ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ ΣΕ ΤΕΤΡΑΓΩΝΙΣΜΕΝΟ ΧΑΡΤΙ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΩΝ ΠΕΡΙΠΑΤΗΤΩΝ ΕΔΑΦΟΥΣ (BEE-BOT ΚΑΙ PRO-BOT) ΣΤΗ Β ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ Μπλούχου Στεφανία

Transcript

1 ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ ΣΕ ΤΕΤΡΑΓΩΝΙΣΜΕΝΟ ΧΑΡΤΙ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΩΝ ΠΕΡΙΠΑΤΗΤΩΝ ΕΔΑΦΟΥΣ (BEE-BOT ΚΑΙ PRO-BOT) ΣΤΗ Β ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ Μπλούχου Στεφανία Δασκάλα Πρότυπου Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας Στόχος της διδακτικής πρακτικής είναι η χρήση της εκπαιδευτικής ρομποτικής στη διδασκαλία μαθηματικών εννοιών. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκαν οι περιπατητές εδάφους (floor roamers, Bee-Bot και Pro-Bot,) για τη διδασκαλία και την κατανόηση της έννοιας του προσδιορισμού της θέσης σε τετραγωνισμένο χαρτί. Οι περιπατητές εδάφους έχουν τη δυνατότητα να δέχονται απλές εντολές κίνησης και προσανατολισμού και να αφήνουν ίχνος κατά τη μετακίνησή τους με τη βοήθεια μαρκαδόρου (Pro-Bot). Οι μαθητές με τον παιγνιώδη τρόπο της χρήσης των περιπατητών, με τη δυνατότητα να προγραμματίζουν και με τη διαδραστική ανατροφοδότηση λανθασμένων επιλογών τους μπορούν να αποκτήσουν εμπειρίες για γεωμετρικές έννοιες, όπως οι συντεταγμένες ενός σημείου. Έτσι, οι μαθητές όχι μόνο μαθαίνουν αλλά οδηγούνται σε αλγοριθμικό τρόπο σκέψης για την επίλυση προβλημάτων. Η ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ ΣΤΟ ΔΗΜΟΤΙΚΟ ΣΧΟΛΕΙΟ Τα τελευταία χρόνια οι εκπαιδευτικές δραστηριότητες ρομποτικής κερδίζουν όλο και περισσότερο έδαφος στον εκπαιδευτικό τομέα. Η εκπαιδευτική ρομποτική είναι ένα καινοτόμο διδακτικό εργαλείο που στοχεύει στην ενίσχυση και την ανάπτυξη υψηλότερων νοητικών δεξιοτήτων και ικανοτήτων επίλυσης προβλήματος (Blanchard et al., 2010). Αρκετές έρευνες αναφέρουν ότι οι δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής έχουν θετικά αποτελέσματα στο επίπεδο της συνεργασίας μεταξύ των μαθητών, της ανάπτυξη δεξιοτήτων κριτικής σκέψης, της ανάπτυξης δεξιοτήτων επίλυσης προβλήματος (Petre & Price, 2004), της δυνατότητας αξιοποίησης της έρευνας στην τάξη (Williams et al., 2007) και της εκμάθησης μιας γλώσσας προγραμματισμού (Nourbakhsh et al., 2005). Μέσα στα πλαίσια ενός κονστρακτιβιστικού περιβάλλοντος οι μαθητές έχουν την ευκαιρία να διαχειριστούν τη μάθηση τους, όπου είναι ελεύθεροι να ανακαλύψουν, να αποφασίσουν, κάνοντας διάφορες επιλογές για το πώς θα προχωρήσουν. Επίσης, δίνεται στους μαθητές η ευκαιρία να μάθουν την πολύπλευρη εικόνα της επίλυσης προβλημάτων και την ίδια στιγμή να καλλιεργήσουν μαθηματικές και επιστημονικές δεξιότητες (Chambers & Carbonaro, 2003). Τι μπορεί όμως να μάθει ένα παιδί με τους περιπατητές εδάφους και σε τι πλεονεκτεί η μέθοδος αυτή σε σχέση με άλλες; Η αυθόρμητη εμπλοκή των παιδιών με τους περιπατητές μπορεί να αξιοποιηθεί από τον εκπαιδευτικό και να διαμορφωθεί μέσα από κατάλληλες μαθησιακές δραστηριότητες σε πλούσια μαθησιακή εμπειρία. Ειδικότερα τα παιδιά με τον παιγνιώδη τρόπο της χρήσης του περιπατητή μπορούν

