ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης "Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών στην Εκπαίδευση"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης "Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών στην Εκπαίδευση" ΤΙΤΛΟΣ: Σχεδίαση, υλοποίηση και αξιολόγηση Προγραμματιστικού Περιβάλλοντος για την Ρομποτική Πλατφόρμα e-probotlab Κ Ω Ν Σ Τ Α Ν Τ Ι Ν Ο Σ Ν Α Κ Ο Σ Ε Π Ι Β Λ Ε Π Ω Ν Κ Α Θ Η Γ Η Τ Η Σ : Β. Κ Ο Μ Η Σ ( Τ μ ή μ α Ε π ι σ τ η μ ώ ν τ η ς Ε κ π α ί δ ε υ σ η ς κ α ι τ η ς Α γ ω γ ή ς σ τ η ν Π ρ ο σ χ ο λ ι κ ή Η λ ι κ ί α ) Πάτρα 2016

2 Π ΕΡΙΕΧΟΜΕ Ν Α Περιεχόμενα... 1 Περίληψη... 3 Αbstract... 4 Ευχαριστίες... 5 Κατάλογος σχημάτων Εισαγωγή Αντικείμενο εργασίας Διαρθρωση εργασίας ΜΕΡΟΣ A ΑRDUINO ΚΑΙ ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΡΟΜΠΟΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ Arduino Bee Bot Pro Bot ΜΕΡΟΣ Β ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Ομάδα Στόχος Θέματα Σχεδίασης ΜΕΡΟΣ Γ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ Εισαγωγή Ανάλυση Απαιτήσεων Ανάλυση-Αρχική Σχεδίαση Σχεδίαση Υλοποίηση Χρήστες Συστήματος Ο Διαχειριστής του συστήματος (administrator) Ο Εκπαιδευτής (Teacher) Ο Εκπαιδευόμενος (Student) Απαιτήσεις Συστήματος Λειτουργικες Απαιτησεις Μη Λειτουργικες Απαιτησεις Βασικες Οθονες Συστηματος Περιπτώσεις χρήσης λογισμικού Αρχιτεκτονική Λογισμικού Άρθρωμα Διεπαφής Στοιχεία διεπαφής Εντολές Προγραμματισμού Η δημιουργία και ο τρόπος λειτουργίας της διεπιφάνειας επαφής ΜΕΡΟΣ Δ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ Ανάλυση Δεδομένων Ερωτηματολόγιο - Συνέντευξη

3 7.3 Συμπεράσματα ΜΕΡΟΣ Ε - Παράρτημα Το σενάριο Το Σενάριο- Το e-probotlab στο πάρκοκυκλοφοριακής Αγωγής Φύλλα Εργασίας Βιβλιογραφία

4 Π ΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα εργασία αφορά στη σχεδίαση, υλοποίηση και αξιολόγηση του Προγραμματιστικού Περιβάλλοντος για την Ρομποτική Πλατφόρμα e-probotlab (early Programming Robots Laboratory). Η πλατφόρμα αυτή συνιστά ένα πρωτότυπο, εργαστηρίου κατασκευής και προγραμματισμού ρομποτικών συσκευών για την ανάπτυξη της υπολογιστικής σκέψης και την χρήση της ρομποτικής στην εκπαίδευση. Στο πλαίσιο της πτυχιακής εργασίας αναπτύχθηκε και αξιολογήθηκε το λογισμικό μέρος της πλατφόρμας αυτής. Το λογισμικό έχει σχεδιαστεί με τη λογική του ανοικτού κώδικα (open source) και παρέχει τη δυνατότητα προγραμματισμού αυτοκινούμενων ρομποτικών κατασκευών. Έγινε ιδιαίτερη προσπάθεια ώστε να σχεδιαστεί ένα εύχρηστο προγραμματιστικό περιβάλλον που ακολουθεί το πρότυπο της γλώσσας οπτικού προγραμματισμού τύπου Logo. Η γλώσσα προγραμματισμού είναι ανεξάρτητη λειτουργικού και υπολογιστικού συστήματος και επιτρέπει την καθοδήγηση του ρομπότ μέσω ασύρματου δικτύου. Πρόκειται για ένα περιβάλλον μάθησης προγραμματισμού με χρήση ρομποτικής, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί από μαθητές της υποχρεωτικής εκπαίδευσης (από νηπιαγωγείο έως και γυμνάσιο). Στην περίπτωσή μας το περιβάλλον αξιολογήθηκε με μικρούς μαθητές 5-7 ετών, ηλικία για την οποία προβλέπεται η έναρξη εκμάθησής του. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης δείχνουν ότι το προγραμματιστικό περιβάλλον είναι σε γενικές γραμμές κατάλληλο για την ηλικία στην οποία απευθύνεται. 3

5 AB S T R AC T The purpose of the present postgraduate study is to provide insights into the processes of design, materialization and evaluation of the Programming Environment for the Robotic Platform called e-probotlab (Early Programming Robots Laboratory). The specific platform constitutes an ingenious laboratory dealing with the construction/production and programming of robotic devices aiming at encouraging the development of the computing thinking as well as the use of robotics in the field of education. The software part of the specific platform has been developed and evaluated in the context of the present postgraduate study. The software under question has been designed according to the open source reasoning and provides the possibility of programming automatic robotic devices/products. Special attempt has been made in order for a friendly-user programming environment to be successfully designed which follows the example of the Logo-type visual programming language. The programming language is independent of functional and computing system and allows the guiding of robot through a wireless network. The above mentioned programming environment comprises a programming learning environment based on the use of robotics which could be integrated in all grades of compulsory education. In fact, the specific programming environment could be well used by a wide variety of students ranging from nursery to junior high school level students. In the present study, the learning environment has been evaluated by young learners aged 5-7 years old, an age considered ideal for beginning to learn the environment under question. The results of the evaluation suggest that the programming environment is, in general terms, suitable for the age of learners it is addressed to. 4

6 Ε ΥΧΑΡ Ι Σ ΤΙΕΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Μαθηματικά και Σύγχρονες Εφαρμογές» συγκεκριμένα της ειδίκευσης «Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών στην εκπαίδευση» του Μαθηματικού Τμήματος του Πανεπιστημίου Πατρών. Η επίβλεψη και άμεση καθοδήγηση της διπλωματικής εργασίας μου από τον κ. Κόμη Βασίλειο Καθηγητή του Τμήματος Επιστημών της Εκπαίδευσης και της Αγωγής στην Προσχολική Ηλικία, αποτέλεσε εξαιρετική τιμή για μένα. Η συνεργασία μου μαζί του όχι μόνο εξασφάλισε τις ευνοϊκότερες προϋποθέσεις για την ολοκλήρωση αυτού του έργου, αλλά επηρέασε και εξακολουθεί να επηρεάζει τη στάση μου απέναντι στην επιστημονική γνώση και την αναζήτηση εποικοδομητικών τρόπων διδασκαλίας. Θέλω να τον ευχαριστήσω θερμά για την υπομονή του, τη βοήθειά του και τη συμπαράστασή του. Ένα ιδιαίτερα μεγάλο ευχαριστώ οφείλω στην Αναστασία Μισιρλή, νηπιαγωγό και διδάκτορα του Τμήματος Επιστημών της Εκπαίδευσης και της Αγωγής στην Προσχολική Ηλικία, για την αμέριστη συμπαράστασή της καθ όλη την διάρκεια της έρευνας, την καθοδήγηση και υποστήριξη κατά την υλοποίηση της εργασίας. Πάντα πρόθυμη και ουσιαστική στις παρατηρήσεις της. Ευχαριστώ ιδιαίτερα τον κ. Καραχρήστο Χριστόφορο για την άψογη συνεργασία του καθώς σε συναφή εργασία δημιούργησε το ρομποτικό κατασκευαστικό μέρος της πλατφόρμας. Τέλος θα ήθελα να εκφράσω την ευγνωμοσύνη μου στους γονείς μου Σωτήρη και Ευαγγελία για την κατανόηση, την υπομονή και την άμεση συμπαράστασή τους. 5

7 Κ ΑΤ ΑΛ Ο Γ Ο Σ ΣΧΗΜ ΑΤ ΩΝ Εικόνα 1- Πλακέτα Arduino... 8 Εικόνα 2- Το περιβάλλον προγραμματισμού του Arduino Εικόνα 3- Η προγραμματιζόμενη συσκευή Bee-Bot Εικόνα 4- Η προγραμματιζόμενη συσκευή του Bee-Bot (Πλήκτρα προγραμματισμού) Εικόνα 5- Η προγραμματιζόμενη συσκευή του Pro Bot Εικόνα 6- Το περιβάλλον διεπαφής του e-probotlab Εικόνα 7- H αρχική Οθόνη της εφαρμογής Εικόνα 8- Η οθόνη δημιουργίας και εκτέλεσης του προγράμματος Εικόνα 9- Το σύστημα μίξη από διαφορετικές τεχνολογίες Εικόνα 10- Η δυνατότητα Screen Capture Εικόνα 11- Η διεπαφή της πλατφόρμας Εικόνα 12- Τα μέρη της διεπεφής Εικόνα 13- Η δομή του μπλοκ εντολής Εικόνα 14- Γνωριμία μαθητών με το e-probotlab Εικόνα 15- Εργασία μαθητών στο Πρώτο φύλλο Δραστηριοτητων Εικόνα 16- Ενδεικτικές απαντήσεις στο ερώτημα: «Τι νομίζεις ότι είναι το e-probotlab;» Εικόνα 17- Ενδεικτικές απαντήσεις στην ερώτηση: «Πως κινείται το e-probotlab;» Εικόνα 18- Ενδεικτικές απαντήσεις στο ερώτημα: «Είναι όλα τα κουμπιά ίδια; Τι διαφορετικό έχουν;» Εικόνα 19- Ενδεικτικές απαντήσεις στο ερώτημα για το πλήκτρο RUN Εικόνα 20- Ενδεικτικές απαντήσεις στο ερώτημα: «Τι νομίζεις ότι είναι ένα ρομπότ;» Εικόνα 21- Οι μαθητές πειραματίζονται Εικόνα 22- Ενδεικτικές απαντήσεις για το κουμπί αδειάσματος μνήμης Εικόνα 23- Μάτια και κεραία e-probotlab Εικόνα 24- Η πρώτη Πίστα Εικόνα 25- Σκέψη για την επίλυση της Δραστηριότητας Εικόνα 26- Ο τρόπος εργασίας των μαθητών Εικόνα 27- Οι δυο τρόποι δημιουργίας και εκτέλεσης προγράμματος Εικόνα 28- Ενδεικτικές πίστες μαθητών Εικόνα 29- Οι κάρτες που δόθηκαν στους μαθητές Εικόνα 30- Ενδεικτικές διαδρομές μαθητών Εικόνα 31- Η πίστα καιη εργασία των μαθητών Εικόνα 32- Ενδεικτικές απαντήσεις Εικόνα 33- Η εργασία των μαθητών Εικόνα 34- Εργασία μαθητών νηπιαγωγείου Εικόνα 35- Δάπεδο κίνησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab εκτός λειτουργίας Εικόνα 36-Δάπεδο κίνησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab σε λειτουργία89 Εικόνα 37-Δάπεδο κίνησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab Εικόνα 38-Δάπεδο κίνησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab Εικόνα 39-Περιβάλλον Υπολογιστή Εικόνα 40-Διαδρομή Εικόνα 41-Διαδρομή Εικόνα 42-Διαδρομή

8 1. Εισαγωγή Το εκπαιδευτικό σύστημα όσον αφορά την εκμάθηση προγραμματισμού από μικρά παιδιά παραμένει τυποποιημένο και μονότονο μη δίνοντας τους τη δυνατότητα να κατανοήσουν τις βαθύτερες έννοιες που την αποτελούν. Υπάρχουν πολλοί και ουσιαστικοί λόγοι που θα έπρεπε ο προγραμματισμός Η/Υ να εδραιωθεί ως υποχρεωτικό ή μη μάθημα στο σχολείο και ιδιαίτερα στις πρώτες τάξεις. Πρώτα απ όλα η εμπλοκή ενός παιδιού με προγραμματιστικές έννοιες το βοηθούν να ενδυναμώσει τη λογική του σκέψη (Logical Thinking). Παράλληλα το βοηθούν να ενισχύσει το μαθηματικό του υπόβαθρο καθώς μεγάλο κομμάτι του προγραμματισμού βασίζεται σε θεμελιώδης μαθηματικές έννοιες. Από την άλλη σε ένα γοργά τεχνολογικά εξελισσόμενο περιβάλλον ο μαθητής όσο μικρότερος σε ηλικία εμπλέκεται με προγραμματιστικές έννοιες τόσο περισσότερο εμβαθύνει την ευχέρεια του με τις νέες τεχνολογίες. Η ενασχόληση του μαθητή με την τεχνολογία περιλαμβάνει τρείς πτυχές: πώς να χρησιμοποιεί την τεχνολογία, πώς να δημιουργεί τεχνολογία και πώς να χειρίζεται τεχνολογία. Υπάρχουν πολλές γλώσσες προγραμματισμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, οι περισσότερες εκ των οποίων όμως δεν διαθέτουν τα κατάλληλα χαρακτηριστικά για να μπορέσουν να αφομοιωθούν από τους μαθητές σε αυτή την ηλικία. Η δυσκολία αφομοίωσης έχει να κάνει είτε με την καθ αυτού γλώσσα προγραμματισμού στην οποία ο μαθητής σε αυτή την ηλικία συναντά δυσκολία στην εκμάθηση του τρόπου σύνταξης των εντολών είτε έχει να κάνει με το περιβάλλον ανάπτυξης που χρησιμοποιεί η γλώσσα το οποίο δεν είναι φιλικό σε χρήστες αυτής της ηλικίας. 7

9 2. Αντ ι κ εί μ ενο της Εργ ασίας Η παρούσα εργασία μελετά τη σχεδίαση και την ανάπτυξη του e-probotlab, το οποίο είναι ένα εργαστήριο κατασκευής και προγραμματισμού ρομποτικών συσκευών. Η πλατφόρμα e- ProBotLab (early Programming Robots Laboratory) χρησιμοποιεί υλικό και λογισμικό ανοικτού κώδικα (open source) και παρέχει τη δυνατότητα κατασκευής και προγραμματισμού αυτοκινούμενων ρομποτικών κατασκευών συνδυάζοντας την πλακέτα Arduino (μικροεπεξεργαστής ανοικτού κώδικα χαμηλού κόστους) με ένα εύχρηστο προγραμματιστικό περιβάλλον (γλώσσα οπτικού προγραμματισμού τύπου Logo). Εικόνα 1-Πλακέτα Arduino Πρόκειται για ένα περιβάλλον μάθησης προγραμματισμού και ρομποτικής, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί από μαθητές της υποχρεωτικής εκπαίδευσης (από νηπιαγωγείο έως και γυμνάσιο). Η πλατφόρμα παρέχει τη δυνατότητα στους μαθητές να ασχοληθούν με την τεχνολογία σε τρία επίπεδα: πώς να δημιουργούν, πώς να χειρίζονται και πώς να χρησιμοποιούν τεχνολογία. Η καινοτομία του e-probotlab έγκειται στον κατάλληλο συνδυασμό υλικού (πλατφόρμα Arduino) και λογισμικού (οπτικό προγραμματιστικό περιβάλλον) προσαρμοσμένο για μαθητές από 5 έως 15 ετών. Η πλατφόρμα επιτρέπει σε μικρότερους μαθητές να χειριστούν το ρομπότ με απλό τρόπο, ενώ η ανοικτή τεχνολογία που χρησιμοποιεί επιτρέπει σε μεγαλύτερους μαθητές να κατασκευάσουν οι ίδιοι, με τη βοήθεια ενδεχομένως του εκπαιδευτικού, το ρομπότ χρησιμοποιώντας απλά υλικά και την πλακέτα Arduino. Η γλώσσα προγραμματισμού είναι ανεξάρτητη λειτουργικού και υπολογιστικού συστήματος και επιτρέπει την καθοδήγηση του ρομπότ μέσω ασύρματου δικτύου. Η πλατφόρμα e-probotlab συνιστά ένα πλαίσιο μάθησης προγραμματισμού και ρομποτικής μέσα από την πράξη. Παρέχει το υλικό και το προγραμματιστικό περιβάλλον για τη δημιουργία αυτοκινούμενων ρομπότ και το παιδαγωγικό πλαίσιο ένταξής τους στην εκπαιδευτική 8

10 διαδικασία. Το συγκεκριμένο πλαίσιο είναι σπονδυλωτό, ξεκινώντας από δραστηριότητες μάθησης προγραμματισμού μέσω καθοδήγησης ενός ρομπότ έως τη δημιουργία του αυτοκινούμενου ρομπότ με τη χρήση της πλατφόρμας Arduino. Επιτρέπει, με άλλα λόγια, την ανάπτυξη της προγραμματιστικής ικανότητας και του χειρισμού της ρομποτικής τεχνολογίας ενώ ευνοεί την προσέγγιση βασικών επιστημονικών πεδίων, όπως Φυσική, Τεχνολογία, Μηχανική και Μαθηματικά (Science, Technology, Engineering and Mathematics - STEM). Ειδικότερα, στην παρούσα εργασία περιγράφεται η διεπιφάνεια προγραμματισμού της πλατφόρμας. Σε συναφή εργασία (κ. Χριστόφορου Καραχρήστου) περιγράφεται το ρομποτικό κατασκευαστικό μέρος της πλατφόρμας. 9

11 3. Διάρθρω ση της Εργ ασίας Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία θα αναπτυχθεί σε επτά συνολικά κεφάλαια. Η διάρθρωση της εργασίας είναι η εξής: Στο Μέρος Α γίνεται μια ανασκόπηση των ρομποτικών πλατφορμών και κατασκευών στις οποίες στηρίχθηκε η ιδέα της δικής μας ρομποτικής κατασκευής. Στο Μέρος Β παρουσιάζεται ο εκπαιδευτικός σχεδιασμός της πλατφόρμας και συγκεκριμένα παρουσιάζονται: οι μεθοδολογίες χρήσης του λογισμικού στα διάφορα στάδια της εκπαιδευτικής διαδικασίας. Τέλος παρουσιάζονται διάφορα θέματα σχεδίασης της πλατφόρμας που θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τόσο στην υλοποίηση της διεπαφής χρήστη όσο και της ρομποτικής κατασκευής. Στο Μέρος Γ παρουσιάζεται η μεθοδολογία υλοποίησης του συστήματος. Συγκεκριμένα γίνεται η ανάλυση απαιτήσεων της πλατφόρμας, περιγράφεται η σχεδίαση της καθώς και η υλοποίηση της. Στη συνέχεια παρουσιάζονται μερικές αρχικές οθόνες του συστήματος όπως αυτές είχαν προκύψει μετά των καθορισμό των απαιτήσεων (mock ups). Κατόπιν παρουσιάζονται οι περιπτώσεις χρήσης της πλατφόρμας. Ακολουθεί η γενική Αρχιτεκτονική της πλατφόρμας, οι τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν και τέλος κλείνει η ενότητα με την περιγραφή της διαδικασίας εγκατάστασης. Στο Μέρος Δ παρουσιάζεται η ποιοτική ανάλυση των δεδομένων που συλλέξαμε από την εφαρμογή σεναρίου με τη χρήση της ρομποτικής συσκευής. Η διδακτική παρέμβαση που πραγματοποιήθηκε έγινε με βασικό σκοπό να ελέγξουμε πόσο εύχρηστο είναι το πρόγραμμα για τους μαθητές, πόσο κατανοητό, πόσο κόπο χρειάζεται ο μαθητής για να εξοικειωθεί με το περιβάλλον και σε τελευταίο στάδιο αν έμεινε ικανοποιημένος με αυτό που είδε και εργάστηκε Στο Μέρος Ε (Παράρτημα) παρουσιάζεται το σενάριο και τα φύλλα εργασίας που χρησιμοποιήθηκαν για τη διδακτική παρέμβαση στους μαθητές. (Το μεγαλύτερο μέρος του σεναρίου ανήκει στη κ. Μισιρλή Αναστασία). 10

12 4. ΜΕΡΟΣ A ΑRDUINO ΚΑΙ ΣΥΝΑΦΕΙΣ ΡΟΜΠΟΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ 11

13 4.1 ARDUINO Tο Arduino είναι μια υπολογιστική πλατφόρμα βασισμένη σε μια απλή μητρική πλακέτα με ενσωματωμένο μικροελεγκτή, εισόδους/εξόδους, και η οποία μπορεί να προγραμματιστεί και να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη ανεξάρτητων διαδραστικών αντικειμένων και προγραμμάτων. Είναι ουσιαστικά ένα εργαλείο για να κατασκευάσουμε ένα υπολογιστικό σύστημα με την έννοια ότι αυτό θα ελέγχει συσκευές του φυσικού κόσμου, σε αντίθεση με τον κοινό Ηλεκτρονικό Υπολογιστή. Είναι ανοιχτού υλικού και λογισμικού και βασίζεται σε μια αναπτυξιακή υπολογιστική πλατφόρμα, που ενσωματώνει επάνω έναν μικροελεγκτή και συνδέεται με τον Η/Υ για να τον προγραμματίσουμε μέσα από ένα απλό περιβάλλον ανάπτυξης. Ένα Arduino μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αναπτύξουμε διαδραστικά αντικείμενα, να δεχτούμε εισόδους από πληθώρα αισθητηρίων οργάνων και διακόπτες, αλλά και να ελέγχουμε διάφορα φώτα, κινητήρες και άλλες συσκευές εξόδου του φυσικού κόσμου. Ο μικροελεγκτής «microcontroller» είναι ένας τύπος επεξεργαστή, μια παραλλαγή ουσιαστικά του μικροεπεξεργαστή, ο οποίος μπορεί να λειτουργήσει με ελάχιστα εξωτερικά εξαρτήματα, λόγω των πολλών ενσωματωμένων υποσυστημάτων που διαθέτει. Χρησιμοποιείται ευρύτατα σε όλα τα ενσωματωμένα συστήματα ελέγχου χαμηλού και μεσαίου κόστους, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται σε αυτοματισμούς, ηλεκτρονικά καταναλωτικά προϊόντα (από ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές έως παιχνίδια), ηλεκτρικές συσκευές και κάθε είδους αυτοκινούμενα τροχοφόρα οχήματα. Το περιβάλλον προγραμματισμού Arduino IDE (Integrated Development Environment). Το περιβάλλον προγραμματισμού του Arduino (IDE) είναι υπερβολικά απλό. Περιέχει έναν κειμενογράφο «editor», έναν μεταγλωττιστή «compiler», ένα «loader» και μια σειριακή οθόνη «serial monitor». Παρόλα αυτά δεν περιέχει προχωρημένες λειτουργίες όπως αποσφαλμάτωση («debugging»). Στο Arduino IDE υπάρχουν οι επιλογές του compile δηλαδή της μεταγλώττισης του κώδικα, του «upload» δηλαδή της φόρτωσης του κώδικα και οι επιλογές «new», «open», «save» Εικόνα 2-Το περιβάλλον προγραμματισμού του Arduino 12

