Φυσικές Διεπαφές στην Εκπαίδευση: Δάσκαλοι και μαθητές δημιουργούν Έξυπνα Εκπαιδευτικά Αντικείμενα Παλαιγεωργίου Γιώργος, Λέκτορας Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης, Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας, gpalegeo@uowm.gr
Περιεχόμενα Το πλαίσιο: Εκπαιδευτική τεχνολογία = μεγάλα οράματα πολλές απογοητεύσεις Παιδαγωγική σκοπιά και χειροπιαστά αντικείμενα Παράδειγμα: προβλήματα στα κλάσματα Επιστήμη της πληροφορικής και έξυπνα αντικείμενα Είναι εφικτή η κατασκευή τους; Εσείς ως σχεδιαστές
1 Παιδαγωγική σκοπιά και χειροπιαστά αντικείμενα
Κονστρουκτιβισμός Η μάθηση νοείται ως οικοδόμηση δομών- σχημάτων από το μαθητή Έμφαση στην αυθεντική μάθηση καθώς αυξάνει τα κίνητρα των μαθητών οι μαθητές μαθαίνουν καλύτερα όταν εμπλέκονται σε σενάρια τα οποία σχετίζονται με την πραγματικότητα
Κονστρουκτιονισμός Εστιάζεται στη μάθησης που λαμβάνει χώρα μέσω της ενασχόλησης-κατασκευής διάφορων πραγμάτων. Προσθέτει την έννοια της συνειδητής κατασκευής, είτε αυτή πρόκειται για τη κατασκευή ενός κάστρου στην άμμο είτε για τη θεωρία του σύμπαντος Οτιδήποτε γίνεται κατανοητό, όταν αυτό κατασκευαστεί
Sherry Turkle & Seymour Papert "revaluation of the concrete abstract reasoning" should not be viewed as more advanced than (or superior to) concrete manipulations".
Αντίστοιχα ρεύματα Bricolage Do It Yourself Imagine & make
Τα συγκεκριμένα πριν τα αφηρημένα τα αντικείμενα πριν τις λέξεις, τα συγκεκριμένα πριν τα αφηρημένα» (Pestalozzi 1803) «Δώρα» (μπάλες, ξυλάκια, τουβλάκια), ώστε τα παιδιά να αναγνωρίζουν τα κοινά στοιχεία που υπήρχαν ανάμεσα στα φυσικά αντικείμενα και τις παραστάσεις στη φύση. (Friedrich Froebel)
Τα συγκεκριμένα πριν τα αφηρημένα χειραπτικά υλικά (manipulatives) με στόχο τη μάθηση μέσω των αισθήσεων, μέσω της διερεύνησης, του πειραματισμού και της ανακάλυψης (Maria Montessori 1912) γεωπίνακες, tangrams-σχήματα, Cuisenaire rodsπολύχρωμα ξυλάκια, pattern blocks- ξύλινα μοτίβα Κύριος στόχος η προώθηση του εμπειρικού τρόπου σκέψης
Τα συγκεκριμένα πριν τα αφηρημένα Ο Papert εστιάζει στα ψηφιακά χειραπτικά υλικά (digital manipulatives) (1971, 1980, 1990) δημιουργός της γλώσσας προγραμματισμού LOGO περιγράφει διδακτικες προτάσεις που τονίζουν την ασυνέπεια μεταξύ αφηρημένων εννοιών και της γνώσης του σώματος από τα παιδιά
Σώμα και νους Σαφής διάκριση μεταξύ του νου και του τι μπορεί να μάθει κάποιος μέσα από την εμπειρία (με το σώμα του) Νους = γνώση και διεργασίες Σώμα = αισθητηριακό όργανο
Merleau Ponty Βασικός εκπρόσωπος της «φαινομενολογίας» «Αντί για ένα μυαλό κι ένα σώμα, ο άνθρωπος είναι ένα μυαλό σε ένα σώμα, ένα ον που μπορεί να ανακαλύψει την αλήθεια των πραγμάτων, επειδή το σώμα του εμπλέκεται με αυτά»
Ενσώματη νόηση Βασική αρχή: όχι ένας νους που δουλεύει πάνω σε αφηρημένα προβλήματα, αλλά ένα σώμα που απαιτεί από το νου να το κάνει να λειτουργήσει
Ενσώματες γνωστικές λειτουργίες Η φύση της γνώσης ενός υποκειμένου καθορίζεται από τη μορφή της φυσικής του υπόστασης Οι ψυχολογικές διεργασίες εξαρτώνται και διαμορφώνονται από πτυχές του σώματος, όπως η μορφολογία του, το αισθητηριο-κινητικό σύστημα, τον τρόπο αλληλεπίδρασης με τον περιβάλλοντα κόσμο
