ΑΝΩΤΑΤΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ (Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε.) «Αρχιμήδης ΙΙΙ Ενίσχυση Ερευνητικών ομάδων στην Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε.» Υποέργο: 2 Τίτλος: «Δημιουργία και Αξιολόγηση Εικονικού Χώρου Εργαστηριών Ηλεκτρονικής» Επιστημονικός Υπεύθυνος: ΠΑΝΕΤΣΟΣ ΣΠΥΡΟΣ ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ ΤΕΧΝΙΚΗ ΑΝΑΦΟΡΑ Τίτλος Παραδοτέου: Δράση: 1. 3 η Εξαμηνιαία Αναφορά Προόδου (Νοέμβριος 2013 Απρίλιος 2014) Συντάκτης: 1. Πανέτσος Σπύρος, Καθηγητής ΑΣΠΑΙΤΕ 1
Περίληψη Η παρούσα αναφορά αποτελεί την τρίτη αναφορά προόδου του ερευνητικού έργου «Δημιουργία και Αξιολόγηση Εικονικού Χώρου Εργαστηρίων Ηλεκτρονικής». Περιλαμβάνει το τρίτο εξάμηνο της δράσης και ολοκληρώθηκε σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα ερευνητικής πρότασης της ΑΣΠΑΙΤΕ. Το πακέτο εργασίας ΠΕ3 (Δράση 3) συνεχίζει να δραστηριοποιείται στο χρονικό διάστημα της αναφοράς προόδου. Το πακέτο εργασίας ΠΕ3 (Δράση 3) αφορά στην σχεδίαση του εικονικού εργαστηρίου. Το ΠΕ1 (Δράση 1) που αφορά τη διοίκηση του έργου και το ΠΕ2 (Δράση 2) δραστηριοποιήθηκαν και στο τρέχον εξάμηνο του έργου. Η προκήρυξη για την εξαγορά τεχνικού εξοπλισμού έχει δρομολογηθεί και αναμένεται να τεθεί στην υπηρεσία της ερευνητικής ομάδας άμεσα. Δεν αναμένονται κωλυσιεργίες ή προβλήματα στην επόμενη περίοδο αναφοράς οπότε η εξέλιξη του προγράμματος αναμένεται να είναι φυσιολογική. [2]
1 Εισαγωγή Εικονικά περιβάλλοντα εργασίας έχουν αρχίσει να αποτελούν σημαντικό τμήμα του εκπαιδευτικού συστήματος με την παροχή υπηρεσιών εκπαίδευσης σε φοιτητές. Ολοένα και περισσότερα εκπαιδευτικά ιδρύματα απ όλο τον κόσμο εκμεταλλεύονται τις δυνατότητες τέτοιων χώρων για να προσφέρουν στους σπουδαστές τους κύκλους μαθημάτων. Το βασικό πλεονέκτημα του χώρου για τον εκπαιδευόμενο θα είναι η δυνατότητα της εμπειρίας, δηλαδή να μάθει υπό τη μορφή της ενεργής συμμετοχής του σε αντίθεση με το διάβασμα που είναι μια εργασία καθαρά οπτική και νοητική. Επιπλέον με αυτό το τρόπο προσφέρεται η δυνατότητα εκμάθησης μέσω περιήγησης σε περιβάλλοντα, εκεί όπου δεν είναι δυνατόν να γίνει εκπαίδευση, είτε λόγω απόστασης, είτε λόγω του ότι είναι παλαιός ο εξοπλισμός, είτε ακόμα διότι θα έθεταν σε κίνδυνο τον εκπαιδευόμενο. Για τον εκπαιδευτικό από την άλλη πλευρά το βασικό πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα σχεδίασης ασκήσεων και παρουσιάσεων που είναι αδύνατον να δημιουργήσει σε πραγματικό χώρο είτε λόγω κόστους είτε λόγω εγκαταστάσεων και πολυπλοκότητας. Το «Υποέργο 2: Δημιουργία και Αξιολόγηση Εικονικού Χώρου Εργαστηρίων Ηλεκτρονικής» της πράξης «ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ: Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων στην ΑΣΠΑΙΤΕ» αποσκοπεί στη δημιουργία ενός εικονικού εργαστηρίου ηλεκτρονικής όπου οι φοιτητές θα μπορούν αφού εξοικειωθούν με το χώρο και το περιεχόμενό του, να εκτελέσουν πειραματικές ασκήσεις ηλεκτρονικής. Βασικός στόχος της συγκεκριμένης έρευνας είναι να σχεδιαστεί ο εικονικός χώρος με πρότυπο τον πραγματικό χώρο που εκτελούνται οι πειραματικές ασκήσεις. Μελλοντικά θα επεκταθεί η έρευνα σε εικονικούς χώρους πιο εξελιγμένων εργαστηρίων. Με τον τρόπο αυτό θα επιταχυνθεί η εξοικείωση των εκπαιδευομένων με του χώρους του εργαστηρίου και θα τους δίνεται η δυνατότητα να επαναλάβουν τις ασκήσεις που εκτελούνται στον πραγματικό χώρο και [3]
