Εκπαιδευτικό Λογισμικό Πολλαπλών Αναπαραστάσεων για την Εκμάθηση Αλγορίθμων Αναζήτησης

Σχετικά έγγραφα
Τo πρόγραμμα «Διάγραμμα Ροής» και η διδακτική του αξιοποίηση στην Διδασκαλία του προγραμματισμού

ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Προγραμματιστικό Περιβάλλον, Αλγοριθμικές Δομές, Ψευδοκώδικας, Πρόγραμμα

Σχεδίαση Εκπαιδευτικού Λογισμικού. Εργασία 2 - Α' φάση. Σενάριο/Σχέδιο μαθήματος. Σταματία Κορρέ Μ1430

Εισαγωγή στην έννοια του Αλγορίθμου

Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Ακαδημαϊκό Έτος ΠΜΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ 6 η

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΕ Π ΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ Π ΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

«Το Λογισμικό Αράχνη Επικουρικό Εργαλείο στην Διδασκαλία του Προγραμματισμού»

Γουλή Ευαγγελία. 1. Εισαγωγή. 2. Παρουσίαση και Σχολιασµός των Εργασιών της Συνεδρίας

Η διάρκεια πραγματοποίησης της ανοιχτής εκπαιδευτικής πρακτικής ήταν 2 διδακτικές ώρες

Λογισμικό Καθοδήγησης ή Διδασκαλίας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ Διδακτική της Πληροφορικής

Δημιουργία, εμφάνιση, μέτρηση πλήθους γραμμών, λέξεων και χαρακτήρων αρχείων κειμένου στο Λ/Σ Unix

- Επιστημονικός Υπεύθυνος Ενεργείας: Θεόδωρος Γ. Εξαρχάκος Καθηγητής του Πανεπιστημίου Αθηνών Πρόεδρος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου «Αναμόρφωση / εκ

Εισαγωγή στις δομές δεδομένων Στοίβα και Ουρά με τη βοήθεια του Scratch

ιπλωµατική εργασία: Νικόλαος Ματάνας Επιβλέπων Καθηγήτρια: Μπούσιου έσποινα

Λογισμικό διδασκαλίας των μαθηματικών της Γ Τάξης Γυμνασίου

Σε ποιους απευθύνεται: Χρόνος υλοποίησης: Χώρος υλοποίησης: Κοινωνική ενορχήστρωση της τάξης Στόχοι:... 4

Μαθησιακές δραστηριότητες με υπολογιστή

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ.

ΤΟΜΕΑΣ HΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ. Επαγγελματικό λογισμικό στην ΤΕΕ: Επιμόρφωση και Εφαρμογή ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ 2

Π Η ΤΕΤΡΑΔΙΟ ΜΑΘΗΤΗ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΕΚΔΟΣΕΩΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΩΝ ΒΙΒΛΙΩΝ ΑΘΗΝΑ : - & Γ' ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ (Τεχνολογικής Κατεύθυνσης)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Πρακτικές Εφαρμογές της Πληροφορικής στην Περιβαλλοντική Εκπαίδευση

ΜΙΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΤΑΣΗ ΓΙΑ ΤΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΣΤΗ ΔΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

Η έννοια της μεταβλητής και της λίστας με την βοήθεια του λογισμικού Scratch

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΔΗΜΟΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΦΛΩΡΙΝΑ

Τα Διδακτικά Σενάρια και οι Προδιαγραφές τους. του Σταύρου Κοκκαλίδη. Μαθηματικού

«Λογισμικές εφαρμογές στην Επαγγελματική Εκπαίδευση. Το παράδειγμα του Τομέα Οχημάτων»

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Διδακτική Παρέμβαση Τάξη Σχολείο Δημοτικό ΠΑΛΑΙΟΥ ΑΓΙΟΝΕΡΙΟΥ Ονοματεπώνυμο Ημερομηνία: Τίτλος Δραστηριότητας: Διάρκεια: 1 διδακτική ώρα

ΦΟΡΜΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΥΝΘΕΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΚΑΙ ΣΥΝΟΔΕΥΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΤΟ MYPROJECT

Scratch Δημοτικό 5: Οι μεταβλητές σαν ιδιότητες αντικειμένων στη γλώσσα προγραμματισμού Scratch

