Σχολιασµός της Συνεδρίας «Σχεδίαση Περιβαλλόντων για ιδασκαλία Προγραµµατισµού» Αγορίτσα Γόγουλου Ο προγραµµατισµός είναι ένα ιδιαίτερα ενδιαφέρον γνωστικό αντικείµενο, στο οποίο όµως οι µαθητές αντιµετωπίζουν σηµαντικές δυσκολίες. Η διδασκαλία του προγραµµατισµού στο πλαίσιο κυρίως εισαγωγικών µαθηµάτων και η διερεύνηση των µαθησιακών δυσκολιών αποτελεί αντικείµενο µελέτης και έρευνας εδώ και πολλά χρόνια. Για την αντιµετώπιση των µαθησιακών δυσκολιών, δύο κύριες τάσεις διαφαίνονται στη βιβλιογραφία: η πρώτη αφορά στην ανάπτυξη ειδικών προγραµµατιστικών περιβαλλόντων και εργαλείων και η δεύτερη στη σχεδίαση διδακτικών προσεγγίσεων που αξιοποιούν χαρακτηριστικά από σύγχρονες θεωρίες µάθησης. Τα εκπαιδευτικά προγραµµατιστικά περιβάλλοντα/εργαλεία που αναπτύσσονται µπορεί να στοχεύουν (i) στην ελαχιστοποίηση των συντακτικών λεπτοµερειών και στον περιορισµό του υποστηριζόµενου ρεπερτορίου εντολών µε απλή σύνταξη και σηµασιολογία και στην υποστήριξη µικρόκοσµων που δίνουν τη δυνατότητα εισαγωγής σε βασικές προγραµµατιστικές έννοιες µέσα από τον έλεγχο συγκεκριµένων οντοτήτων, (ii) στην υποστήριξη της διαδικασίας εκσφαλµάτωσης προγραµµάτων και στη βελτίωση των µηνυµάτων λάθους, (iii) στην οπτική/ηχητική προσοµοίωση εκτέλεσης των αλγορίθµων/ προγραµµάτων, (iv) στην αναπαράσταση της λύσης ενός προβλήµατος µε πολλαπλές µορφές όπως σε ψευδοκώδικα ή σε διάγραµµα ροής, (v) στον οπτικό προγραµµατισµό, (vi) στην υποστήριξη της εξατοµικευµένης µάθησης, (vii) στη διαλογική επικοινωνία µε το µαθητή προκειµένου να τον βοηθήσουν στη διαδικασία της σχεδίασης της λύσης ενός προβλήµατος, και (viii) στη συνεργατική εκπόνηση και επίλυση προβληµάτων. Στην κατεύθυνση αυτή, στο πλαίσιο της συγκεκριµένης συνεδρίας παρουσιάζονται εκπαιδευτικά προγραµµατιστικά περιβάλλοντα που έχουν ως στόχο να υποστηρίξουν τη διαδικασία της διδασκαλίας και της µάθησης σε εισαγωγικές έννοιες και δοµές του προγραµµατισµού. Συγκεκριµένα, στην κατηγορία της οπτικής προσοµοίωσης εκτέλεσης των αλγορίθµων παρουσιάστηκε το σύστηµα DAVE (Βραχνός και Τζιµογιάννης). Το σύστηµα DAVE επιχειρεί να εµπλέξει ενεργά το µαθητή δίνοντάς του τη δυνατότητα να πειραµατιστεί ο ίδιος µε την εκτέλεση του αλγορίθµου. Βασικό χαρακτηριστικό του συστήµατος αποτελεί η δυνατότητα αυτόµατης οπτικοποίησης αλγορίθµων που ο ίδιος ο µαθητής σχεδιάζει, και όχι µόνο έτοιµων αλγορίθµων, συσχετίζοντας κάθε εντολή-δοµή του κώδικα µε κατάλληλες γραφικές αναπαραστάσεις δεδοµένων. Στην παρούσα φάση, το σύστηµα υποστηρίζει βασικούς αλγορίθµους ταξινόµησης και οπτικοποίησής τους στις δύο διαστάσεις. Η γλώσσα συγγραφής του αλγορίθµου που υποστηρίζεται είναι η ΓΛΩΣΣΑ του σχολικού εγχειριδίου του 1