στον εικονικό έτσι να μπορούν να αφομοιώσουν το εκπαιδευτικό υλικό στον προσωπικό του χρόνο και χώρο. Από τη δημιουργία και λειτουργία του χώρου θα επωφεληθούν όλα τα ΤΕΙ και ΑΕΙ της χώρας οπού υπάρχουν αντίστοιχα εργαστηριακά μαθήματα και κατ επέκταση όλα τα λύκεια της χώρας οι μαθητές των οποίων θα μπορούν να παρακολουθούν και να εκτελούν πειράματα αντίστοιχα του επιπέδου εκπαίδευσης τους. Η τεχνογνωσία που θα αποκτηθεί θα μπορέσει να μεταφερθεί με εκπαιδευτικά σεμινάρια και σε άλλους εκπαιδευτικούς πολλαπλασιάζοντας έτσι τα ωφέλει της δράσης. Παράλληλα θα δοθεί η δυνατότητα έρευνας και πειραματισμού σε πρωτοποριακές μεθόδους εκπαίδευσης και συνδυασμού τους με υπάρχοντες τρόπους και πρακτικές εκπαίδευσης. Η παρούσα αναφορά προόδου αποτελεί το τρίτο παραδοτέο του υποέργου «ΠΕ1 (Δράση 1)- Διαχείριση Έργου» που περιλαμβάνει τη διαχείριση και το συντονισμό του έργου. Η δράση του εκτείνεται σε όλη τη διάρκεια του έργου και περιλαμβάνει: Τη παρακολούθηση το έργου Τη σύναξη τελικής και ενδιάμεσων εκθέσεων προόδου Τον έλεγχο και την υποβολή των παραδοτέων κάθε πακέτου Την επίλυση προβλημάτων που μπορεί να προκύψουν κατά την εκτέλεση του έργου Τον συντονισμό των προσπαθειών των ερευνητών που συμμετέχουν [4]
2 Πρόοδος Έργου Οι συμμετέχοντες στην επιστημονική ομάδα συνεχίζουν να δραστηριοποιούνται στις δράσεις που τους είχαν ανατεθεί κατά τον αρχικό σχεδιασμό του έργου με βάση την υποβληθείσα πρόταση. Λεπτομέρειες των εργασιών ακολουθούν στις επόμενες παραγράφους. 2.1 Τρέχοντα Πακέτα Εργασίας Ο παρακάτω πίνακας περιέχει τα πακέτα εργασίας που δραστηριοποιήθηκαν κατά την χρονική διάρκεια της τρέχουσας αναφοράς με την πρόοδο που επιτεύχθηκε σε κάθε ένα από αυτά. [5]
Τίτλος Π.Ε.1 (ΔΡΑΣΗ 1) Διαχείριση Έργου Π.Ε.2 (ΔΡΑΣΗ2) Αξιολόγηση Υπαρχόντων Εργαλείων Π.Ε.3 (Δράση 3) Σχεδίαση Εικονικού Εργαστηρίου Δραστηριότη τες Διαχείριση έργου Αξιολόγηση Υπαρχόντων Εργαλείων Εικονικός χώρος εργαστηρίου ΠΙΝΑΚΑΣ Ι: ΠΡΟΟΔΟΣ ΠΑΚΕΤΩΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Παραδοτέα Τρίμηνα Πρόοδος Εξαμηνιαία αναφορά προόδου Τεχνική Αναφορά Εικονικός χώρος εργαστηρίου 1 2 3 4 5 6 Συνεχίζεται η υλοποίηση του έργου και των επιμέρους εργασιών από τους επιστημονικούς συνεργάτες της ομάδας. Η παρούσα αναφορά συνιστά την εξέλιξη του συγκεκριμένου πακέτου εργασίας Συνεχίζεται η έρευνα και αξιολόγηση των υπαρχόντων εργαλείων Συστημάτων Διαχείρισης Μάθησης λαμβάνοντας υπόψη τα επικαιροποιημένα στοιχεία. Υλοποίηση τμημάτων του εικονικού εργαστηρίου. [6]
