Διδάσκοντας Πληροφορική στο Περιβάλλον Kodu: μια χρήσιμη εκπαιδευτική εμπειρία

Διδάσκοντας Πληροφορική στο Περιβάλλον Kodu: μια χρήσιμη εκπαιδευτική εμπειρία Κωνσταντίνος Ζαχαρής kzaharis@sch.gr Διευθυντής 5 ου ΓΕΛ Καρδίτσας Περίληψη Το λογισμικό Kodu είναι ένα νέο προγραμματιστικό περιβάλλον, κατάλληλα σχεδιασμένο για μικρούς προγραμματιστές. Το προγραμματιστικό μοντέλο που υλοποιεί είναι μεν απλοποιημένο, έχει όμως σημαντική εκφραστική ισχύ, υποστηρίζοντας βασικές έννοιες της πληροφορικής, μέσω της κατασκευής παιγνιδιών σε 3d περιβάλλοντα. Ταυτόχρονα διατηρεί σε υψηλό επίπεδο το ενδιαφέρον και το κέφι των μαθητών. Το Kodu περιγράφεται και ως ένα ισχυρό εκπαιδευτικό εργαλείο με «παιγνιώδη» χαρακτηριστικά, που θα μυήσει τους απλούς μαθητές στις θεμελιώδεις γνώσεις του προγραμματισμού (έννοια της μεταβλητής, συνθήκη, βρόχος, λογικός τελεστής). Στην παρούσα εργασία περιγράφονται τα βήματα μιας ολοκληρωμένης διδακτικής παρέμβασης σε μαθητές του σχολείου μας, με χρήση του Kodu. Επίσης αναλύονται οι εντυπώσεις του διδάσκοντα μέσω της διαδικασίας του αναστοχσσμού. Λέξεις κλειδιά: Kodu, προγραμματιστικά περιβάλλοντα, αντικειμενοστρεφής, καθοδηγούμενος από γεγονότα προγραμματισμός Εισαγωγή Η ανάπτυξη των γλωσσών προγραμματισμού υψηλού επιπέδου (ειδικά αυτών 3 ης και 4 ης γενιάς) έχει δώσει την ευκαιρία στους εκπαιδευτές να χρησιμοποιήσουν μια πληθώρα εργαλείων και υπολογιστικών περιβαλλόντων για την αποτελεσματική διδασκαλία εννοιών του προγραμματισμού σε μικρές ηλικίες. Τα περιβάλλοντα αυτά πρέπει να διαθέτουν χαρακτηριστικά όπως ευκολία χρήσης, ελκυστικότητα για τους μικρούς χρήστες, απόκρυψη σύνθετων εννοιών και αντικατάστασή τους με ισοδύναμες, εύκολα κατανοητές ενέργειες. Για το σκοπό αυτό αυτά τα περιβάλλοντα κάνουν χρήση γραφικών, χρωμάτων, εικόνων, κίνησης και animation, ήχων και άλλων ελκυστικών πηγών πληροφορίας (Prensky, 2009). Το περιβάλλον Kodu, κατασκευασμένο στα εργαστήρια παιγνιδιών της Microsoft (Microsoft Kodu Game Lab) ανήκει στην κατηγορία εκείνων των λογισμικών που απευθύνονται σε μικρούς χρήστες (μαθητές Δημοτικού). Το περιβάλλον έχει γνωρίσει ιδιαίτερη αποδοχή παγκοσμίως, αφού από το 2009 που πρωτοεμφανίστηκε έχει εγκατασταθεί σε εκατομμύρια η/υ σε πάνω από 100 χώρες. Το Kodu επιτρέπει στο χρήστη να περιηγείται σε τρισδιάστατους κόσμους και να δημιουργεί εκεί προγραμματιζόμενους χαρακτήρες και γραφικά. Χρησιμοποιεί εντολές μιας οπτικής γλώσσας προγραμματισμού, με απλούς κανόνες, οι οποίοι καθορίζονται με λογικές σειρές ενεργειών (Palaigeorgiou et al, 2011). Ο χρήστης του Kodu δεν εμπλέκεται με αφηρημένα σύμβολα, ούτε και έρχεται σε επαφή με τον φορμαλισμό της αλγοριθμικής σκέψης, αντίθετα έχει την αίσθηση ότι «παίζει» και δημιουργεί μέσα σε ένα εικονικό 3d περιβάλλον. Η επιλογή, λοιπόν, του συγκεκριμένου λογισμικού είναι απόλυτα δικαιολογημένη: νομίζουμε πως οι μαθητές θα αντιδράσουν θετικά σε μια απόπειρα διδασκαλίας των βασικών προγραμματιστικών εννοιών μέσα από το «παιγνιώδες» Kodu, θα προσπαθήσουν Πρακτικά Εργασιών 8 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Καθηγητών Πληροφορικής, Βόλος, 28-30 Μαρτίου 2014