14 με τις οποίες ο χρήστης μπορεί να δημιουργήσει ανοίξει ή να σώσει ένα «σχέδιο». Μέσα στο μενού υπάρχουν οι επιλογές για την σειριακή θύρα «serial port» με την οποία επικοινωνεί το Arduino με τον Η/Υ και η καρτέλα επιλογής της υπολογιστικής πλατφόρμας Arduino που χρησιμοποιείται κάθε φορά «board». Άλλες επιλογές του Arduino IDE είναι το «Archive Sketch», το οποίο μετατρέπει την εφαρμογή που αναπτύσσεται σε ένα αρχείο «zip» και το αποθηκεύει, η επιλογή εμφάνισης του «Serial Monitor», όπου βλέπουμε σε ένα νέο παράθυρο τα δεδομένα και το «Import Library» με το οποίο ανεβάζει ο χρήστης μια συγκεκριμένη βιβλιοθήκη είτε έτοιμη από την ομάδα του Arduino είτε μία δικιά του. Αρκετές από αυτές βρίσκονται προεγκατεστημένες στο περιβάλλον προγραμματισμού Arduino IDE και κάποιες από τις πιο σημαντικές είναι: Liquid Crystal :εφαρμόζεται για τον έλεγχο επιδείξεων υγρών κρυστάλλων. Servo: εφαρμόζεται για τον έλεγχο Servo κινητήρων. Stepper: εφαρμόζεται για τον έλεγχο Stepper κινητήρων. Wire: η διεπαφή δύο καλωδίων (TWI/I2C) έχει την δυνατότητα αποστολής και λήψης δεδομένων εκτός των συσκευών και των αισθητηρίων. Το Arduino IDE όπως και οτιδήποτε σχετίζεται με την υπολογιστική πλατφόρμα Arduino είναι «freeware» λογισμικό πράγμα που βοηθά τόσο στη χρήση του αφού υποστηρίζεται σε όλα τα διαθέσιμα λειτουργικά Η/Υ Windows, MAC OS, Linux, όσο και στην ανάπτυξη του μέσω του διαδικτύου με σκοπό την απλούστευση του περιβάλλοντος και την φιλικότητα προς το χρήστη. 13

15 4.2 BEE BO T Η προγραμματιζόμενη συσκευή του Bee-Bot, ήταν ιδιαίτερα ελκυστική για τα παιδιά και αποτέλεσε αφορμή για ενεργή εμπλοκή σε προβλήματα που έχουν νόημα γι αυτά. Τα μικρά παιδιά παίζοντας με τη μέλισσα μαθαίνουν να την κινούν μπροστά-πίσω, δεξιά-αριστερά και να την καθοδηγούν σε συγκεκριμένα μονοπάτια και σε μικρές αποστολές. Αναπτύσσουν έτσι τις δεξιότητες που σχετίζονται με τον βασικό προγραμματισμό και μαθαίνουν να χρησιμοποιούν την αλγοριθμική λογική για να επιλύουν μικρά προβλήματα με παιγνιώδη και ευχάριστο τρόπο. Εικόνα 3-Η προγραμματιζόμενη συσκευή Bee-Bot Τα παιδιά μπορούν να προγραμματίσουν μία διαδρομή στο δάπεδο. Ο έλεγχος/προγραμματισμός των κινήσεων βρίσκεται στο πάνω μέρος του ρομπότ και αποτελείται από ένα σύνολο χρωματιστών πλήκτρων. Τα παιδιά πιέζοντας τα πλήκτρα στην ουσία πληκτρολογούν μια σειρά από εντολές για την κίνηση και την περιστροφή του ρομπότ. Τέσσερα πορτοκαλί πλήκτρα εξυπηρετούν την εμπρόσθια και οπίσθια κίνηση και την περιστροφή αριστερά/δεξιά. Το κεντρικό πράσινο πλήκτρο, με αναγραφόμενη τη λέξη «GO», χρησιμοποιείται για την εκκίνηση του ρομπότ. Τα άλλα δύο μπλε πλήκτρα εξυπηρετούν διαφορετικές λειτουργίες. Το ένα («CLEAR») χρησιμεύει για τη διαγραφή των εντολών από τη μνήμη του ρομπότ. Το δεύτερο («PAUSE») παρέχει τη δυνατότητα στον χρήστη να διακόπτει στιγμιαία (1 ) την εκτέλεση των εντολών. Μπορούμε να δώσουμε έως 40 εντολές. Κατά την εκτέλεση των εντολών αναβοσβήνει το Bee-Bot και ηχητικές προειδοποιήσεις κατά τη εκτέλεση κάθε εντολής επιτρέπουν στα παιδιά να ακολουθήσουν Bee-Bot μέσω του προγράμματος που έχουν αναλάβει και στη συνέχεια επιβεβαιώνει την ολοκλήρωση της με φώτα και ήχο. Επί της ουσίας, το Bee-Bot επιτρέπει τη χρήση βασικών μόνο εντολών της γλώσσας Logo και ειδικά τη δομή της ακολουθίας. 14

16 Εικόνα 4-Η προγραμματιζόμενη συσκευή του Bee-Bot (Πλήκτρα προγραμματισμού) Τo BeeBot έχει «βήμα» 15 εκατοστά και εκτελεί στροφές 90º. Είναι συμπαγές σε μέγεθος και από ανθεκτικά υλικά που κάνουν το Bee-Bot εύχρηστο στα παιδιά στην τάξη. Τροφοδοτείται από μια ενσωματωμένη επαναφορτιζόμενη μπαταρία. Η φόρτιση γίνεται μέσω ενός τυπικού φορτιστή USB ή θύρα USB του υπολογιστή. Αν είναι ανοικτό και μείνει χωρίς λειτουργία για 2 λεπτά μπαίνει σε κατάσταση ύπνου. Μπορούν να μετακινηθεί σε οποιαδήποτε επίπεδη επιφάνεια. Επιφάνειες που έχει δοκιμαστεί περιλαμβάνουν χαλί, πλακάκια, σκυρόδεμα, πλαστικό, χαρτόνι και ξύλο. Το Bee-Bot δεν είχε κανένα πρόβλημα να κινείται σε αυτές τις επιφάνειες. Τέλος, ενισχύει τον ενθουσιασμό για πειραματισμό και μάθησης στα μικρά παιδιά. 15

17 4.3 PRO BO T Θεωρείται ο μεγάλος αδερφός του BeeBot. Στο Pro- Bot, ένα απλό πρόγραμμα μπορεί να αναπτυχθεί με τη χρήση μόνο των τεσσάρων πλήκτρων με τα βέλη. Τα πλήκτρα ή μετακινούν το όχημα κατά ένα βήμα (25 εκ.). Τα πλήκτρα και το περιστρέφουν κατά 90. Καθώς πατάμε τα πλήκτρα, στην οθόνη εμφανίζονται οι συντομεύσεις των αντίστοιχων εντολών της Logo. Κάθε εντολή καταλαμβάνει μία γραμμή στην οθόνη υγρών κρυστάλλων Όταν τελειώσουμε το πρόγραμμά μας, πατάμε το πλήκτρο GO για να ξεκινήσει η εκτέλεση της ακολουθίας των εντολών. Εικόνα 5-Η προγραμματιζόμενη συσκευή του Pro Bot Ένα από τα πλεονεκτήματα του Pro-Bot είναι η δυνατότητα επεξεργασίας των προγραμμάτων με τη χρήση της οθόνης. Μετακινούμαστε μεταξύ των εντολών με τα βέλη που βρίσκονται πάνω από την οθόνη. Για να διαγράψουμε μια εντολή, πατήστε το πλήκτρο CLEAR. Για να εισάγουμε μια εντολή μεταξύ δύο υπαρχόντων, μετακινούμε τον κέρσορα στην εντολή μετά την οποία θέλουμε να κάνουμε εισαγωγή εντολής και ξεκινάμε την πληκτρολόγηση. Διαθέτει τη δυνατότητα επανάληψης εντολών χρησιμοποιώντας το κουμπί RPT και έπειτα τον αριθμό των επαναλήψεων. Όπως έχουμε ήδη αναφέρει η προκαθορισμένη απόσταση που διανύει το Pro-Bot είναι 25 εκ., ενώ η γωνία περιστροφής είναι 90. Μπορούμε να ορίσουμε διαφορετικά μήκη και γωνίες και για να το πετύχουμε χρησιμοποιούμε τις ίδιες εντολές όπως παραπάνω, απλά μετά από κάθε εντολή πληκτρολογούμε τον αριθμό των εκατοστών ή των μοιρών που επιθυμούμε. Διαθέτει τη δυνατότητα δημιουργίας και κλίσης διαδικασιών. Το Pro-Bot διαθέτει πολλά διαφορετικά είδη διαδικασιών, οι οποίες είναι αριθμημένες από το 1 έως το 39. Οι διαδικασίες από το 1 έως το 32 επιδέχονται τροποποιήσεις από τον χρήστη του Pro-Bot, αλλά αυτές από το 33 έως το 40 είναι δεσμευμένες σε ειδικές λειτουργίες. Για να εκτελεστεί μια υπάρχουσα 16

18 διαδικασία στο πρόγραμμά, πατάμε το πλήκτρο PROC ακολουθούμενοι από τον αριθμό της διαδικασίας Η διαδικασίες δημιουργούνται και διαγράφονται μέσα από το κουμπί MENU. Το Pro-Bot διαθέτει τέσσερις ενσωματωμένους αισθητήρες (2 αφής, 1 ήχου και 1 φωτός), οι οποίοι αυξάνουν το μαθησιακό ενδιαφέρον, αφού προσθέτουν λειτουργικότητα. Οι αισθητήρες ενεργοποιούνται με το κουμπί MENU. Το Pro Bot μπορεί να προγραμματιστεί και μέσω ενός υπολογιστή χρησιμοποιώντας το προαιρετικό λογισμικό Probotix. Είναι ιδανικός τρόπος για την εκμάθηση βασικών γνώσεων προγραμματισμού σε μικρά παιδιά. Υπάρχει οπτικοακουστική ανάδραση που επιτρέπει στους μαθητές να αναπτύξουν ακολουθίες βήμα βήμα, αποφεύγοντας την απογοήτευση και διατηρώντας το ενδιαφέρον για την άσκησηαποστολή. Έχει μεγάλη χωρητικότητα μνήμης και είναι στιβαρή κατασκευή που εμποδίζει καταστροφές από χτυπήματα, γρατζουνιές της καθημερινής χρήσης. 17

19 5. ΜΕΡΟΣ Β ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙ ΑΣΜΟΣ 18

20 5.1 Ομάδ α Στόχος Το λογισμικό προορίζεται για μαθητές νηπιαγωγείου καθώς και πρώτων τάξεων δημοτικού, καλύπτοντας ένα μεγάλο μέρος από τους στόχους του αναλυτικού προγράμματος. Δίνει έμφαση σε έννοιες και όρους που η χρήση των πολυμεσικών εργαλείων βοηθάει στη κατάκτηση της γνώσης τους. Οι πολυμεσικές εφαρμογές, οι προσομοιώσεις και τα διάφορα παιχνίδια που έχει τη δυνατότητα να υλοποιήσει το κάνουν ελκυστικό και ενδιαφέρον για τους μαθητές. Το λογισμικό απευθύνεται και στους εκπαιδευτικούς. Μπορούν μέσα από το γνωστικό άξονα: Διαθεματική Ενότητα να δημιουργήσουν δικές τους δραστηριότητες για το μαθητή. 19

21 5.2 Θέ ματα Σχ εδ ί ασης Περιβάλλον διεπαφής εργονομία Το σύνολο των στοιχείων του υπολογιστικού συστήματος με τα οποία ο χρήστης έρχεται σε επαφή και αλληλεπιδρά είναι η διεπιφάνεια χρήστη (Κόμης, 2004). Είναι αυτό ακριβώς που βλέπει, ακούει και παρεμβάλλεται μεταξύ του χρήστη και του περιεχομένου (δομής) του λογισμικού. Είναι το μέσο που δίνει τη δυνατότητα της αμφίδρομης επικοινωνίας χρήστη λογισμικού. Ανεξάρτητα πόσο καλά δομημένο είναι το περιεχόμενο και τα συστατικά του στοιχεία, μια «κακή» διεπαφή μπορεί να καταστρέψει το συνολικό αποτέλεσμα (ΠαναγιωτακόπουλοςΧ, Πιερρακέας Χ & Πιντέλας Π.,2003). Στο λογισμικό eprobotlab το περιβάλλον διεπαφής αποτελείται από παράθυρα που για κάθε επιλογή υπάρχει κατάλληλο εικονίδιο-κουμπί. Ο χρήστης μπορεί εύκολα να επιλέξει τη δραστηριότητα που θέλει, καθώς και να πλοηγηθεί στο λογισμικό. Είναι «φιλικό» για το χρήστη και έχει υψηλό βαθμό εργονομίας καθώς ο χρόνος που απαιτείται για να εξοικειωθεί ο χρήστης με το χειρισμό του είναι ελάχιστος. Όλα τα στοιχεία που εμφανίζονται στην οθόνη (γραμματοσειρές, χρώματα, ) είναι προσεκτικά επιλεγμένα και δεν κουράζουν τον χρήστη. Εμφάνιση και πλοήγηση Η εμφάνιση του λογισμικού «eprobotlab» είναι προσεγμένη και απλή ώστε ο χρήστης να νοιώθει οικεία με το λογισμικό. Η χρήση χρωμάτων, γραμματοσειρών, συμβόλων, εικονιδίων είναι ομοιόμορφη. Μιλώντας για πλοήγηση εννοούμε τη διαδικασία εξερεύνησης του λογισμικού για να προσεγγίσουμε την πληροφορία. Η πλοήγηση γίνεται μέσα από διαδρομές που έχουν καθοριστεί κατά το σχεδιασμό του λογισμικού και είναι απλή. Δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να χρησιμοποιεί ενεργά στοιχεία πλοήγησης, όπως κουμπιά και υπερσυνδέσμους. Η πρόσβαση στη πληροφορία γίνεται με πολύ μικρό αριθμό ενεργειών. Τέλος το λογισμικό αποτελείται από στοιχεία τα οποία υποστηρίζουν την drag and drop δυνατότητα έτσι ώστε να υλοποιήσει τις διαδρομές του. Ήχος-ποιότητα, καταλληλότητα, υποστήριξη 20

22 Σε ένα λογισμικό ο ήχος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εκφώνηση οδηγιών, αφήγηση κειμένου, μουσική επένδυση κ.α. Ο ήχος ασκεί μεγάλη επίδραση στο χρήστη και στη μαθησιακή του πορεία. Η ομιλία, η μουσική, τα ηχητικά εφέ βοηθούν ώστε ο ηλεκτρονικός υπολογιστής να αποβάλει τη μηχανική του υπόσταση και προδιαθέτει το χρήστη να ασχοληθεί μαζί του. Η αφήγηση και ο σχολιασμός των όσων παρουσιάζονται στη οθόνη βοηθάει το μαθητή σημαντικά στη κατανόηση του μηνύματος. Στο λογισμικό «eprobotlab» δεν χρησιμοποιείται ήχος ομιλίας παρά μόνο ορισμένα ηχητικά εφέ τα οποία δηλώνουν το είδος της ενέργειας που πραγματοποιείται (π.χ. σε ορισμένες δραστηριότητες υπάρχουν εφέ ήχου για λάθος ενέργειες-απαντήσεις). Ο ήχος είναι καλός ποιοτικά, σωστά επιλεγμένος και να ταιριάζει με την εφαρμογή. Η ένταση των ηχητικών εφέ είναι εξισορροπημένη και ομοιόμορφη σε όλα τα στάδια της εφαρμογής. Διάταξη στοιχείων στις εικόνες της οθόνης Οι εικόνες της οθόνης ουσιαστικά συνιστούν το περιβάλλον διεπαφής. Πρέπει να προσελκύουν τον χρήστη και να περιέχουν τις απαραίτητες κατά περίπτωση πληροφορίες. Τα στοιχεία που συνιστούν την εικόνα δεν πρέπει να είναι άτακτα τοποθετημένα σε αυτή. Η γενική εικόνα μιας οθόνης με όλα τα στοιχεία που τη συνθέτουν πρέπει να δίνει την αίσθηση της ισορροπίας και της ομοιογένειας. Η συσσώρευση σε μια εικόνα μεγάλης έκτασης πληροφορίας, μεγάλου αριθμού χειριστηρίων, links, εικονιδίων με ενεργές συνδέσεις μπορεί να αποπροσανατολίσει τον χρήστη και δεν τον βοηθάει να αλληλοεπιδράσει ομαλά με το περιεχόμενο. 21

23 Εικόνα 6-Το περιβάλλον διεπαφής του e-probotlab Στο υπό εξέταση λογισμικό, τα στοιχεία της οθόνης βοηθούν στην ομαλή πλοήγηση του χρήστη στα διάφορα τμήματά του λογισμικού, και δεν αποσπούν την προσοχή του, αυξάνοντας ταυτόχρονα το ενδιαφέρον του χρήστη για το λογισμικό. Υπάρχουν σωστές αναλογίες και τα στοιχεία είναι τοποθετημένα με τάξη. Η διευθέτηση τους έχει λογική σειρά και ο χρήστης με μια ματιά αντιλαμβάνεται το στοιχείο στο οποίο δίνεται έμφαση. Δεν υπάρχει συσσώρευση σε μια εικόνα μεγάλου όγκου πληροφορίας και υπάρχει απλότητα τόσο στην οργάνωση των στοιχείων που τι συνθέτουν όσο και στη τελική μορφή της. Χρήση χρωμάτων Τα χρώματα στο εκπαιδευτικό λογισμικό παίζουν σημαντικό ρόλο. Στην επιλογή και το συνδυασμό των χρωμάτων πρέπει να δοθεί μεγάλη βαρύτητα γιατί πέρα από την αισθητική διάσταση του θέματος, μέσω των χρωμάτων δίνεται: μεγαλύτερη εργονομία, προσελκύουν τη προσοχή του χρήστη, τονίζουν έννοιες και μηνύματα, επιτρέπουν στον χρήστη να προσλαμβάνει περισσότερη πληροφορία σε λιγότερο χρόνο. Εξάλλου έχει δειχθεί ότι υπάρχει επίδραση των χρωμάτων και γραφικών στη διαδικασία της μάθησης (Dwer, 1978). 22

24 Ένα χρώμα που έχει χρησιμοποιηθεί λανθασμένα μπορεί να είναι χειρότερο από τη μη χρήση χρώματος. Μπορεί να προκαλέσει σύγχυση, κόπωση των ματιών, να αποσπάσει τη προσοχή και να μειώσει την αναγνωσιμότητα. Στο λογισμικό «eprobotlab» έχει γίνει επιλογή χρωμάτων με αρμονία μεταξύ τους. Κατά την εκκίνηση του λογισμικού χρησιμοποιούνται φωτεινά χρώματα (πορτοκαλί, κόκκινο, ανοικτό πράσινο ) που προδιαθέτουν τον χρήστη θετικά. Στις δραστηριότητες χρησιμοποιούνται απαλά χρώματα για να μην κουράζουν και βασικό χρώμα των περισσότερων εικόνων είναι απόχρωση του πράσινου. Σε όλες τις δραστηριότητες διατηρείται η ίδια χρωματική αισθητική. Τα κουμπιά-χειριστήρια διατηρούν την ίδια μορφή και τα ίδια χρώματα σε όλη την εφαρμογή. Δίνεται έμφαση στη σταθερότητα της κωδικοποίησης. Παράλληλα οι εικόνες που έχουν επιλεχθεί είναι αντιπροσωπευτικές των ενεργειών που πραγματοποιούν. Για παράδειγμα το άδειασμα μνήμης αναπαρίσταται με την εικόνα ενός σκουπιδοτενεκέ. Κείμενο Το κείμενο ήταν ο πρώτος τρόπος απεικόνισης πληροφορίας σε Ηλεκτρονικό Υπολογιστή και παραμένει μέχρι σήμερα βασικός φορέας μεταφοράς της. Η ανάγνωση κειμένου είναι πιο δύσκολη στον υπολογιστή από την έντυπη μορφή. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αν συγκρίνουμε τη ταχύτητα ανάγνωσης ενός κειμένου με τα ίδια χαρακτηριστικά στον υπολογιστή και σε ένα έντυπο, διαβάζεται κατά μέσο όρο 30% πιο γρήγορα η έντυπη μορφή. Χρειάζεται λοιπόν μεγάλη προσοχή για να βελτιωθεί η αναγνωσιμότητα ενός κειμένου στον υπολογιστή. Πρέπει: το μέγεθος της γραμματοσειράς να προσδίδει ευκρίνεια και αναγνωσιμότητα, η γραμματοσειρά να μην έχει «ουρές», χρήση κεφαλαίων και πεζών γραμμάτων, χρήση υπογράμμισης-έντονης και πλάγιας γραφής, χρήση χρωμάτων στις λέξεις όπου χρειάζεται. Στο λογισμικό «eprobotlab» χρησιμοποιείται κατάλληλη γραμματοσειρά (κατάλληλο μέγεθος, κεφαλαία-πεζά-έντονη-πλάγια γραφή, χρήση χρωμάτων). Ίσως θα έπρεπε να προσεχθεί το στυλ της γραμματοσειράς. Να χρησιμοποιηθεί δηλαδή μια λιγότερο «καλλιγραφική» γραμματοσειρά. Τα κείμενα είναι ελάχιστα και περιέχουν σύντομες και ουσιώδεις φράσεις που είναι σαφείς και καλογραμμένες. Το περιεχόμενο των κειμένων είναι δομημένο με λογικό τρόπο. Περιεχόμενο 23