µαθήµατος «Ανάπτυξη Εφαρµογών σε Προγραµµατιστικό Περιβάλλον» της Γ Λυκείου. Η εργασία δεν περιλαµβάνει τρόπους αξιοποίησης του συστήµατος στη διδακτική πράξη και η πειραµατική εφαρµογή του σε µαθητές αποτελεί έναν από τους µελλοντικούς στόχους των συγγραφέων. Στην κατεύθυνση χρησιµοποίησης εναλλακτικών αναπαραστάσεων της λύσης ενός προβλήµατος αφορά η εργασία των Σώζου, Τσέλιου και Κόµη. ιάφορες ερευνητικές µελέτες συγκρίνουν τη χρήση ψευδοκώδικα ή µίας συγκεκριµένης γλώσσας προγραµµατισµού µε τη χρήση διαγράµµατος ροής για την αναπαράσταση της λύσης από αρχάριους προγραµµατιστές και τα αποτελέσµατα φαίνεται να συγκλίνουν στο ότι οι µαθητές προτιµούν τα διαγράµµατα ροής και ότι τα διαγράµµατα ροής αποτελούν αποδοτικότερη αναπαράσταση για εισαγωγικές προγραµµατιστικές έννοιες. Σε αντίθετα αποτελέσµατα µε αυτά τα συµπεράσµατα καταλήγει η έρευνα που παρουσιάζεται στη συγκεκριµένη εργασία η οποία πραγµατοποιήθηκε σε φοιτητές του ΤΕΕΑΠΗ του Παν/µιου Πατρών και µελετά τη συσχέτιση του φύλου και της κατεύθυνσης των συµµετεχόντων στο Λύκειο µε την αναπαράσταση που χρησιµοποίησαν για τη λύση ενός συγκεκριµένου προβλήµατος. Συγκεκριµένα, µία οµάδα φοιτητών (20 ατόµων) χρησιµοποίησε το εργαλείο «ηµιουργός ιαγράµµατος Ροής» ενώ η δεύτερη οµάδα (18 ατόµων) χρησιµοποίησε το «ιερµηνευτή της Γλώσσας». Και οι δύο οµάδες ασχολήθηκαν µε την επίλυση του ίδιου προβλήµατος - η πρώτη οµάδα χρησιµοποιώντας διάγραµµα ροής και η δεύτερη την ψευδογλώσσα ΓΛΩΣΣΑ. Τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από την ανάλυση της λύσης που έδωσαν οι µαθητές, δείχνουν ότι οι µαθητές που χρησιµοποίησαν το «ιερµηνευτή της Γλώσσας» είχαν ελαφριά καλύτερη επίδοση από τους µαθητές που χρησιµοποίησαν το «ηµιουργό ιαγράµµατος Ροής». Όσον αφορά στη συσχέτιση της µορφής αναπαράστασης µε το φύλο των µαθητών, φαίνεται να υπάρχει σηµαντική διαφορά στη χρήση της ψευδογλώσσας ενώ στη χρήση του διαγράµµατος ροής η διαφορά είναι πολύ µικρή (δηλ. τα αγόρια που χρησιµοποίησαν το «ιερµηνευτή της Γλώσσας» είχαν καλύτερη επίδοση από τα κορίτσια που χρησιµοποίησαν το ίδιο εργαλείο). Επίσης, προκύπτει ότι η κατεύθυνση που είχαν ακολουθήσει οι µαθητές στο Λύκειο φαίνεται να µην επηρεάζει σηµαντικά την απόδοσή τους (αν και οι µαθητές της Τεχνολογικής κατεύθυνσης είχαν µεγαλύτερη βαθµολογία κατά µέσο όρο). Όσον αφορά στα περιβάλλοντα που χρησιµοποίησαν, οι µαθητές εκφράστηκαν θετικά τόσο για την εκπαιδευτική καταλληλότητα του περιβάλλοντος όσο και για την ευχρηστία. Η ισχύς των προαναφερθέντων αποτελεσµάτων στο πλαίσιο επίλυσης διαφόρων προβληµάτων και χρησιµοποίησης των περιβαλλόντων για µεγάλο χρονικό διάστηµα αποτελεί θέµα προς διερεύνηση. Το προσαρµοστικό εκπαιδευτικό ηλεκτρονικό παιχνίδι TALENT παρουσιάζεται στην εργασία των Μαραγκού και Γρηγοριάδου. Συγκεκριµένα, παρουσιάζεται η σχεδίαση του TALENT, το 2