2 να αποκτήσουν εμπειρίες για αφηρημένες έννοιες όπως: μέτρηση, σύγκριση, μήκος, αριθμός, σχήμα, διαδρομή, κατεύθυνση. Τα ρομπότ έχουν τη δυνατότητα να ενισχύουν την ανάπτυξη μαθηματικών εννοιών, ιδιαίτερα του μετασχηματισμού, της λειτουργίας αλλαγής της θέσης, της κατεύθυνσης και της μέτρησης, έννοιες που φαίνεται να αναπτύσσονται νωρίτερα και γρηγορότερα σε σχέση με τις παραδοσιακές μεθόδους διδασκαλίας. Το γεγονός ότι το ρομπότ το χειρίζονται τα παιδιά με τα χέρια τους, αποτελεί ισχυρό κίνητρο μάθησης και σε συνδυασμό με το γεγονός ότι αυτό που προγραμματίζουν εκτελείται στον πραγματικό κόσμο και όχι στον εικονικό κόσμο μιας οθόνης υπολογιστή, ενεργοποιεί μια ποικιλία εναλλακτικών στρατηγικών επίλυσης προβλημάτων και προάγει την αφηρημένη σκέψη. Αυτές οι γνωστικές διαδικασίες μπορούν να θεωρηθούν ως ενσωματωμένες στην ανάπτυξη της γνωστικής υποδομής που αφορά την εκμάθηση των μαθηματικών. Επιπλέον ενδιαφέρον παρουσιάζει η διαχείριση του λάθους στο περιβάλλον του περιπατητή. Ο μαθητής καταστρώνει σχέδια, τα δοκιμάζει και αναθεωρεί όταν αντιληφθεί ότι έσφαλε συλλέγοντας ο ίδιος την πληροφορία ανάδρασης με γραφικό τρόπο αναπαράστασης. Επίσης η φύση του περιπατητή διευκολύνει την υλοποίηση ομαδοσυνεργατικών δραστηριοτήτων στις οποίες οι μαθητές έχουν την ευκαιρία να προοδεύσουν τόσο στο γνωστικό επίπεδο όσο και στο ευρύτερο πεδίο των κοινωνικών δεξιοτήτων. Από τα παραπάνω φαίνεται ότι η εμπλοκή σε μαθησιακές δραστηριότητες με τους περιπατητές εδάφους παρουσιάζει μεγάλο εκπαιδευτικό ενδιαφέρον επειδή έχει την μορφή παιχνιδιού που είναι «σοβαρή» υπόθεση για τα παιδιά και συνάδει με σύγχρονες θεωρήσεις μάθησης όπως ο κοινωνικός εποικοδομητισμός (Βοσνιάδου, 2006).

3 Διδακτική πρακτική του προσδιορισμού της θέσης τετραγώνου και σημείου σε τετραγωνισμένο χαρτί με τους περιπατητές εδάφους (floor roamers- Bee-bot, Pro-bot) σε μαθητές της Β Δημοτικού. Κύριος στόχος της διδακτικής παρέμβασης: Οι μαθητές να προσανατολίζονται και να κινούνται σε τετραγωνισμένο χαρτί, δηλαδή να εντοπίζουν τις θέσεις των τετραγώνων και να προσδιορίζουν τις θέσεις των κόμβων του τετραγωνισμένου χαρτιού χρησιμοποιώντας τις δύο συντεταγμένες. Επιμέρους διδακτικοί στόχοι: Οι μαθητές να εξελίξουν την έννοια της διαδρομής ως κίνηση ενός αντικειμένου σε μια ακολουθία σημείων. Να χρησιμοποιήσουν τις τυπικές ονομασίες για τον προσανατολισμό (δεξιά, αριστερά, εμπρός, πίσω) για να εξυπηρετήσουν την ανάγκη της επικοινωνίας για την από κοινού κατάστρωση και εκτέλεση του σχεδίου επίλυσης. Να αναπτύξουν ικανότητες επίλυσης προβλημάτων επειδή αναγκάζονται να καταστρώσουν ένα σχέδιο επίλυσης με την μορφή ακολουθίας βασικών κινήσεων του περιπατητή, να το εφαρμόσουν και να το αναθεωρήσουν. Επεκτάσεις των δραστηριοτήτων όπως η ιχνογράφηση των διαδρομών του περιπατητή πάνω σε χαρτί με σημεία αναφοράς από τα παιδιά μπορεί να τα βοηθήσει να κατανοήσουν χωρικές αναπαραστάσεις. Επιπλέον τα παιδιά που ομαδικά συμμετέχουν στις δραστηριότητες έχουν πιθανότητες να βελτιώσουν τις κοινωνικές τους δεξιότητες. Προαπαιτούμενες γνώσεις: Οι μαθητές γνωρίζουν να κινούνται σε τετραγωνισμένο χαρτί και να αναπαραγάγουν γεωμετρικά σχήματα και εικόνες επάνω σε αυτό. Είναι ικανοί να εντοπίζουν τις θέσεις των τετραγώνων στο τετραγωνισμένο χαρτί έχοντας τις συντεταγμένες μόνο από την πλευρά των γραμμών και μετρούν μόνοι τους τη θέση στις στήλες. Μπορούν να προγραμματίζουν τις βασικές εντολές των περιπατητών εδάφους.