Ενσώματες γνωστικές λειτουργίες Αυτή η προοπτική προτείνει ότι η κατασκευή της γνώσης μπορεί να διευκολυνθεί από την εσωτερίκευση των δράσεων Π.χ. Κλάσματα, βαρύτητα, ξένες γλώσσες
2 Παράδειγμα: προβλήματα στα κλάσματα
Κλάσματα - πρόκληση o μέσος όρος των μαθητών δεν καταφέρνει να αποκτήσει εννοιολογική γνώση των κλασμάτων 13% των μαθητών 5ης δημοτικού στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν επαρκείς γνώσεις στα κλάσματα Ζητήθηκε από Έλληνες μαθητές να βάλουν σε σειρά τα κλάσματα 1/7, 5/6, 1 και 4/3 μόνο το 33% των μαθητών Ε Δημοτικού και το 58% των μαθητών Γ Λυκείου απάντησαν σωστά
Εφαρμογές - Tower Trap
Εφαρμογές - Math Snacks
Εφαρμογές - Math Snacks
Εφαρμογές - Candy Factory
Ενσώματη μάθηση; Η ενσώματη μάθηση είναι κιναισθητική, πολυτροπική και συνεργατική ο μαθητής αλληλεπιδρά με τον φυσικό χώρο με τις κινήσεις όλου του σώματός του
Ενσώματη μάθηση; Η ενσώματη μάθηση είναι κιναισθητική, πολυτροπική και συνεργατική οι μαθητές βλέπουν, ακούνε και αγγίζουν τις «εμπειρίες» τους
Ενσώματη μάθηση; Η ενσώματη μάθηση είναι κιναισθητική, πολυτροπική και συνεργατική οι μαθητές συνεργάζονται, παρακολουθούν, συνυπάρχουν
Εφαρμογές - Candy Factory
Small Lab Learning
3 Επιστήμη της πληροφορικής και έξυπνα αντικείμενα
1. Κινητά τηλέφωνα Μέσο πολύ οικείο στους μαθητές μαθαίνουν σε οποιοδήποτε χώρο και χρόνο Project Ζωολογικός κήπος : οι μαθητές μαθαίνουν λέξεις σχετικές με το ζωολογικό κήπο στα Αγγλικά μέσα από διάφορα κουίζ κ παιχνίδια παίζοντας το ρόλο των φυλάκων του κήπου, οι οποίοι ψάχνουν τα ζώα πλοηγούμενοι στις 5 ηπείρους» (Sandberg, Maris & Hoogendoorn, 2014)
Project βασισμένο στη μέθοδο CLIL (διδασκαλία ενός γνωστικού αντικειμένου-εν προκειμένω Γεωγραφία) στην Αγγλική γλώσσα: οι μαθητές λειτουργούν ως ντέτεκτιβς, συλλέγουν στοιχεία, γράφουν γράμματα μεταξύ τους και στον αρχηγό τους και ταξιδεύουν σε 6 σταθμούςαποστολές κυνηγώντας έναν εγκληματία (Dourda, Bratitsis, Griva & Papadopoulou, 2014)
2. Tablets Μικρότεροι υπολογιστές με οθόνη αφής -το μέγεθος τους βοηθά στη εύκολη διαχείριση τους από τους μαθητές Motion Math: παιχνίδι, εγκατεστημένο στο tablet των μαθητών- για την εκμάθηση κλασμάτων για παιδιά 4ης δημοτικού. Τα παιδιά κατατάσσουν κλάσματα στην αριθμογραμμή και συγκρίνουν κλάσματα μεταξύ τους (Riconscente, 2013)
2. Tablets Bring your own device : project βασισμένο στη διερευνητική μάθηση στο μάθημα της φυσικής. Οι μαθητές μελετούν την ανατομία του ψαριού συλλέγοντας πληροφορίες, τραβώντας φωτογραφίες και ανταλλάσουν απόψεις μεταξύ τους. Για την υλοποίηση του όλου project χρησιμοποιήθηκαν tablets και smartphones στα οποία είχαν εγκατασταθεί εφαρμογές όπως το Edmondo και το Skitch. (Song, 2014)
Φορητές παιχνιδοκονσόλες Οι κονσόλες παιχνιδιού είναι ιδιαίτερα αγαπητές και οικείες στα παιδιά. Αξιοποιούνται για τη μάθηση, καθώς το παιχνίδι αποτελεί κίνητρο για αυτήν. Brain training game : με τη χρήση της παιχνιδοκονσόλας Nintendo DS οι μαθητές εμπλέκονται σε ένα μαθηματικό παιχνίδι, όπου προσπαθούν να κάνουν μαθηματικές πράξεις, όσο πιο γρήγορα μπορούν, ενώ, στη συνέχεια, έρχονται αντιμέτωποι με μια σειρά άλλων παιχνιδιών όπως Sudoku κ.ά.