2 8 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής να ανταποκριθούν στο σενάριο και θα αντιληφθούν πως η «αφήγηση» του προγραμματισμού ενδέχεται πολλές φορές να πάρει μορφή τελείως διαφορετική από τις κωδικοποιημένες γλώσσες, κάνοντας έτσι τον προγραμματισμό μια δραστηριότητα πιο ευχάριστη, ελκυστική και αποδοτική στην πράξη. Σύντομη περιγραφή του διδακτικού σεναρίου Το σενάριο που προτείνουμε, περιγράφει αναλυτικά δύο διδακτικές παρεμβάσεις με χρήση του Kodu. Σκοπός είναι να παρουσιαστεί με συστηματικό και δομημένο τρόπο μια πρόταση μαθημάτων πάνω στην ενότητα των προγραμματιστικών εννοιών, όπως αυτά περιγράφονται στα αναλυτικά προγράμματα μαθημάτων πληροφορικής της Β/θμιας εκπαίδευσης (Greek Ministry of Education, 1997). Το συγκεκριμένο σενάριο υλοποιήθηκε στο 5 ο ΓΕΛ Καρδίτσας, στο Α1 τμήμα ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ- ΕΠΙΛΟΓΗΣ (του νέου λυκείου), την 28/11/2013, από τον διδάσκοντα συγγραφέα και διήρκεσε δύο διδακτικές ώρες. Μέρος αυτού έχει κατατεθεί ως διδακτική παρέμβαση στο πληροφοριακό αποθετήριο «ΙΦΙΓΕΝΕΙΑ», στα πλαίσια του σεμιναρίου επιμόρφωσης β επιπέδου ειδικότητας ΠΕ19/20 (http://b-epipedo2.cti.gr/). Το πλήρες σενάριο αναλύεται σε επιμέρους βήματα στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ, διευκολύνοντας έτσι κατά πολύ κάθε εκπαιδευτή που θα επιχειρήσει την εφαρμογή του. Η εμπειρία από την υλοποίηση καταγράφεται στο τελευταίο τμήμα του και συγκεκριμένα στον αναστοχασμό. Η υλοποίηση του μπορεί να γίνει σε κάθε σχολικό εργαστήριο πληροφορικής με σύγχρονο εξοπλισμό, λογισμικό windows, σύνδεση στο σχολικό δίκτυο και βιντεοπροβολέα. Η σχεδίαση του σεναρίου είναι τέτοια, ώστε να απαιτείται συνεργασία των μαθητών σε ομάδες των δύο-τριών ατόμων. Έχει παρατηρηθεί ότι βέλτιστο αποτέλεσμα προκύπτει όταν οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες των δύο, εναλλάσσονται στο χειρισμό του σταθμού εργασίας και αλληλοσυμπληρώνουν ο ένας τον άλλον ως προς τις απαιτούμενες ενέργειες. Επιπλέον απαιτείται λογισμικό δημιουργίας σταυρολέξων. Νοείται ως δεδομένη η διαχείριση κοινόχρηστων φακέλων στο τοπικό LAN ή εναλλακτικά χρήση του cloud για διαμοίραση και αποθήκευση των κοινών αρχείων καθώς και των εργασιών των μαθητών. Το επιμορφωτικό σενάριο Οι μαθητές, κατά τη διάρκεια της πρώτης διδακτικής ώρας, εργάζονται και περιεργάζονται το περιβάλλον Kodu, εξερευνώντας για πρώτη φορά τη μεγάλη ποικιλία κόσμων και γραφικών, που βρίσκονται στη διάθεση κάθε χρήστη και προγραμματιστή παιγνιδιών στην παγκόσμια κοινότητα του web. Έπειτα από μια σύντομη προφορική εισαγωγή, ο διδάσκων επιδεικνύει ένα ενδιαφέρον βίντεο από το youtube channel (επεξηγώντας το αναλόγως, αφού λείπουν οι ελληνικοί υπότιτλοι). Στη συνέχεια καθοδηγεί τους μαθητές να κατεβάσουν μια ή περισσότερες έτοιμες εφαρμογές (π.χ. need-for-speed, σκάκι, pacman κ.τ.λ.) από τις πολλές διαθέσιμες στην κύρια ιστοσελίδα του προγράμματος και να τις «τρέξουν» στον κόσμο του Kodu. Η διδακτική ώρα τελειώνει με τη συμπλήρωση ενός φύλλου αξιολόγησης που περιέχει δέκα ερωτήσεις σωστού-λάθους. Κατά τη δεύτερη διδακτική ώρα οι μαθητές θα κληθούν να επέμβουν προγραμματιστικά στο περιβάλλον Kodu, υλοποιώντας ενέργειες που θα τους ζητηθούν. Θα πρέπει να προγραμματίσουν την κίνηση ενός ιπτάμενου αντικειμένου στο συγκεκριμένο εικονικό κόσμο, να αλλάξουν ιδιότητες, να ρυθμίσουν συγκεκριμένες παραμέτρους. Την ώρα αυτή οι μαθητές αξιοποιούν τις γνώσεις που απέκτησαν την προηγούμενη και επιπλέον μαθαίνουν να αυτενεργούν. Μεταβάλλονται έτσι από παθητικοί χρήστες σε υπεύθυνους

Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Διδασκαλία και Διδακτική 3 προγραμματιστές. Τέλος συμπληρώνουν ένα μικρό σταυρόλεξο, για την εμπέδωση των καινούργιων εννοιών. Αναστοχασμός Το σενάριο υλοποιήθηκε ακριβώς σύμφωνα με το χρονοπρογραμματισμό του, για δύο συνεχόμενες διδακτικές ώρες. Μπορεί βέβαια να εφαρμοστεί και σε δύο μη-συνεχόμενες, εφόσον γίνει μια μικρή έκπτωση χρόνου. Το λογισμικό Kodu κέρδισε από την αρχή το ενδιαφέρον των μαθητών. Οι περισσότεροι αντιλήφθηκαν έγκαιρα την αξία του και ανταποκρίθηκαν θετικά στις απαιτήσεις των δραστηριοτήτων. Οι μαθητές θεώρησαν από την αρχή το Kodu ως παιγνίδι και προσαρμόστηκαν στις διαδικασίες του. Ιδιαίτερα ελκυστικά βρήκαν τα 3d γραφικά και τους πολύχρωμους αρχέτυπους χαρακτήρες. Αρκετοί ζήτησαν μάλιστα οδηγίες έτσι, ώστε να μεταφέρουν το πρόγραμμα στον η/υ του σπιτιού τους. Πολλοί μαθητές «παρασύρθηκαν» από την εμβάθυνση στο περιβάλλον και αγνόησαν ή συμπλήρωσαν λανθασμένα τα φύλλα αξιολόγησης και το σταυρόλεξο. Σημειωτέον ότι οι θεωρητικές γνώσεις των μαθητών της Α τάξης περί τις προγραμματιστικές έννοιες είναι σχετικά περιορισμένες. Θεωρούμε ότι μια αύξηση των ωρών του σεναρίου θα βοηθούσε περισσότερο τους μαθητές. Γενικά θα προτείναμε την ένταξη του Kodu στη συγκεκριμένη κατηγορία λογισμικών για εκπόνηση συνθετικών εργασιών, σύμφωνα και με το αναλυτικό πρόγραμμα για το νέο λύκειο. Έτσι οι μαθητές θα έχουν την ευκαιρία να αξιοποιήσουν και να ωφεληθούν από το Kodu και τα χαρακτηριστικά του. Ένα μειονέκτημα του σεναρίου είναι οι απαιτήσεις υπολογιστικών πόρων του Kodu, κάτι που μπορεί να οδηγήσει παλαιότερα εργαστήρια (ή εργαστήρια που δεν χρησιμοποιούν windows) σε αδυναμία εκτέλεσής του. Στην περίπτωση αυτή επανερχόμαστε με ένα εναλλακτικό σενάριο για τα διαθέσιμα λογισμικά. Το συγκεκριμένο σενάριο έδειξε πως τα «παιγνιώδη» υπολογιστικά περιβάλλοντα μπορούν να διδάξουν έννοιες και μεθόδους πληροφορικής κατά ένα τρόπο πολύ πιο ενδιαφέρον (και αποτελεσματικό) από τα συνηθισμένα έως τώρα, όπως Αλγοριθμική (Komis, 1999), Pascal, Eclipse κ.τ.λ. Βέβαια απαιτείται οργάνωση, μέθοδος διδασκαλίας και εμπιστοσύνη στις ικανότητες και τη διάθεση των παιδιών (Morris et. Al., 2013). Όμως και η διαχείριση διδακτικών σεναρίων είναι ένα σημαντικό βήμα για την επαγγελματική ανάπτυξη του εκπαιδευτικού. Η λειτουργία κατά ομάδες, η ετοιμότητα και η σωστή προετοιμασία (βλ. ολοκληρωμένα σενάρια) είναι τα στοιχεία που οδηγούν σε καλύτερα επίπεδα διδακτικής πρακτικής και αυξάνουν την αποδοτικότητα και αποτελεσματικότητα στην σχολική καθημερινότητα. Συμπεράσματα Το παρόν σενάριο σχεδιάστηκε στη βάση του αναλυτικού προγράμματος σπουδών για τα μαθήματα του νέου λυκείου (Greek Ministry of Education, 2013). Η έμφαση στην ανάπτυξη της πληροφοριακής παιδείας των μαθητών, η καλλιέργεια της αλγοριθμικής σκέψης και η ενίσχυση προγραμματιστικών δεξιοτήτων, μέσω της βιωματικής συνεργατικής μάθησης είναι ορισμένοι από τους κύριους διδακτικούς στόχους του παρόντος σεναρίου. Το περιβάλλον Kodu αποδεικνύεται ότι διαθέτει όλα εκείνα τα χαρακτηριστικά που υπηρετούν τους στόχους αυτούς και επομένως αυξημένη επιπρόσθετη αξία για την επιλογή του ως κατάλληλο λογισμικό (Stolee & Fristoe, 2011).

