10 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής Ψηφιακό παιχνίδι λαβύρινθου στο Προγραμματιστικό περιβάλλον του Scratch Μπαμπαλώνα Ελένη 1, Γρηγοριάδης Εμμανουήλ 2, Κοΐδου Όλγα 3 1 ebabalona19@yahoo.gr, 2 manos.grigo@gmail.com, 3 okoidou@sch.gr 1 Σχολική Σύμβουλος Πληροφορικής ΠΕ19 Ανατολικής Μακεδονίας - Θράκης 2 Καθηγητής Πληροφορικής ΠΕ20 2 ο Δημοτικό Δράμας 3 Καθηγήτρια Πληροφορικής ΠΕ20 Γυμνάσιο - Λύκειο Λιμεναρίων Θάσου Περίληψη Η βασική ιδέα της εργαστηριακής παρουσίασης είναι να κατασκευάσουν οι μαθητές ένα παιχνίδι λαβύρινθου στον μικρόκοσμο του Scratch. Το περιβάλλον του Scratch ανήκει στα λεγόμενα οπτικού προγραμματισμού δηλαδή προσφέρει ένα ευχάριστο γραφικό περιβάλλον, φιλικό προς το χρήστη, όπου οι εντολές είναι με τη μορφή πλακιδίων που συνδέονται σχηματίζοντας μπλοκ εντολών. Στο παρόν ψηφιακό παιχνίδι υπάρχει ένας λαβύρινθος στο τέρμα του οποίου υπάρχει η βασιλοπούλα την οποία και πρέπει να ελευθερώσει αυτός που θα φτάσει πρώτος σε αυτήν. Παίζεται με ένα ή και δύο παίχτες. Η παρουσίαση αφορά την αξιοποίηση του περιβάλλοντος προγραμματισμού Scratch στη διδακτική-μαθησιακή διαδικασία και ειδικότερα, στη διδασκαλία του μαθήματος της Πληροφορικής στο Γυμνάσιο αλλά και στο Δημοτικό. Στη συνέχεια οι μαθητές καλούνται να ασχοληθούν ομαδοσυνεργατικά με δραστηριότητες που τους δίνονται, ώστε να κατανοήσουν την λειτουργία των εντολών επανάληψης στο περιβάλλον προγραμματισμού Scratch Λέξεις κλειδιά: μικρόκοσμος, οπτικός προγραμματισμός, Scratch Eισαγωγή. Το Scratch είναι ένα λογισμικό ανοικτού κώδικα που αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας MIT και διατίθεται δωρεάν στο διαδίκτυο (MIT, 2009). Ο προγραμματισμός είναι μια δεξιότητα που δίνει κίνητρα για ένα δομημένο τρόπο σκέψης, ο οποίος μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα αντικείμενα (Papert, 1980), ενώ προσφέρει μια εξωτερική αναπαράσταση της διαδικασίας επίλυσης ενός προβλήματος. Οι μαθητές χρησιμοποιώντας ένα οπτικό γραφικό περιβάλλον μαθαίνουν να προγραμματίζουν και να κατανοούν βασικές έννοιες στον προγραμματισμό. Στο Scratch δίνεται η δυνατότητα στον προγραμματιστή να παίξει το ρόλο του σκηνοθέτη, να δημιουργεί μορφές, να τις τοποθετεί στη σκηνή και µε κατάλληλο κώδικα- σενάριο ενεργειών, να τις κάνει να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Είναι ένα δημοφιλές προγραμματιστικό περιβάλλον για την εισαγωγή και εξοικείωση των μαθητών στον κόσμο του προγραμματισμού που έχει αναπτυχθεί βασισμένο σε κονστρουκτιβιστικές θεωρίες μάθησης. Στο παρόν ψηφιακό παιχνίδι υπάρχει ένας λαβύρινθος στο τέρμα του οποίου υπάρχει η βασιλοπούλα την οποία και πρέπει να ελευθερώσει αυτός που θα φτάσει πρώτος σε αυτήν. Παίζεται με ένα ή και δύο παίχτες. Το σενάριο αυτό αποσκοπεί στο να εισάγει τους μαθητές στην κατανόηση και χρήση των εντολών επανάληψης στον προγραμματισμό και συγκεκριμένα στο περιβάλλον προγραμματισμού Scratch. Σύντομη περιγραφή του εκπαιδευτικού σεναρίου. Το διδακτικό