4. Κινήσεις- Χειρονομίες (Gestures) Τεχνολογία με τρισδιάστατους αισθητήρες σώματος νέες δυνατότητες στην εκπαιδευτική πράξη. Παιχνιδοκονσόλα Kinect: παρέχει σωματική απεικόνιση 3D, καταγραφή κίνησης, αναγνώριση προσώπου και φωνής. Λογοτεχνία: οι μαθητές συμμετέχουν ενεργά σε αφήγηση ιστορίας γλωσσικές δεξιότητες. Βοηθά μαθητές με σύνδρομο Asperger εκτελεστικές λειτουργίες, κοινωνικές δεξιότητες. Nintendo Wii: χειριστήριο, το οποίο λαμβάνει τις κινήσεις που κάνει ο παίκτης με τα χέρια του. Βοηθά μαθητές με διάσπαση προσοχής και υπερκινητικότητα, μέσω ανίχνευσης υπερκινητικής συμπεριφοράς, υπενθύμισης και επιβράβευσης. (Homer et al, 2014; Lorenzo, Pomares & Lledó, 2013; Shih, Wang & Wang, 2014)
5. Τεχνολογία επαυξημένης πραγματικότητας (1) Επαυξημένη πραγματικότητα: Σύστημα που συνδυάζει τον πραγματικό με τον ψηφιακό κόσμο, επιτρέπει αλληλεπίδραση σε πραγματικό χρόνο και ευθυγραμμίζει πραγματικά αντικείμενα με ψηφιακά σε τρεις διαστάσεις». Άτυπη μάθηση των μαθητών σε μουσείο Φυσικών Επιστημών για την ηλεκτρική αγωγιμότητα με συσκευή «Γίνε το μονοπάτι» (Be the Path), που απεικονίζει την ηλεκτρική αγωγιμότητα με την παραδοσιακή μορφή, όσο και με την τεχνολογία της επαυξημένης πραγματικότητα (Yoon, Elinich & Wang, 2012).
5. Τεχνολογία επαυξημένης πραγματικότητας (2) Η τεχνολογία της επαυξημένης πραγματικότητας υποστηρίζεται και μέσα από 3D Γυαλιά. Οι μαθητές μέσω κάποιου λογισμικού που υποστηρίζει 3D γυαλιά, εξερευνούν -σαν να βρίσκονταν σε ένα διαστημόπλοιο- τη γη, τον ήλιο και τη σελήνη. Το λογισμικό προσφέρει διάφορες δυνατότητες όπως: κίνηση προς οποιαδήποτε κατεύθυνση των υπό μελέτη διαστημικών αντικειμένων, αλλαγή κατά βούληση των μηνών ή της ώρας (Isik-Ercan, Zeynep Inan, Nowak & Kim, 2014).