4 Α φάση Προσδιορισμός θέσης τετραγώνου με δύο συντεταγμένες. Υλικοτεχνική υποδομή: Πλαίσιο δραστηριοτήτων: το πλαίσιο δραστηριοτήτων κατασκευάζεται πολύ απλά από ένα κομμάτι χαρτί ή χαρτόνι που ο εκπαιδευτικός το χωρίζει σε τετράγωνα κελιά επιφάνειας 15x15εκ. Οι μαθητές ζωγραφίζουν μαζί με τον εκπαιδευτικό την επιφάνεια ανάλογα με την δραστηριότητα. Αφού το πλαίσιο δραστηριοτήτων ετοιμαστεί, οι μαθητές προγραμματίζουν το ρομπότ σύμφωνα με τις προκλήσεις που τους θέτει ο εκπαιδευτικός. Περιπατητές εδάφους Bee-Bot. Οργάνωση μαθητών: Οι μαθητές είναι χωρισμένοι σε τέσσερις ομάδες των έξι ατόμων. Ανά δύο ομάδες έχουν στη διάθεσή τους έναν καμβά (πλαίσιο δραστηριοτήτων) και τις οδηγίες για τον Θησαυρό των πειρατών (εισαγωγική δραστηριότητα σχολικού βιβλίου B Δημοτικού Τα μαθηματικά της φύσης και της ζωής, σελ. 49). 1 ο στάδιο: Ανακοίνωση στόχων και διερευνητική αξιολόγηση των γνώσεων των μαθητών. Γίνεται έλεγχος της προϋπάρχουσας γνώσης των μαθητών για τον προσδιορισμό θέσης με τη χρήση μιας συντεταγμένης (εκτέλεση προφορικών εντολών του εκπαιδευτικού για την εύρεση συγκεκριμένων τετραγώνων πάνω στον καμβά). Διδακτικές μέθοδοι: Ερωταποκρίσεις, βιωματική. Χρονική διάρκεια: 5 λεπτά 2 ο στάδιο: Εισαγωγική δραστηριότητα - Κίνηση με οδηγίες μιας συντεταγμένης Η μία ομάδα αποφασίζει σε ποιο σημείο είναι κρυμμένος ο θησαυρός και η δεύτερη προγραμματίζει τον περιπατητή εδάφους Bee-bot να ακολουθεί τις οδηγίες της πρώτης ομάδας ξεκινώντας από την αφετηρία. Οι οδηγίες αναφέρονται σε κινήσεις μιας συντεταγμένης(π.χ. δύο βήματα μπροστά, τρία αριστερά ). Στη συνέχεια οι ομάδες αλλάζουν ρόλους. Διδακτικές μέθοδοι: Καθοδήγηση, βιωματική. Χρονική διάρκεια: 15 λεπτά 3 ο στάδιο: Επισημοποίηση Στο σημείο αυτό γίνεται η επισημοποίηση της νέας γνώσης δηλαδή η κίνηση σε δύο συντεταγμένες. Με την παρέμβαση του εκπαιδευτικού ορίζεται το τετράγωνο του θησαυρού και εξηγείται η οριοθέτηση του τετραγώνου επάνω στον καμβά με δύο