2.2 Αναφορές Στο τρέχον και τρίτο εξάμηνο του έργου υπάρχει ως παραδοτέο η παρούσα αναφορά προόδου και συνεχίζεται η συγγραφή του πακέτου εργασίας «ΠΕ2 (Δράση 2) Αξιολόγηση Υπαρχόντων Εργαλείων». Το τελευταίο παρουσιάζει ολοκληρωμένη την αξιολόγηση των περιβαλλόντων συστημάτων διαχείρισης μάθησης που μελέτησε και αξιολόγησε η ερευνητική ομάδα του έργου. Επίσης συνεχίστηκε η υλοποίηση του «ΠΕ3 Δράση 3 - Σχεδίαση Εικονικού Εργαστηρίου». Η ομάδα υλοποίησης αποφάσισε ότι δεδομένης της ιδιομορφίας του χώρου στο τρίτο εξάμηνο (μετά τη επιλογή του εργαλείου απεικόνισης του χώρου) να δημιουργηθούν οι έδρες και εξαρτήματα των πάγκων εργασίας. Συνοπτικά από την αναφορά του ΠΕ2 (Δράση 2) γίνεται φανερό ότι διατίθενται λογισμικά συστήματα που συνδυάζουν τις τεχνολογίες του διαδικτύου, με σκοπό τη δημιουργία ενός μαθησιακού περιβάλλοντος μέσα στο οποίο πραγματοποιείται η εκπαιδευτική διαδικασία. Τα συστήματα αυτά είναι γνωστά ως πλατφόρμες ηλεκτρονικής μάθησης (e-learning platforms) ή συστήματα διαχείρισης της μάθησης (Learning Management Systems LMS) και χρησιμοποιούνται στην εξ αποστάσεως εκπαίδευση που παρέχεται μέσω του διαδικτύου. Τα Συστήματα Διαχείρισης Μάθησης (Learning Management Systems) είναι λογισμικά συστήματα, που στηρίζονται στις τεχνολογίες Διαδικτύου για να υποστηρίξουν την ανοιχτή και εξ αποστάσεως εκπαίδευσης. Τα Συστήματα Διαχείρισης Μάθησης αίρουν τους χωροχρονικούς περιορισμούς, προσφέρουν εξαιρετικό βαθμό ελευθερίας όσον αφορά στον τρόπο μάθησης, υποστηρίζουν εκτεταμένη αλληλεπίδραση μεταξύ των μαθητών και των καθηγητών. Τα Συστήματα διαχείρισης Μάθησης μπορεί να είναι είτε εμπορικά (π.χ. WebCT, Blackboard, Intralearn) είτε κατά παραγγελία κατασκευασμένα, για να υπηρετήσουν τους εκπαιδευτικούς σκοπούς συγκεκριμένων [7]
οργανισμών, ή ανοιχτού κώδικα (open source), δηλαδή, συστημάτων που διατίθενται δωρεάν. Η μεγάλη διάδοση των Συστημάτων Διαχείρισης Μάθησης τα τελευταία χρόνια οδήγησε στην τάση, τα συστήματα αυτά να προσφέρουν μεταφερσιμότητα (portability) των μαθησιακών πόρων και διαλειτουργησιμότητα (interoperability) μεταξύ τους, κάνοντας χρήση ειδικών προτύπων. Τα διαφορετικά σενάρια χρήσης των Συστημάτων Διαχείρισης Μάθησης αναλογούν, στην πραγματικότητα, σε διαφορετικές κατηγορίες Συστημάτων Διαχείρισης της Μάθησης, οι οποίες αντίστοιχα είναι: Συστήματα Διαχείρισης Μαθησιακού Περιεχομένου. Συστήματα Υποστήριξης της Συνεργατικής Μάθησης. Συστήματα Διαχείρισης Διαγωνισμάτων Αξιολόγησης. Συστήματα Διαχείρισης Πόρων Εκπαιδευτικών Ιδρυμάτων. Εικονικές Τάξεις. Οι λειτουργίες τις οποίες ένα Σύστημα Διαχείρισης Μάθησης υποστηρίζει μπορούν να ταξινομηθούν στις παρακάτω συγκεκριμένες ομάδες: Διαχείριση Μαθημάτων Διαχείριση Τάξης Εργαλεία Επικοινωνίας Εργαλεία Μαθητών Διαχείριση Περιεχομένου Εργαλεία Αξιολόγησης Διαχείριση Σχολής Οι ηλεκτρονικές πλατφόρμες διακρίνονται σε δύο ειδών: τις «κλειστού κώδικα» - «εμπορικές» ηλεκτρονικές πλατφόρμες, τις ηλεκτρονικές πλατφόρμες «ανοικτού κώδικα». [8]