6. Μεγάλες διαδραστικές επιφάνειες Διαδραστικός Πίνακας Γλώσσα: παραγωγή ενός ενιαίου κειμένου από τη σύνθεση μικρότερων κειμένων των ομάδων Ιστορία: εμπλοκή του δασκάλου και των μαθητών σε μία διαδικασία ερμηνείας ιστορικών κειμένων- ανάλυση, ανακάλυψη κρυφών νοημάτων Διαδραστικά τραπέζια εργασίας (ταυτόχρονη αλληλεπίδραση πολλών χρηστών) Μαθηματικά: Στο κέντρο του τραπεζιού παρουσιαζόταν μαθηματικό πρόβλημα, μπροστά από τη θέση του κάθε μαθητή υπήρχαν διάφορα δεδομένα. Αυτά ήταν κατανεμημένα ισότιμα σε όλους τους μαθητές, οι οποίοι συζητούσαν/ συνεργάζονταν. (Damian, 2013; Harrison, 2013; Jackson, Brummel, Pollet & Greer, 2013) (1)
7. Έξυπνα αντικείμενα Χρήση καθημερινών αντικειμένων ως διεπαφών μεταξύ χρήστησυστήματος. 1. MAKEY MAKEY συσκευή απτής διεπαφής συμβατή με όλα τα λογισμικά αλληλεπίδραση ανθρώπουυπολογιστή χρήση αγώγιμων υλικών
8. Ρομποτική Διασκεδαστικό και ενδιαφέρον περιβάλλον μάθησης Δυνατότητα εμπλοκής με τη δράση Χρήση σε όλες τις βαθμίδες εκπαίδευσης Διδασκαλία διαφόρων εννοιών όλων των γνωστικών αντικειμένων 1. Μοντέλο i-cat (ρομπότ σε μορφή γάτας) φυσική ενσάρκωση στην έννοια της διδασκαλίας της γλώσσας δυνατότητα για επαναληψιμότητα λεκτικής συμπεριφοράς δυνατή η εξ αποστάσεως διδασκαλία διευκόλυνση ντροπαλών μαθητών
8.Ρομποτική 2. Mindstorms της LEGO ρομπότ πολύ εύκολο στην κατασκευή περιλαμβάνει αισθητήρα υπερήχων, αισθητήρες αφής, αισθητήρα χρώματος βλέπει και διαχωρίζει χρώματα καταλαβαίνει διαφοροποιήσεις στο φως χρήσιμο εργαλείο στη διαδικασία της εκμάθησης γλωσσών
8.Ρομποτική Ρομπότ SAR υποστηρικτικό μέσο για μαθητές με διάσπαση προσοχής και υπερκινητικότητα πιο μικρό από το ύψος των παιδιών προγραμματισμένο να χρησιμοποιεί το κατάλληλο λεξιλόγιο προβάλλει εκφράσεις και συναισθήματα παρέχει ανατροφοδότηση σε δραστηριότητες ελέγχει την αρνητική συμπεριφορά του παιδιού διδάσκει στο παιδί πώς να φτιάχνει ένα παζλ και πώς να τρέφεται σωστά ασκεί τις μεταγνωστικές του ικανότητες διηγείται παραμύθια
Νέα μορφή: Διάχυτος υπολογισμός Marc Weiser Chief Scientist @Xerox PARC - 1991 Ο καλύτερος υπολογιστής είναι ένας αόρατος ήσυχος υπηρέτης Όσα περισσότερα μπορείς να κάνεις μέσω διόρασης, τόσο πιο έξυπνος είσαι. Ο υπολογιστής πρέπει να επεκτείνει τις υποσυνείδητες ικανότητες
Διάχυτος υπολογισμός «να εδραιώσουμε ένα νέο τρόπο σκέψης για τους υπολογιστές, έναν τρόπο που λαμβάνει υπόψην τον ανθρώπινο κόσμο και επιτρέπει στους υπολογιστές να εξαφανιστούν στο περιβάλλον»
Διάχυτος υπολογισμός H υπολογιστική ευφυία βρίσκεται παντού Κινητά τηλέφωνα Αυτοκίνητο Ψυγείο Παπούτσια
Φυσικές διεπαφές Διεπαφές που είναι ουσιαστικά αόρατες και παραμένουν αόρατες καθώς ο χρήστης πραγματοποιεί απλές ή σύνθετες αλληλεπιδράσεις μαζί τους Clickable objects?