25 Βασικός παράγοντας ενός λογισμικού (κυρίως εκπαιδευτικού) είναι η επιλογή του περιεχομένου του. Συχνά αυτός ο παράγοντας αμελείται δίνοντας έμφαση στον τρόπο παρουσίασης. Κατά την ανάπτυξη ενός εκπαιδευτικού λογισμικού υπάρχουν συνήθως διαθέσιμος μεγάλος όγκος υλικού. Είναι εύκολο να μπει ο σχεδιαστής στο πειρασμό να χρησιμοποιήσει όλο αυτό το υλικό. Το περιεχόμενο πρέπει να είναι τόσο ώστε να υπάρχει αποδοτική χρήση του και επιπλέον να είναι ιεραρχημένο ώστε να γίνεται βαθμιαία μετάβαση από τις απλούστερες προς τις πιο πολύπλοκες έννοιες. Η διαθεματική προσέγγιση μέσω του περιεχομένου επιτρέπει τη μελέτη μιας έννοιας από τις οπτικές γωνίες πολλών διαφορετικών γνωστικών αντικειμένων ή επιστημών και συμβάλει αποτελεσματικά στη βαθύτερη κατανόηση της έννοιας. Ενισχύει την ανάπτυξη κριτικής, αναλυτικής, και συνθετικής σκέψης. Το περιεχόμενο πρέπει να είναι κατάλληλο για τη βαθμίδα εκπαίδευσης που προορίζεται, σχετικό με το αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών του μαθήματος που θέλουμε να διδάξουμε. Οι πληροφορίες πρέπει να είναι πλήρεις, σύγχρονες, συναφείς με το θέμα και επιστημονικά σωστές. Επιπρόσθετα θα πρέπει να υπάρχει συνέπεια στους όρους και τα σύμβολα που χρησιμοποιούνται. Στο λογισμικό μας ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του είναι η ενεργός συμμετοχή του χρήστη στην «οικοδόμηση» της γνώσης. Στο λογισμικό υπάρχει και διαθεματική προσέγγιση. Εκτός από τη πληροφορική που είναι η βασική επιστήμη με την οποία ασχολείται, περιέχονται και άλλα γνωστικά αντικείμενα και επιστήμες όπως: Μαθηματικά: Οι μαθητές ασχολούνται με μαθηματικές έννοιες (γεωμετρικές αριθμητικές) μέσω προγραμμάτων του υπολογιστή. Για παράδειγμα στο σχέδιο μαθήματος που περιλαμβάνεται στη συγκεκριμένη εργασία οι μαθητές εισάγονται σε έννοιες κατεύθυνσης στο χώρο. Αλληλεπίδραση 24

26 Με τον όρο αλληλεπίδραση εννοούμε τη διαδικασία δράσης-αντίδρασης μεταξύ του χρήστη και του λογισμικού. Σκοπός είναι η καλύτερη «επικοινωνία» του ανθρώπου με το λογισμικό. Το συγκεκριμένο λογισμικό βασίζεται στη συνεχή αλληλεπίδραση του χρήστη μαζί του. Οι χρήστες μαθητές αλληλοεπιδρούν μαζί του καθορίζοντας για παράδειγμα το ρυθμό ροής της πληροφορίας. Ο τρόπος αλληλεπίδρασης από τη μεριά του χρήστη γίνεται κυρίως με τη χρήση του ποντικιού ή του πληκτρολογίου αν το λογισμικό τρέχει σε σταθερό υπολογιστή ή μέσω δεικτικών κινήσεων αν το λογισμικό τρέχει μέσω tablet, με τον οποίο είναι εξοικειωμένοι οι μαθητές. Ο εκπαιδευτικός έχει τη δυνατότητα αξιόλογης αλληλεπίδρασης με το λογισμικό, καθώς του δίνεται η δυνατότητα να καταγράφει τις ενέργειές των μαθητών. Επιπλέον του δίνεται η δυνατότητα να δημιουργεί κάποια δική του διαθεματική άσκηση. Ανατροφοδότηση Η ανατροφοδότηση αποτελεί βασικό κομμάτι για τη πρόοδο του χρήστη και αναπόσπαστο κομμάτι της αξιολόγησης. Μέσω της ανατροφοδότησης ο χρήστης παίρνει στατιστικά στοιχεία των λαθών του και υποδείξεις - συμβουλές για επανάληψη κάποιας ενότητας. Μπορεί να κρίνει το επίπεδο μάθησής του, τις παρανοήσεις του και τις αδυναμίες του. Έτσι του δίνεται η δυνατότητα να μελετήσει ξανά μέχρι να πετύχει το στόχο του. Σύμφωνα με τους Kulhavy και Stock (1989) η ανατροφοδότηση για να είναι αποτελεσματική πρέπει να περιλαμβάνει δυο τύπους πληροφορίας: (ι) επιβεβαίωση της ορθότητας ή μη της απάντησης και (ii) υποδείξεις/κατευθύνσεις προς την ορθή απάντηση. Η ανατροφοδότηση μπορεί να δημιουργήσει κίνητρο για επιπλέον έρευνα του χρήστη-μαθητή πάνω σε κάποιο γνωστικό αντικείμενο. Το λογισμικό «eprobotlab» διαθέτει ανατροφοδότηση. Για παράδειγμα όπως αναφέρθηκε πιο πριν μέσω της δυνατότητας screen capturing καταγράφονται οι ενέργειες του μαθητή και έτσι αποκαλύπτονται τυχόν παρανοήσεις. Επιπρόσθετα ο μαθητής παρακολουθεί το αποτέλεσμα των ενεργειών του (εντολών που έδωσε) μέσα από τη κίνηση του robot. 25

27 6. ΜΕΡΟΣ Γ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ 26

28 6.1 Εισαγωγή Ο σχεδιασμός βασίστηκε στη μεθοδολογία υλοποίησης ICONIX. Η ICONIX είναι μια μεθοδολογία αντικειμενοστραφούς ανάπτυξης με αρκετά πλεονεκτήματα. Προτιμήθηκε γιατί χρησιμοποιεί UML σαν γλώσσα έκφρασής των απαιτήσεων και των προδιαγραφών του υπό εξέταση λογισμικού, αλλά περιέχει μόνο τον ελάχιστο αριθμό απαραίτητων βημάτων (χρησιμοποιούνται τα διαγράμματα περιπτώσεων χρήσης, τα διαγράμματα κλάσεων, τα διαγράμματα ευρωστίας και τα διαγράμματα ακολουθίας - Στην συγκεκριμένη εργασία θα παραλείψουμε τα διαγράμματα ακολουθίας και ευρωστίας.). Δίνει τη δυνατότητα σε κάθε βήμα ανίχνευσης του βαθμού υλοποίησης των απαιτήσεων. Το μείζον χαρακτηριστικό της μεθοδολογίας ICONIX είναι η επαναληπτικότητα. Η μεθοδολογία ICONIX περιλαμβάνει τέσσερις φάσεις: 1. Ανάλυση Απαιτήσεων 2. Ανάλυση- Αρχική Σχεδίαση 3. Σχεδίαση 4. Υλοποίηση Κάθε φάση αποτελείται από επιμέρους βήματα και σε κάθε βήμα προκύπτει ένα παραδοτέο Ανάλυση Απαιτήσεων Περιλαμβάνει δυο στάδια. Στο πρώτο στάδιο αναλύονται οι απαιτήσεις των χρηστών σχετικά με το λογισμικό και στη συνέχεια αναλύεται η ομάδα στόχος (η ομάδα για την οποία απευθύνεται το λογισμικό). Περιγράφονται οι ανάγκες των χρηστών και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους που θα επηρεάσουν τον σχεδιασμό. Επιπρόσθετα περιγράφονται και οι προδιαγραφές που θα πρέπει να πληροί το σύστημα. Το δεύτερο στάδιο έχει σκοπό τον εντοπισμό και την καταγραφή, όλων των δυνατών ενεργειών των χρηστών και των αποκρίσεων του συστήματος σε κάθε ενέργεια (Περιγραφή περιπτώσεων χρήσης). Παραδοτέο είναι το διάγραμμα περιπτώσεων χρήσης. Πρέπει να παραδοθεί επιπλέον και η αναφορά με την λεκτική περιγραφή τους. 27

29 6.1.2 Ανάλυση Αρχική Σχεδίαση Στη φάση αυτή υλοποιείται η διερεύνηση των ενεργειών που αναφέρονται στις περιπτώσεις χρήσης. Η υλοποίηση γίνεται με το διάγραμμα κλάσεων. Το διάγραμμα αυτό περιλαμβάνει τον εντοπισμό οντοτήτων που θα αποτελούν τελικά το ζητούμενο λογισμικό και την περιγραφή των σχέσεων ανάμεσα σε αυτές. Το παραδοτέο σε αυτό το βήμα είναι το διάγραμμα κλάσεων Σχεδίαση Με τη βοήθεια των δεδομένων που συγκεντρώσαμε στις δυο προηγούμενες φάσεις ξεκινάει η σχεδίαση του λογισμικού. Ξεκινάμε με τη συλλογή και αξιολόγηση του εκπαιδευτικού υλικού. Γίνεται αξιολόγηση του υλικού αυτού με βάση κάποια κριτήρια που έχουμε θέσει (π.χ. γνωστικό αντικείμενο, μαθησιακό επίπεδο μαθητών κλπ). επιλέγονται δηλαδή τα κατάλληλα μαθησιακά αντικείμενα. Παραδοτέο αποτελεί το ίδιο το εκπαιδευτικό υλικό που θα χρησιμοποιηθεί στην φάση της ανάπτυξης. Στην συνέχεια το επόμενο βήμα είναι η αναζήτηση των κατάλληλων στρατηγικών για επίτευξη στόχων. Σε αυτό το βήμα ορίζουμε τους γνωσιολογικούς στόχους που θέλουμε να πετύχουμε με την χρήση του λογισμικού με μαθητές καθώς και ποιες εκπαιδευτικές στρατηγικές χρησιμοποιήθηκαν. Παραδοτέο σε αυτό το βήμα είναι η αναφορά στην οποία περιγράφονται οι στόχοι καθώς και οι εκπαιδευτικές στρατηγικές που χρησιμοποιήθηκαν Υλοποίηση Το σημαντικότερο στάδιο της όλης διαδικασίας είναι η υλοποίηση του λογισμικού. Μετά την υλοποίηση του λογισμικού ακολουθεί ο Έλεγχος Τεχνική αξιολόγηση. Μετά από την αξιολόγηση είναι πιθανόν το σύστημα να χρειαστεί αλλαγές και βελτιώσεις. Επόμενο στάδιο είναι η δημιουργία Εγχειρίδιο χρήσης και κάποια σενάρια χρήσης του εκπαιδευτικού λογισμικού. Η διαδικασία ολοκληρώνεται με τη συγγραφή της τεχνικής αναφοράς. Στη τεχνική αναφορά συγκεντρώνονται όλα τα παραπάνω παραδοτέα και μπορεί να προστεθεί επιπλέον υλικό θεωρείται απαραίτητο. 28

30 6.2 Χρήστ ες Συστ ήματος Στο σύστημά μας εκείνοι που μπορούν να συμμετέχουν και να αλληλοεπιδρούν είναι : ο διαχειριστής ο εκπαιδευτής εκπαιδευόμενος Ο Διαχειριστής του συστήματος (administrator) Ο συνολικός έλεγχος της εφαρμογής ανήκει στο διαχειριστή. Ρόλος του είναι να ρυθμίζει τα διάφορα μέρη του συστήματος. Τέτοια παραδείγματα ρυθμίσεων είναι: του Router που χρησιμοποιεί το σύστημα και η παραμετροποίηση των υπολογιστών ή των έξυπνων συσκευών που θα χρησιμοποιηθούν για να τρέξει το λογισμικό από τους εκπαιδευομένους. Παράλληλα είναι υπεύθυνος ώστε να λειτουργεί σωστά και να είναι φορτισμένη η ρομποτική κατασκευή Ο Εκπαιδευτής (Teacher) Ο εκπαιδευτής είναι το πρόσωπο-χρήστης που χρησιμοποιεί το σύστημα και ελέγχει-βοηθά τους μαθητές στην υλοποίηση δραστηριοτήτων. Οι δραστηριότητες αυτές που υλοποιούνται από τους μαθητές, είναι ευθύνη (δημιουργούνται) από τον εκπαιδευτή. Στις περισσότερες των περιπτώσεων ο Διαχειριστής του συστήματος και ο Εκπαιδευτής μπορεί να είναι το ίδιο πρόσωπο Ο Εκπαιδευόμενος (Student) Ο χρήστης του Λογισμικού είναι ο εκπαιδευόμενος. Του δίνεται η δυνατότητα να υλοποιήσει τις εκπαιδευτικές δραστηριότητες που του έχουν ανατεθεί χρησιμοποιώντας το εκπαιδευτικό λογισμικό. 29

31 6.3 Απ αιτ ή σεις Συστήματ ος Λειτουργικές Απαιτήσεις Το υπό ανάπτυξη λογισμικό θα πρέπει να ικανοποιεί τις παρακάτω λειτουργικές απαιτήσεις: 1. Ασύρματη επικοινωνία (Wi-Fi) ρομποτικής συσκευής με λογισμικό. Οι μαθητές πρέπει να έχουν τη δυνατότητα να αλληλεπιδρούν με τη συσκευή και το λογισμικό με το μέγιστο βαθμό ευελιξίας. Η υλοποίηση πραγματοποιείται με την ασύρματη επικοινωνία. Επιλέχθηκε η χρήση Wi-Fi καθώς έχει αρκετά πλεονεκτήματα έναντι άλλων τρόπων ασύρματης επικοινωνίας π.χ. Bluetooth. Σημαντικότερη είναι η μεγαλύτερη κάλυψη σε σχέση με τους άλλους τρόπους και η πολλαπλή πρόσβαση από διαφορετικές συσκευές. Μειονέκτημα του είναι ότι δεν είναι η φθηνότερη λύση καθώς χρειάζεται router αλλά και παραμετροποίηση της εγκατάστασης σύνδεσης. Επιλέχθηκε το Wi-Fi καθώς υπάρχει και υποστηρίζεται σε κάθε ελληνικό σχολείο και δεν χρειάζεται επιπλέον επένδυση για αγορά. Εναλλακτική λύση μπορεί να αποτελέσει το Bluetooth καθώς πρόκειται για φθηνότερη λύση και χρειάζεται πολύ λιγότερες και ευκολότερες παραμετροποιήσεις. 2. Ανάπτυξη ρομποτικής συσκευής με χρήση ανοιχτού υλικού και λογισμικού αναπτυξιακή πλακέτα. Βασική απαίτηση είναι η χρήση υλικού και λογισμικού ανοικτού κώδικα. Στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα σύστημα που να είναι οικονομικότερο από τα ήδη υπάρχοντα εμπορικά όπως το Bee Bot και το ProBot. Για το λόγο αυτό, για την υλοποίηση της ρομποτικής κατασκευής χρησιμοποιήθηκε η πλατφόρμα Arduino και προγραμματίστηκε σε σε γλώσσα wiring (C++-like γλώσσα προγραμματισμού). Ο λόγος επιλογής του Arduino, εκτός του χαμηλού κόστους είναι και η δημοφιλία της συγκεκριμένης πλατφόρμας, καθώς υπάρχει μεγάλη κοινότητα που την υποστηρίζει. Στο μέλλον όποιος ασχοληθεί με τη κατασκευή μας (εκπαιδευτικός ή όχι) μπορεί να αναζητήσει λύσεις για τυχόν προβλήματα που θα συναντήσει ή επεκτάσεις που θέλει να υλοποιήσει. να αναπτύξει στη συγκεκριμένη πλακέτα. 30

32 (Οι απαιτήσεις αυτές έχουν υλοποιηθεί από κοινού με την διπλωματική εργασία του κ. Καραχρήστου Χριστόφορου) 3. Drag and drop στοιχεία διεπαφής. Όσον αφορά τη διεπαφή με την οποία θα αλληλοεπιδρούν οι μαθητές απαίτηση αποτελεί η δυνατότητα να μπορεί ο μαθητής να επιλέγει την εντολή που θέλει είτε με χρήση ποντικιού αν πρόκειται για σταθερό υπολογιστή ή Laptop είτε με το δάκτυλο αν πρόκειται για κινητή συσκευή. Η ανάγκη αυτή προκύπτει από την απλότητα την οποία θα πρέπει να διατηρεί το σύστημα καθώς τα παιδία σε αυτή την ηλικία δεν θα πρέπει να επιφορτίζονται με το βάρος εκμάθησης χρήσης μιας δύσκολής στο χειρισμό πλατφόρμας όπως π.χ. η πληκτρολόγηση εντολών. Έτσι ο μαθητής μπορεί να επιλέγει και να σέρνει το είδος της εντολής που επιθυμεί. Επίσης μπορεί να ανασυντάσσει το πρόγραμμά του αλλάζοντας τη σειρά των εντολών και πάλι με drag and drop δυνατότητα. Έτσι του δίνεται η ευκαιρία να ξανασκεφτεί τις ενέργειες του και να αναθεωρήσει πριν την οριστική εκτέλεση του προγράμματος. 4. Κουμπί εκτέλεσης προγράμματος, Κουμπί διαγραφής αδειάσματος μνήμης και επανέναρξης δημιουργίας προγράμματος. Ο μαθητής αφού ολοκληρώσει το πρόγραμμά του μπορεί να το τρέξει πατώντας το αντίστοιχο κουμπί run της διεπαφής. Πατώντας το κουμπί run το σύστημα φορτώνει στη ρομποτική συσκευή το πρόγραμμα και αυτή το εκτελεί εκτελώντας ακολουθιακά τις εντολές τη μία μετά την άλλη. Επίσης μπορεί ο μαθητής να διαγράφει μια εντολή αν αυτό κρίνει απαραίτητο σε κάποιο σημείο της ανάπτυξης της λύσης του. Αυτό το πραγματοποιεί πατώντας σε ειδικό σημείο x στο πάνω μέρος της εντολής. Τέλος μια λειτουργία η οποία προστέθηκε είναι η εντολή αδειάσματος μνήμης και επανέναρξης δημιουργίας του προγράμματος. Η συγκεκριμένη δυνατότητα στην ουσία αποτελεί την επιλογή reload στη web διεπαφή. Θα πρέπει όμως να παρουσιαστεί με τέτοιο τρόπο στο μαθητή ώστε αυτός να την ταυτίσει με τη μνήμη του υπολογιστή και το άδειασμά της όταν το πρόγραμμά απομακρύνεται από αυτή. 5. Δυνατότητα αποθήκευσης πλήθους εντολών (buffering) και εκτέλεσης τους σε δεύτερο χρόνο από τη ρομποτική συσκευή. Αποτελεί μια μη ορατή ανάγκη του συστήματος καθώς το πρόβλημα που δημιουργείται είναι ότι όταν οι προς εκτέλεση εντολές θα αποσταλούν στη ρομποτική συσκευή αυτή θα τις εκτελέσει τόσο γρήγορα που ορατό στον παρατηρητή ουσιαστικά θα είναι το αποτέλεσμα μόνο της τελευταίας προς εκτέλεση εντολής. Για το λόγο αυτό επιλέχθηκε να δημιουργηθεί 31

33 ένα είδος buffer στη ρομποτική συσκευή με αποτέλεσμα την αποστολή των εντολών στο buffer και την εκτέλεση τους με κάποιου είδους καθυστέρηση την κάθε μια. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στη συσκευή να εκτελέσει όλες τις εντολές και αυτές να γίνουν αντιληπτές από τον παρατηρητή Μη λειτουργικές απαιτήσεις Για το σύστημα μας οι μη λειτουργικές απαιτήσεις είναι: Επιχειρησιακές. Το σύστημα θα πρέπει να είναι ανεξάρτητο Λειτουργικού συστήματος και πλατφόρμας. Δηλαδή θα μπορεί να παίζει αποδοτικά και σε Windows 8 και σε Linux και Macintosh αλλά και σε πλατφόρμες κινητών συσκευών όπως Android και IOS. Για να ικανοποιηθεί αυτή η ανάγκη επιλέχθηκε το λογισμικό του συστήματος να αποτελεί μια web διεπαφή η οποία είναι ανεξάρτητη Λειτουργικού συστήματος. Το σύστημα θα μπορεί λειτουργεί σε οποιονδήποτε Web Browser (Mozilla, Chrome, Internet Explorer κτλ). Αυτό έχει επιτευχθεί καθώς σα γλώσσες προγραμματισμού επιλέχθηκαν όπως έχει αναφερθεί οι HTML, JAVASCRIPT, PHP Ευχρηστίας (Φιλικότητα Διεπαφής). Τα κείμενα πρέπει να είναι ευανάγνωστα, κατανοητά και σε απλή γλώσσα, ώστε να μην κουράζουν τον αναγνώστη χρήστη. Το μέγεθος γραμμάτων και το χρώμα να δρουν καταλυτικά στην καλύτερη αλληλεπίδραση του χρήστη με το λογισμικό. Όσον αφορά την εκμάθηση του τρόπου χειρισμού του συστήματος από τους χρήστες πρέπει να είναι εφικτή και γρήγορη. Τέλος θα πρέπει να υπάρχει προστασία των χρηστών από δημιουργία σφαλμάτων και ύπαρξη προειδοποιήσεων. Ευχρηστίας (Παραμετροποίησης Συστήματος). Θα πρέπει να μπορούν οι χειριστές του συστήματος να το παραμετροποιήσουν με την λιγότερο δυνατή προσπάθεια καθώς δεν θα πρέπει να σπαταλάτε χρόνος σε αυτόν τον τομέα. 32

34 6.3.3 Βασικές Οθόνες Συστήματος Στη λεκτική περιγραφή των περιπτώσεων χρήσης που ακολουθεί γίνεται αναφορά σε οθόνες του συστήματος που θα αναπτυχθεί. Η πρόχειρη σχεδίαση διεπαφών (οθονών) αποτελεί τμήμα της ανάλυσης των απαιτήσεων, όπου επιχειρούμε να δείξουμε στον μελλοντικό χρήστη του συστήματος την αναμενόμενη συμπεριφορά του υπό ανάπτυξη συστήματος λογισμικού. Τα σχέδια αυτά δεν αποτελούν μια λεπτομερή και ακριβή αποτύπωση της γραφικής διασύνδεσης χρήστη που θα έχει τελικά το λογισμικό που θα αναπτυχθεί. Απλά θεωρείται ότι αποτελούν ένα μέσο για την καλύτερη δυνατή συνεννόηση μεταξύ του τελικού χρήστη και του αναλυτή με σκοπό την αποσαφήνιση της λειτουργικότητας και τη διευκρίνιση τυχόν ασαφειών στις απαιτήσεις. Οι ενδεικτικές οθόνες που παρουσιάζονται στη φάση αυτή δεν είναι αναλυτικές (δηλαδή δεν περιλαμβάνονται όλα τα πλήκτρα, πεδία, χρώματα, μηνύματα κλπ), καθώς κάτι τέτοιο θα ήταν δεσμευτικό για την υλοποίηση, στοιχείο που δεν είναι επιθυμητό στο στάδιο της ανάλυσης των απαιτήσεων. Επίσης, οι οθόνες δεν καλύπτουν το σύνολο των διεπαφών μεταξύ χρήστη και συστήματος αλλά τις διεπαφές εκείνες που κρίνεται σκόπιμο να διερευνηθούν. Οι οθόνες αυτές μπορούν να δημιουργηθούν είτε με εργαλεία γραφικής σχεδίασης, είτε με γλώσσες ταχείας προτυποποίησης που επιτρέπουν την εύκολη ανάπτυξη γραφικής διασύνδεσης είτε ακόμη και ως πρόχειρα σχέδια που μπορούν να σκαναριστούν. Οι ενδεικτικές οθόνες που παρουσιάζονται στη συνέχεια είναι: H αρχική Οθόνη της εφαρμογής (που παρουσιάζει στο χρήστη όλες τις δυνατές επιλογές πλοήγησής του). (βλέπε εικόνα 7) Η οθόνη δημιουργίας και εκτέλεσης του προγράμματος που αποτελεί και την κύρια οθόνη του συστήματος μας. (βλέπε εικόνα 8) 33