4 8 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής Ταυτόχρονα, η κατασκευή ολοκληρωμένων παρεμβάσεων κατέδειξε την αναγκαιότητα αλλά και τη χρηστικότητα προετοιμασίας του καθηγητή πληροφορικής σε καθημερινή βάση. Για το σκοπό αυτό θα προτείναμε παράλληλα με την τράπεζα θεμάτων, να δημιουργηθεί και μια ολοκληρωμένη βάση δεδομένων διαθέσιμων σεναρίων, για την πληροφορική όπως και για κάθε γνωστικό αντικείμενο. Σε αυτή την, μάλλον, εφικτή (για τα σημερινά δεδομένα) προσέγγιση, θα ήταν πολύ εύκολο, αφενός να διευκολύνεται η δουλειά του διδάσκοντα, σε μεγάλο βαθμό, και αφετέρου να αυξάνεται το προσδοκώμενο μαθησιακό όφελος ανά μαθητή. Πιστεύω ότι η δημιουργία και συντήρηση τέτοιων γνωσιακών αποθετηρίων έχει πολλαπλάσια παιδαγωγική αξία, κάτι που θα είναι εμφανές στο άμεσο μέλλον. Βιβλιογραφία Anderson J. R. (1983). The architecture of cognition. Cambridge, MA: Harvard University Press Bakali A., Giannopoulos H., Ioannidis N., Koilias C., Malamas K., Manolopoulos I. and Politis P. (1999). Applications Development in Programming Environment. Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Αθήνα Bayman P. & Mayer R. (1988). Using conceptual models to teach BASIC computer programming. Journal of Educational Psychology, 80(3), 291-298 Ben-Ari M. (2001). Constructivism in computer science education. Journal of Computers in computational thinking. AERA 2012 Greek Ministry of Education (2013). Instructions for teaching lessons on General Lyceum. Y.A. 139610/Γ2/1-10-2013, Aθήνα Greek Ministry of Education (1997). Unified Frame of Informatics Curriculum (Ενιαίο Πλαίσιο Προγράμματος Σπουδών Πληροφορικής). Εκδόσεις Π.Ι., Aθήνα Hathaway, J. (2010). Kodu, Microsoft's game creation lab for kids, comes to the PC. January 13, 2010. Kelleher, C., & Pausch, R. (2005). Lowering the barriers to programming: A taxonomy of programming environments and languages for novice programmers. ACM Computing Surveys (CSUR), 37(2), 83-137. Komis, B. (1999), Algorithmics & Programming, University of Patras, URL: http://www.ecedu.upatras.gr/algorithmics, Last Accessed: 29/6/2013 Lerner, E. (2009). Kodu doesn t have realistic graphics, huge explosions, or even a way to win. But it just might change the way we think about the world. June 23, 2009. Morris, B. J., Croker, S., Zimmerman, C., Gill, D., & Romig, C. (2013). Gaming science: the gamification of scientific thinking. Frontiers in psychology, 4 Official Government Paper (second issue), ΦΕΚ 345, τ.β', (1999). Πρόγραμμα Σπουδών του μαθήματος ΑΕΠΠ, της Γ' τάξης, της Τεχνολογικής Κατεύθυνσης, του Ενιαίου Λυκείου. ΥΠΕΠΘ, Αθήνα 13/4/1999 Palaigeorgiou G., and authoring team of 23 students (2011). Δημιουργώντας παιγνίδια στο Microsoft Kodu, Τμήμα Μηχ. Η/Υ, Δικτύων και Τηλεπικοινωνιών, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Βόλος Prensky, M. (2009). Μάθηση βασισμένη στο ψηφιακό παιχνίδι. Αρχές, δυνατότητες και παραδείγματα εφαρμογής στην εκπαίδευση και την κατάρτιση. Εκδόσεις Μεταίχμιο, Αθήνα Stolee, K. T., & Fristoe, T. (2011). Expressing computer science concepts through Kodu game lab. In Proceedings of the 42nd ACM technical symposium on Computer science education (pp. 99-104). ACM.

Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Διδασκαλία και Διδακτική 5 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Σενάριο: Το προγραμματιστικό περιβάλλον Kodu 1.Τίτλος διδακτικού σεναρίου Στοιχεία αντικειμενοστρεφούς & καθοδηγούμενου από γεγονότα προγραμματισμού στο περιβάλλον Kodu 2.Εκτιμώμενη διάρκεια διδακτικού σεναρίου Απαιτούνται δύο (2) διδακτικές ώρες για την υλοποίηση, κατά προτίμηση συνεχόμενες. Τυχόν προσαρμογή του σεναρίου, ανάλογα με την εμπειρία του διδάσκοντα 3.Ένταξη του διδακτικού σεναρίου στο πρόγραμμα σπουδών/προαπαιτούμενες γνώσεις Η συγκεκριμένη δραστηριότητα εντάσσεται στην ενότητα 2 (Διερευνώ - Δημιουργώ - Ανακαλύπτω) του μαθήματος "Εφαρμογές Πληροφορικής" της Α' τάξης του νέου Λυκείου, σύμφωνα με το νέο αναλυτικό πρόγραμμα (Υ.Α. 139610/Γ2/1-10-2013). Κάθε μαθητής, ως μέρος μιας ομάδας, θα πρέπει να ασχοληθεί, σε αυτή την ενότητα, με συνθετικές εργασίες που θα έχουν ως επίκεντρο τη δημιουργία ιστοριών (τύπου κόμικς), παιγνιδιών, ηλεκτρονικών εκδόσεων, ιστολογίων, σχολικών εφημερίδων και περιοδικών κ.τ.