχει ένα συγκεκριμένο χώρο εξυπηρέτησης πελατών και ένα φορητό μηχανάκι όπου καταχωρούνται οι παραγγελίες που παίρνουν κάθε φορά. Η συγκεκριμένη καφετέρια έχει μια ιδιαιτερότητα. Σερβίρει μόνο καφέ και ειδικότερα τα είδη: φραπέ (Φ) και καπουτσίνο (Κ). Η τιμή του φραπέ είναι 3 ενώ του καπουτσίνου 4. Να γραφεί αλγόριθμος ο οποίος θα διαβάζει το είδος του καφέ, θα καταχωρείται η παραγγελία στο σύστημα και θα εξάγει την απόδειξη που αντιστοιχεί για την κάθε παραγγελία. Σε περίπτωση που στο αυτόματο μηχάνημα εισαχθεί κάποια άλλη ένδειξη, τότε ο αλγόριθμος θα τερματίζεται. Στο τέλος ο αλγόριθμος θα εμφανίζει το συνολικό τζίρο που έκαναν και οι 5 σερβιτόροι αλλά και τον τζίρο του κάθε σερβιτόρου χωριστά. ΒΗΜΑ 2 ο : Οι επί μέρους διδακτικοί στόχοι του Φύλλου Εργασίας είναι να μπορεί ο μαθητής να: Ελέγχει αν μια δομή επανάληψης «Όσο» εκτελείται ή όχι Ελέγχει αν μια δομή επανάληψης «Όσο», τερματίζει την εκτέλεση της ή όχι και Εξηγεί πότε τερματίζεται η εκτέλεση της δομής επανάληψης «Όσο» Να ανοίξετε το αρχείο αρχική που βρίσκεται στον φάκελο C:/επιφάνεια εργασίας /αεππ/αρχική του υπολογιστή σας και εκτελέστε τον παραπάνω κώδικα χρησιμοποιώντας τον Διερμηνευτή της Γλώσσας, δίνοντας σε κάθε εκτέλεση τις τιμές εισόδου που φαίνονται παρακάτω και απαντήστε ξεχωριστά τις ερωτήσεις που σας δίνονται: 1η εκτέλεση : Κ, Φ, Φ Με ποια εντολή δίνεται αρχική τιμή στη μεταβλητή «είδος»; Πόσες φορές εμφανίστηκε το μήνυμα «Δώσε το είδος του καφέ:»; Τερματίζεται η εκτέλεση του κώδικα; 7

8 2η εκτέλεση : Φ, Φ, Κ, Ε Τερματίζεται η εκτέλεση του κώδικα; Τι θα συνέβαινε αν αντί της τιμής Φ δινόταν ως αρχική τιμή η τιμή φ Με ποια εντολή αλλάζει τιμή η μεταβλητή «είδος», μέσα στην επαναληπτική δομή; Παραλείψτε την εντολή 7 και εκτελέστε ξανά τον κώδικα δίνοντας τις τιμές εισόδου που φαίνονται στη συνέχεια. 1η εκτέλεση: Κ,E,Φ Τι παρατηρείτε;... Πότε έχουμε ατέρμων βρόγχο;... 8

9 ΦΥΛΛΟ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ 2(Εμπέδωσης) ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ (ΟΣΟ...ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ...ΤΕΛΟΣ _ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ) ΤΑΞΗ/ΤΜΗΜΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: Οι επί μέρους διδακτικοί στόχοι του Φύλλου Εργασίας 2 είναι να μπορεί ο μαθητής να: 1. Αναγνωρίζει μια εντολή καταμέτρησης πλήθους 2. Αναγνωρίζει την εντολή αρχικοποίησης της μεταβλητής, που συμμετέχει σε εντολή καταμέτρησης πλήθους 3. Χρησιμοποιεί τη δομή επιλογής, για να πραγματοποιήσει επεξεργασία υπό συνθήκη, μέσα σε μια δομή επανάληψης «Όσο». 4. Να ανοίξετε το αρχείο πλήθος που βρίσκεται στον φάκελο C:/επιφάνεια εργασίας /αεππ/πλήθος του υπολογιστή σας και εκτελέσετε τον παραπάνω κώδικα χρησιμοποιώντας τον Διερμηνευτή της γλώσσας. Για την εκτέλεση του παραπάνω κώδικα δώστε τις παρακάτω τιμές εισόδου και απαντήστε ξεχωριστά τις ερωτήσεις που σας δίνονται: 1η εκτέλεση: Κ, Κ, Κ, Φ, Φ, Κ, Λ Ποια ή ποιες εντολές πρέπει να προσθέσουμε και σε ποιο σημείο του αλγορίθμου ώστε να λειτουργούν σωστά οι εντολές αρχικοποίησης; Εντολή Γραμμή Με ποια εντολή μετράμε το πλήθος του καφέ που αντιστοιχεί στο είδος φραπέ; Με ποια εντολή μετράμε το πλήθος του καφέ που αντιστοιχεί στο είδος καπουτσίνο; Τι θα συνέβαινε στον αλγόριθμο αν παραλείπαμε τον τελευταίο χαρακτήρα Λ ως τιμή εισόδου;. 9

10 ΦΥΛΛΟ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ 3(Εμπέδωσης) ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ (ΟΣΟ...ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ...ΤΕΛΟΣ _ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ) ΤΑΞΗ/ΤΜΗΜΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: Οι επί μέρους διδακτικοί στόχοι του Φύλλου Εργασίας 3 είναι να μπορεί ο μαθητής να: 1. Αναγνωρίζει μια εντολή υπολογισμού αθροίσματος 2. Αναγνωρίζει την εντολή αρχικοποίησης της μεταβλητής, που συμμετέχει σε εντολή υπολογισμού αθροίσματος. Να ανοίξετε το αρχείο αθροισμα_καφε που βρίσκεται στον φάκελο C:/επιφάνεια εργασίας /αεππ/ αθροισμα_καφε του υπολογιστή σας και εκτελέσετε τον παραπάνω κώδικα χρησιμοποιώντας τον Διερμηνευτή της γλώσσας. Χρησιμοποιείστε τιμές της επιλογής σας για την είσοδο δεδομένων (Κ Η Φ) και απαντήστε ξεχωριστά τις ερωτήσεις που σας δίνονται: 1. Με ποια εντολή υπολογίζεται το άθροισμα συνολικού τζίρου που έκανε ο 1ος σερβιτόρος; Εντολή Γραμμή 2. Κάθε μεταβλητή τύπου «αθροιστής», όπως η μεταβλητή «Σ», θα πρέπει να αρχικοποιείται πριν χρησιμοποιηθεί για πρώτη φορά; Με ποια εντολή γίνεται αυτό; Εντολή Γραμμή 3. Κατά πόσο αλλάζει η μεταβλητή «Σ» σε κάθε επανάληψη; Η ποσότητα αυτή είναι σταθερή ή διαφορετική (μεταβλητή) σε κάθε επανάληψη; Ποσότητα αλλαγής: Ίδια Ποσότητα αλλαγής: Διαφορετική 4. Με ποια εντολή υπολογίζεται ο συνολικός τζίρος που έκαναν και οι 5 σερβιτόροι; Εντολή Γραμμή 10

11 11