σενάριο έχει τίτλο: «Ψηφιακό παιχνίδι λαβύρινθου στο Προγραμματιστικό περιβάλλον Scratch» και υλοποιήθηκε στην ΣΤ Τάξη του 2 ου Δημοτικού Δράμας, και Γ Τάξη του Γυμνασίου Λιμεναρίων Θάσου και είχε διάρκεια 2 διδακτικές ώρες. Η διδασκαλία του σεναρίου πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο πληροφορικής των σχολείων όπου είχε εγκατασταθεί το λογισμικό SCRATCH. Οι μαθητές χωρίστηκαν σε ομάδες 2 ατόμων ανά υπολογιστή, όπου εργάστηκαν ομαδικά για την εκπόνηση των δραστηριοτήτων τους. Υπήρχε επίσης ένας video projector για να μπορεί ο εκπαιδευτικός να παρουσιάσει το περιβάλλον του SCRATCH, τις απαραίτητες έννοιες για τον προγραμματισμό που θα χρειαστεί να γνωρίζουν οι μαθητές και τέλος τις ομαδικές εργασίες των μαθητών. Δίνονται δύο Φύλλα εργασίας. Στο 1 ο Φύλλο εργασίας στόχος είναι η εξοικείωση των μαθητών με την έννοια της δομής επιλογής και τους λογικούς τελεστές. Στην άσκηση 1 σκοπός είναι να κινήσουν ένα αυτοκίνητο μέσα στον δρόμο χωρίς να αγγίξει τα τοιχώματα του δρόμου. Οι μαθητές δουλεύουν χρησιμοποιώντας την εντολή «εάν» και τις κατάλληλες συνθήκες. Πρακτικά Εργασιών 10 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Καθηγητών Πληροφορικής, Ναύπλιο 15-17 Απριλίου 2016
2 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Στο 2 ο Φύλλο εργασίας η βασική ιδέα του σεναρίου είναι να κατασκευάσουν οι μαθητές ένα παιχνίδι λαβύρινθου. Στο παιχνίδι αυτό υπάρχει ένας λαβύρινθος στο τέρμα του οποίου υπάρχει η βασιλοπούλα την οποία και πρέπει να ελευθερώσει αυτός που θα φτάσει πρώτος σε αυτήν. Παίζεται με ένα ή και δύο παίχτες. Τα τοιχώματα του λαβύρινθου είναι ηλεκτροφόρα ή δηλητηριώδη που σημαίνει πως δεν πρέπει να ακουμπήσουν εκεί. Όποιος ακουμπήσει ξαναγυρνάει από την αρχή. Οι ήρωες πολύ εύκολα μπορούν να αλλάξουν από αυτόν που κάνει το πρόγραμμα. Επίσης, αρκεί ο μαθητής να κατασκευάσει τον κώδικα για τον ένα παίχτη και πολύ εύκολα διπλασιάζοντας τη μορφή και αλλάζοντάς την, έχει και 2ο παίχτη, μόνο που θα πρέπει να αλλάξει επίσης και τα χειριστήρια. Τα χειριστήρια του ενός παίχτη είναι τα βελάκια, ενώ του 2ου είναι τα W πάνω S κάτω A αριστερά D δεξιά. Ο λαβύρινθος (το υπόβαθρο) μπορεί να δημιουργηθεί με κάποιο maze creator από το διαδίκτυο. Το συγκεκριμένο έχει δημιουργηθεί από το: http://hereandabove.com/maze/mazeorig.form.html (διαστάσεις - παράμετροι: Maze width 10, Maze height 10, Path width 30). Φυσικά, εφόσον θέλει κάποιος μπορεί να δοκιμάσει να πειράξει και άλλες τιμές από τις υπόλοιπες παραμέτρους (για να κάνει πχ τα τοιχώματα του λαβύρινθου πιο χοντρά) ή και να δώσει άλλες τιμές στις προαναφερθείσες. Θα μπορούσε επίσης να υπάρχουν κάποια ηχητικά πχ όταν χάνει, όπως : Για τον 1 ο παίχτη έχουμε τα: Ενώ για τον 2 ο παίχτη έχουμε τα : Οι μαθητές χρησιμοποιώντας ένα οπτικό γραφικό περιβάλλον μαθαίνουν να προγραμματίζουν και να κατανοούν βασικές έννοιες στον προγραμματισμό. Η κατανόηση σύνθετων δομών και εννοιολογικών εργαλείων γίνεται ευκολότερη μέσω της αναπαράστασης που προσφέρει το Scratch διότι διευκολύνει τη δημιουργία αλληλεπιδραστικών εφαρμογών από παιδιά και νέους αφού ο προγραμματισμός γίνεται με οπτικό τρόπο και η γλώσσα προγραμματισμού περιλαμβάνει διαισθητικό χειρισμό πολυμέσων (Resnick, 2009). Στόχοι του σεναρίου είναι οι μαθητές σε επίπεδο γνώσεων να χρησιμοποιούν απλές εντολές κίνησης, να