35 Εικόνα 7-H αρχική Οθόνη της εφαρμογής Εικόνα 8- Η οθόνη δημιουργίας και εκτέλεσης του προγράμματος 34

36 6.4 Περιπτώσεις Χρήσης Λογ ι σμ ικού Περίπτωση χρήσης: Εκκίνηση εφαρμογής 1. Ο χρήστης πληκτρολογεί το URL της εφαρμογής κάνοντας χρήση κάποιου φυλλομετρητή 2. Στην αρχική οθόνη του συστήματος επιλέγει Μενού 3. Στη συνέχεια επιλέγει Ενότητα 1 4. Ο χρήστης συνδέεται στην εφαρμογή εκτέλεσης προγράμματος Εναλλακτική περίπτωση: 3. Β) Επιλέγει την Ενότητα 2 4. Ο χρήστης συνδέεται στην βηματική εκτέλεση της εφαρμογής Περίπτωση χρήσης: Δημιουργία προγράμματος μέσω της εφαρμογής 1. Ο χρήστης επιλέγει από το σετ εντολών τις εντολές τις οποίες θέλει πατώντας κλικ στην αντίστοιχη εντολή. 2. Η εντολή προστίθεται στο προς εκτέλεση πρόγραμμα με τη μορφή εικόνας Υπό περίπτωση: Διαγραφή Εντολής 1. Ο χρήστης μπορεί να ακυρώσει μια εντολή πατώντας στο αριστερό πάνω μέρος της εντολής το εικονίδιο x. Υπό περίπτωση: Αλλαγή θέσης Εντολής 1. Ο χρήστης μπορεί να αλλάξει τη σειρά των εντολών σέρνοντας και αφήνοντας την εντολή στο σημείο που θέλει (drag and drop) 35

37 Περίπτωση χρήσης: Εκτέλεση προγράμματος 1. Αφού ολοκληρωθεί η δημιουργία του προγράμματος ο χρήστης τοποθετεί τη ρομποτική συσκευή στον τάπητα εκτέλεσης στο σημείο εκκίνησης με κατεύθυνση προς τα εμπρός 2. Ο χρήστης πατάει το κουμπί run της εφαρμογής και το ρομπότ αρχίζει να κινείται. Περίπτωση χρήσης: Βηματική εκτέλεση προγράμματος 1. Ο χρήστης τοποθετεί τη ρομποτική κατασκευή στον τάπητα εκτέλεσης στο σημείο εκκίνησης με κατεύθυνση προς τα εμπρός. 2. Ο χρήστης επιλέγει τη πρώτη εντολή 3. Ο χρήστης πατάει το κουμπί run 4. Ο χρήστης επαναλαμβάνει τα βήματα 2 και 3 μέχρι την ολοκλήρωση του ζητούμενου προγράμματος. 36

38 6.5 Αρ χιτεκτονι κή Λ ογισμικού Για τη σχεδίαση του συγκεκριμένου λογισμικού λήφθηκε υπόψη ότι οι συμμετέχοντες είναι ο μαθητής και ο καθηγητής. Τα παιδιά-μαθητές εμφανίζονται είτε σαν παίκτες είτε σαν μαθητευόμενοι είτε σαν χρήστες. Ο μαθητής σαν παίκτης: το παιδί βλέπει το λογισμικό σαν παιχνίδι. Πρέπει το λογισμικό να είναι διασκεδαστικό και για αυτό το λόγο η διεπαφή παρουσιάζεται με παιγνιώδη τρόπο δίνοντας την αίσθηση παιχνιδιού στο παιδί. Η πλοήγηση είναι αρκετά απλή. Τα σύμβολά που χρησιμοποιούνται είναι βασικά σχήματα (όπως βέλος εμπρός) και μπορούν να γίνουν αντιληπτά από το μαθητή αυτής της ηλικίας. Ο μαθητής σαν μαθητευόμενος: το λογισμικό χρησιμοποιείται σαν μέσο μάθησης. Ο μαθητής θα διδαχθεί έννοιες, θα αντιμετωπίσει δραστηριότητες που του έχουν ανατεθεί και θα αξιολογηθεί. Το λογισμικό αναπτύχθηκε για να μπορεί ο μαθητής να διδάσκεται βασικές έννοιες προγραμματισμού. Παράλληλα δίνεται και η δυνατότητα αξιολόγησης του μαθητή αλλά και του τρόπου σκέψης του μαθητή μέσω λειτουργιών που υποστηρίζονται. Ο μαθητής σαν χρήστης: Ο Μαθητής βλέπει το σύστημα σαν εργαλείο. Χρησιμοποιούνται drag & drop εντολές για να γίνει ποιο εύχρηστο αφού η σύνταξη εντολών από το μαθητή είναι δύσκολή έως αδύνατη για τη συγκεκριμένη ηλικία. Επιλέχθηκε η ρομποτική κατασκευή για να υπάρχει απεικόνιση της εκτέλεσης του προγράμματος στο πραγματικό κόσμο. Το σύστημα που αναπτύχθηκε αποτελείται από συνδυασμό διαφορετικών τεχνολογιών οι οποίες περιγράφονται στο παρακάτω σχήμα (Εικόνα 9). Αποτελείται από τρία διαφορετικά αρθρώματα: άρθρωμα διεπαφής, άρθρωμα ρομποτικής κατασκευής, άρθρωμα επικοινωνίας. Ο μαθητής δημιουργεί το πρόγραμμα διαδρομή που επιθυμεί με βάση τη δραστηριότατα που του δίνεται. Μέσω της web διεπαφής μπορεί να γίνει η μεταφορά του προγράμματος που υλοποίησε στη ρομποτική κατασκευή. Δίνεται η δυνατότητα στο μαθητή είτε κατά τη διάρκεια 37

39 δημιουργίας του προγράμματος, είτε αφού το ολοκληρώσει να μπορεί να το τροποποιήσει διαγράφοντας εντολές ή μετακινόντας τες σε άλλη θέση. Εικόνα 9-Το σύστημα μίξη από διαφορετικές τεχνολογίες Αφού ο μαθητής ολοκληρώσει το ζητούμενο πρόγραμμα πρέπει να το τρέξει στη ρομποτική κατασκευή για να παρατηρήσει το αποτέλεσμα των εντολών που έδωσε. Οι ενέργειες που εκτελεί ο μαθητής για τη δημιουργία του προγράμματος μπορούν να καταγραφούν με τη δυνατότητα Screen Capture. Το video αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για από τον εκπαιδευτικό ώστε να εντοπίσει σημεία που δυσκόλεψαν τον μαθητή και τις τυχόν παρανοήσεις του. 38

40 Εικόνα 10-Η δυνατότητα Screen Capture Το λογισμικό και η ρομποτική κατασκευή επικοινωνούν χρησιμοποιώντας ασύρματο δίκτυο. Στο δίκτυο αυτό είναι συνδεδεμένος ο υπολογιστής ή η έξυπνη συσκευή (tablet, smartphone ) στην οποία δουλεύει ο υπολογιστής και η ρομποτική κατασκευή. Η ρομποτική κατασκευή δέχεται σε κατάλληλη μορφή το πρόγραμμα και το αποθηκεύει τοπικά. Την κάθε εντολή την εκτελεί με χρονοκαθυστέρηση. Με τον τρόπο αυτό δίνεται η δυνατότητα στο μαθητή να αντιληφθεί ποια εντολή εκτελείται κάθε φορά. Ο μαθητής αφού παρακολουθήσει το αποτέλεσμα της εκτέλεσης των εντολών από τη ρομποτική κατασκευή μπορεί αν έχει κάνει λάθος να δημιουργήσει καινούριο πρόγραμμα ή να διορθώσει το ήδη υπάρχον και να το τρέξει ξανα. 39

41 6.6 Άρ θ ρω μα Διεπ αφ ής Η διεπαφή της πλατφόρμας αποτελεί το μέσο αλληλεπίδρασης του μαθητή με το σύστημα και γι αυτό το λόγο θα πρέπει να είναι εύκολα διαχειρίσιμο από το χρήστη. Εικόνα 11-Η διεπαφή της πλατφόρμας Στο προτεινόμενο μοντέλο ο μαθητής μπορεί να επιλέγει την εντολή που θέλει είτε με χρήση ποντικιού αν πρόκειται για σταθερό η Laptop υπολογιστή είτε με το χέρι μέσω δεικτικών κινήσεων αν πρόκειται για κινητή συσκευή. Η ανάγκη αυτή προκύπτει από την απλότητα την οποία θα πρέπει να διατηρεί το σύστημα καθώς τα παιδία σε αυτή την ηλικία δεν θα πρέπει να επιφορτίζονται με το βάρος εκμάθησης χρήσης μιας δύσκολής στο χειρισμό πλατφόρμας όπως πχ η πληκτρολόγηση εντολών. Έτσι ο μαθητής μπορεί να επιλέγει και να σέρνει το είδος της εντολής που επιθυμεί. Επίσης μπορεί να ανασυντάσσει το πρόγραμμά του αλλάζοντας τη σειρά των εντολών και πάλι με σύρε και άφησε (drag and drop) δυνατότητα. Έτσι του δίνεται η δυνατότητα να ξανασκεφτεί τις ενέργειες του και να αναθεωρήσει πριν την οριστική εκτέλεση του προγράμματος. 40

42 6.7 Στ οιχεία Διεπαφής Εντ ολέ ς Π ρ ογραμματισμού Μέσω της διεπαφής ο χρήστης έχει πρόσβαση στις εντολές της πλατφόρμας τις οποίες μπορεί να επιλέξει. Λόγω του γεγονότος ότι οι κύριοι χρήστες του συστήματος είναι μαθητές οι εντολές εμφανίζονται με τη μορφή εικονιδίων τα οποία μπορούν να γίνουν drag and drop. Τα εικονίδια λόγω της ηλικίας των χρηστών και επειδή βασικός σκοπός είναι να κεντρίσουν το ενδιαφέρον τους εμφανίζονται με παιγνιώδη τρόπο. Συγκεκριμένα πάνω στη διεπαφή στο αριστερό μέρος υπάρχουν δύο μπλοκ εντολών. Το κάτω μπλοκ είναι το μπλοκ χειρισμού από το οποίο επιλέγονται οι εντολές που θα χρησιμοποιηθούν. Για το λόγο αυτό έχουν τοποθετηθεί σε σχήμα σταυρού ώστε να δίνουν τη δυνατότητα στο μαθητή να αντιληφθεί το τι κάνει η κάθε εντολή. Το πάνω μπλοκ είναι το μπλοκ χειρισμού του τελικού προγράμματος δίνοντας τη δυνατότητα στο μαθητή να εκτελέσει το πρόγραμμά του ή να αδειάσει τη μνήμη του υπολογιστή (να διαγράψει το πρόγραμμα) και να αρχίσει να το σχηματίζει από την αρχή. μπλοκ χειρισμού του τελικού προγράμματος Μπλοκ χειρισμού Εικόνα 12-Τα μέρη της διεπεφής Χώρος δημιουργίας Προγράμματος Παρακάτω παρουσιάζεται μια κατηγοριοποίηση των εντολών του συστήματος σε: 41

43 Εντολές Κατεύθυνσης Υπάρχουν τέσσερις εντολές κατεύθυνσης που παρέχει το σύστημα. Η πρώτη εντολή είναι η εντολή Κινήσου Μπροστά η οποία όταν εκτελείται αναγκάζει τη ρομποτική κατασκευή να προχωρήσει 17 εκατοστά (βήμα εκτέλεσης) μπροστά. Η εκτέλεση δύο εντολών Κινήσου Μπροστά η μία μετά την άλλη αντιστοιχούν σε αύξηση του βήματος κίνησης μπροστά x2. Η λειτουργία αυτή ισχύει και για τις υπόλοιπες εντολές κατεύθυνσης. Η δεύτερη εντολή είναι η εντολή Κινήσου Πίσω η οποία αντίστοιχα αναγκάζει την κατασκευή να κινηθεί πίσω κατά 17 περίπου εκατοστά. Οι εντολές Στρίψε Αριστερά 90 ο και Στρίψε Δεξιά 90 ο ωθούν την κατασκευή να κάνει επιτόπια στροφή γύρω από τον άξονά της κατά 90 μοίρες αντίστοιχα. Αυτό σημαίνει πως κατά τη διάρκεια της αριστερής στροφής για παράδειγμα ο αριστερός τροχός κινείται δεξιόστροφά και ο δεξιός τροχός κινείται αριστερόστροφά. Το αντίθετο συμβαίνει στην δεξιά στροφή. Εντολές Έναρξης/ Τερματισμού Υπάρχουν δυο εντολές που δηλώνουν την έναρξη και το τερματισμό του προγράμματος. Η έναρξη δηλώνεται με το εικονίδιο του σπιτιού ενώ ο τερματισμός με το εικονίδιο του «απαγορεύεται». Εντολές Βήματος Δυο σημαντικές εντολές, είναι αυτές της μεταβολής του βήματος εκτέλεσης μιας εντολής. Υπάρχει εντολή που αυξάνει το βήμα εκτέλεσης και συμβολίζεται με το κόκκινο εικονίδιο «+ Βήμα» και αυτή που μειώνει το βήμα και συμβολίζεται με το «- Βήμα». Εντολές Εκτέλεσης, Αδειάσματος Μνήμης Ο μαθητής αφού ολοκληρώσει το πρόγραμμά του μπορεί να το τρέξει πατώντας το αντίστοιχο κουμπί run της διεπαφής. Πατώντας το κουμπί run το σύστημα φορτώνει στη ρομποτική συσκευή το πρόγραμμα και αυτή το εκτελεί εκτελώντας ακολουθιακά τις εντολές τη μία μετά την άλλη. Επίσης μπορεί ο μαθητής να διαγράφει μια εντολή αν αυτό κρίνει απαραίτητο σε κάποιο σημείο της ανάπτυξης της λύσης του. Αυτό το πραγματοποιεί πατώντας σε ειδικό σημείο στο πάνω μέρος της εντολής. Τέλος μια λειτουργία η οποία προστέθηκε είναι η εντολή αδειάσματος μνήμης και επανέναρξης δημιουργίας του προγράμματος. Η συγκεκριμένη 42

44 δυνατότητα στην ουσία αποτελεί την επιλογή reload στη web διεπαφή. Θα πρέπει όμως να παρουσιαστεί με τέτοιο τρόπο στο μαθητή ώστε αυτός να την ταυτίσει με τη μνήμη του υπολογιστή και το άδειασμά της όταν το πρόγραμμά απομακρύνεται από αυτή. Εικονίδιο Εντολής Επεξήγηση Εντολή κίνησης Κινήσου Μπροστά Εντολή κίνησης Κινήσου Πίσω Εντολή κίνησης Στρίψε αριστερά 90 μοίρες Εντολή κίνησης Στρίψε δεξιά 90 μοίρες Εντολή κίνησης Αρχή διαδρομής Εντολή κίνησης Τέλος διαδρομής Εντολή Χειρισμού Εκτέλεση διαδρομής Εντολή Χειρισμο Άδειασμα μνήμης 43

45 Εντολή Εντολή Χειρισμο Χειρισμο Αύξηση βήματος εκτέλεσης εντολής Μείωση βήματος εκτέλεσης εντολής Παρακάτω αναλύεται η δομή του μπλοκ εντολής όπως αυτή παρουσιάζεται και χρησιμοποιείται στην πλατφόρμα. Συγκεκριμένα η κάθε εντολή που προστίθεται στη διαδρομή εκτέλεσης εντολών αποτελείται από τρία τμήματα. Εικόνα 13-Η δομή του μπλοκ εντολής Το πρώτο τμήμα από αριστερά ονομάζεται χειριστής διαγραφής εντολής και χρησιμοποιείται για τη διαγραφή της εντολής από τη στοίβα διαδρομής. Το δεύτερο τμήμα του μπλοκ εντολής εμφανίζει τον αριθμό των φορών που θα εκτελεστεί η εντολή. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα η 44

46 εντολή θα εκτελεστεί 3 φορές. Ο αριθμός αυτός αυξομειώνεται από τα αντίστοιχα εικονίδια αύξησης/μείωσης βήματος. Ο συγκεκριμένος αριθμός δεν συγχέεται στην υλοποίηση μας με την έννοια «Επανάληψη εντολών» του γραμματισμού της πληροφορικής. Η έννοια αναφέρεται στην επανάληψη πλήθους εντολών. Στην εφαρμογή μας ο αριθμός αυτός αναπαριστά το βήμα που θα εκτελεί κάθε φορά η ρομποτική κατασκευή που μπορεί να αυξομειώνεται σύμφωνα με τις ανάγκες της εκάστοτε διαδρομής. Τέλος το τρίτο μέρος του μπλοκ εντολής εμφανίζει και το είδος της εντολής που θα εκτελεστεί (που μπορεί να είναι μια από τις έξι προκαθορισμένες εντολές κίνησης που εκτελεί η ρομποτική κατασκευή). Παράλληλα με τα τρία τμήματα που είναι ορατά στο χρήστη το μπλοκ εντολής παρέχει και τη δυνατότητα μετακίνησης που σημαίνει πως ο χρήστης μπορεί μέσω του χειριστή κίνησης (ο οποίος είναι αόρατος) μπορεί να σύρει την εντολή. 45

47 6.8 Η δημιουργ ί α κ αι ο τρόπ ος λειτουργίας της διεπιφ άνειας επαφής Για τη δημιουργία του συστήματος χρησιμοποιήθηκαν web τεχνολογίες HTML5, JQUERY και CSS3. Συγκριμένα η δομή του συστήματος ακολουθεί το MVC πρότυπο σχεδιασμού. Το ακρωνύμιο MVC αντιστοιχεί στο Model, View και Control. Στην περίπτωση μας το Model μας είναι η δημιουργία του προγράμματος από το μαθητή και το πέρασμα του στην ρομποτική κατασκευή. Η αναπαράσταση του προγράμματος σαν μοντέλο του συστήματος μας αποτελεί μια τυπική HTML φόρμα με δυνατότητα ανακατάταξης των στοιχείων της. Ουσιαστικά ο χρήστης αυτό που κάνει όταν δημιουργεί ένα πρόγραμμα εξαρχής όπως αυτό που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα είναι η δυναμική δημιουργία μιας φόρμας. Τα στοιχεία αυτής της φόρμας αποτελούν και τις εντολές του προγράμματος που θα ακολουθήσει η κατασκευή. Ο ρόλος του Controller είναι να επεξεργάζεται και να ανταποκρίνεται στις ενέργειες των χρηστών. Για τη δημιουργία νέου προγράμματος λειτουργεί σε δυο χρόνους: το Χρόνο δημιουργίας (Construction Time) και το Χρόνο εκτέλεσης (Run Time). Χρόνος δημιουργίας Στο χρόνο αυτό ο μαθητής υλοποιεί το πρόγραμμα του και ο Controller αλλάζει τα εικονίδια στη διεπιφάνεια επαφής. Για παράδειγμα πατώντας το πλήκτρο(εντολή) Δεξιά προστίθεται στο γραφικό περιβάλλον το εικονίδιο «Δεξιά». Η προσθήκη αυτή αποτελεί τροποποίηση στο View. Στο χρόνο αυτό μπορεί να γίνει από το μαθητή ανακατάταξη του προγράμματος μετακινώντας ή διαγράφοντας εντολές. Σε αυτό το χρόνο στο Model προστίθενται οι εντολές ή τροποποιούνται οι υπάρχουσες. 46

48 Χρόνος εκτέλεσης Ο μαθητής για να εκτελέσει το πρόγραμμα πρέπει να πατήσει το κουμπί RUN. Μόλις πατηθεί το κουμπί ο Controller δημιουργεί socket επικοινωνίας με τη ρομποτική κατασκευή. Η επικοινωνία επιτυγχάνεται γιατί η ρομποτική κατασκευή έχει αποκτήσει σταθερή IP στο εσωτερικό δίκτυο και «επικοινωνεί» με σταθερή πόρτα για το σκοπό αυτό. Screen Capture επιλογή Η πλατφόρμα δίνει τη δυνατότητα καταγραφής των κινήσεων του μαθητή μέχρις ότου να τρέξει το πρόγραμμά του. Η δυνατότητα αυτή δημιουργεί ένα video αρχείο τύπου BLOB το οποίο έχει καταγράψει τις ενέργειες αλληλεπίδρασης του μαθητή με τη διεπαφή. Στόχος αυτής της επιπλέον λειτουργίας είναι να μπορεί ο δάσκαλος να παρακολουθεί την πορεία του τρόπου σκέψης του μαθητή μέχρις ότου ολοκληρώσει ο τελευταίος το πρόγραμμα διαδρομή. Έτσι μπορεί ο δάσκαλος να αντιληφθεί πιθανές δυσκολίες που μπορεί να συναντήσει ο μαθητής. Γενικά αυτού του τύπου τα μεταδεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τον εκπαιδευτικό ώστε να σχεδιάσει δραστηριότητες κατάλληλες για κάθε μαθητή χώρια. 47