Νέου τύπου διεπαφές Απτικές Χειρονομιών Κινητικές Φωνητικές Όσφρησης & Γεύσης Ματιού Πολλαπλής Αφής Φορετές Επαυξ. πραγματικ. Εγκεφ.-Ανθρώπ.
4 Είναι εφικτή η κατασκευή τους;
Μεταμόρφωσε την καθημερινότητα Αυτοσχεδιασμός με απτές διεπαφές Δημιουργία φυσικών διεπαφών Ο κόσμος είναι το κιτ κατασκευής μας Αντικατέστησε το space με μια banana, χρησιμοποίησε play-doh για να κινήσεις το ποντίκι, ή κόλα το με το φίλο σου για να στρίψει το αυτοκίνητο
Συμβατό με Arduino Απολύτως συμβατό με Arduino, το οποίο παρέχει Ένα καλά τεκμηριωμένο προγραμματιστικό περιβάλλον Μεγάλη πληθώρα ηλεκτρονικών Μια ενεργή, δραστήρια και βοηθητική κοινότητα
5 βήματα Σύνδεση με MaKey MaKey input Σύνδεση με MaKey MaKey γείωση Κάποιο αγώγιμο κύριο υλικό (ανθρώπινο δέρμα, μέταλλα, υγρά, φαγητά) Κάποια ενέργεια ή υλικό για να συνδέσει το κύριο υλικό με τη γείωση
Όχι η πρώτη, σίγουρα η πιο προσιτή προσέγγιση Εύκολο ξεκίνημα για αρχάριους Δουλεύει με όλα τα λογισμικά Διεπαφές που βασίζονται σε φυσικά αντικείμενα (φυτά, φρούτα, νερό, ανθρώπινο σώμα κτλ.) ΔΕΝ απαιτείται προγραμματισμός ΔΕΝ απαιτούνται κυκλώματα
1 η σχεδίαση Σχεδιάστε ένα νέο μουσικό όργανο της αρεσκείας σας
Ενημερωμένη σχεδίαση Προσέγγιση επιστήμης πληροφορικής Φυσικές διεπαφές (natural interfaces) Διάχυτος υπολογισμός (ubiquitous computing) Εκπαιδευτική προσέγγιση Ενσώματη μάθηση (embodied cognition) Έξυπνα αντικείμενα (evocative/smart objects)
Αρκούν; Είμαστε έτοιμοι να σχεδιάσουμε;
5 Παραδείγματα σχεδιασμού φοιτητών
Παραδείγματα Μεταπτυχιακό και προπτυχιακό πρόγραμμα Παιδαγωγικού Τμήματος Δημοτικής Εκπαίδευσης, Πανεπιστήμιο Δυτ. Μακεδονίας Χωρίς πρότερη γνώση Scratch
Όχι μόνο makey makey
Καινοτομία στο σχολείο Οι μαθητές ως σχεδιαστές Οι δάσκαλοι ως σχεδιαστές Οι πληροφορικοί ως σχεδιαστές για την εκμάθηση προγραμματισμού Οι πληροφορικοί ως συνεργάτες δασκάλων για την δημιουργία καινοτόμων παιδαγωγικών διεπαφών
Περιεχόμενα μαθήματος Ενότητες Επικοινωνία ανθρώπου-υπολογιστή Σχεδίαση και προτυποποίηση Απτικές διεπαφές (tangible interfaces) Περιβάλλοντα Μεικτής πραγματικότητας Αξιολόγηση προγραμμάτων Ενσώματη μάθηση Παιγνιώδης μάθηση μηχανική παιχνιδιών Προγραμματισμός σε Scratch TPACK
Εργασίες Τεκμήρια σχεδίασης της εφαρμογής Κατασκευή εφαρμογής Αξιολόγηση εφαρμογής Κείμενο (μέγεθος 4500 λέξεις στα αγγλικά) Εισαγωγή στο πρόβλημα Βιβλιογραφική αναζήτηση Η λύση Μεθοδολογία αξιολόγησης Αποτελέσματα Βίντεο παρουσίασης της εφαρμογής
Σύνοψη Maker culture & DIY Ubiquitous computing & smart objects Natural interfaces Embodied cognition = better learning + innovative students & teachers