οποίο αποτελεί µία πρότασης διδασκαλίας βασικών εισαγωγικών εννοιών προγραµµατισµού µέσα από την εµπλοκή των µαθητών σε ένα παιχνίδι περιπέτειας. Ο εικονικός κόσµος του TALENT βασίζεται στην έννοια του χάρτη, στον οποίο υπάρχουν πολλές τοποθεσίες που ο µαθητής µπορεί να επισκεφτεί και σε κάθε τοποθεσία µπορεί να εµπλακεί σε διάφορες αποστολές. Η κάθε αποστολή περιλαµβάνει ένα σύνολο δραστηριοτήτων, που καλύπτουν διάφορους µαθησιακούς στόχους που ο µαθητής καλείται να πετύχει. Αποστολές διαφορετικών τοποθεσιών µπορεί να καλύπτουν τους ίδιους µαθησιακούς στόχους. Ο µαθητής καλείται, στο πλαίσιο µιας αποστολής, να οδηγήσει ένα ροµποτικό όχηµα για να φέρει σε πέρας την αποστολή. Για την οδήγηση του ροµποτικού οχήµατος, ο µαθητής µπορεί να χρησιµοποιεί τις εντολές µιας µίνι γλώσσας (π.χ. IF, REPEAT, WHILE, TURN, WAIT) οι οποίες διατίθενται µέσα από µία εργαλειοθήκη και να θέτει τις επιθυµητές τιµές στις εντολές µέσα από ειδικά πλαίσια. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του περιβάλλοντος αποτελεί η διατήρηση µοντέλου µαθητή στο οποίο αναφέρεται ότι τηρούνται πληροφορίες όπως το επίπεδο γνώσης, ο χρόνος απασχόλησης, ο αριθµός επισκέψεων, η βοήθεια που έχει δοθεί και η επικοινωνία των µαθητών κατά την εκτέλεση µιας αποστολής. Το συγκεκριµένο περιβάλλον εισάγει και την έννοια της εξατοµικευµένης υποστήριξης των µαθητών από έναν εκπαιδευτικό πράκτορα ο οποίος αξιοποιεί το µοντέλο µαθητή προκειµένου να παράσχει κατάλληλη ανατροφοδότηση. Αν και στην παρουσίαση του περιβάλλοντος, αρκετά σηµεία (όπως οι πληροφορίες που τηρούνται στο µοντέλο µαθητή, πώς πραγµατοποιείται η επικοινωνία των µαθητών, σε ποιες περιπτώσεις παρεµβαίνει ο πράκτορας) χρήζουν επεξηγήσεων, παρόλα αυτά αποτελεί µία ενδιαφέρουσα πρόταση στο χώρο αξιοποίησης των ηλεκτρονικών παιχνιδιών στη διδασκαλία εισαγωγικών εννοιών προγραµµατισµού. Στην κατεύθυνση τήρησης µοντέλου µαθητή και εξατοµικευµένης υποστήριξης των µαθητών αφορά και η εργασία των Χρυσαφιάδη και Βίρβου. Συγκεκριµένα, στην εργασία προτείνεται η µοντελοποίηση του µαθητή µε βάση στερεότυπα. Χρησιµοποιούνται οκτώ στερεότυπα για την κατάταξη του µαθητή µε βάση το γνωστικό του επίπεδο όσον αφορά στο τι γνωρίζει (π.