49 7. ΜΕΡΟΣ Δ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ 48

50 7.1 ΑΝ ΑΛ ΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Η διδακτική παρέμβαση που πραγματοποιήθηκε έγινε με βασικό σκοπό να ελέγξουμε πόσο εύχρηστο το σύστημα (ρομποτική κατασκευή και περιβάλλον προγραμματισμού) στο σύνολό του για τους μαθητές, πόσο κατανοητό, πόσο κόπο χρειάζεται ο μαθητής για να εξοικειωθεί με το περιβάλλον και σε τελευταίο στάδιο αν έμεινε ικανοποιημένος με αυτό που είδε και εργάστηκε. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τα φύλλα εργασίας που αναφέρονται στο παράρτημα, φωτογραφίες, video. Οι παρατηρήσεις μας κατά τη διάρκεια εκτέλεσης είναι επίσης σημαντικές, δεδομένου ότι αφορούν στρατηγικές που χρησιμοποίησαν οι μαθητές. (Αξίζει να σημειώσουμε ότι η διδακτική παρέμβαση έγινε σε συνεργασία με τον κ. Καραχρήστο Χριστόφορο που ανέπτυξε τη ρομποτική συσκευή σε συναφή διπλωματική εργασία.) Η διδακτική παρέμβαση πραγματοποιήθηκε με μαθητές του νηπιαγωγείου και της Α και Β δημοτικού. Οι μικροί μαθητές της Α και Β δημοτικού κατέγραφαν μονοί τους τις απαντήσεις στα φύλλα εργασίας, ενώ για τα παιδιά του νηπιαγωγείου τις απαντήσεις τις κατέγραφε ο παρατηρητής- εκπαιδευτής. Η μελέτη-έρευνα που πραγματοποιήθηκε στη παρούσα εργασία αποτελεί μια μελέτη περίπτωσης. Η μελέτη περίπτωσης είναι ρεαλιστική και τα δεδομένα που παρέχει είναι ισχυρά και αποτελούν μια βάση για «γενίκευση». Είναι «στιγμιότυπο» ενός ευρύτερου συστήματος, για παράδειγμα ενός παιδιού, μιας τάξης, ενός σχολείου. Η στρατηγική που ακολουθήσαμε σαν διδάσκοντες με τα φύλλα εργασίας είναι η εποικοδομιστική. Μέσα στο πλαίσιο αυτό και τη καλύτερη εφαρμογή ακολουθήθηκαν οι εξής κανόνες: Ζητούσαμε διευκρινήσεις για ότι κατασκεύασαν οι μαθητές Αντί για απάντηση σε μια ερώτηση θέταμε μια νέα ερώτηση που οδηγούσε το μαθητή να σκεφτεί και να απαντήσει στο ερώτημα που έθεσε. Με κατάλληλες έξυπνες ερωτήσεις, κατευθύναμε τη σκέψη των μαθητών. Προεργασία 49

51 Προκειμένου να εκτιμηθούν καλύτερα τα αποτελέσματα της εφαρμογής της διδακτικής παρέμβασης, προηγήθηκε συζήτηση με τους γονείς των μαθητών και τα ίδια τα παιδιά για να δούμε το γνωστικό υπόβαθρο των μαθητών. Σκοπός μας ήταν να μάθουμε αν τα παιδιά έχουν ασχοληθεί με κάποια ρομποτική κατασκευή (π.χ. στο σχολείο τους), αν ασχολούνται με τους υπολογιστές και τι κάνουν. Διαπιστώθηκε ότι τα παιδιά δεν είχαν ασχοληθεί ξανά με ρομποτική κατασκευή και επομένως ούτε είχαν γνωρίσει πως τις προγραμματίζουμε. Αυτό μας οδήγησε να αφιερώσουμε λίγο χρόνο, μετά την εκτέλεση του Φύλλου Δραστηριοτήτων 1 για να εξηγήσουμε κάποια βασικά στοιχεία. Από την άλλη μεριά οι μαθητές είχαν ασχοληθεί ξανά με υπολογιστές και tablet. Η ασχολία τους κατά βάση ήταν προγράμματα ζωγραφικής, παιχνίδια και video στο youtube. Γνωριμία με το e-probolab Πριν αρχίσει η διαδικασία της διδακτικής παρέμβασης δόθηκε στους μαθητές το e-probolab. Οι μαθητές το δέχτηκαν με ενθουσιασμό και φάνηκε να κεντρίζει το ενδιαφέρον τους και να θέλουν να ασχοληθούν με αυτό. Υπήρξαν εκφράσεις της μορφής: «τι ωραίο είναι», «είναι ξύλινο», «έχει και ματάκια». Στη συνέχεια οι περισσότεροι μαθητές έψαξαν να βρουν κουμπιά (ή κάποια άλλα χειριστήρια) για να το κάνουν να δουλέψει. 50

52 Εικόνα 14- Γνωριμία μαθητών με το e-probotlab Αμέσως μετά τη παρατήρηση άρχισαν ερωτήσεις της μορφής: «τι κάνει;», «πως δουλεύει;» «πως θα παίξω με αυτό;». Αξίζει να σημειώσουμε ότι κάποιος μαθητής (Β Δημοτικού) ρώτησε: «τι είναι αυτό στο πίσω μέρος;» Όταν του δόθηκε η απάντηση κεραία αναρωτήθηκε ποια η χρησιμότητά της. Πριν μπούμε στη διαδικασία των φύλλων εργασίας εξηγούμε στους μαθητές ότι για να «πούμε», να κάνουμε να «δουλέψει» το e-probotlab χρησιμοποιούμε ένα πρόγραμμα στον υπολογιστή ή στο tablet. Ζητήθηκε από τους μαθητές να χρησιμοποιήσουν ότι θέλουν (είτε το tablet, είτε τον υπολογιστή). Σχεδόν στο σύνολό τους επέλεξαν το tablet κάτι που δεν μας προκάλεσε κάποια εντύπωση αφού είναι πιο εξοικειωμένα τα παιδιά με τις φορητές-έξυπνες συσκευές Πρώτο Φύλλο Εργασίας Με το πρώτο φύλλο εργασίας σκοπός μας είναι να καταγραφούν οι παραστάσεις και οι ιδέες των παιδιών για το προγραμματιζόμενο παιχνίδι. Θέλουμε να διερευνήσουμε τις αντιλήψεις των μαθητών γύρω από τα βασικά κουμπιά του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού. Με απλά λόγια θέλουμε σε πρώτο στάδιο να δούμε τι αντιλαμβάνονται για το ποια είναι η λειτουργία κάθε κουμπιού, τι νομίζουν ότι θα κάνει και πόσο οικεία είναι για τους μαθητές. Επαναλαμβάνουμε ότι όπως έχει ήδη διερευνηθεί οι μαθητές δεν είχαν ασχοληθεί ξανά με ρομποτικές κατασκευές, ούτε με την έννοια του προγραμματισμού. 51

53 Εικόνα 15-Εργασία μαθητών στο Πρώτο φύλλο Δραστηριοτητων Οι αρχικές ερωτήσεις αφορούν την πρώτη εντύπωση που έχουν για το e-probotlab και τι αυτό μπορεί να κάνει. Οι μαθητές απάντησαν ότι το e-probotlab μοιάζει με αυτοκινητάκι. Ενδεικτικά παραθέτουμε: Εικόνα 16-Ενδεικτικές απαντήσεις στο ερώτημα: «Τι νομίζεις ότι είναι το e-probotlab;» Λόγω της εντύπωσης που τους δημιουργεί το e-probotlab απαντούν σωστά στο ερώτημα «Τι θα κάνει;». Η αυθόρμητη απάντηση των μαθητών είναι: «Να τρέχει», «Να προχωράει». Όμως δεν μας ανέφεραν τις κατευθύνσεις. Μετά από δική μας παρότρυνση έδωσαν ολοκληρωμένη απάντηση χρησιμοποιώντας και τις κατευθύνσεις. Η τελευταία ερώτηση γύρω από την αρχική εντύπωση που δημιουργεί η ρομποτική κατασκευή είναι πως γίνεται και κινείται. Οι μαθητές του νηπιαγωγείου δεν απάντησαν καθόλου στην ερώτηση αυτή (είτε από άγνοια, είτε επειδή δεν την κατανόησαν). Οι μαθητές του δημοτικού απάντησαν λανθασμένα και συγκεκριμένα αναφέρθηκαν στο υλικό μέρος (τις ρόδες). Ενδεικτικά παραθέτουμε: Εικόνα 17-Ενδεικτικές απαντήσεις στην ερώτηση: «Πως κινείται το e-probotlab;» 52

54 Παίρνοντας έναυσμα από τις απαντήσεις στην προηγούμενη ερώτηση κάνουμε την εισαγωγή γύρω από το προγραμματιστικό περιβάλλον. Στη συνέχεια το φύλλο εργασίας περιλαμβάνει ερωτήσεις σχετικά με το τι αντιλαμβάνονται και τι πιστεύουν ότι κάνουν τα εικονίδια του. Η πρώτη ερώτηση είναι αν όλα τα εικονίδια είναι ίδια. Όλοι οι μαθητές απάντησαν «Όχι» και εντόπισαν τη διαφορά στα χρώματα. Οι περισσότεροι μαθητές υπήρξαν περισσότερο παρατηρητικοί και εντόπισαν διαφορά και στο περιεχόμενο του κάθε κουμπιού. Ενδεικτικά: Εικόνα 18-Ενδεικτικές απαντήσεις στο ερώτημα: «Είναι όλα τα κουμπιά ίδια; Τι διαφορετικό έχουν;» Στη συνέχεια οι ερωτήσεις αφορούν τα κουμπιά κίνησης (μπροστά, πίσω, δεξιά και αριστερά). Όλοι οι μαθητές κατανόησαν πολύ εύκολα και με ακρίβεια τη σημασία και τη λειτουργία αυτών των κουμπιών. Το κουμπί οι μαθητές δεν κατάλαβαν τι κάνει και ποια η χρησιμότητά του. Αυτό δεν μας προξένησε ιδιαίτερη εντύπωση καθώς δεν είχαν ασχοληθεί ξανά με έννοιες προγραμματισμού. Η επόμενη ερώτηση αφορούσε το κουμπί.οι μαθητές στην αρχή δεν μπορούσαν να κατανοήσουν τη σημασία και το ρόλο του. Για να τους διευκολύνουμε λίγο τους αναφέραμε παραδείγματα όπως τα video και η μουσική στα κινητά, τα video του youtube. Οι μαθητές αμέσως μετά από αυτή τη διευκρίνιση απάντησαν ότι ξεκινάει το ρομποτάκι. Όμως το παράδειγμα που αναφέραμε σε έναν μαθητή (πιο έμπειρο στη χρήση υπολογιστών) δημιούργησε μια σύγχυση. Όπως φαίνεται από την απάντησή του θεώρησε ότι πατώντας ξανά το κουμπί το ρομποτάκι σταματάει. 53

55 Εικόνα 19-Ενδεικτικές απαντήσεις στο ερώτημα για το πλήκτρο RUN Το κουμπί παραπέμπει αμέσως τους μαθητές ότι κάτι «Πετάει/ Ρίχνει στα σκουπίδια». Μετά από διευκρινιστική ερώτηση αντιληφθήκαμε ότι οι μαθητές δεν γνώριζαν τι είναι αυτό που σβήνεται και ότι αυτό είναι το πρόγραμμα χωρίς να εκτελεστεί. Οι τελευταίες ερωτήσεις για το κουμπιά του προγραμματιστικού περιβάλλοντος αφορούσαν το την αύξηση και τη μείωση του βήματος εκτέλεσης κάθε εντολή. Στη πρώτη αυτή επαφή τον μαθητών, δεν μπόρεσαν να κατανοήσουν τη σημασία του και το ρόλο του. Για να ολοκληρώσουμε την ανίχνευση των πρότερων γνώσεων ρωτήσαμε τους μαθητές: «Τι νομίζετε ότι είναι ρομπότ;». Η εικόνα που αποδόθηκε από τους μαθητές για το τι είναι ρομπότ ήταν λανθασμένη. Χαρακτηριστικές απαντήσεις είναι οι ακόλουθες: Εικόνα 20-Ενδεικτικές απαντήσεις στο ερώτημα: «Τι νομίζεις ότι είναι ένα ρομπότ;» Με βάση αυτές τις απαντήσεις χρειάστηκε να προσπαθήσουμε να δώσουμε τη πραγματική έννοια του ρομπότ. Για το σκοπό αυτό συζητήσαμε με τους μαθητές και επιστρατεύτηκαν κατάλληλα video. Δεύτερο Φύλλο Εργασίας Πριν την έναρξη των δραστηριοτήτων αυτού του φύλλου εργασίας γίνεται μια σύντομη ενημέρωση των μαθητών σχετικά με το τι θα ακολουθήσει. Στη 1η Δραστηριότητα οι μαθητές πειραματίζονται με το e-probotlab και το προγραμματιστικό περιβάλλον. Στο χρόνο που τους δίνεται παρατηρούμε ότι δεν χρησιμοποιούν καθόλου στο πειραματισμό τα κουμπιά αλλαγής βήματος, δηλαδή τα κουμπιά που διαπιστώθηκε από το προηγούμενο φύλλο εργασίας ότι δεν 54

56 καταλάβαιναν τη σημασία τους. Μετά από δική μας παρέμβαση/προτροπή πειραματίστηκαν με τη λειτουργία και αυτών των πλήκτρων. Εικόνα 21- Οι μαθητές πειραματίζονται Στη συνέχεια ζητήθηκε να απαντήσουν στο φύλλο εργασίας αν αντιλήφθηκαν τη σημασία των κουμπιών και ποια η χρησιμότητά τους. Μέσα από τις απαντήσεις των μαθητών διαπιστώσαμε ότι έχουν καταλάβει σε πολύ μεγάλο βαθμό το ρόλο του κάθε κουμπιού χωρίς να χρειαστεί να εξηγήσουμε εμείς κάποιο από αυτά. Η επόμενη δραστηριότητα αφορά το πλήκτρο «άδειασμα μνήμης». Ζητήθηκε από τους μαθητές να δουλέψουν/πειραματιστούν με το κουμπί αυτό. Αρχικά οι μαθητές χωρίς να έχουν κατασκευάσει κάποιο πρόγραμμα πατούσαν το ζητούμενο κουμπί. Υπήρχε εύλογή απορία «Δεν κάνει τίποτα.», «Δεν ξέρω», «Δεν βλέπω κάτι». Στο σημείο αυτό χρειάστηκε η παρέμβασή μας. Ζητήσαμε από τους μαθητές να βάλουν κάποιες εντολές και μετά να πατήσουν το κουμπί. Αμέσως μετά απάντησαν σωστά στο φύλλο εργασίας. Ενδεικτικά παραθέτουμε: 55

57 Εικόνα 22-Ενδεικτικές απαντήσεις για το κουμπί αδειάσματος μνήμης Με την τρίτη και τέταρτη δραστηριότητα σκοπός μας είναι να ελέγξουμε αν μπορούν οι μαθητές να προσανατολιστούν σε σχέση με τη θέση του e-probotlab και πως το κατάφεραν. Οι δραστηριότητες αυτές έχουν τεράστια σημασία για την εξέλιξη του σεναρίου και της έρευνας. Ο λόγος είναι ότι οι κινήσεις και οι διαδρομές που θα ακολουθήσει το e-probotlab είναι άμεσα συνδεδεμένες με τον προσανατολισμό σε σχέση με αυτό (μπροστά, πίσω, δεξιά, αριστερά). Οι μαθητές αναγνώρισαν εύκολα ποια αντικείμενα βρίσκονται μπροστά, πίσω, δεξιά και αριστερά του e-probotlab και δεν χρειάστηκε να κάνουμε κάποια παρέμβαση. Στο σημείο αυτό πρέπει να τονίσουμε τη μεγάλη σημασία και ρόλο που έπαιξαν δυο χαρακτηριστικά της ρομποτικής κατασκευής, τα μάτια και η κεραία. Εικόνα 23-Μάτια και κεραία e-probotlab Οι περισσότεροι μαθητές στην ερώτηση πως καταλάβατε, πως γνωρίσατε τι είναι μπροστά, πίσω, δεξιά, αριστερά του ρομπότ χρησιμοποίησαν στις απαντήσεις τους τα μάτια και την ουρά. Παράδειγμα: «Επειδή το βλέπει με τα μάτια του», «επειδή το δείχνει η ουρά». Δεν πρέπει να παραλείψουμε να τονίσουμε ότι μαθητής για να μας δείξει πως κατάλαβε τι βρίσκεται στις 56

58 ζητούμενες θέσεις, πήρε το e-probotlab στα χέρια του και το κίνησε προς τη ζητούμενη κατεύθυνση. Στη συνέχεια οι μαθητές δημιουργούν τα πρώτα ολοκληρωμένα προγράμματα που κατευθύνουν το e-probotlab να ακολουθήσει τις ζητούμενες διαδρομές. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε δάπεδο από χαρτόνι. Εικόνα 24-Η πρώτη Πίστα Η πρώτη διαδρομή ζητούσε από τους μαθητές να κατευθύνουν το ρομπότ να κινηθεί μπροστά ώστε να φτάσει στο παγκάκι. Η πλειοψηφία των μαθητών ανταποκρίθηκε πολύ εύκολα και σωστά. Εντούτοις όμως υπήρξαν και λίγοι μαθητές που κατά τη δημιουργία του προγράμματος πάτησαν το κουμπί μπροστά μόνο μια φορά. Αμέσως αντιλήφθηκαν το σφάλμα τους και επανέλαβαν την άσκηση σωστά. Η επόμενη διαδρομή ζητούσε να μετακινηθεί το ρομπότ πίσω προς το αυτοκίνητο. Στη συνέχεια ζητήσαμε από τους μαθητές να κατευθύνουν το e-probotlab σε κατεύθυνση σχήματος Γ προς το κόκκινο ποδήλατο. Οι μαθητές για να λύσουν την άσκηση αυτή προβληματίστηκαν. Εικόνα 25- Σκέψη για την επίλυση της Δραστηριότητας 57

59 Κάποιοι χρησιμοποίησαν κατευθείαν το μυαλό τους και κατέγραφαν τα αποτελέσματα στο χαρτί ενώ κάποιοι άλλοι (κυρίως μικρότεροι μαθητές) σηκώθηκαν και καθώς μετακινούσαν το ρομπότ με το χέρι έλεγαν και τα βήματα που θα ακολουθηθούν. Εικόνα 26- Ο τρόπος εργασίας των μαθητών Διαπιστώσαμε δυο σημαντικά σημεία. Το πρώτο σημείο που δυσκόλεψε κάποιους μαθητές ήταν η λανθασμένη αντίληψη που είχαν για τη λειτουργία των κουμπιών δεξιό και αριστερό βέλος και δεν είχαν φανεί από τις προηγούμενες δραστηριότητες. Δεν είχαν αντιληφθεί ότι τα πλήκτρα αυτά προκαλούν αποκλειστικά και μόνο στροφή 90 μοιρών γύρω από τον άξονά του και όχι ταυτόχρονη κίνηση και προς τα εμπρός. Με την εκτέλεση του προγράμματος και αυτοί οι μαθητές αντιλήφθηκαν το σφάλμα τους και το διόρθωσαν δημιουργώντας από την αρχή το πρόγραμμα σωστά. Το δεύτερο σημείο είναι ο τρόπος που οι μαθητές δημιουργούσαν τα προγράμματα. Κάποιοι μαθητές δημιούργησαν ολόκληρο το ζητούμενο πρόγραμμα και το εκτέλεσαν ενώ κάποιοι άλλοι δημιουργούσαν τμήματα του προγράμματος κάθε φορά, τα εκτελούσαν και συνέχιζαν τη δημιουργία όπως φαίνεται και παρακάτω. 58

60 Εικόνα 27- Οι δυο τρόποι δημιουργίας και εκτέλεσης προγράμματος Για τους μαθητές που ακολούθησαν τη βηματική δημιουργία και εκτέλεση του ζητούμενου προγράμματος έγινε παρέμβαση για να τους εξηγήσουμε ότι υπάρχει η δυνατότητα δημιουργίας ολόκληρου του προγράμματος και στη συνέχεια η εκτέλεσή του. Τελειώνοντας αυτές της δραστηριότητες ζητήσαμε από τους μαθητές να κατευθύνουν το e- ProBotLab προς το κίτρινο ποδήλατο. Όλοι οι μαθητές ανταποκρίθηκαν με επιτυχία. Η τελευταία δραστηριότητα αυτού του φύλλου εργασίας ήταν και η δυσκολότερη. Οι μαθητές χρησιμοποιώντας τα δικά τους αντικείμενα δημιούργησαν τη δικιά τους πίστα. 59

61 Εικόνα 28- Ενδεικτικές πίστες μαθητών Ζητήσαμε από τους μαθητές να τοποθετήσουν το e-probotlab σε κάποια θέση και να σχεδιάσουν μια δική τους διαδρομή. Τη διαδρομή αυτή πρέπει να πραγματοποιήσει το ρομπότ προγραμματίζοντάς το. Οι μαθητές προγραμμάτιζαν το ρομπότ και όσοι έκαναν κάποιο λάθος επαναλάμβαναν την άσκηση αφού εντόπιζαν το λάθος που έκαναν. Στο σημείο αυτό αξίζει να σημειώσουμε τη ποικιλία των τρόπων σημείωναν που οι μαθητές στο φύλλο εργασίας τις εντολές για τη διαδρομή. Οι περισσότεροι μαθητές δήλωναν μονολεκτικά το όνομα κάθε εντολής (δεξιά, μπροστά, αριστερά, πίσω) ενώ οι υπόλοιποι χρησιμοποιώντας το χρώμα που είχε το κάθε κουμπί. Τρίτο Φύλλο Εργασίας Σε κάθε μαθητή δόθηκε το 3ο φύλλο εργασίας και μαζί με αυτό οι καρτέλες (σήματα κυκλοφορίας). Ζητήθηκε από τους μαθητές να τοποθετήσουν τα σήματα κυκλοφορίας πάνω στη πίστα από χαρτόνι, ώστε αν τα ακολουθήσει κάποιος να εκτελέσει τη ζητούμενη διαδρομή. Εικόνα 29-Οι κάρτες που δόθηκαν στους μαθητές Η πλειοψηφία των μαθητών ανταποκρίθηκε σωστά στο πρώτο αυτό στάδιο. Για όσους μαθητές δυσκολεύτηκαν ο διδάσκων/παρατηρητής παρενέβει ώστε να βοηθήσει το μαθητή και με 60

62 κατάλληλα διατυπωμένες ερωτήσεις, να διορθώσει τα λάθη του ή να εξαλείψει τις δυσκολίες του. Στο 2ο στάδιο οι μαθητές κλήθηκαν να μεταφέρουν τις εντολές στο προγραμματιστικό περιβάλλον ώστε να κινηθεί το e-probotlab στη ζητούμενη διαδρομή Εικόνα 30-Ενδεικτικές διαδρομές μαθητών Σε κάποιες περιπτώσεις διαπιστώθηκε ότι η συμπεριφορά του ρομπότ κατά την εκτέλεση του προγράμματος δεν ήταν η αναμενόμενη, οπότε οι μαθητές αναγκάστηκαν μέσα από το πειραματισμό να προβούν σε εκ νέου δημιουργία του προγράμματος ξανά και ξανά. Η παρατήρηση του τρόπου εργασίας των μαθητών και οι απαντήσεις στο φύλλο εργασίας έδειξαν ότι οι μαθητές εμπέδωσαν τον τρόπο χρήσης και λειτουργίας του e-probotlab. Τέταρτο Φύλλο Εργασίας Οι δραστηριότητες αξιολόγησης αφορούν το χειρισμό της ρομποτικής κατασκευής και τις βασικές λειτουργίες της, δηλαδή στοχεύει στο να αξιολογηθεί κατά πόσο οι μαθητές είναι ικανοί 61