3 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές χρησιμοποιούν απλές εντολές αλλαγής εμφάνισης-ενδυμασίας, να χρησιμοποιούν απλές εντολές εισαγωγής ήχου, να χρησιμοποιούν εντολές για τον ορισμό της θέσης και της κατεύθυνσης μιας μορφής, να χρησιμοποιούν απλές εντολές «ομιλίας» μιας μορφής, να χρησιμοποιούν μια απλή εντολή επανάληψης ενός συνόλου εντολών και σε επίπεδο δεξιοτήτων να δίνουν σε μια μορφή τη ψευδαίσθηση της κίνησης, να δημιουργούν ένα διάλογο ανάμεσα σε δύο μορφές. Χρήσιμη κρίνεται η χρήση του βιντεοπροβολέα ή κάποιου ειδικού λογισμικού προβολής στις οθόνες των μαθητών, ώστε να γίνει ευκολότερα η παρέμβαση, αν χρειαστεί από μέρους του καθηγητή, εκτελώντας κάποια από τα βήματα των δραστηριοτήτων που μπορεί να προβληματίσουν τους μαθητές. Στους υπολογιστές θα πρέπει να υπάρχει εγκατεστημένο το Scratch (για την εκτέλεση του σεναρίου), κάποιος επεξεργαστής κειμένου (για τη συμπλήρωση των Φύλλων Εργασίας), αλλά και ένας φυλλομετρητής (για τη λήψη των Φύλλων Εργασίας και την αποστολή τους μετά το πέρας των δραστηριοτήτων στο διδάσκοντα για αξιολόγηση). Ο κοινωνικοπολιτισµικός παράγοντας παίζει έναν ουσιώδη ρόλο στη μάθηση. Η μάθηση δημιουργείται από την αλληλεπίδραση του ατόµου µε άλλα άτοµα σε συγκεκριμένες επικοινωνιακές περιστάσεις και µέσω της υλοποίησης κοινών δραστηριοτήτων (Vygotsky). Τα φύλλα εργασίας που θα δοθούν στους μαθητές είναι σχεδιασµένα ώστε να ενθαρρύνουν τη μεταξύ τους συνεργασία. Οι μαθητές θα συνομιλήσουν, θα διαφωνήσουν, θα συμβιβαστούν και τέλος θα συνεργαστούν ώστε να καταλήξουν στο επιθυμητό αποτέλεσµα, τη δημιουργία του προγράμματος που τους ζητείται. Η μάθηση επομένως επιτυγχάνεται µέσα από Κοινωνικοπολιτισµικές συγκρούσεις, όπως προβλέπουν οι αντίστοιχες Θεωρίες Μάθησης. Ο ρόλος του διδάσκοντα εδώ είναι εμψυχωτικός καθοδηγητικός στη διαδικασία της µάθησης. Έχουµε λοιπόν ανακαλυπτική - διερευνητική μάθηση. Στις συγκεκριμένες δραστηριότητες των φυλλαδίων ο μαθητής θα έχει τη δυνατότητα να εκφραστεί και να οικοδομήσει µόνος τη γνώση του. Ο συμπεριφορισμός λειτουργεί συμπληρωματικά µε τον κοινωνικό εποικοδοµητισµό. Το κτίσιµο της γνώσης γίνεται εποικοδομητικά αφού τα φυλλάδια ξεκινούν µε κλιμακωτής δυσκολίας ασκήσεις, από τις πιο απλές στις πιο σύνθετες. Ο μαθητής θα κτίσει τη δημιουργία της γνώσης στηριζόμενος σε προγενέστερες γνώσεις. Η διδασκαλία του συγκεκριμένου σεναρίου λοιπόν εντάσσεται στη θεωρία του κοινωνικού κονστρουκτιβισμού. Οι μαθητές οικοδομούν νέες γνώσεις πάνω στις προϋπάρχουσες δουλεύοντας ανά οµάδες. Το σενάριο μπορεί να επεκταθεί περιλαμβάνοντας επιπλέον δραστηριότητες. για εμπέδωση και