λ. Οι εργασίες θα είναι διαθεματικές, στα γνωστά πλαίσια της ερευνητικής εργασίας (project). Όλο το παραγόμενο ψηφιακό υλικό, πολυμεσικής μορφής, αναρτάται στην ιστοσελίδα του σχολείου και είναι προσβάσιμο κατά τα πρότυπα των τεχνολογιών web2.0. Οι μαθητές έχουν παρακολουθήσει το πρόγραμμα σπουδών του Γυμνασίου και επομένως κατέχουν τις βασικές γνώσεις του μαθήματος. Γνωρίζουν τα βασικά λογισμικά του εργαστηρίου πληροφορικής. Επιπλέον είναι αρκετά εξοικειωμένοι με τα ηλεκτρονικά παιγνίδια (τουλάχιστον η πλειοψηφία) και τις σύγχρονες τεχνολογικές συσκευές (κινητά, οθόνες αφής κ.τ.λ.). Είναι εύκολο, λοιπόν, χωρίς ιδιαίτερο κόπο, να μάθουν να χειρίζονται το περιβάλλον Kodu. 4.Σκοποί και στόχοι του διδακτικού σεναρίου α) Ο μαθητής/τρια θα πρέπει ως προς το γνωστικό αντικείμενο (Kelleher & Pausch, 2005): να μπορεί να εργάζεται σε ένα προηγμένο προγραμματιστικό περιβάλλον κατασκευής παιγνιδιών, όπως το kodu να επιλέγει εντολές στο γραφικό περιβάλλον έτσι, ώστε να συμπληρώνει ένα απλό σενάριο προγράμματος που στηρίζεται στη διαδοχή γεγονότων να αναγνωρίζει τα διάφορα συστατικά μέρη - χαρακτήρες του μικρόκοσμου, να προσδιορίζει τη συμπεριφορά τους και τις αντιδράσεις τους β) Ο μαθητής/τρια θα πρέπει ως προς τις δεξιότητες των ICT:

6 8 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής να αντιλαμβάνεται βασικές έννοιες του αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού όπως concurrent, even-driven programming κ.τ.λ. να καλλιεργήσει, παίζοντας, τη συνδυασμένη δυνατότητα για ψυχαγωγία και μάθηση να μπορεί να αναζητά και να αξιολογεί πληροφορίες από το διαδίκτυο για συγκεκριμένα τεχνικά θέματα (π.χ. έτοιμους μικρόκοσμους) γ) Ο μαθητής/τρια θα πρέπει ως προς τις στάσεις αναφορικά με τις ICT: να αυξήσει την αλληλεπίδραση με το ψηφιακό περιβάλλον και να εμβαθύνει σε αυτό να εντείνει την ενσυναίσθηση - δηλαδή την προσπάθεια να αντιλαμβάνεται νέους ρόλους και καταστάσεις να εκτελεί απαιτητικά καθήκοντα ( τα οποία προσδιορίζονται από προθεσμίες, στόχους και σκοπούς) έτσι, ώστε να επιτύχει το επιθυμητό αποτέλεσμα 5.Περιγραφή του διδακτικού σεναρίου Κατά την πρώτη διδακτική ώρα, οι μαθητές εργάζονται στο περιβάλλον του Kodu, εξερευνώντας παράλληλα την μεγάλη ποικιλία στην κοινότητα των προγραμματιστών παιγνιδιών (http://www.kodugamelab.com, http://research.microsoft.com/en-us/ projects/kodu/). Το Kodu είναι μια σύγχρονη οπτική γλώσσα προγραμματισμού, ειδικά σχεδιασμένη για δημιουργία παιγνιδιών. Βοηθά ιδιαίτερα τα παιδιά να μάθουν έννοιες του προγραμματισμού, πειραματιζόμενα τόσο στον η/υ που βρίσκεται εμπρός τους, όσο και σε οποιαδήποτε παιγνιδομηχανή Xbox, με την οποία υπάρχει πλήρης συμβατότητα (λόγω κατασκευής κοινής μητρικής εταιρείας, βλ. Microsoft). Μετά από μια αρχική εισήγηση - επίδειξη από το διδάσκοντα με τη βοήθεια του youtube channel, οι μαθητές αφήνονται να περιεργαστούν το περιβάλλον. Εν συνεχεία καλούνται συμπληρώσουν ένα φύλλο εργασίας, εισαγόμενοι έτσι σε μια διαδικασία διαγνωστικής αξιολόγησης. Ο βασικός στόχος εδώ είναι να διαπιστώσουμε πρότερες γνώσεις και στάσεις στον προγραμματισμό παιγνίων, καθώς και δεξιότητες αλγοριθμικής σκέψης (ΦΕΚ 345/1999). Κατά τη δεύτερη διδακτική ώρα, οι μαθητές θα κληθούν να επέμβουν προγραμματιστικά στο περιβάλλον Kodu, υλοποιώντας ενέργειες που θα τους ζητηθούν. Θα πρέπει να δώσουν εντολές κίνησης στο ιπτάμενο αντικείμενο (jet) και να το κατευθύνουν σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Για το λόγο αυτό οι ομάδες θα πρέπει να εναλλάσσουν την τακτική τους από το παιγνίδι στις εντολές προγραμματισμού και αντίστροφα. Η όλη διαδικασία μπορεί εύκολα να επεκταθεί και σε άλλες ενέργειες που παραμετροποιούν το περιβάλλον, ή το επαυξάνουν με την τοποθέτηση και κίνηση επιπρόσθετων χαρακτήρων. Η συγκεκριμένη διδακτική παρέμβαση έχει σχεδιαστεί για δύο (2) συνεχόμενες διδακτικές ώρες, όπως εξάλλου είναι το περιθώριο ωρών σύμφωνα με το αναλυτικό πρόγραμμα. Σε περίπτωση που αυτό δεν είναι δυνατό, η δραστηριότητα μπορεί να υλοποιηθεί σε δύο διακεκομμένα μονόωρα, μόνο που θα απαιτηθεί κάποιος επιπλέον χρόνος για τη σύνδεση των εννοιών. Βεβαίως, εάν ο διδάσκων επιθυμεί, μπορεί να επανέλθει στο περιβάλλον σε κάποια άλλη ενότητα, καθώς οι δυνατότητες είναι πάρα πολλές για να εξαντληθούν σε ένα δίωρο εργαστηριακό μάθημα.

Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Διδασκαλία και Διδακτική 7 6.Επιστημολογική προσέγγιση και εννοιολογική ανάλυση θέματα θεωρίας του διδακτικού σεναρίου Το σύγχρονο παιδαγωγικό και μαθησιακό πλαίσιο βασίζεται στη θεωρία του εποικοδομισμού (constructivism). Βασική αρχή του εποικοδομισμού είναι ότι η γνώση δομείται από τους ίδιους τους μαθητές και δεν μεταφέρεται παθητικά από τις διαλέξεις του διδάσκοντα ή τα βιβλία. Οι μαθητές οικοδομούν τις νέες γνώσεις συνδυάζοντας τον εμπειρικό κόσμο με τις προϋπάρχουσες γνωστικές δομές και τα υφιστάμενα νοητικά μοντέλα (Ben-Ari, 2001). Κύρια εργαλεία του εποικοδομισμού είναι η θεώρηση των προϋπαρχουσών γνώσεων και αντιλήψεων των μαθητών και η οργάνωση διδακτικώνμαθησιακών δραστηριοτήτων που ευνοούν την ανακαλυπτική και συνεργατική μάθηση (discovery and cooperative learning). Τα εκπαιδευτικά προγραμματιστικά περιβάλλοντα έχουν κάνει δυναμική εμφάνιση τα τελευταία χρόνια και έχουν επηρεάσει το σχεδιασμό αντίστοιχων γλωσσών προγραμματισμού στο χώρο της εκπαίδευσης. Η αρχή έγινε το 1967 με την εμφάνιση της γλώσσας Logo και την ταυτόχρονη διάδοση του προγραμματισμού στις μικρές ηλικίες, ακόμη και στο Δημοτικό (Bayman, 1988). Τη σκυτάλη πήραν αργότερα πιο εξελιγμένες γλώσσες όπως Alice και Scratch. 7.Χρήση Η-Υ και γενικά ψηφιακών μέσων για το διδακτικό σενάριο Απαιτείται ένα σύγχρονο εργαστήριο η/υ με δύο θέσεις μαθητών ανά σταθμό εργασίας. Το λειτουργικό σύστημα είναι Windows. Σε κάθε σταθμό εγκαθίσταται το γραφικό προγραμματιστικό περιβάλλον Kodu. Η εγκατάσταση και η εκτέλεσή του είναι εξαιρετικά εύκολη, απαιτεί όμως αυξημένους τοπικούς πόρους (ταχύτητα επεξεργαστή και αρκετό χρόνο) και επομένως χρειάζεται προσοχή έτσι, ώστε να μην δημιουργούνται άσκοπες καθυστερήσεις κατά τη διδασκαλία. Σύμφωνα με την αρχική ιστοσελίδα του λογισμικού (www.kodugamelab.com/about), οι απαιτήσεις σε λειτουργικό είναι windows XP και πάνω (με τις τελευταίες ενημερώσεις), κάρτα γραφικών που υποστηρίζει DirectX 9.0c και πάνω, εγκατάσταση.net Framework 4.0 ή υψηλότερο και τέλος εκτέλεση XNA Framework 4.0. Επομένως ενδέχεται να υπάρχουν σχολικά εργαστήρια όπου η εγκατάσταση και εκτέλεση του προγράμματος είναι αδύνατη (π.χ. παλιότερα εργαστήρια εξοπλισμένα με windows 2000 ή Ubuntu). Σε αυτές τις περιπτώσεις στρεφόμαστε σε άλλα διαθέσιμα λογισμικά (π.χ. Scratch ή Karel) τροποποιώντας αντίστοιχα το διδακτικό σενάριο. 8.Αναπαραστάσεις των μαθητών/πρόβλεψη δυσκολιών στο διδακτικό σενάριο Είναι δεδομένο ότι η αίσθηση των μαθητών κατά την πρώτη τους επαφή με το Kodu θα είναι ενδιαφέρουσα. Εξ άλλου οι σύγχρονοι έφηβοι ξοδεύουν αρκετό προσωπικό χρόνο σε videogames κι επομένως έχουν αποκτήσει αρκετές εμπειρίες στη χρήση παιγνιδιών εδώ και χρόνια. Αναμενόμενη δυσκολία προκαλεί το γεγονός της ελλιπούς γνώσεως διαδικασιών και συναρτήσεων καθώς και άλλων βασικών προγραμματιστικών ενεργειών όπως εμβέλεια μεταβλητών, συνθήκες και βρόχοι, ταυτόχρονος (concurrent) και καθοδηγούμενος από τα γεγονότα (event-driven) προγραμματισμός. Σε κάθε περίπτωση, η συνεπακόλουθη δυσκολία έγκειται στην ουσιαστική αφομοίωση των ανωτέρω, κάτι που δεν είναι πάντοτε εύκολο να γίνει.