63 να χειριστούν το προγραμματιστικό περιβάλλον. Αυτό το φύλλο εργασίας ζητά από κάθε μαθητή να αναφέρει τις εντολές που απαιτούνται για τη πραγματοποίηση συγκεκριμένων διαδρομών από το e-probotlab πάνω στο δάπεδο από χαρτόνι. Εικόνα 31- Η πίστα καιη εργασία των μαθητών Στη συνέχεια υλοποιούν το ζητούμενο πρόγραμμα στον υπολογιστή. Η πρώτη δραστηριότητα περιλάμβανε τη κίνηση προς τη κούνια και στη συνέχεια προς τη τραμπάλα. Οι μαθητές ανταποκρίθηκαν θετικά στη δραστηριότητα αυτή. Ενδεικτικές απαντήσεις: Εικόνα 32- Ενδεικτικές απαντήσεις Ακόμα και μαθητές που αρχικά δυσκολεύτηκαν εντέλει με δοκιμή και επανάληψη κατάφεραν να προγραμματίσουν επιτυχώς το e-probotlab να ακολουθήσει τη ζητούμενη διαδρομή. Είναι χαρακτηριστικό ότι οι μαθητές που έκαναν κάποιο λάθος στο προγραμματισμό το αναγνώριζαν αμέσως και με έκφραση τύπου: «Ξέρω τι έκανα λάθος», «Βρήκα το λάθος», «πήγε δεξιά και όχι αριστερά», ξεκινούσαν ξανά μόνοι τους την υλοποίηση του σωστού προγράμματος 62

64 Εικόνα 33- Η εργασία των μαθητών Για να δημιουργήσουν τη διαδρομή οι μαθητές του νηπιαγωγείου κινούσαν αρχικά με το χέρι τους το e-probotlab και έλεγαν τις κινήσεις που έκαναν. Στη συνέχεια τις περνούσαν στον Ηλεκτρονικό Υπολογιστή. Εικόνα 34- Εργασία μαθητών νηπιαγωγείου Άξιο λόγου είναι ότι οι μαθητές από τη πλειάδα πιθανών λύσεων δεν χρησιμοποίησε κανένας τη κίνηση προς τα πίσω. 63

65 Η δεύτερη και τρίτη δραστηριότητα κινούνται στην ίδια φιλοσοφία. Οι μαθητές ακόμα πιο εξοικειωμένοι ελαττώνουν συνεχώς τα λάθη τους. Φαίνεται ότι πλέον υπάρχει πλήρης εξοικείωση με το προγραμματιστικό περιβάλλον αφού το χρησιμοποιούν με άνεση. Σε περίπτωση που προσθέσουν κάποια λάθος εντολή, δεν προβληματίζονται, ούτε απευθύνονται στο διδάσκοντα, αλλά μόνοι τους σβήνουν τη λάθος εντολή ή τη μετακινούν στη σωστή θέση ή διαγράφουν όλο το πρόγραμμα και αρχίζουν από την αρχή. Το τελευταίο μέρος περιλαμβάνει ερωτήσεις Σωστού-Λάθους. Όπως παρατηρήθηκε οι μαθητές στο σύνολό τους απάντησαν σωστά σε όλες τις ερωτήσεις εκτός της πρώτης που συνάντησαν δυσκολίες. Ενώ το κουμπί αύξηση του βήματος το χρησιμοποιούσαν σωστά στις δραστηριότητες, στην αντίστοιχη ερώτηση Σωστού Λάθους απάντησαν λανθασμένα. 64

66 7.2 Ερω τηματολόγιο Συνέ ντ ευξη Αφού ολοκληρώθηκε η διδακτική παρέμβαση ρωτήσαμε τους μαθητές (με τη μορφή πεντάλεπτης συνέντευξης διαλόγου) ορισμένα στοιχεία γύρω από την εμπειρία που απέκτησαν. Οι βασικές ερωτήσεις στις οποίες βασίστηκε αυτή η ολιγόλεπτη συνέντευξη ήταν: 1. Τι σου άρεσε; 2. Τι σε δυσκόλεψε; 3. Τι πιστεύεις ότι έμαθες; Στη πρώτη ερώτηση οι 3 μαθητές απάντησαν «Όλα», «Τα πάντα που έκανα με το ρομποτάκι» ενώ οι υπόλοιποι δύο απάντησαν «το ρομποτάκι». Όταν ζητήσαμε να μας πουν κάτι πιο συγκεκριμένο απάντησαν: Το πώς μπορούσε (το e-probotlab) να κινείται δίνοντας εντολές. Που έδινα εντολές και τις εκτελούσε Που κινούνταν το ρομποτάκι πάνω στο χαρτόνι όπως ήθελα. Οι ασκήσεις που έκανα Κινούσα από τον υπολογιστή το ρομποτακι Στη δεύτερη ερώτηση οι 4 μαθητές απάντησαν «Τίποτα». Είχαν ήδη ξεχάσει πιθανές δυσκολίες που συνάντησαν. Ένας μαθητής απάντησε: «Στην αρχή με δυσκόλεψαν να καταλάβω λίγο πως δουλεύουν κάποια κουμπιά. Μετά όλα ήταν εύκολα». Στη τελευταία ερώτηση οι απαντήσεις σχετίζονται με τη χρήση-λειτουργία του e-probotlab. Ενδεικτικά: Να χειρίζομαι το ρομποτάκι Να δίνω εντολές στο ρομποτάκι Να κινώ όπως θέλω το ρομποτ 65

67 7.3 Συμπ ερ άσματα Στη συγκεκριμένη εργασία αναλύθηκε και μελετήθηκε η δυνατότητα εκπαιδευτικής χρήσης της ρομποτικής κατασκευής e-probotlab στα πλαίσια ενός εκπαιδευτικού σεναρίου που σχεδιάστηκε, εφαρμόστηκε και αξιολογήθηκε σε μαθητές του νηπιαγωγείου και των δυο πρώτων τάξεων του δημοτικού. Από την ανάλυση προκύπτουν ορισμένα σημαντικά αποτελέσματα. Μετά τη διδακτική παρέμβαση οι μαθητές είναι σε θέση να προσδιορίζουν τις δυνατότητες (κινήσεις) της ρομποτικής κατασκευής, να αναγνωρίζουν τον τρόπο λειτουργίας και χειρισμού της. Συγκεκριμένα στις αρχικές ερωτήσεις για τη ρομποτική κατασκευή, τις λειτουργίες της και τον τρόπο χειρισμού της οι μαθητές είχαν κάποιες ιδέες για το τι είναι και έκαναν υποθέσεις. Μετά τη παρέμβαση οι μαθητές σαφώς επηρεασμένοι από τις δραστηριότητες του εκπαιδευτικού σεναρίου αναγνωρίζουν σε πλήρη βαθμό τον τρόπο λειτουργίας του e-probotlab. Όλοι οι μαθητές ολοκλήρωσαν τις δραστηριότητες και οι όποιες δυσκολίες αντιμετωπίστηκαν γρήγορα. Η παρουσία του e-probotlab πριν τη διδακτική παρέμβαση στους μαθητές δημιούργησε ενθουσιασμό και κίνητρο για την ενασχόλησή τους με το εκπαιδευτικό σενάριο. Όπως φάνηκε και στη τελική συνέντευξη ερωτηματολόγιο το ρομποτάκι του e-probotlab ήταν το στοιχείο του «μαθήματος» που τους άρεσε περισσότερο. Χαρακτηριστική ήταν η επιθυμία κάποιον μαθητών μετά το πέρας του σεναρίου να συνεχίσουν και με άλλες εργασίες. Επιπρόσθετα κάποιοι μαθητές εξέφρασαν την άποψη τους για το τι επιπλέον θα μπορούσε να «κάνει» το ρομπότ. π.χ. Να ανάβει φως στο σκοτάδι. To e-probotlab αποτέλεσε ένα εύχρηστο εργαλείο για τους μαθητές, οι οποίοι εξοικειώθηκαν με τον τρόπο λειτουργίας του σε σχετικά σύντομο χρόνο. Ο χειρισμός τους φάνηκε εύκολος καθώς το προγραμματιστικό περιβάλλον διαθέτει εικονίδια/πλήκτρα με σαφή σήμανση. Στη σχεδίαση των εικονιδίων/πλήκτρων ίσως το μόνο κουμπί που χρειάζεται επανασχεδίαση είναι το κουμπί «Τέλος». 66

68 Το e-probotlab μπορεί να καταστεί ένα χρήσιμο και αποτελεσματικό εργαλείο, αρκεί να γίνει από τον εκπαιδευτικό ο κατάλληλος σχεδιασμός και προετοιμασία. Οι μαθητές ασχολούνται πιο ενεργά και αποτελεσματικά με το e-probotlab, όταν αυτό διδάσκεται με βάση την επίλυση ενός προβλήματος που τα ενδιαφέρει. Επιπρόσθετα κάθε σενάριο που ετοιμάζεται για τη διδασκαλία με το e-probotlab θα πρέπει κατά το δυνατόν να εκμεταλλέυεται την εμπειρία των μαθητών. 67

69 8. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΤΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 68

70 Το e-probotlab στο πάρκο Κυκλοφοριακής Αγωγής Χρήση προγραμματιζόμενων παιγνιδιών τύπου e-probotlab για οικοδόμηση των εννοιών της διεύθυνσης, του προσανατολισμού και των χωρικών σχέσεων Σχέδιο μαθήματος και φύλλα εργασίας 69

71 70

72 Α. Το διδακτικό αντικείμενο του εκπαιδευτικού σεναρίου Τίτλος σεναρίου: Το e-probotlab προγραμματίζεται και περιηγείται σε πάρκο Κυκλοφοριακής Αγωγής. Που Απευθύνεται Απευθύνεται κυρίως σε μαθητές του Νηπιαγωγείου, αλλά μπορεί να ενταχθεί και στα πλαίσια της Πληροφορικής Δημοτικού για τη Α,Β ή Γ τάξη με παρεμβάσεις στο επίπεδο δυσκολίας των δραστηριοτήτων. Εμπλεκόμενα γνωστικά αντικείμενα Οι δραστηριότητες του σεναρίου εντάσσονται στα γνωστικά αντικείμενα των ΤΠΕ και των Μαθηματικών. Θεματικές περιοχές του σεναρίου Τεχνολογίες της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών (εκπαιδευτική ρομποτική - προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab )και Μαθηματικά (προσανατολισμός στο χώρο). Εκτιμώμενη διάρκεια Ο ενδεικτικός απαιτούμενος χρόνος που απαιτείται για να υλοποιηθεί το σενάριο είναι τρεις (3) διδακτικές ώρες για το φύλλο εργασίας. Ο πραγματικός όμως χρόνος, εξαρτάται από το πώς ο εκπαιδευτικός θα χειριστεί το σενάριο αλλά και τη δύναμη της τάξης. Σκοπός του σεναρίου Πληροφορική Προγραμματισμός (Προγραμματιζόμενα παιχνίδια): Χειρισμός, έλεγχος και προγραμματισμός του προγραμματιζόμενου παιγνιδιού e-probotlab με οργανωμένο τρόπο. Μαθηματικά: Κατανόηση διεύθυνσης και προσανατολισμού (μπροστά πίσω και αριστερά δεξιά) με σύστημα αναφοράς το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab 71

73 Διεύθυνση (ή κατεύθυνση): η (νοητή), συνήθως ευθεία, γραμμή επάνω στην οποία κινείται ένα αντικείμενο. Το σημείο προς το οποίο κινείται κάποιος. Προσανατολισμός: ο εντοπισμός μιας συγκεκριμένης (ή της σωστής) θέσης, κατεύθυνσης στο χώρο (μπροστά πίσω, αριστερά - δεξιά) Άξονες του σεναρίου: Στο πλαίσιο του σεναρίου τα παιδιά: ελέγχουν, χειρίζονται και προγραμματίζουν το προγραμματιζόμενο παιχνίδι με οργανωμένο τρόπο προσεγγίζουν και κατανοούν τις έννοιες της διεύθυνσης και του προσανατολισμού (μπροστά πίσω και αριστερά δεξιά) στο προγραμματιζόμενο παιχνίδι μέσα από εκτιμήσεις, συγκρίσεις και απεικονίσεις διαδρομών. Προαπαιτούμενες γνώσεις παιδιών (τι πρέπει τα παιδιά να γνωρίζουν): Μαθηματικά Βασικές γνώσεις αριθμητικών εννοιών και λειτουργιών: απαρίθμηση (καταμέτρηση) αντικειμένων μέχρι το 10 Χωρικές γνώσεις: προσανατολισμός στο χώρο (μπροστά πίσω, αριστερά-δεξιά με σύστημα αναφοράς το σώμα τους), θέσεις των αντικειμένων στο χώρο σε σχέση με το σώμα τους (μπροστά από, πίσω από, αριστερά από, δεξιά από ) και θέσεις των αντικειμένων και η μεταξύ τους σχέση. Διαισθητική προσέγγιση των χωρικών σχέσεων των αντικειμένων χρησιμοποιώντας λεξιλόγιο όπως «πλάι», «μέσα/έξω», «πάνω/κάτω», «δίπλα από το στα αριστερά/δεξιά», «αριστερά/δεξιά», «κοντά στο..»/ «μακριά από». Διάκριση χρωμάτων. Τεχνολογίες της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών (προγραμματιζόμενα παιχνίδια): Διαισθητική γνώση λειτουργίας (ενεργοποίηση / απενεργοποίηση) και απλού χειρισμού προγραμματιζόμενων παιγνιδιών. 72

74 Μεταφορά γνώσης διεύθυνσης και προσανατολισμού (σύστημα αναφοράς «το σώμα μου») από τη θεματική περιοχή των μαθηματικών στη θεματική περιοχή του προγραμματισμού για τη διεύθυνση και τον προσανατολισμό ενός προγραμματιζόμενου παιχνιδιού. Πρότερες γνώσεις παιδιών (τι πραγματικά γνωρίζουν τα παιδιά τη στιγμή της εφαρμογής του σεναρίου): ΤΠΕ - Προγραμματιζόμενα παιχνίδια: Μελέτη μέσω ανίχνευσης μέσα από ατομικές συνεντεύξεις. Τα παιδιά προσχολικής ηλικίας ερμηνεύουν διαισθητικά τα σύμβολα διεύθυνσης και προσανατολισμού που αποτελούν το σύστημα πλήκτρων του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab. Τα μέχρι τώρα ερευνητικά δεδομένα δείχνουν ότι οι απαντήσεις των παιδιών πλησιάζουν τους λειτουργικούς ορισμούς που αποδίδονται στα σύμβολα μπροστά πίσω χωρίς όμως να συμβαίνει το ίδιο για τα σύμβολα αριστερά δεξιά Μαθηματικά Προσανατολισμός στο χώρο έχουν εξοικειωθεί με τον προσανατολισμό στο χώρο με σύστημα αναφοράς το σώμα τους (δυσκολεύονται να λεκτικοποιήσουν τις έννοιες προσανατολισμού «Αριστερά / Δεξιά», συνήθως χρησιμοποιούν εκφράσεις όπως: «από εδώ / από εκεί» υποστηρίζοντας την επιλογή τους είτε δείχνοντας και ταυτίζοντας το αντίστοιχο χέρι, είτε με συνοδή κίνηση της παλάμης). Β. Οι ιδέες των μαθητών και οι πιθανές δυσκολίες της σκέψης τους ΤΠΕ Προγραμματισμός (προγραμματιζόμενα παιχνίδια και χειρισμός τους) Χειρισμός προγραμματιζόμενου παιγνιδιού (λειτουργεί όπως άλλα παιγνίδια) Λειτουργία (έναρξη / λήξη, παύση) Έλεγχος μέσω γλώσσας εντολών (κινήσεις και περιστροφή στο χώρο), προσομοίωση της κίνησης με το σώμα των παιδιών Η «μνήμη» του προγραμματιζόμενου παιγνιδιού: οι εντολές αποθηκεύονται και εκτελούνται. Η «μνήμη» χρειάζεται «άδειασμα». Μαθηματικά Προσανατολισμός στο χώρο 73

75 Η ανάπτυξη των παιδιών προσχολικής ηλικίας σχετικά με το χωρικό συλλογισμό εξελίσσεται σε δύο (2) στάδια: α) αρχικά έχουν ως σύστημα αναφοράς τον εαυτό τους για να προσεγγίσουν θέσεις και προσανατολισμούς των αντικειμένων στο χώρο (Piaget et Inhelder, 1956) και β) στη συνέχεια είναι ικανά να συσχετίσουν θέσεις δύο (2) αντικειμένων μεταξύ τους ή δύο (2) αντικειμένων σε σχέση με τον εαυτό τους. (Carole Greenes, 1999) Σκοπός της διδασκαλίας δραστηριοτήτων στοχοθετημένων στις έννοιες προσανατολισμού στο χώρο και απαρίθμησης στο νηπιαγωγείο είναι η γνωστική ανάπτυξη των παιδιών ώστε να οδηγηθούν στο σχηματισμό μοντέλων, όπως είναι τα γεωμετρικά σχήματα και οι ποικίλες αναπαραστάσεις του χώρου. (Ζαχάρος, 2007) Τα παιδιά προσχολικής ηλικίας συναντούν δυσκολίες όταν χρειάζεται να προσδιορίσουν μια θέση με ένα σύστημα αναφοράς που είναι διαφορετικό από το σώμα τους. (Germanos & al., 1997) Τα παιδιά στην ηλικία των τεσσάρων (4) ετών είναι ικανά να αντλούν πληροφορίες από ένα χάρτη για να εντοπίσουν μια τοποθεσία, ενώ στην ηλικία των πέντε (5) και έξι (6) ετών εντοπίζουν μια τοποθεσία με το συντονισμό δύο κατευθύνσεων. (Huttenlocher, Newcombe & Vasilyeva, 1999). Βελτίωση των ικανοτήτων χωρικής κωδικοποίησης επιτυγχάνεται όταν οργανώνονται δραστηριότητες τέτοιες ώστε τα παιδιά να αναπαράγουν και να ελέγχουν τοποθετήσεις σε μια πλάκα LEGO, τη μεταφορά της αναπαράστασης σε άλλο περιβάλλον (τετραγωνισμένο χαρτί) ή τη χρησιμοποίησή τους για την καταγραφή μιας τοποθέτησης στο χώρο (χάρτης) και να την ανακατασκευάσουν (Τζεκάκη, 2007). Η χρήση συμβόλων προσανατολισμού (βέλη) διευκολύνει τη λεκτική περιγραφή μιας διαδρομής και συνάμα την οικοδόμηση των αντίστοιχων εννοιών (Παναγιωτάρα, Ζαχάρος & Ρήγα, 2011). 74

76 Γ. Οι στόχοι του εκπαιδευτικού σεναρίου ΤΠΕ Προγραμματισμός (προγραμματιζόμενα παιγνίδια): Να εξοικειωθούν με τις εντολές κατεύθυνσης και προσανατολισμού («ΜΠΡΟΣΤΑ» «ΠΙΣΩ») («ΑΡΙΣΤΕΡΑ» «ΔΕΞΙΑ») καθώς και με τις εντολές χειρισμού («ΞΕΚΙΝΑ» - «ΑΔΕΙΑΣΕ»). Να χρησιμοποιήσουν εντολές κατεύθυνσης και προσανατολισμού («ΜΠΡΟΣΤΑ» «ΠΙΣΩ») («ΑΡΙΣΤΕΡΑ» «ΔΕΞΙΑ») χρησιμοποιώντας κάρτες ακολουθίας εντολών για την αναπαράστασή τους. o α) με διαδοχική εισαγωγή (μια προς μια) τις εντολές κατεύθυνσης και προσανατολισμού, καθώς και τις εντολές χειρισμού του προγραμματιζόμενου παιγνιδιού (π.χ. «ΞΕΚΙΝΑ» - «ΑΔΕΙΑΣΕ») o β) με αυτοματοποιημένη εισαγωγή (όλες οι εντολές μαζί) κατεύθυνσης και προσανατολισμού, καθώς και τις εντολές χειρισμού του προγραμματιζόμενου παιγνιδιού (π.χ. «ΞΕΚΙΝΑ» - «ΑΔΕΙΑΣΕ»). Να προγραμματίζουν με κατάλληλες εντολές (μία προς μία ή όλες μαζί) το προγραμματιζόμενο παιχνίδι στο χώρο σε σχέση με αντικείμενα/ σύμβολα/σήματα του κώδικα οδικής κυκλοφορίας σε συγκεκριμένες θέσεις Μαθηματικά (προσανατολισμός στο χώρο με σύστημα αναφοράς το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab.): Να εντοπίζουν και να περιγράφουν τις θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές στο χώρο με σύστημα αναφοράς το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab με τη χρήση απλών χωρικών εννοιών (όπως εκφράσεις τύπου «μπροστά πίσω», «αριστερά δεξιά»). Να αποδίδουν εντολές (λεκτικά ή με χρήση συμβόλων) για θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές στο χώρο με σύστημα αναφοράς το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e- ProBotLab με τη χρήση απλών χωρικών εννοιών (όπως εκφράσεις τύπου «μπροστά πίσω», «αριστερά δεξιά»). Να αναπαριστούν θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές σε τετραγωνισμένα περιβάλλοντα (όπως το δάπεδο περιήγησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab). 75

77 Δ. Το διδακτικό υλικό του εκπαιδευτικού σεναρίου Για την υλοποίηση του εκπαιδευτικού σεναρίου θα χρησιμοποιηθεί το ακόλουθο διδακτικό υλικό: Α) το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab Β) τα δάπεδα περιήγησης (mat) για την κίνηση του e-probotlab Επιπρόσθετα θα χρησιμοποιηθούν: Γ) Εικόνες με παιχνίδια παιδικής χαράς Δ) Εκόνες των σημάτων κυκλοφορίας Ε) υλικό για κόλλημα 76