εμβάθυνση στα θέματα της δομής επανάληψης στην συγγραφή προγραμμάτων. Με αυτό τον τρόπο, ο εκπαιδευτικός μπορεί να εμβαθύνει και να προτείνει πιο σύνθετες δραστηριότητες ή να προχωρήσει σε άλλες έννοιες, για παράδειγμα στη δομή επιλογής. Συμπεράσματα Οι μαθητές απέκτησαν γνώσεις σχετικά με το σχεδιασμό και τη διαδικασία επίλυσης απλών προβλημάτων σ ένα προγραμματιστικό περιβάλλον και αντιλήφθηκαν ότι ο υπολογιστής είναι μια απλή μηχανή που ελέγχεται και προγραμματίζεται από τον άνθρωπο. Η προστιθέμενη αξία είναι ότι οι μαθητές ανέπτυξαν πρωτοβουλίες, προγραμμάτισαν, έθεσαν στόχους, συνεργάστηκαν για την εκτέλεση μιας συγκεκριμένης εργασίας διατηρώντας την ανεξαρτησία τους με σεβασμό στην άποψη των άλλων και αναγνώρισαν τη συμβολή της ομαδικής εργασίας στην παραγωγή έργου. Τέλος συζήτησαν μεταξύ τους και έκριναν την εργασία τους. Το σενάριο είχε θετικά αποτελέσματα στους μαθητές και οι στόχοι επετεύχθησαν στο σύνολό τους. Ο χρόνος που χρειάστηκε για την εκτέλεσηολόκληρου του σεναρίου κρίθηκε επαρκής και αρκετός για όλους τους μαθητές. Δόθηκε η δυνατότητα να αντιμετωπίσουν κοινωνιογνωστικές συγκρούσεις έτσι ώστε να αναγκαστούν να διατυπώσουν τις απόψεις τους, να επιχειρηματολογήσουν, να διαφωνήσουν και να εμπλουτίσουν τις αρχικές τους αντιλήψεις (κονστρουκτιβισμός). Έτσι ο μαθητής χτίζει τη γνώση ανιχνεύοντας, διερευνώντας και αλληλεπιδρώντας οπτικά με τις του προγραμματιστικού περιβάλλοντος Scratch δημιουργώντας απλά προγράμματα. Σύμφωνα με τις βασικές ιδέες του Piaget και Papert ( «Ο διδάσκων οφείλει να δημιουργεί κατάλληλες συνθήκες για να μπορέσουν οι μαθητές να οικοδομήσουν τις γνώσεις τους»). Βιβλιογραφία Κόμης, Β. (2005). Εισαγωγή στη Διδακτική της Πληροφορικής. Αθήνα: Κλειδάριθμος. Papert, S. (1980). Mindstorms. Children, Computers and Powerful Ideas. New York: Basic Books. Vygotsky, L. S. (1987). The collected works ofl. S. Vygotskv: Vol. 1. Problems of general psychology. New York: Plenum. scratch.mit.edu http://www.scratchplay.gr/ http://www.scratchplay.gr/contents/scratchplaybook.pdf
4 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Φύλλο εργασίας 1 Δραστηριότητα 1 Στόχος της δραστηριότητας αυτής είναι η εξοικείωση των μαθητών με την έννοια της δομής επιλογής και τους λογικούς τελεστές Πατήστε το Παρατηρείτε ότι κάθε φορά που το ψάρι ακουμπάει τη γυάλα στρέφεται και κινείται σε αντίθετη κατεύθυνση και έτσι μένει μέσα στη γυάλα. Αυτό πετυχαίνεται με την εντολή «εάν» και τη συνθήκη Η συνθήκη αυτή βρίσκεται στην ομάδα εντολών Κάνοντας κλικ πάνω στο κουτάκι με το χρώμα το βέλος του ποντικιού μετατρέπεται σε συλλέκτη χρώματος. Στη συνέχεια κάνοντας κλικ στο χρώμα που θέλω αλλάζει το χρώμα στο κουτάκι της εντολής αισθητήρα Άσκηση 1 Ανοίξτε το αρχείο aytokinhto. Σκοπός της άσκησης είναι να κινείται το αυτοκινητάκι μέσα στον δρόμο. Σε αυτό βοηθάνε οι τροχοί χρώματος κίτρινο και πράσινο. Γράψε στις «εάν» τις κατάλληλες συνθήκες έτσι ώστε να εκπληρώνεται ο σκοπός του προγράμματος.