5 συντεταγμένες. Με τον ίδιο τρόπο ορίζονται τα τετράγωνα του χάρτη και του κλειδιού. Διδακτικές μέθοδοι: Επεξηγηματική. Χρονική διάρκεια: 10 λεπτά 4 ο στάδιο: Εφαρμογή νέας γνώσης Οι μαθητές πρέπει να προσεγγίσουν διαδοχικά τα τρία τετράγωνα. Κάθε ομάδα κινείται σε μια σειρά ή μια στήλη. Ζητείται από την κάθε ομάδα να προγραμματίσει τον περιπατητή ώστε να φτάσει στο επιθυμητό τετράγωνο, κινούμενος κατά μήκος του οριζόντιου ή κάθετου άξονα του καμβά. Αν συναντηθούν οι περιπατητές ο στόχος έχει επιτευχθεί. Διδακτικές μέθοδοι: Βιωματική. Χρονική διάρκεια: 20 λεπτά 5 ο στάδιο: Εξάσκηση-Αξιολόγηση Οι μαθητές καλούνται να βρουν το θησαυρό σε ορισμένο χρονικό διάστημα ακολουθώντας την πιο σύντομη διαδρομή. Οι μαθητές επαναπροσδιορίζουν τις κινήσεις του περιπατητή, δοκιμάζουν με το σώμα τους τις προς εκτέλεση εντολές, προγραμματίζουν και εκτελούν τις εντολές. Με αυτό τον τρόπο κατανοούν τη μοναδικότητα θέσης στο επίπεδο και ότι αυτή ορίζεται από δύο συντεταγμένες. Διδακτικές μέθοδοι: Ερωταποκρίσεις, βιωματική. Χρονική διάρκεια: 10 λεπτά

6 Β φάση-προσδιορισμός θέσης ενός σημείου (κόμβου) πάνω σε τετραγωνισμένο χαρτί. Στόχος: Με αφορμή την 4 η δραστηριότητα του σχολικού βιβλίου (σελ. 50) οι μαθητές πρέπει να εντοπίσουν σημεία συγκεκριμένων συντεταγμένων πάνω σε τετραγωνισμένο καμβά. Προαπαιτούμενες γνώσεις: οι μαθητές γνωρίζουν να εντοπίζουν τις γραμμές και τις στήλες σε τετραγωνισμένο καμβά. Υλικοτεχνική υποδομή: Καμβάς 5Χ5 τετραγώνων σε χαρτί του μέτρου (πλευρά τετραγώνου 25 εκ.). 8 Pro-bot, γραπτές οδηγίες. Οργάνωση μαθητών: Οι μαθητές είναι χωρισμένοι σε 4 ομάδες των 6 ατόμων. Κάθε ομάδα έχει στη διάθεσή της 2 Bro-bot και τους αντίστοιχους χρωμάτων μαρκαδόρους (κόκκινο, πράσινο, μπλε, κίτρινο). 1 ο στάδιο: Ανακοίνωση στόχων και διερευνητική αξιολόγηση των γνώσεων των μαθητών. Στην προηγούμενη φάση οι μαθητές εξασκήθηκαν στον προσδιορισμό της θέσης ενός τετραγώνου, εντοπίζοντας το τετράγωνο όπου συναντιούνται η γραμμή και η στήλη που δείχνουν οι κωδικοί. Διδακτικές μέθοδοι: Ερωταποκρίσεις, βιωματική. Χρονική διάρκεια: 5 λεπτά 2 ο στάδιο: Εισαγωγή του προβλήματος που θέτει η δραστηριότητα Οι μαθητές συζητούν για τις συντεταγμένες των σημείων (κόκκινο (2,Β), πράσινο (3,Α), μπλε (4,Β), κίτρινο (3,Γ) Διδακτικές μέθοδοι: ομαδοσυνεργατική, βιωματική. Χρονική διάρκεια: 5 λεπτά 3 ο στάδιο: Επισημοποίηση της νέας γνώσης - Από κοινού κατάστρωση κι εκτέλεση του σχεδίου επίλυσης. Οι μαθητές γνωρίζοντας τις συντεταγμένες κάθε σημείου, προγραμματίζουν τα Brobot με το ίδιο χρώμα μαρκαδόρου να ακολουθήσουν τη συγκεκριμένη διαδρομή με αφετηρία τον αντίστοιχο άξονα. Δηλαδή το ένα Bro-bot ξεκινάει από τη γραμμή του σημείου και το άλλο από τη στήλη. Στο σημείο που θα τελειώσουν τη διαδρομή τους θα είναι και το ζητούμενο σημείο (κόκκινο, πράσινο, μπλε, κίτρινο).με την