78 Ε. Οι δραστηριότητες υλοποίησης του εκπαιδευτικού σεναρίου στην τάξη Το σενάριο περιέχει δύο δραστηριότητες ανίχνευσης, τέσσερις δραστηριότητες διδασκαλίας των γνωστικών αντικειμένων (ΤΠΕ και Μαθηματικά), δύο δραστηριότητες εμπέδωσης και δύο δραστηριότητες αξιολόγησης. Δεν προβλέπεται κάποια μεταγνωστική δραστηριότητα. Οι δραστηριότητες υλοποιούνται γραμμικά, με βάση την προηγούμενη σειρά. Η μία από τις δύο δραστηριότητες ανίχνευσης (για τα μαθηματικά) λαμβάνει χώρα μαζί με δραστηριότητες διδασκαλίας μαθηματικών. 77

79 α) Δραστηριότητες ανίχνευσης (ψυχολογικής και γνωστικής προετοιμασίας) Οι δραστηριότητες ανίχνευσης αφορούν δραστηριότητες ψυχολογικής και γνωστικής προετοιμασίας κατά τις οποίες γίνεται αποτίμηση υπάρχουσας γνώσης και ανίχνευση ιδεών, παραστάσεων και γνωστικών δυσκολιών και αναπαραστάσεων. Επιπρόσθετα, μέσω ενός απλού αλλά ενδιαφέροντος σεναρίου (πλαισίωση) γίνεται η κατάλληλη προετοιμασία και η κινητοποίηση των ομάδων για τη μετάβαση στις δραστηριότητες διδασκαλίας. Η νηπιαγωγός προσπαθεί να δημιουργήσει ένα κλίμα ασφάλειας και ενθάρρυνσης στους μαθητές και τους ενημερώνει με το τι θα ασχοληθούν στη συνέχεια Συγκεκριμένα για τις έννοιες κατεύθυνσης και προσανατολισμού προτείνεται να έχει προηγηθεί προετοιμασία με υλοποίηση δραστηριοτήτων οι οποίες επικεντρώνονται στο σύστημα αναφοράς του σώματος των παιδιών στο χώρο, στη σχέση δύο (2) αντικειμένων μεταξύ τους καθώς και στη σχέση του σώματος των παιδιών και δύο (2) αντικειμένων. Αρχικά γίνεται ανίχνευση παραστάσεων για το προγραμματιζόμενο παιχνίδι με ατομική συνέντευξη (απαντήσεις σε φύλλο εργασίας). Κάθε ατομική συνέντευξη συνοδεύεται από ατομικό σχέδιο του παιδιού για το προγραμματιζόμενο παιχνίδι (ατομικά ή στο σύνολο της τάξης) με καταγραφή του περιεχομένου απεικόνισης. Χρήσιμες πρακτικές o Αποδεχόμαστε κάθε απάντηση των παιδιών o Σε περίπτωση που απαιτείται επεξήγηση από το παιδί ή το παιδί κρίνεται ότι χρειάζεται ενθάρρυνση από τη νηπιαγωγό, προτείνεται να χρησιμοποιούνται οι παραπάνω αναδιατυπώσεις ή τουλάχιστον να χρησιμοποιούνται οι λέξεις-κλειδιά της ερώτησης. o Γίνονται αποδεκτές οι απαντήσεις των παιδιών όπως: «Δεν ξέρω», «Δεν το έχω δει», «Δεν έχω κάποια ιδέα». Οδηγίες διευκόλυνσης διαχείρισης της ατομικής συνέντευξης-απαντήσεων φύλλου εργασιας Αρχικά το παιχνίδι βρίσκεται εκτός λειτουργίας κίνησης (απενεργοποιημένη λειτουργία έναρξης), προκειμένου να διατηρηθεί η συγκέντρωση της προσοχής του παιδιού ώστε 78

80 να απαντήσει στις ερωτήσεις τουλάχιστον μέχρι το σημείο που ξεκινούν οι ερωτήσεις σχετικά με την ερμηνεία των συμβόλων. Παρατηρούνται τρεις (3) περιπτώσεις εκδήλωσης ενδιαφέροντος από τα παιδιά για το προγραμματιζόμενο παιχνίδι: o Τα παιδιά, τα οποία το περιεργάζονται με ιδιαίτερο ενδιαφέρον και το θέτουν πρόωρα (πριν τις ερωτήσεις ερμηνείας των πλήκτρων) σε λειτουργία (χωρίς βοήθεια ή προτροπή από τη νηπιαγωγό). Σε αυτή την περίπτωση οριοθετούμε τη διαδικασία για χρήση της ενεργοποίησης λειτουργίας κατά τη διάρκεια των συγκεκριμένων ερωτήσεων. Η λειτουργία του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού έχει νόημα για τις ερωτήσεις ερμηνείας των συμβόλων. o Τα παιδιά, τα οποία το περιεργάζονται με λιγότερο ενδιαφέρον αλλά είναι πρόθυμα να απαντήσουν σε όλες τις ερωτήσεις. Σε αυτή την περίπτωση στις ερωτήσεις ερμηνείας των πλήκτρων ρωτάμε συμπληρωματικά να δείξουν με χειροκίνητο τρόπο την κίνηση που διατυπώνουν λεκτικά και το καταγράφουμε. o Τα παιδιά (συνήθως προνήπια), τα οποία παρουσιάζουν ελάχιστο ενδιαφέρον να το περιεργαστούν και να απαντήσουν στις ερωτήσεις. Σε αυτή την περίπτωση αποδεχόμαστε τη διάθεση και το βαθμό προθυμίας για συνεργασία όπως ορίζεται από το παιδί. Πιθανές αναδιατυπώσεις των ερωτήσεων: o Τι νομίζεις ότι είναι το e-probotlab; = «Τι σκέφτεσαι ότι μπορεί να είναι το e- ProBotLab;» / «Τι ιδέα σου δημιουργεί όταν το βλέπεις;», «Ποια είναι η γνώμη σου για το e-probotlab;». o Συμπληρωματική (επιλογής): «Το έχεις ξαναδεί;» προκειμένου να δοθεί η ευκαιρία να εκφράσουν πιθανή πρότερη χρήση του (να το έχουν στο σπίτι ή να έχει παίξει κάπου με το ίδιο παιχνίδι) ή ιδέες από τα παιχνίδια βρεφικής ηλικίας με παρόμοια χρωματιστά πλήκτρα ή από τηλεκατευθυνόμενα παιχνίδια ή παιχνίδια με τηλεχειριστήριο. o Τι νομίζεις ότι κάνει το e-probotlab; = «Τι σκέφτεσαι ότι μπορεί να κάνει το e- ProBotLab;»/ «Τι μπορούμε να κάνουμε με το e-probotlab;». 79

81 o Είναι όλα τα πλήκτρα/κουμπιά ίδια;= Σε περίπτωση που δεν προκύψει από τα προηγούμενα η αναφορά στα κουμπιά τίθεται ερώτηση παρότρυνσης όπως: «Βλέπεις κάτι άλλο;», «Τι άλλο έχει πάνω του το e-probotlab;» o Τι νομίζεις ότι είναι ένα ρομπότ; = «Έχεις δει ρομπότ ή έχεις ακούσει τη λέξη ρομπότ;» Χρήσιμες πρακτικές o Αποδεχόμαστε κάθε απάντηση των παιδιών o Σε περίπτωση που απαιτείται επεξήγηση από το παιδί ή το παιδί κρίνεται ότι χρειάζεται ενθάρρυνση από τη νηπιαγωγό, προτείνεται να χρησιμοποιούνται οι παραπάνω αναδιατυπώσεις ή τουλάχιστον να χρησιμοποιούνται οι λέξεις-κλειδιά της ερώτησης. o Γίνονται αποδεκτές οι απαντήσεις των παιδιών όπως: «Δεν ξέρω», «Δεν το έχω δει», «Δεν έχω κάποια ιδέα». α1) Δραστηριότητα ανίχνευσης για τις ΤΠΕ Σκοπός της ανίχνευσης είναι να καταγραφούν οι πρότερες γνώσεις, οι παραστάσεις και οι ιδέες των παιδιών για το προγραμματιζόμενο παιχνίδι και να αποτιμηθούν ξανά στο τέλος των δραστηριοτήτων προγραμματισμού (δραστηριότητα αξιολόγησης για τις ΤΠΕ). Πλαισίωση: (Η πλαισίωση χρησιμοποιείται για τη μετάβαση ανάμεσα στις επιμέρους δραστηριότητες και διατρέχει όλη το εκπαιδευτικό σενάριο. Στις επιμέρους δραστηριότητες, η πλαισίωση εξειδικεύεται κατά περίσταση και παραθέτεται στην αρχή κάθε ενότητας δραστηριοτήτων). α2) Δραστηριότητα ανίχνευσης για τα Μαθηματικά Η δραστηριότητα αυτή αφορά τις πρότερες γνώσεις για τα μαθηματικά περιγράφεται σε επόμενη ενότητα (δραστηριότητα διδασκαλίας για τα μαθηματικά (Δραστηριότητα διδασκαλίας β3). Η νηπιαγωγός μετά το πέρας της ανίχνευσης προτείνει στα παιδιά να επισκεφτούν το Πάρκο Κυκλοφοριακής Αγωγής της πόλης μαζί με το φίλο τους το προγραμματιζόμενο παιγνίδι. Ο 80

82 λόγος της επίσκεψης είναι η πρόσφατη αγορά αυτοκινήτου του φίλου τους και η ανάγκη να μάθει να κυκλοφορεί σωστά στους δρόμους. Για να γίνει όμως η επίσκεψη και να μπορέσουν να τον ξεναγήσουν αποτελεσματικά θα πρέπει πρώτα να γνωρίσουν πως λειτουργεί το αυτοκίνητο. Ενθαρρύνουμε την ομάδα των παιδιών στο σύνολο της τάξης ή ανά ομάδες να αποδοθεί από κοινού όνομα στο προγραμματιζόμενο παιχνίδι ώστε να το οικειοποιηθούν και να αποτελεί μέρος της ομάδας τους. 81

83 β) Δραστηριότητες διδασκαλίας του γνωστικού αντικειμένου Οι δραστηριότητες διδασκαλίας περιγράφονται ανά στόχο (ΤΠΕ ή Μαθηματικών ή συνδυασμό των δυο (2) γνωστικών αντικειμένων). 1ος στόχος ΤΠΕ Να εξοικειωθούν με τις εντολές κατεύθυνσης και προσανατολισμού (ΜΠΡΟΣΤΑ ΠΙΣΩ, ΑΡΙΣΤΕΡΑ ΔΕΞΙΑ) καθώς και με τις εντολές χειρισμού («ΞΕΚΙΝΑ» - «ΑΔΕΙΑΣΕ»). β1) Δραστηριότητα διδασκαλίας 1 (Εντολές κατεύθυνσης προσανατολισμού και κίνησης) Υποστηρικτικό διδακτικό υλικό: προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab και πλαστικοποιημένες κόλλες μεγέθους Α3 ΧΩΡΙΣ τετράγωνα, κάρτες αναπαράστασης εντολών. Οργάνωση τάξης: Αρχικά: σε ομάδες των 4-5 παιδιών με ένα (1) e-probotlab σε κάθε ομάδα. Στη συνέχεια: στο σύνολο της τάξης καταγραφή των διαπιστώσεων στις επιμέρους ομάδες. Διδακτική στρατηγική: ομαδοσυνεργατική, ενεργητική συμμετοχή, διερεύνηση, ανακάλυψη. Ερώτημα προς διερεύνηση: «Τι κάνει ο/το e-probotlab;» «Πώς το κάνει;» Τρόπος διερεύνησης: Πειραματισμός με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι Παρατήρηση της λειτουργίας κίνησης Συζήτηση Kαταγραφή διαπιστώσεων ανά ομάδα Ενεργοποίηση: Το προγραμματιζόμενο παιχνίδι ενεργοποιείται από τα παιδιά (διακόπτες λειτουργίας και ήχου στο κάτω μέρος) ή επιδεικνύει η νηπιαγωγός την έναρξη λειτουργίας σε περίπτωση που δεν το 82

84 ανακαλύψουν μόνα τους. Τα παιδιά πειραματίζονται ελεύθερα με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι για σύντομο χρονικό διάστημα (περίπου 5-10 λεπτά). Εισαγωγή του επιθυμητού κριτηρίου διαχωρισμού των εντολών: Διαφορετικό περιοχή προγραμματιζόμενου παιχνιδιού Σύνδεση πλήκτρων ελέγχου (βελάκια) του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab με την αντίστοιχη κίνηση που επιτελείται (ΜΠΡΟΣΤΑ ΠΙΣΩ, ΑΡΙΣΤΕΡΑ ΔΕΞΙΑ) Σύνδεση πλήκτρου χειρισμού του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab με την έναρξη εκτέλεσης της ακολουθίας των εντολών Συμπέρασμα: Συμφωνία των ομάδων ή του συνόλου της τάξης σχετικά: με την λειτουργία των πλήκτρων κατεύθυνσης-προσανατολισμού (βελάκια) και του πλήκτρου κίνησης εκτέλεσης εντολών. με τη διαδικασία που αφορά τα πλήκτρα κατεύθυνσης προσανατολισμού (βελάκια) και του πλήκτρου κίνησης εκτέλεσης εντολών. Δίνεται έμφαση στη σειρά εισαγωγής των εντολών για την εκτέλεση της αντίστοιχης κίνησης από το παιχνίδι β2) Δραστηριότητα διδασκαλίας 2 (η εντολή «Άδειασε» τη μνήμη του e-probotlab) Υποστηρικτικό διδακτικό υλικό: προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab και πλαστικοποιημένες κόλλες μεγέθους Α3 ΧΩΡΙΣ τετράγωνα, κάρτες αναπαράστασης εντολών. Οργάνωση τάξης: Στο σύνολο της τάξης με ένα (1) e-probotlab. Διδακτική στρατηγική: ομαδοσυνεργατική, ενεργητική συμμετοχή, διερεύνηση, ανακάλυψη. Ερώτημα προς διερεύνηση: «Το e-probotlab κινήθηκε όπως έδειξαν οι κάρτες;» «Το e-probotlab έκανε αυτό που του δείξαμε με τις εντολές;» Τρόπος διερεύνησης: Πειραματισμός με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι Παρατήρηση της λειτουργίας κίνησης 83

85 Συζήτηση Καταγραφή στον πίνακα της προηγούμενης δραστηριότητας Ενεργοποίηση: Τα παιδιά να προσπαθούν να εισάγουν εντολές/οδηγίες εντολών για επιβεβαίωση των συμπερασμάτων τους από την προηγούμενη δραστηριότητα. Κάθε παιδί δηλώνει λεκτικά την εντολή /κίνηση που εισάγει στο προγραμματιζόμενο παιχνίδι και παρατηρούν όλοι μαζί αν ήταν η αναμενόμενη με αυτή που δείχνουν οι κάρτες. Εισαγωγή του επιθυμητού κριτηρίου διαχωρισμού των εντολών: Διαφορετικό σχήμα διαφορετική θέση Σύνδεση πλήκτρου χειρισμού ( άδειασμα της μνήμης του. ) του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab με το Συμπέρασμα: Καταλήγουν στο λειτουργικό ορισμό «ΑΔΕΙΑΣΕ» για την ερμηνεία της συγκεκριμένης λειτουργίας. Εφαρμογή: Οδηγίες προγραμματιζόμενου παιχνιδιού: Πρώτα ΑΔΕΙΑΖΩ τις προηγούμενες εντολές/οδηγίες (μνήμη του e-probotlab) Μετά εισάγονται τις εντολές/οδηγίες Όταν τελειώσω εισάγω την εντολή «Τέλος» Πατάω το Κουμπί για να εκτελεστεί το πρόγραμμα από το ρομποτάκι. Τονίζοντας την παραπάνω πορεία ενεργειών δίνουμε έμφαση στη σειρά που πρέπει να ακολουθείται για την εισαγωγή των εντολών στο προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab 84

86 1ος στόχος Μαθηματικών: Να εντοπίζουν και να περιγράφουν τις θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές στο χώρο με σύστημα αναφοράς το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab με τη χρήση απλών χωρικών εννοιών (όπως εκφράσεις τύπου «μπροστά πίσω», «αριστερά δεξιά»). Πλαισίωση: Αφού γνώρισαν πως λειτουργεί το αυτοκίνητο του φίλου τους ξεκίνησαν να πάνε στο Πάρκο Κυκλοφοριακής Αγωγής. Στην είσοδο του Πάρκου τους περίμεναν οι υπεύθυνοι από τη Δημοτική Αστυνομία που θα τους μάθαιναν τους κανόνες οδικής συμπεριφοράς για να κινείται με ασφάλεια στους δρόμους. Πρώτα λοιπόν επισκέφτηκαν την πρώτη πίστα στην οποία το e- ProBotLab έπρεπε να κινηθεί στο δρόμο προς διάφορες κατευθύνσεις για να αποδείξει ότι μπορεί να προσανατολίζεται κατάλληλα στους δρόμους. β3) Δραστηριότητα διδασκαλίας 3 (ανίχνευση πρότερων γνώσεων για τον προσανατολισμό) Σημείωση: πρόκειται επί της ουσίας για δραστηριότητα ανίχνευσης πρότερων γνώσεων στα μαθηματικά. Ρωτάμε κάθε παιδί να διατυπώσει το αντικείμενο που πρέπει να προσανατολιστεί το e- ProBotLab για να κατευθυνθεί προς τα εκεί. «Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΜΠΡΟΣΤΑ/ΑΡΙΣΤΕΡΑ/ΔΕΞΙΑ/ΠΙΣΩ από το e-probotlab β4) Δραστηριότητα διδασκαλίας 4 (Εντοπισμός θέσης, διεύθυνσης και προσανατολισμού του e-probotlab Διαδρομή με το e-probotlab εκτός λειτουργίας) Υποστηρικτικό διδακτικό υλικό: δύο (2) χαρτιά μεγέθους Α3 πλαστικοποιημένα και ενωμένα για χρήση δαπέδου (χρησιμοποιούμε τις πλευρές ΧΩΡΙΣ τετράγωνα), πλαστικοποιημένες εικόνες αντικειμένων (Σχήμα 1). 85

87 Εικόνα 35-Δάπεδο κίνησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab εκτός λειτουργίας. Οργάνωση τάξης: Αρχικά: σε ομάδες των 4-5 παιδιών με ένα (1) δάπεδο ΧΩΡΙΣ διαγράμμιση. Στη συνέχεια: στο σύνολο της τάξης (συζήτηση, παρουσίαση αποτελεσμάτων) Διδακτική στρατηγική: ομαδοσυνεργατική, ενεργητική συμμετοχή, πειραματισμός με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab Τρόπος διερεύνησης: Πειραματισμός με χειροκίνητη κίνηση του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab για κατάδειξη της κάθε κατεύθυνσης/διαδρομής ανάλογα με το αντίστοιχο ερώτημα διερεύνησης. Δίνεται έμφαση στη συσχέτιση της κατεύθυνσης για την κίνηση με την αντίστοιχη κατεύθυνση του βλέμματος του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab. Ενεργοποίηση: 86

88 Σε κάθε θέση (μπροστά δεξιά κλπ.) υπάρχουν αντικείμενα διαφορετικά μεταξύ τους ώστε να διευκολύνεται ο εντοπισμός ανάλογα με το αντίστοιχο ερώτημα διερεύνησης. Τα παιδιά ενθαρρύνονται να πειραματιστούν με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι χειροκίνητα περιγράφοντας λεκτικά τη διαδρομή που θα ακολουθήσει το προγραμματιζόμενο παιχνίδι για να φτάσει στο αντικείμενο στόχο Συμπέρασμα: Για την επιλογή κάθε διαδρομής θα πρέπει να δίνεται και αντίστοιχη αιτιολόγηση (ατομικά ή ομαδικά) ώστε να οδηγηθούν σταδιακά σε συμφωνία σχετικά με τη διεύθυνση ενός κινούμενου οχήματος. Το κοινό συμπέρασμα στο οποία θα πρέπει να καταλήξουν θα είναι ότι η κατεύθυνση μπροστά βρίσκεται πάντα στο μπροστινό μέρος του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e- ProBotLab δηλαδή στην ίδια κατεύθυνση με τα μάτια του. Για τον προσανατολισμό αριστερά / δεξιά θα πρέπει να παραμείνει στην ίδια θέση αλλά να στρίψει για να δει το αντίστοιχο αντικείμενο και να κινηθεί συνεπώς προς την ίδια κατεύθυνση με τα μάτια του. Πιθανός χώρος υλοποίησης: Χώρος ελεύθερων δραστηριοτήτων, τραπεζάκια Εφαρμογή: Το κάθε μέλος των ομάδων δοκιμάζει κάποια κατεύθυνση της επιλογής του για να κινήσει με χειροκίνητο τρόπο το προγραμματιζόμενο παιχνίδι Εναλλακτική πρόταση Τα παιδιά κάθε ομάδας παρέχεται η δυνατότητα να διαλέγουν διαφορετικά αντικείμενα στόχους (από το χώρο του νηπιαγωγείου), τα τοποθετούν στις 4 κατευθύνσεις και περιγράφουν τη διαδρομή που θα ακολουθήσει το προγραμματιζόμενο παιχνίδι. 87

89 2ος στόχος ΤΠΕ να χρησιμοποιήσουν εντολές κατεύθυνσης και προσανατολισμού («ΜΠΡΟΣΤΑ» «ΠΙΣΩ») («ΑΡΙΣΤΕΡΑ» «ΔΕΞΙΑ») χρησιμοποιώντας τις κάρτες ακολουθίας εντολών για την αναπαράστασή τους: α) με διαδοχική εισαγωγή (μια προς μια τις εντολές) καθώς και τις εντολές χειρισμού του προγραμματιζόμενου παιγνιδιού (π.χ. «ΑΔΕΙΑΣΕ, «ΞΕΚΙΝΑ»). 2ος στόχος Μαθηματικών: να αποδίδουν εντολές (λεκτικά ή με χρήση συμβόλων) για θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές στο χώρο με σύστημα αναφοράς το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab με τη χρήση απλών χωρικών εννοιών (όπως εκφράσεις τύπου «μπροστά πίσω», «αριστερά δεξιά»). β4) Δραστηριότητα διδασκαλίας 5 (Εντοπισμός θέσης, διεύθυνσης και προσανατολισμού του e-probotlab. Διαδρομή με το e-probotlab σε λειτουργία) Υποστηρικτικό διδακτικό υλικό: δύο (2) χαρτιά μεγέθους Α3 πλαστικοποιημένα και ενωμένα για χρήση δαπέδου (χρησιμοποιούμε τις πλευρές ΜΕ τετράγωνα), πλαστικοποιημένες εικόνες αντικειμένων ή άλλα 3διάστατα αντικείμενα από το χώρο του νηπιαγωγείου (Σχήμα 2) 88