χ. το στερεότυπο 1 αφορά στους αρχάριους, το στερεότυπο 2 δηλώνει ότι ο µαθητής γνωρίζει την έννοια της µεταβλητής, σταθερές, τελεστές, εντολές εισόδου-εξόδου, ακολουθιακή δοµή ενώ το στερεότυπο 8 δηλώνει ότι ο µαθητής γνωρίζει τον τµηµατικό προγραµµατισµό). Επίσης, χρησιµοποιούνται δύο στερεότυπα µε βάση το αν κάνει συντακτικά ή λογικά λάθη. Ο εκπαιδευόµενος αρχικά ανήκει στους αρχάριους και κατά την ενασχόλησή του µε το περιβάλλον µπορεί να υποπέσει σε µία από τις έξι προτεινόµενες καταστάσεις: εν ιαβάζει, ιαβάζει αλλά δεν κατανοεί, ιαβάζει αλλά δεν µαθαίνει, Ξεχνάει, ιαβάζει και µαθαίνει, Φτάνει στο στόχο της εκπαιδευτικής διαδικασίας. Ο εκπαιδευόµενος στο πλαίσιο της εφαρµογής καλείται να εκπονήσει ένα τεστ, µπορεί να περιέχει ερωτήσεις σωστού-λάθους, ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής, ερωτήσεις συµπλήρωσης και ερωτήσεις τοποθέτησης τµηµάτων ενός 3
προγράµµατος στη σωστή σειρά, και ανάλογα µε την επίδοση του µπορεί να µεταβεί από µία κατάσταση σε µία άλλη. Η εφαρµογή αξιοποιεί το µοντέλο µαθητή (δηλ. την πληροφορία που τηρείται για τα στερεότυπα που ανήκει ο µαθητής) και παρέχει εξατοµικευµένη υποστήριξη κατά την πλοήγηση στο διαθέσιµο υλικό χρησιµοποιώντας την τεχνική του προσαρµόσιµου σχολιασµού. Επίσης, ανάλογα µε το στερεότυπο του µαθητή, η εφαρµογή προσαρµόζει την παρουσίαση του περιεχοµένου ανάλογα (π.χ. µπορεί να δίνονται περισσότερα παραδείγµατα) καθώς και τις ασκήσεις που περιλαµβάνονται στο τεστ που καλείται να εκπονήσει. Μετά την υποβολή του τεστ και την αξιολόγησή του από το σύστηµα, ο µαθητής λαµβάνει ανατροφοδότηση, υπό τη µορφή του προσαρµόσιµου σχολιασµού, για το ποια τµήµατα της ύλης χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής και περαιτέρω µελέτης. Η συγκεκριµένη εργασία παρουσιάζει ενδιαφέροντα θέµατα που αφορούν στη µοντελοποίηση του µαθητή στο πλαίσιο ενός µαθησιακού περιβάλλοντος σε έννοιες του προγραµµατισµού, όµως θέµατα που αφορούν στο πώς ένας µαθητής κατατάσσεται σε κάποιο στερεότυπο, στο πώς προέκυψε το διάγραµµα µετάβασης από µία κατάσταση σε µία άλλη, στο τι σηµαίνουν παρανοήσεις και πώς αυτές προκύπτουν χρήζουν περαιτέρω επεξηγήσεων. Επίσης, στο πλαίσιο παρουσίασης της εργασίας δεν είναι σαφές το πλαίσιο αξιολόγησης της εφαρµογής και ο στόχος αυτής. Η τελευταία εργασία της συνεδρίας αναφέρεται στον πόλο του διδακτικού τριγώνου που αφορά στον εκπαιδευτικό. Η εργασία των Βογιατζάκη, Αβούρη και Πολύζου αποτελεί µία πρόταση υποστήριξης του έργου του εκπαιδευτικού κατά την εκπόνηση συνεργατικών δραστηριοτήτων. Είναι σηµαντικό κατά την εκπόνηση συνεργατικών δραστηριοτήτων να παρέχονται µηχανισµοί υποστήριξης που συµβάλλουν στην αυτορρύθµιση των µαθητών αλλά και µηχανισµοί που βοηθούν τον εκπαιδευτικό να παρακολουθεί τη συνεργασία των οµάδων ώστε να προβαίνει σε κατάλληλες ενέργειες ρύθµισης. Η συγκεκριµένη εργασία προτείνει το εργαλείο SynergoSupervisor µε στόχο