7 παρέμβαση του εκπαιδευτικού επισημαίνεται ότι για τον προσδιορισμό της θέσης των σημείων παίρνουμε τις γραμμές που δείχνουν οι κωδικοί. Διδακτικές μέθοδοι: ομαδοσυνεργατική, βιωματική, επεξηγηματική. Χρονική διάρκεια: 15 λεπτά 4 ο στάδιο: Εφαρμογή-Αξιολόγηση Κάθε ομάδα παρουσιάζει τη διαδρομή που έκανε για τον σχεδιασμό των τεσσάρων χρωματιστών σημείων συγκεκριμένων συντεταγμένων και καταλήγουν στο συμπέρασμα πως ανεξάρτητα από τη διαδρομή που έχει ακολουθήσει, οι περιπατητές εδάφους ιχνογραφούν τα ζητούμενα σημεία συγκεκριμένων συντεταγμένων στο επίπεδο που είναι μοναδικά. Διδακτικές μέθοδοι: ομαδοσυνεργατική, βιωματική, επεξηγηματική. Χρονική διάρκεια: 5 λεπτά.

8 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗΣ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ Η αξιολόγηση της παρούσας διδακτικής πρακτικής στις επιμέρους φάσεις γίνεται με τα αντίστοιχα φύλλα εργασίας που δίνονται στους μαθητές. Παράλληλα, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η διαχείριση του λάθους στο περιβάλλον του περιπατητή. Επίσης, η φύση του περιπατητή διευκολύνει την υλοποίηση ομαδοσυνεργατικών δραστηριοτήτων στις οποίες οι μαθητές έχουν την ευκαιρία να προοδεύσουν τόσο στο γνωστικό επίπεδο όσο και στο ευρύτερο πεδίο των κοινωνικών δεξιοτήτων, ενώ το γεγονός ότι τα παιδιά διαχειρίζονται το ρομπότ με τα χέρια τους, αποτελεί ισχυρό κίνητρο μάθησης που ενεργοποιεί μια ποικιλία εναλλακτικών στρατηγικών επίλυσης προβλημάτων και προάγει την αφηρημένη σκέψη. Από τα παραπάνω τεκμηριώνεται ότι η εμπλοκή των παιδιών σε μαθησιακές δραστηριότητες με τους περιπατητές εδάφους παρουσιάζει μεγάλο εκπαιδευτικό ενδιαφέρον, επειδή έχει την μορφή παιχνιδιού που είναι «σοβαρή» υπόθεση για τα παιδιά και συνάδει με σύγχρονες θεωρήσεις μάθησης όπως ο κοινωνικός εποικοδομητισμός (Βοσνιάδου, 2006). Βιβλιογραφία Βοσνιάδου, Σ. (2006). Σχεδιάζοντας Περιβάλλοντα Μάθησης Υποστηριζόμενα από τις Σύγχρονες Τεχνολογίες, Εκδόσεις Γ. Δαρδανός -Κ. Δαρδανός. Gutenberg. Λεμονίδης, Χ. (2007). Μαθηματικά της Φύσης και της Ζωής. Βιβλίο μαθητήτετράδιο εργασιών, 49-50, Εκδόσεις Ελληνικά Γράμματα. Αθήνα

9 Λεμονίδης, Χ. (2007). Μαθηματικά της Φύσης και της Ζωής. Βιβλίο δασκάλου, 89-92, Εκδόσεις Ελληνικά Γράμματα. Αθήνα Blanchard, S., Freiman, V., & Lirrete-Pitre, N. (2010). Strategies used by elementary schoolchildren solving robotics-based complex tasks: innovative potential of technology. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2(2), Chambers, J.M. & Carbonaro, M. (2003). Designing, Developing, and Implementing a Course on LEGO Robotics for Technology Teacher Education. Journal of Technology and Teacher Education, 11(2), Norfolk, VA: AACE. Nourbakhsh, I. R., Crowley, K., Bhave, A., Hsium, T., Hammer, E., & Perez- Bergquist, A. (2005). The robotic autonomy mobile robotics course: Robot design, curriculum design and educational assesment. Autonomous Robots, 18(1), Petre, M., & Price, B. (2004). Using robotics to motivate "back door" learning. Education and Information Technologies, 9(2), Williams, D. C., Ma, Y., Prejean, L., & Ford, M. J. (2007). Acquisition of physics content knowledge and scientific inquiry skills in a robotics summer camp. Journal of Research on Technology in Education, 40(2),