5 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Άσκηση 2 Να γράψετε κώδικα όπου όταν ο δείκτης του ποντικιού βρεθεί πάνω στη μορφή σας και πατήστε το δεξί βέλος η μορφή να κινηθεί 25 βήματα δεξιά Κάνετε χρήση των παρακάτω εντολών και την κατάλληλη εντολή από το block των τελεστών Στη συνέχεια τροποποιήστε τον κώδικα και για τα υπόλοιπα βέλη (αριστερά, πάνω, κάτω)
6 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Φύλλο εργασίας 2 Στο παιχνίδι αυτό υπάρχει ένας λαβύρινθος στο τέρμα του οποίου υπάρχει η βασιλοπούλα την οποία και πρέπει να ελευθερώσει αυτός που θα φτάσει πρώτος σε αυτήν. Παίζεται με ένα ή και δύο παίχτες. Τα τοιχώματα του λαβύρινθου είναι ηλεκτροφόρα ή δηλητηριώδη που σημαίνει πως δεν πρέπει να ακουμπήσουν εκεί. Όποιος ακουμπήσει ξαναγυρνάει από την αρχή. Οι ήρωες πολύ εύκολα μπορούν να αλλάξουν από αυτόν που κάνει το πρόγραμμα. Θα κατασκευάσετε τον κώδικα για τον ένα παίχτη και πολύ εύκολα διπλασιάζοντας τη μορφή και αλλάζοντάς την, έχει και 2ο παίχτη, μόνο που θα πρέπει να αλλάξετε επίσης και τα χειριστήρια. Τα χειριστήρια του ενός παίχτη είναι τα βελάκια, ενώ του 2ου είναι τα W πάνω S κάτω A αριστερά D δεξιά. Ο λαβύρινθος (το υπόβαθρο) μπορεί να δημιουργηθεί με κάποιο maze creator από το διαδίκτυο. Το συγκεκριμένο θα δημιουργηθεί από το: http://hereandabove.com/maze/mazeorig.form.html (διαστάσεις - παράμετροι: Maze width 10, Maze height 10, Path width 30). Μετά την εύρεση του υπόβαθρου, θα πρέπει να δημιουργήσετε στο υπόβαθρο-λαβύρινθο, εκεί που είναι η έξοδος, εξωτερικά έναν κλειστό χώρο για την πριγκίπισσα. Αυτό γίνεται με διόρθωση-επεξεργασία του υπόβαθρου με τον Επεξεργαστή Ζωγραφικής του Scratch. Επιλέξτε τους χαρακτήρες-μορφές των παιχτών, τα συγκεκριμένα έχουν επιλεγεί από την κατηγορία Fantasy (witch1, wizard1). Θα πρέπει να προσεχθεί το μέγεθός τους, ώστε να μην ακουμπάνε εξ' αρχής στα τοιχώματα του λαβύρινθου. Στη συνέχεια θα δοκιμάσετε να πειράξετε και άλλες τιμές από τις υπόλοιπες παραμέτρους (για να κάνετε πχ τα τοιχώματα του λαβύρινθου πιο χοντρά) ή και να δώσετε άλλες τιμές στις προαναφερθείσες. Θα μπορούσε επίσης να υπάρχουν κάποια ηχητικά πχ όταν χάνετε, όπως : Για τον 1 ο παίχτη έχουμε τα:
7 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Ενώ για τον 2 ο παίχτη έχουμε τα :