90 Εικόνα 36-Δάπεδο κίνησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab σε λειτουργία Οργάνωση τάξης: Αρχικά: σε ομάδες των 4-5 παιδιών με ένα (1) δάπεδο με διαγράμμιση Στη συνέχεια: στο σύνολο της τάξης (συζήτηση, παρουσίαση αποτελεσμάτων) Διδακτική στρατηγική: ομαδοσυνεργατική, ενεργητική συμμετοχή, επίλυση προβλήματος, πειραματισμός με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab, χρήση γραφικών αναπαραστάσεων (κάρτες ακολουθίας εντολών). Τρόπος διερεύνησης: Πειραματισμός με διαδοχική εισαγωγή των εντολών (μία προς μία) για την κίνηση του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab προς το αντικείμενο στόχο. 89

91 Στην περίπτωση λειτουργίας της τάξης σε ομάδες δύναται η δυνατότητα αλλαγής των αντικειμένων για τις ίδιες θέσεις προσανατολισμού. Ενεργοποίηση: Τα παιδιά ενθαρρύνονται περιγράφοντας λεκτικά τη διαδρομή που θα ακολουθήσει το προγραμματιζόμενο παιχνίδι για να φτάσει στο αντικείμενο στόχο. Στη συνέχεια πειραματίζονται με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι εισάγοντας διαδοχικά τις εντολές που απαιτούνται για τον προγραμματισμό. Έτσι θα πρέπει να ακολουθηθούν τα τρία στάδια προγραμματισμού που έχουν διδαχθεί στις προηγούμενες δραστηριότητες (ΑΔΕΙΑΣΕ - εντολή/ές - ΞΕΚΙΝΑ). Κάθε διαδρομή οπτικοποιείται και αναπαρίσταται μέσα από τις κάρτες εντολών η διαδοχή των οποίων αποτελεί το πρόγραμμα της εκάστοτε διαδρομής. Τα βέλη που εμπεριέχονται στην αναπαράσταση αποτελούν τα σύμβολα και διευκολύνουν τη λεκτικοποίηση των αντίστοιχων κατευθύνσεων της κάθε διαδρομής. Το σύνολο των καρτών (πρόγραμμα) που απαιτείται για κάθε διαδρομή, μπορεί να τοποθετηθεί στο πλάι του δαπέδου ή σε θέση που κρίνεται από τη νηπιαγωγό λειτουργική ανά περίσταση. Συμπέρασμα: Για κάθε διαδρομή εισάγονται οι αντίστοιχες γραφικές αναπαραστάσεις (κάρτες ακολουθίας εντολών). Ουσιαστικά κάθε βήμα/εντολή του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab αναπαριστάται με την αντίστοιχη κάρτα και μέσα από αυτή τη διαδικασία εισάγονται και οι λειτουργικοί ορισμοί για το χειρισμό και την κίνηση του e-probotlab Η αναπαράσταση των κατευθύνσεων στις κάρτες εντολών με βέλη ενισχύει την κατάδειξη των κατευθύνσεων σε μια καθορισμένη διαδρομή. Με αυτό τον τρόπο τα παιδιά αποδίδουν λεκτικά τις εντολές μέσα από τη χρήση συμβόλων και τη χρήση αντίστοιχα απλών χωρικών εννοιών. Πιθανός χώρος υλοποίησης: χώρος ελεύθερων δραστηριοτήτων, τραπεζάκια Εφαρμογή: Δίνεται έμφαση στη λεκτική διατύπωση της διαδρομής που πρέπει να ακολουθήσει το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab μέχρι να φτάσει στο αντικείμενο-στόχο. Δηλαδή ότι θα προχωρήσει μπροστά, ότι θα στρίψει αριστερά/δεξιά, ότι θα προχωρήσει πίσω 90

92 2ος στόχος ΤΠΕ να χρησιμοποιήσουν εντολές κατεύθυνσης και προσανατολισμού («ΜΠΡΟΣΤΑ» «ΠΙΣΩ») («ΑΡΙΣΤΕΡΑ» «ΔΕΞΙΑ») χρησιμοποιώντας τις κάρτες ακολουθίας εντολών για την αναπαράστασή τους: β) με αυτοματοποιημένη εισαγωγή (όλες οι εντολές μαζί) κατεύθυνσης και προσανατολισμού, καθώς και τις εντολές χειρισμού του προγραμματιζόμενου παιγνιδιού (π.χ. «ΞΕΚΙΝΑ» - «ΑΔΕΙΑΣΕ») 3ος στόχος Μαθηματικών: να αναπαριστούν θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές σε τετραγωνισμένα περιβάλλοντα (όπως το δάπεδο περιήγησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab). Δραστηριότητα διδασκαλίας 6 (Εντοπισμός θέσης, διεύθυνσης και προσανατολισμού του e-probotlab. Εκτέλεση διαδρομής με το e-probotlab σε λειτουργία) Η δραστηριότητα αυτή υλοποιείται όπως η Δραστηριότητα διδασκαλίας 5 με διαφοροποίηση ως προς το ότι η κάθε ομάδα χωρίζεται σε δύο (2) υποομάδες. Η μια υποομάδα θα πρέπει να σχεδιάσει μια διαδρομή (λεκτικά και με τη βοήθεια των καρτών) και η άλλη υποομάδα καλείται να την εκτελέσει εισάγοντας την κατάλληλη ακολουθία εντολών (ΑΔΕΙΑΣΕ - εντολή/ές - ΞΕΚΙΝΑ) στο προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab Η υποομάδα που θα σχεδιάσει τη διαδρομή θα πρέπει να επιλέξει τον αριθμό των αντικειμένων που θα χρησιμοποιήσει και τις αντίστοιχες θέσεις που θα τοποθετηθούν. Μπορεί να χρησιμοποιήσει: μόνο ένα (1) αντικείμενο κάθε φορά περισσότερα από ένα κάθε φορά δηλώνοντας λεκτικά τη σειρά των αντικειμένων-στόχων και την αντίστοιχη διαδρομή που απαιτείται να εκτελέσει το προγραμματιζόμενο παιχνίδι για να κατευθυνθεί σε αυτά. Στη συνέχεα οι υποομάδες αλλάζουν ρόλους και επαναλαμβάνεται η δράση από την άλλη υποομάδα 91

93 γ) Δραστηριότητες εμπέδωσης του γνωστικού αντικειμένου 3ος στόχος ΤΠΕ: να προγραμματίζουν με κατάλληλες εντολές το προγραμματιζόμενο παιχνίδι στο χώρο σε σχέση με αντικείμενα/ σύμβολα/σήματα του κώδικα οδικής κυκλοφορίας σε συγκεκριμένες θέσεις. γ1) Δραστηριότητα εμπέδωσης 1 ΤΠΕ και Μαθηματικών (προσανατολισμός στο χώρο με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab) Η δραστηριότητα αυτή υλοποιείται όπως η δραστηριότητα β4 με διαφοροποίηση ως προς το ότι η κάθε ομάδα χωρίζεται σε δύο (2) υποομάδες. Η μια υποομάδα θα πρέπει να σχεδιάσει μια διαδρομή (Σχήμα 3) και η άλλη υποομάδα καλείται να την εκτελέσει εισάγοντας την κατάλληλη ακολουθία εντολών (ΑΔΕΙΑΣΕ - ΠΟΡΤΟΚΑΛΙ εντολή/ές - ΞΕΚΙΝΑ) στο προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab. Η υποομάδα που θα σχεδιάσει τη διαδρομή θα πρέπει να επιλέξει τον αριθμό των αντικειμένων-στόχων που θα χρησιμοποιήσει και τις αντίστοιχες θέσεις που θα τοποθετηθούν. Επίσης επιλέγει το αντίστοιχο σήμα κυκλοφορίας ανάλογα με την κατεύθυνση-στόχο που υποστηρίζει κάθε φορά. Το σήμα κυκλοφορίας τοποθετείται είτε στο επόμενο τετράγωνο από τη θέση του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού, είτε σε πλαϊνό τετράγωνο. Επιλέγει τις κατάλληλες κάρτες αναπαράστασης εντολών που απαιτούνται για τη δημιουργία του προγράμματος εκτέλεσης της διαδρομής και το δημιουργεί. Η άλλη υποομάδα είναι υπεύθυνη να μεταφέρει τη σειρά των εντολών (πρόγραμμα) στο προγραμματιζόμενο παιχνίδι με όποιο τρόπο επιθυμεί καθώς και να αποφανθεί για την ορθότητά του. Στη συνέχεια οι υποομάδες αλλάζουν ρόλους και επαναλαμβάνεται η δράση από την άλλη υποομάδα. 92

94 Εικόνα 37-Δάπεδο κίνησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab 93

95 δ) Δραστηριότητες αξιολόγησης του γνωστικού αντικειμένου δ1) Δραστηριότητα αξιολόγησης 1 ΤΠΕ και Μαθηματικών (προσανατολισμός στο χώρο με προγραμματιζόμενο παιχνίδι) Τα παιδιά με το e-probotlab πάνε βόλτα στην παιδική χαρά. Δίνεται το σχήμα 4 για την απεικόνιση της διαδρομής. Κάθε παιδί σε θα πρέπει να δείξει: Πώς μπορεί το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab να κινηθεί προς κάποιο από τα παρακάτω αντικείμενα που θα επιλέξει; ΤΡΑΜΠΑΛΑ Χρήση διδακτικού συμβολαίου: «Να περάσει από την κούνια» ΚΟΥΝΙΑ Χρήση διδακτικού συμβολαίου: «Να περάσει από την τσουλήθρα» ΤΣΟΥΛΗΘΡΑ Χρήση διδακτικού συμβολαίου: «Να περάσει από την κούνια» Για κάθε θέση/διαδρομή που επιλέγεται πρώτα διατυπώνεται/περιγράφεται λεκτικά. Στη συνέχεια αποτυπώνεται στις κάρτες σχεδιάζοντας με αυτό τον τρόπο το πρόγραμμα. Τέλος μεταφέρεται το πρόγραμμα στο προγραμματιζόμενο παιχνίδι Εικόνα 38-Δάπεδο κίνησης του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού e-probotlab δ2) Δραστηριότητα αξιολόγησης 2 για ΤΠΕ (αναπαραστάσεις προγραμματιζόμενου παιχνιδιού) Δίνεται πάλι το φύλλο αξιολόγησης και απαντούν τα παιδιά. 94

96 δ3) Δραστηριότητα αξιολόγησης 3 για ΤΠΕ (αναστοχασμός) Δίνεται πάλι το φύλλο αξιολόγησης και απαντούν τα παιδιά. Σημείωση: Μεγάλο μέρος του σεναρίου ανήκει στη κ. Μισιρλή Α. Μισιρλή, Α. (2015). Η ανάπτυξη ικανοτήτων αλγοριθμικής σκέψης και προγραμματισμού σε παιδιά προσχολικής ηλικίας με τη χρήση προγραμματιζόμενων ρομπότ (Μη δημοσιευμένη διδακτορική διατριβή). Τ.Ε.Ε.Α.Π.Η. Πανεπιστήμιο Πατρών, Πάτρα, Ελλάδα. 95

97 A ΦΥΛΛΟ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΩΝ ΤΑΞΗ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ 96

98 97

99 Σκοπός: Να καταγραφούν οι παραστάσεις και οι ιδέες των παιδιών για το προγραμματιζόμενο παιχνίδι Στόχοι: Διερεύνηση αντιλήψεων των μαθητών γύρω από τα βασικά κουμπιά του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού. 1 ή Άσκηση - αποτίμησης πρότερης και προϋπάρχουσας γνώσης (ατομική εργασία) Απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις: 1. Τι νομίζεις ότι είναι το e-probotlab.. 2. Τι νομίζεις ότι κάνει το e-probotlab.. 3. Πως κινείται το e-probotlab.. Κοιτάξτε την οθόνη του υπολογιστή προσεκτικά Εικόνα 39-Περιβάλλον Υπολογιστή 98

100 Δώστε ιδιαίτερη σημασία στα εικονίδια που υπάρχουν μέσα στο κόκκινο πλαίσιο (Το κόκκινο πλαίσιο δεν εμφανίζεται στην οθόνη του υπολογιστή σας). Απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις 1.Είναι όλα τα πλήκτρα/κουμπιά ίδια; Τι διαφορετικό έχουν;. 2. Πλήκτρο : Τι νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε; Πλήκτρο : Τι νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε;. 4. Πλήκτρο Τι νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε;. 5. Πλήκτρο Τι νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε; 6. Πλήκτρο Τι νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε;.. 7. Πλήκτρο Τι νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε;.. 8. Πλήκτρο Τι νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε; 99

101 .. 9. Πλήκτρο Τι νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε; Πλήκτρο νομίζεις συμβαίνει αν το πατήσουμε;. 11. Τι νομίζεις ότι είναι ένα ρομπότ;. 100

102 Β ΦΥΛΛΟ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΩΝ ΤΑΞΗ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ 101

103 Στόχοι: Να εξοικειωθείτε με τις εντολές κατεύθυνσης και προσανατολισμού (ΜΠΡΟΣΤΑ ΠΙΣΩ, ΑΡΙΣΤΕΡΑ ΔΕΞΙΑ) καθώς και με τις εντολές χειρισμού («ΞΕΚΙΝΑ» - «ΑΔΕΙΑΣΕ»). Nα εντοπίζετε και να περιγράφετε τις θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές στο χώρο με σύστημα αναφοράς το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab με τη χρήση απλών χωρικών εννοιών (όπως εκφράσεις τύπου «μπροστά πίσω», «αριστερά δεξιά»). Να χρησιμοποιήσουν εντολές κατεύθυνσης και προσανατολισμού («ΜΠΡΟΣΤΑ» «ΠΙΣΩ») («ΑΡΙΣΤΕΡΑ» «ΔΕΞΙΑ») χρησιμοποιώντας τις κάρτες ακολουθίας εντολών για την αναπαράστασή τους: Να αποδίδουν εντολές (λεκτικά ή με χρήση συμβόλων) για θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές στο χώρο με σύστημα αναφοράς το προγραμματιζόμενο παιχνίδι e-probotlab με τη χρήση απλών χωρικών εννοιών (όπως εκφράσεις τύπου «μπροστά πίσω», «αριστερά δεξιά»). να αναπαριστούν θέσεις, διευθύνσεις και διαδρομές σε τετραγωνισμένα περιβάλλοντα 1 ή Δραστηριότητα - διδασκαλίας του γνωστικού αντικειμένου (ομαδική εργασία) Ενεργοποιήστε το e-probotlab. Μεταβείτε στο πρόγραμμα σας (στον υπολογιστή). Πειραματιστείτε με το προγραμματιζόμενο παιχνίδι (5-10 λεπτά) Χρησιμοποιήστε όλα τα κουμπιά Εικόνα 39-Περιβάλλον Υπολογιστή Αφού ολοκληρώσετε τον πειραματισμό σας απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις. 1. Με ποιο πλήκτρο μεταφέρονται οι εντολές από τον υπολογιστή στο ρομπότ e-probotlab 102

104 .. 2. Τι κάνει το πλήκτρο:.. 3. Τι κάνει το πλήκτρο: Τι κάνει το πλήκτρο:.. 5. Τι κάνει το πλήκτρο:.. 6. Τι κάνει το πλήκτρο: 7. Τι κάνει το πλήκτρο: 8. Τι κάνει το πλήκτρο: 9. Τι κάνει το πλήκτρο: 103

105 2 ή Δραστηριότητα - διδασκαλίας του γνωστικού αντικειμένου (ομαδική εργασία) 1. Μπορούμε να το φτιάξουμε οδηγίες/εντολές για να μην κάνει λάθος; 2. Μήπως υπάρχει κάποιο πλήκτρο/κουμπί και δεν το έχουμε δοκιμάσει;. 3. Πειραματιστείτε πατώντας το κουμπί : Τι κάνει αυτό το κουμπί;. 4. Πώς να το ονομάσουμε αυτό το κουμπί που διώχνει τις οδηγίες από το φίλο μας; 3 ή Δραστηριότητα - διδασκαλίας του γνωστικού αντικειμένου (ατομική εργασία) Απαντήστε προσεκτικά στις παρακάτω ερωτήσεις 1.Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΜΠΡΟΣΤΑ από το e-probotlab 104

106 2. Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΠΙΣΩ από το e-probotlab 3. Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΔΕΞΙΑ από το e-probotlab 4. Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΑΡΙΣΤΕΡΑ από το e-probotlab 4 ή Δραστηριότητα - διδασκαλίας του γνωστικού αντικειμένου (ομαδική εργασία) 1.Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΜΠΡΟΣΤΑ από το e-probotlab. 2. Πώς το γνωρίζεις; Μπορείς να το δείξεις με κάποιο τρόπο;.. 3. Πώς θα πάει/κινηθεί το e-probotlab προς τα εκεί;.. 4. Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΑΡΙΣΤΕΡΑ από το e-probotlab; 5. Αν κοιτάξει /γυρίσει το e-probotlab προς τα ΑΡΙΣΤΕΡΑ τι θα δει;. 6. Από τι θέση που βρίσκεται το e-probotlab πώς θα πάει/κινηθεί ότι το προς τα εκεί; 105

107 .. 7. Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΔΕΞΙΑ από το e-probotlab;.. 8. Αν κοιτάξει /γυρίσει το e-probotlab προς τα ΔΕΞΙΑ τι θα δει;.. 9. Από τι θέση που βρίσκεται το e-probotlab πώς θα πάει/κινηθεί ότι το προς τα εκεί;.. 10.Ποιο αντικείμενο βρίσκεται ΠΙΣΩ από το e-probotlab 11. Πώς το γνωρίζεις; Μπορείς να το δείξεις με κάποιο τρόπο;. 12. Πώς θα πάει/κινηθεί το e-probotlab προς τα εκεί;. 106

108 5 ή Δραστηριότητα - διδασκαλίας του γνωστικού αντικειμέν ου (ομαδική εργασία) Εικόνα 5-Διαδρομή Περιγράψτε λεκτικά (με λόγια) τι θα κάνατε 1. Με ποιες εντολές/κουμπιά θα πάει το e-probotlab μπροστά προς το παγκάκι; Ποια διαδρομή θα ακολουθήσει;. 2. Γράψε τις εντολές που ανέφερες στον υπολογιστή σου και «εκτέλεσε» το πρόγραμμα. Πήγε στο σημείο που θέλατε; Αν όχι ξανασκεφτείτε το. 3. Με ποιες εντολές/κουμπιά θα πάει/προχωρήσει/κινηθεί το e-probotlab πίσω προς το αυτοκίνητο με τα παιδιά; Ποια διαδρομή θα ακολουθήσει;. 4. Γράψε τις εντολές που ανέφερες στον υπολογιστή σου και «εκτέλεσε» το πρόγραμμα. Πήγε στο σημείο που θέλατε; Αν όχι ξανασκεφτείτε το. 5. Με ποιες εντολές/κουμπιά θα πάει/προχωρήσει/κινηθεί το Bee-Bot αριστερά προς το κόκκινο ποδήλατο 107

109 .. 6. Γράψε τις εντολές που ανέφερες στον υπολογιστή σου και «εκτέλεσε» το πρόγραμμα. Πήγε στο σημείο που θέλατε; Αν όχι ξανασκεφτείτε το. 7. Με ποιες εντολές/κουμπιά θα πάει/προχωρήσει/κινηθεί το e-probotlab δεξιά προς το κίτρινο ποδήλατο.. 8. Γράψε τις εντολές που ανέφερες στον υπολογιστή σου και «εκτέλεσε» το πρόγραμμα. Πήγε στο σημείο που θέλατε; Αν όχι ξανασκεφτείτε το. 6 ή Δραστηριότητα - διδασκαλίας του γνωστικού αντικειμένου (ομαδική εργασία) Δημιουργία Υποομάδων Χωριστείτε σε 2 υποομάδες. Υποομάδα 1. Επιλέξτε τον αριθμό των αντικειμένων που θα χρησιμοποιήσετε. Τοποθετήστε τα στις θέσεις που θέλετε. Δηλώστε με ποια σειρά θα πάτε σε κάθε αντικείμενο (σε ποιο πρώτο, σε ποιο δευτερο.) Σχεδιάστε τη διαδρομή που πρέπει να εκτελέσει το e-probotlab (λεκτικά και με τη βοήθεια των καρτών). Υποομάδα 2 Υλοποιήστε τη παραπάνω διαδρομή που σας είπε η Υποομάδα 1 στον υπολογιστή σας. Μεταφέρετε και εκτελέστε το πρόγραμμα που φτιάξατε στο e-probotlab Στη συνέχεια επαναλάβετε τη παραπάνω διαδικασία αλλάζοντας τους ρόλους των 2 υποομάδω 108

110 Γ ΦΥΛΛΟ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΩΝ ΤΑΞΗ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ 109

111 Σκοπός: Να γίνει έλεγχος αν έχει κατανοηθεί πλήρως η υπό εξέταση έννοιες, ο τρόπος λειτουργίας και η χρήση του e-probolab 1 ή Δραστηριότητα - εμπέδωσης του γνωστικού αντικειμένου (ομαδική εργασία) Δημιουργία Υποομάδων Χωριστείτε σε 2 υποομάδες. Υποομάδα 1. Επιλέξτε τον αριθμό των αντικειμένων που θα χρησιμοποιήσετε. Τοποθετήστε τα στις θέσεις που θέλετε. Δηλώστε με ποια σειρά θα πάτε σε κάθε αντικείμενο (σε ποιο πρώτο, σε ποιο δευτερο.) Σχεδιάστε τη διαδρομή που πρέπει να εκτελέσει το e-probotlab (λεκτικά και με τη βοήθεια των καρτών). Επίσης επιλέξτε το αντίστοιχο σήμα κυκλοφορίας ανάλογα με την κατεύθυνση-στόχο που θέλετε κάθε φορά. Το σήμα κυκλοφορίας τοποθετείται είτε στο επόμενο τετράγωνο από τη θέση του προγραμματιζόμενου παιχνιδιού, είτε σε πλαϊνό τετράγωνο Υποομάδα 2 Υλοποιήστε τη παραπάνω διαδρομή που σας είπε η Υποομάδα 1 στον υπολογιστή σας. Μεταφέρετε και εκτελέστε το πρόγραμμα που φτιάξατε στο e-probotlab Στη συνέχεια επαναλάβετε τη παραπάνω διαδικασία αλλάζοντας τους ρόλους των 2 υποομάδων 110

112 Δ ΦΥΛΛΟ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΩΝ ΤΑΞΗ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ 111