8 8 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής 9.Διδακτικό συμβόλαιο Είναι λογικό ο διδάσκων να αναμένει το ενδιαφέρον, τη διάθεση για μάθηση, εξερεύνηση της γνώσης και συμμετοχή των μαθητών του στο εργαστηριακό αυτό μάθημα. Από την άλλη πλευρά οι μαθητές αναμένουν από το διδάσκοντα τη δημιουργία θετικού κλίματος στην τάξη, προσωπικό ενδιαφέρον για τον καθένα τους, ίση μεταχείριση, διάθεση απάντησης στις ερωτήσεις και ρόλο φίλου μέντορα και όχι «ηγέτη» της τάξης. 10.Υποκείμενη θεωρία μάθησης Όπως αναφέρθηκε ήδη, το σενάριο στηρίζεται κυρίως στον κονστρουκτιβισμό. Οι μαθητές, μέσα από κοινωνιο-πολιτισμικά βιώματα και εμπειρίες, προσπαθούν να προσεγγίσουν τις έννοιες και ανταλλάσσοντας πληροφορίες να τις εμπεδώσουν και να τις επαυξήσουν (Anderson, 1983). Κυριαρχεί η αφαιρετική προσέγγιση της πραγματικότητας (abstraction), ενώ δίνεται έμφαση στον μινιμαλισμό και την αυστηρότητα της έκφρασης. Η διαρκής ενασχόληση με το θέμα θα βοηθήσει στην κατανόηση των εννοιών κλιμακούμενης δυσκολίας. Παρόμοιο σχεδιασμό παρουσιάζει το σχολικό βιβλίο της Γ Τάξης του Γενικού Λυκείου στο μάθημα «ΑΕΠΠ» (Bakali et al, 1999). 11. Οργάνωση της τάξης εφικτότητα σχεδίασης Για την αποδοτικότερη υλοποίηση της παρέμβασης απαιτείται οργάνωση της τάξης σε ομάδες των δύο (2) ατόμων. Ο ένας μαθητής θα χειρίζεται στον η/υ το συγκεκριμένο λογισμικό (Kodu), ενώ ο άλλος θα τον καθοδηγεί και θα του υποδεικνύει τις κατάλληλες, για την υλοποίηση του προγράμματος, ενέργειες. Την επόμενη διδακτική ώρα οι ρόλοι των μαθητών αντιστρέφονται. Οι μαθητές δεν έχουν, κατά πάσα πιθανότητα, συναντήσει ξανά το λογισμικό Kodu. Για το λόγο αυτό χρειάζεται λίγο περισσότερος χρόνος επίδειξης στην αρχή της δραστηριότητας. Η προσαρμογή όμως στο νέο αυτό περιβάλλον είναι ταχύτατη. Το γραφικό περιβάλλον είναι ελκυστικό, ευχάριστο και ειδικά σχεδιασμένο για τη δημιουργία παιγνιδιών από μικρούς χρήστες. 12. Αξιολόγηση H αξιολόγηση των μαθητών είναι συνεχής και γίνεται τόσο κατά τη διάρκεια του μαθήματος (διαμορφωτική αξιολόγηση) έτσι, ώστε να διαπιστωθεί η κατανόηση των νέων εννοιών, όσο και στο τέλος των δύο διδακτικών ωρών (τελική αξιολόγηση), με τη συμπλήρωση του φύλλου ερωτήσεων και του σταυρολέξου. Η αξιολόγηση του σεναρίου γίνεται από το διδάσκοντα, στο τέλος των παρεμβάσεων. Η αξιολόγηση αυτή αποτυπώθηκε, εν μέρει, στην παράγραφο του αναστοχσσμού. Περαιτέρω συστηματοποίησή της θα ήταν μια ενδιαφέρουσα και χρήσιμη πρακτική. 13.Το επιμορφωτικό σενάριο 1η Διδακτική ώρα Α Φάση (15 λεπτά)

Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Διδασκαλία και Διδακτική 9 Ο εκπαιδευτικός κάνει μια σύντομη εισαγωγή στο καινούργιο περιβάλλον, ενώ ταυτόχρονα προβάλει ένα βίντεο επίδειξης από το youtube channel (http://www.youtube.com/ watch?v=9ofrgd1s74c). Σε αυτό παρακολουθούμε ένα 12-χρονο κορίτσι να επιδεικνύει με αξιοθαύμαστο τρόπο το χειρισμό Kodu, σε ένα παιγνίδι δικής της έμπνευσης, για διαγωνισμό της Microsoft και καταχειροκροτείται στο τέλος από τους θεατές. Ο διδάσκων παρεμβαίνει και εξηγεί τι συμβαίνει, αφού το βίντεο είναι στα αγγλικά. Β Φάση (25 λεπτά) Οι μαθητές προχωρούν ομαδοσυνεργατικά στην αυτόνομη περιήγηση στο περιβάλλον, στο «κατέβασμα» εικονικών κόσμων, με τη βοήθεια ιστοσελίδων, και γενικά σε δραστηριότητες αυτόνομης μάθησης. Μπορούν π.χ. να κατεβάσουν ένα κλασσικό παιγνίδι (pacman) σε Kodu και να το περιεργαστούν, αυξάνοντας τις ζωές ή αλλάζοντας το σκορ. Γ Φάση (5 λεπτά) Διανέμεται και συμπληρώνεται το φύλλο εργασίας #1 2η Διδακτική ώρα Α Φάση (40 λεπτά) Στη δραστηριότητα αυτή θα ασχοληθούμε με τον προγραμματισμό πτήσης ενός αεριωθούμενου (jet) στο περιβάλλον ενός έτοιμου κόσμου που σας δίδεται (αρχείο plane.kodu). Ο μικρόκοσμος αποτελείται από ένα νησί, έναν αεροδιάδρομο, ένα υπόστεγο και το jet, το οποίο ανήκει στα αρχέτυπα αντικείμενα του Kodu (Palaigeorgiou et al, 2011). Στόχος σας είναι να προγραμματίσετε το jet έτσι, ώστε να ανταποκρίνεται στο πάτημα των βελών του πληκτρολογίου (πάνω, κάτω, αριστερά και δεξιά). Επίσης πρέπει να επιταχύνει και να επιβραδύνει πατώντας τα πλήκτρα Α και Ζ αντίστοιχα. Καθοδηγείστε το jet σε πτήση πάνω από το νησί και προσγειώστε το στον αεροδιάδρομο. Μόλις το παρκάρετε στο υπόστεγο, το παιγνίδι πρέπει να εμφανίσει ένα συγχαρητήριο μήνυμα τέλους. Β Φάση (5 λεπτά) Διανέμεται το ακόλουθο σταυρόλεξο προς συμπλήρωση:

10 8 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής Ακολουθούν οι ορισμοί των λέξεων: ; Eclipse Crossword (1.2.59) crossword puzzle ; Get Eclipse Crossword free at: ; http://www.eclipsecrossword.com Title: Kodu Width: 45 Height: 45 Code Page: 161 Author: KZ Copyright: 2014 ; ------------------------------------------------------------ * Across words ; ------------------------------------------------------------ ΜΗΧΑΝΑΚΙΑΣ: 18, 26: Το πιο συνηθισμένο αντικείμενο στο Kodu ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ: 12, 22: Η συνεχής ανταλλαγή ενεργειών μεταξύ χρήστη και η/υ ΓΕΓΟΝΟΣ: 17, 20: Όταν... Κάνε Ενέργεια ΚΛΩΝΟΙ: 26, 21: Τα πολλαπλά όμοια αντικείμενα που εμφανίζονται στο παιγνίδι ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ: 20, 32: Διαθέτουν τα αντικείμενα στο Kodu ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΕΦΗΣ: 22, 17: Ιδιότητα του προγραμματισμού παιγνιδιών

Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση - Διδασκαλία και Διδακτική 11 ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ: 26, 19: Έτσι εκτελούνται τα διάφορα γεγονότα στο Kodu ; ------------------------------------------------------------ * Down words ; ------------------------------------------------------------ ΕΝΕΡΓΕΙΑ: 21, 19: Όταν Γεγονός Τότε... ΜΕΤΑΓΛΩΤΤΙΣΤΗΣ: 27, 16: Μεταφράζει το πρόγραμμα επισημαίνοντας συντακτικά λάθη ΑΡΧΕΤΥΠΑ: 23, 26: Πρότυπα αντικείμενα που μπορούμε να προγραμματίσουμε και να αναπαράγουμε ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ: 25, 25: Είναι το πληκτρολόγιο στο Kodu ΜΗΧΑΝΗΣ: 12, 19: Η γλώσσα αυτή αποτελείται από δυαδικά ψηφία 0 και 1 ΜΕΤΑΒΛΗΤΗ: 15, 16: Με τη βοήθειά της εισάγουμε σκορ στο παιγνίδι 14.Προτάσεις για περαιτέρω δραστηριότητες προτεινόμενες εργασίες Η ύπαρξη διδακτικού χρόνου είναι ο βασικότερος ανασταλτικός παράγοντας για την υλοποίηση επιπρόσθετων εργασιών. Σε αντίθετη περίπτωση, μπορούμε εύκολα να καθορίσουμε ένα πλάνο δραστηριοτήτων κλιμακούμενης δυσκολίας. Το Kodu είναι ιδιαίτερα ευέλικτο και εύχρηστο από την άποψη αυτή. 15.Χρήση εξωτερικών πηγών Βασική πηγή για την σχεδίαση του σεναρίου αποτέλεσε το βιβλίο «Δημιουργώντας παιγνίδια στο Microsoft Kodu» (Palaigeorgiou et al, 2011) και συγκεκριμένα η εμπλουτισμένη με πλήθος παραδειγμάτων ψηφιακή του έκδοση. Ακόμη χρησιμοποιήθηκαν πόροι από τις ακόλουθες URL: 1. http://www.kodugamelab.com/about, last accessed on 18/12/2013 2. http://www.koduplay.gr/, last accessed on 18/12/2013 3. http://planetkodu.com/, last accessed on 18/12/2013 4. http://research.microsoft.com/en-us/projects/kodu/, last accessed on 18/12/2013 16.Φύλλα Εργασίας Φύλλο εργασίας 1 (1η διδακτική ώρα) Ερωτηματολόγιο (5 λεπτά): Απαντήστε με σωστό ή λάθος (Σ/Λ) στις ακόλουθες προτάσεις: 1. Οι γλώσσες προγραμματισμού που κατασκευάζουν παιγνίδια είναι συνήθως αντικειμενοστρεφείς. 2. Το περιβάλλον Kodu διαθέτει εργαλεία για τη δημιουργία πολύπλοκων κόσμων

12 8 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής 3. Στο περιβάλλον kodu μπορείς να δημιουργήσεις τα δικά σου αρχέτυπα αντικείμενα 4. Τα γεγονότα των εντολών κάθε αντικειμένου στο περιβάλλον ελέγχονται και εκτελούνται σειριακά 5. Οι συμπεριφορές των αντικειμένων ορίζονται στη βάση κανόνων της μορφής «όταν γεγονός κάνε ενέργεια» 6. Το Kodu διαθέτει χαρακτηριστικά προγραμματισμού καθοδηγούμενου από γεγονότα (event-driven) 7. Για να προσθέσουμε «σκορ» ή «ζωές» σε ένα παιγνίδι πρέπει να ορίσουμε τις αντίστοιχες μεταβλητές 8. Η επιβράβευση και η τιμωρία είναι δύο στοιχεία-κλειδιά που πρέπει να λάβουμε υπ όψιν μας κατά το σχεδιασμό και την υλοποίηση παιγνιδιών 9. Τα περιβάλλοντα robomind και kodu είναι ισοδύναμα ως προς τις δυνατότητές τους. 10. Το περιβάλλον Kodu έχει περισσότερα κοινά με το scratch παρά με το gamemaker