Οι εμπορικές ηλεκτρονικές πλατφόρμες παράγονται από εταιρείες λογισμικού και διατίθενται έναντι χρηματικού αντιτίμου, ενώ οι ανοικτού κώδικα αναπτύσσονται από την διεθνή κοινότητα ανοικτού κώδικα και διατίθενται δωρεάν. Η αξιολόγηση των πλατφορμών που εξετάζονται γίνεται με άξονα την χρηστικότητα και την φιλικότητα τους απέναντι στον τελικό χρήστη και επικεντρώθηκε στα σημεία: Πλοήγηση Βοήθεια και υποστήριξη κατά την εφαρμογή Συνέπεια Λειτουργικότητα Έλεγχος Αισθητική Γλώσσα Οι ηλεκτρονικές πλατφόρμες που μελετήθηκαν ήταν οι: Blackboard, GUnet e-class, Moodle, ILIAS. Η υλοποίηση του ΠΕ3 (Δράση3) έγινε με την δικτυακή πλατφόρμα που επιλέχθηκε στο ΠΕ2 (Δράση 2). Με την χρήση της δικτυακής πλατφόρμας σχεδιασμού εικονικών χώρων 3dream, δημιουργήσαμε τους κύριους χώρους του εργαστηρίου. To συγκεκριμένο εργαλείο είναι διαθέσιμο δωρεάν στην έκδοση και έχει την δυνατότητα σχεδίασης χώρων τριών διαστάσεων και δημιουργίας αντικειμένων σε μορφή generic ώστε να είναι δυνατή η μετατροπή τους ανάλογα με τις ανάγκες του σχεδιαστή. Ο σχεδιαστής μπορεί να επιλέξει το χρώμα των αντικειμένων, το μέγεθος καθώς και το υλικό κατασκευής τους. Στο πλαίσιο υλοποίησης του ΠΕ3 (Δράση 3) πραγματοποιήθηκε επίσκεψη στο εργαστήριο ηλεκτρονικής με σκοπό την σύγκριση των στοιχείων που υλοποιήθηκαν με το λογισμικό δημιουργίας εικονικών χώρων (έδρα εξαρτήματα). [9]
Δεδομένου ότι το υλικό (hardware) του έργου δεν υπήρχε διαθέσιμο κατά το πρώτο εξάμηνο του έργου έγινε αντιληπτό ότι πιθανές διορθωτικές κινήσεις ως προς την επιλογή του τελικού εργαλείου ανάπτυξης του εικονικού χώρου, θα μπορούσαν να γίνου στο δεύτερο εξάμηνο. Παράγοντες που θα επηρεάσουν τέτοιες αποφάσεις θα είναι η δυνατότητες ρεαλιστικότητας και διαδραστικότητας που απαιτεί η εφαρμογή που αναπτύσσεται. 2.3 Προϋπολογισμός Η αρχική χρηματοδότηση του έργου περιλάμβανε το ποσό των 85000 Ευρώ. Η πρώτη αυτή φάση του έργου περιλαμβάνει μόνο αμοιβές ερευνητικού προσωπικού. Οι ανάγκες του έργου σε υπολογιστική υποδομή έχουν ήδη περιγραφή στην πρόταση που εγκρίθηκε αλλά η απόκτησή του βρίσκεται στο στάδιο της προκήρυξης διαγωνισμού (δεδομένου ότι το τρέχον εξάμηνο δεν πραγματοποιήθηκε η σχετική διαδικασία). 2.4 Συναντήσεις Συνολικά έγιναν δύο συναντήσεις της βασικής ομάδας του έργου ως ακολούθως: 22/1/2014: Συνάντηση στην ΑΣΠΑΙΤΕ. Παρόντες: Πανέτσος Σπύρος (προεδρεύων), Χαρκιολακης Νίκος, Τσαρούχας Ανδρέας, Αργύρης Κωνσταντίνος, Τίγκας Οδυσσέας, Ψυχάρης Σαράντος. Περιγραφή: Συνάντηση των μελών της ομάδας στην ΑΣΠΑΙΤΕ στις εγκαταστάσεις της στην Αθήνα. Στην συνάντηση αυτή έγινε παρουσίαση της επιστημονικής πρότασης από τον υπεύθυνο συντονιστή του έργου, και οι επιμέρους ερευνητές παρουσίασαν την πρόοδο των εργασιών [10]