να υποστηρίξει τον εκπαιδευτικό στην παρακολούθηση της συνεργασίας των µαθητών κατά την εκπόνηση συνεργατικών δραστηριοτήτων µέσα από το περιβάλλον Synergo. Το περιβάλλον Synergo διαθέτει ένα διαµοιραζόµενο χώρο διαγραµµατικής αναπαράστασης της λύσης ενός προβλήµατος και ένα περιβάλλον σύγχρονης λεκτικής επικοινωνίας. Η περιγραφή των λειτουργιών του εργαλείου SynergoSupervisor επιχειρείται µέσα από ένα σενάριο χρήσης. Το εργαλείο µπορεί να υποστηρίξει τον εκπαιδευτικό τόσο κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας όσο και µετά το πέρας αυτής ως περιβάλλον αναπαραγωγής και µελέτης της δραστηριότητας που έλαβε χώρα. Οι δυνατότητες του εργαλείου διακρίνονται σε τρία επίπεδα: σε επίπεδο τάξης, σε επίπεδο οµάδας και σε επίπεδο µαθητή. Συγκεκριµένα, ο εκπαιδευτικός µπορεί να έχει µία εποπτική εικόνα της τάξης και συγκριτικά στοιχεία για όλες τις οµάδες της τάξης σε επίπεδο συνεισφορών στο διαµοιραζόµενο χώρο και σε επίπεδο µηνυµάτων διαλόγου, να έχει εικόνα της πορείας της κάθε οµάδας είτε σε επίπεδο διαγράµµατος που απεικονίζεται στο διαµοιραζόµενο χώρο είτε 4
σε επίπεδο λεκτικής επικοινωνίας (διάλογος), καθώς και συγκριτικά στοιχεία και ποσοτικούς δείκτες (π.χ. συνεισφορά σε µηνύµατα, επεξεργασία οντοτήτων στο διαµοιραζόµενο χώρο) για κάθε µαθητή-µέλος µιας οµάδας. Ο εκπαιδευτικός αφού εκτιµήσει και αξιολογήσει κατάλληλα τη συνεργασία της κάθε οµάδας ξεχωριστά αλλά και της τάξης συνολικά, µπορεί να παρέµβει στέλνοντας κατάλληλα µηνύµατα είτε σε όλη την τάξη, είτε στα µέλη µιας οµάδας είτε σε ένα µόνο µαθητή. Η αξιοποίηση των δυνατοτήτων του εργαλείου σε πραγµατικές συνθήκες τάξης αποτελεί αντικείµενο µελλοντικής διερεύνησης. Αναµφίβολα, το αντικείµενο των προαναφερθέντων εργασιών παρουσιάζει ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρον. Όµως, κρίνεται σηµαντικό να υπάρχει ένα πλαίσιο διδακτικής αξιοποίησης στην σχολική τάξη καθώς και αποτελέσµατα από τη χρησιµοποίησή τους σε πραγµατικές συνθήκες. ιάφορα ερωτήµατα και προβληµατισµοί χρήζουν µελέτης και συζήτησης: σε ποιες ηλικίες µπορεί να αξιοποιηθεί καθένα από αυτά τα εργαλεία; ποιος ο ρόλος του εκπαιδευτικού; ποια η προστιθέµενη αξία και σε ποιες περιπτώσεις ενδείκνυται η χρήση τους; µήπως είναι σκόπιµο να εξεταστεί η αξιοποίησή τους σε σχέση µε παράγοντες όπως η προϋπάρχουσα γνώση των µαθητών και οι προτιµήσεις τους; σε περιβάλλοντα που υποστηρίζουν µοντέλο µαθητή, ποια χαρακτηριστικά µπορεί να παρουσιάζονται στους µαθητές και µε τις είδους αναπαραστάσεις; µήπως είναι χρήσιµο ο εκπαιδευτικός να εφοδιάζεται εκτός από εργαλεία ενηµερότητας της πορείας των µαθητών και από καθοδήγηση για ενδεχόµενες παρεµβάσεις; 5