που είχαν αναλάβει. Η ομάδα προγραμματισμού ενημέρωσε για την πρόοδο με την κατασκευή της έδρας και των εξαρτημάτων. Μια επόμενη συνάντηση αποφασίστηκε πριν την λήξη του τρίτου εξάμηνου του έργου. 4/4/2014:Συνάντηση εξαμήνου στην ΑΣΠΑΙΤΕ Παρόντες: Πανέτσος Σπύρος (προεδρεύων), Χαρκιολακης Νίκος, Τσαρούχας Ανδρέας, Αργύρης Κωνσταντίνος, Τίγκας Οδυσσέας, Ψυχάρης Σαράντος. Περιγραφή: Σκοπός της συνάντησης ήταν η ενημέρωση των μελών για την πρόοδο των εργασιών και η λήψη αποφάσεων για την μελλοντική πορεία του έργου. Έγινε παρουσίαση της κατάστασης του έργου από πλευράς απορρόφησης κονδυλίων και εξέλιξης των φάσεων του έργου. Η απόδοση της ομάδας και η εξέλιξη του έργου κρίθηκε ικανοποιητική και συζητήθηκαν οι ενέργειες που θα ακολουθήσουν στο τέταρτο εξάμηνο. Η κύρια δραστηριότητα θα είναι η δημιουργία των σταθερών τμημάτων του εργαστηρίου στον εικονικό χώρο. Αυτό θα είναι ευθύνη της ομάδας των προγραμματιστών και θα γίνει με καθοδήγηση από την ομάδα των εφαρμογών. Η επόμενη συνάντηση προόδου αποφασίστηκε να γίνει πριν τη λήξη του τέταρτου εξαμήνου στο τέλος του Οκτωβρίου, σε ημερομηνία που θα ανακοινωθεί έγκαιρα από τον επιστημονικό υπεύθυνο. [11]
3 Προβλήματα και Αντιμετώπιση Ο διαγωνισμός για την προμήθεια του εξοπλισμού κηρύχθηκε άγονος. Η καθυστέρηση αυτή αρχίζει να έχει επιπτώσεις στο χρονοδιάγραμμα υλοποίησής του έργου. Η ομάδα έργου πρότεινε την αναζήτηση ενός ελεύθερου (χωρίς κόστος) εξυπηρετητή για την φιλοξενία των παραδοτέων. Παρόλα αυτά και δεδομένου ότι σ αυτό το εξάμηνο, τα πακέτα εργασίας που έτρεχαν ήταν το ΠΕ2 (Δράση 2) και ΠΕ3 (Δράση 3), η ομάδα κατάφερε να εκπληρώσει το τμήμα του έργου του τρίτου εξαμήνου με επιτυχία και σύμφωνα με τις αρχικές προδιαγραφές που ετέθησαν στη ερευνητική πρόταση. 4 Μελλοντικές Ενέργειες Σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα υλοποίησης του έργου στη περίοδο μέχρι την επόμενη αναφορά (τέταρτο εξάμηνο) θα πραγματοποιηθεί: Ολοκλήρωση του πακέτου εργασίας «ΠΕ3 (Δράση 3) - Σχεδίαση Εικονικού Εργαστηρίου» Με δεδομένη την αγορά και προμήθεια του υπολογιστικού συστήματος που θα υποστήριξη την εφαρμογή η ομάδα των προγραμματιστών θα προχωρήσει στην εγκατάσταση του λογισμικού του διακομιστή και της πλατφόρμας ανάπτυξης της εφαρμογής. Συλλογή των ασκήσεων ηλεκτρονικής που θα εκτελεστούν στον εικονικό χώρο. Συναντήσεις της ομάδας του έργου για έλεγχο της προόδου και λήψη αποφάσεων. 5 Λοιπά Θέματα Η ομάδα προβληματίζεται για την καθυστέρηση προμήθειας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Για τον λόγο αυτό ο επιστημονικός υπεύθυνος [12]
προέτρεψε τα μέλη της ερευνητικής ομάδας να σκεφθούν εναλλακτικές προτάσεις για την αποφυγή μεγάλων καθυστερήσεων στο μέλλον. [13]
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: Εικόνες Υπάρχοντος Εργαστηρίου Οι παρακάτω φωτογραφίες συλλέχτηκαν κατά τη δεύτερη συνάντηση με σκοπό τη καταγραφή του πραγματικού χώρου του εργαστηρίου. Οι εικόνες αυτές θα αποτελέσουν το συγκριτικό κριτήριο της ρεαλιστικότητας του εικονικού χώρου που θα δημιουργηθεί με τον πραγματικό χώρο του εργαστηρίου Εικόνα 1: Έδρα Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής ΑΣΠΑΙΤΕ [14]
Εικόνα 2: Εξαρτήματα πάγκων Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής ΑΣΠΑΙΤΕ. [15]