Σωτηρίου Σοφία. Εκπαιδευτικός ΠΕ0401, Πειραματικό Γενικό Λύκειο Μυτιλήνης

Δείγματα Ερωτημάτων. των τεστ πιστοποίησης

Στάδια επίλυσης προβλήματος -Εφαρμογή στη Δομή της Επανάληψης

ΔΙΔΑΚΤΙΚΉ ΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΏΝ

Δημιουργία παρουσίασης με εικόνες και εφέ κίνησης με το λογισμικό παρουσίασης Impress

Παράρτημα1: Φύλλο ανάθεσης εργασίας πολυμέσων

Προγραμματισμός Η/Υ 1 (Εργαστήριο)

Τρεις μικρόκοσμοι για την εκπαίδευση σε έννοιες της κωδικοποίησης και της ψηφιακής αναπαράστασης

ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΗΣ ΕΝΝΟΙΑΣ ΤΟΥ ΟΡΙΟΥ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

Ερωτήσεις- Απαντήσεις Πολυμέσα Απο το Βιβλίο Εφαρμογές Η/Υ Α,Β,Γ Λυκείου

Ενότητα 12: Θέματα Διδακτικής Προγραμματισμού: Διδασκαλία αλγοριθμικής προσέγγισης

Εισαγωγή στη δομή επιλογής στο προγραμματιστικό περιβάλλον SCRATCH.

e-εκπαιδευτησ Περίληψη Η παρούσα εισήγηση αφορά την παρουσίαση του εκπαιδευτικού λογισμικού με τίτλο

Άκουσµα. ιαδικτυακό λογισµικό για την εξάσκηση στη δεξιότητα της κατανόησης προφορικού λόγου. Εγχειρίδιο χρήσης

Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Σενάριο 14: Προγραμματίζοντας ένα Ρομπότ ανιχνευτή

Βαθμός Ασφαλείας: Να διατηρηθεί μέχρι: Βαθ. Προτεραιότητας: ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ -----

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ

Ανάλυση Περιπτώσεων Χρήσης

Οδηγίες για αξιολόγηση στο πλαίσιο ομότιμης συνεργατικής μάθησης

Μοντελοποίηση Συστημάτων

3 βήματα για την ένταξη των ΤΠΕ: 1. Εμπλουτισμός 2. Δραστηριότητα 3. Σενάριο Πέτρος Κλιάπης-Όλγα Κασσώτη Επιμόρφωση εκπαιδευτικών

Η ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ ΣΤΟ ΔΗΜΟΤΙΚΟ ΣΧΟΛΕΙΟ

ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΕΛ/ΛΑΚ 2010

Αρχές Προγραμματισμού Υπολογιστών

«Ψηφιακά δομήματα στα μαθηματικά ως εργαλεία μάθησης για το δάσκαλο και το μαθητή»

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΣΤΟ ΕΝΙΑΙΟ ΛΥΚΕΙΟ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΠΟΒΟΛΗΣ ΜΗΧΑΝΟΓΡΑΦΙΚΟΥ ΔΕΛΤΙΟΥ

Η ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ. Καραβελάκη Μαρία, Παπαναγιώτου Γιώργος, Γρηγοριάδης Στάθης

Αξιοποίηση διαδραστικών συστημάτων διδασκαλίας (διαδραστικών πινάκων) στην τάξη

Ταυτότητα εκπαιδευτικού σεναρίου

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΛ ΚΛΕΙΩ ΣΓΟΥΡΟΠΟΥΛΟΥ. ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

Διδακτικές προσεγγίσεις στην Πληροφορική. Η εποικοδομιστική προσέγγιση για τη γνώση. ως ενεργητική και όχι παθητική διαδικασία

Το παρόν εκπονήθηκε στο πλαίσιο. του Υποέργου 6 «Εκπαίδευση επιµορφωτών και βοηθών επιµορφωτών»

«Give me your PIN! You have three tries!» (Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον, ΔΟΜΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ: ΟΣΟ ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ)»

Αξιοποίηση διαδραστικών συστημάτων διδασκαλίας (διαδραστικών πινάκων) στην τάξη

Σ.Ε.Π. (Σύνθετο Εργαστηριακό Περιβάλλον)

Μαθησιακά Αντικείμενα για το μάθημα ΤΠΕ-Πληροφορική: Παιδαγωγική αξιοποίηση στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση

Ο πρώτος νόμος της Θερμοδυναμικής για τα κλειστά συστήματα

Scratch Δημοτικό 4: Οι μεταβλητές στη γλώσσα προγραμματισμού Scratch (οι μεταβλητές σαν απαριθμητές)

ΔΟΣΟΛΟΓΙΑ ΦΑΡΜΑΚΩΝ ΓΙΑ ΠΑΙΔΙΑ ΕΩΣ 12 ΕΤΩΝ ΟΜΑΔΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ, Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

Διδακτική της Πληροφορικής

Διδασκαλία Λειτουργικών Συστημάτων με χρήση Εικονικών Μηχανών στην Επαγγελματική Εκπαίδευση και Κατάρτιση Πληροφορικής. Σ. Φίλου Β.

Προγραμματίζω παίζοντας: βασικές έννοιες προγραμματισμού με το Scratch

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Πληροφορική ΙΙ. Τ.Ε.Ι. Ιονίων Νήσων Σχολή Διοίκησης και Οικονομίας - Λευκάδα

ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ

Νέες Τεχνολογίες και Εκπαίδευση ΕΠΠΑΙΚ ΑΣΠΑΙΤΕ Παράρτημα Κρήτης. Μιχαηλίδη Αφροδίτη 2017

Κρατική παρέμβαση στην αγορά - Επιβολή i) ανώτατων τιμών και ii) κατώτατων τιμών

Τα σχέδια μαθήματος 1 Εισαγωγή

Αλγόριθμοι. Σενάριο για μαθητές της Γ γυμνασίου, διάρκειας 4 ωρών διδασκαλίας

Το εσωτερικό της γης

Διδακτική της Πληροφορικής

Προγραμματισμός Η/Υ. Αλγόριθμοι. ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος

Σειριακή Αναζήτηση. Γνωστικό αντικείμενο: Πληροφορική. Δημιουργός: Νικολέττα Σούλα

Εκπαιδευτικό Λογισμικό και Θεωρίες Μάθησης. Εισαγωγικές Έννοιες. Φεβρουάριος 2018 Κλεισαρχάκης Μιχαήλ (Phd, Medu)

ΘΕΜΑ Α ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

Από την απλή στη σύνθετη και πολλαπλή δομή επιλογής

Συστήματα Πολυμέσων. Ανάπτυξη Πολυμεσικών Εφαρμογών Ι

Από Θεωρίες Μάθησης σε Περιβάλλοντα Μάθησης

ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΜΑΔΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Κύκλος Ζωής Εφαρμογών ΕΝΟΤΗΤΑ 2. Εφαρμογές Πληροφορικής. Διδακτικές ενότητες 5.1 Πρόβλημα και υπολογιστής 5.2 Ανάπτυξη εφαρμογών

Η λογαριθµική συνάρτηση και οι ιδιότητές της

ΒΙΒΛΙΑ ΒΙΒΛΙΑ

Εξισώσεις α βαθμού. Γνωστικό αντικείμενο: Μαθηματικά (ΔΕ) Δημιουργός: ΣΟΦΙΑ ΣΜΠΡΙΝΗ

Σύντοµος Οδηγός Βοήθειας για τη Χρήση των Μαθηµάτων e-learning για το ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

Ένα περιβάλλον πολλαπλών αναπαραστάσεων για τη μάθηση εννοιών που αφορούν στον αλγόριθμο ταξινόμησης φυσαλίδας (Bubble sort)

Transcript:

Εκπαιδευτικό Λογισμικό Πολλαπλών Αναπαραστάσεων για την Εκμάθηση Αλγορίθμων Αναζήτησης ΕΠΑ.Λ Αλίμου kfloros@sch.gr Περίληψη Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός εκπαιδευτικού λογισμικού, το οποίο δημιουργήθηκε για να αποτελέσει ένα πιθανό περιβάλλον μάθησης των εννοιών που χρησιμοποιούνται στις μεθόδους σειριακής και δυαδικής αναζήτησης. Το περιβάλλον του λογισμικού είναι αλληλεπιδραστικό με πολλαπλές αναπαραστάσεις της ίδιας έννοιας και έχει σχεδιαστεί με βάση τις κατασκευαστικές θεωρίες μάθησης. Οι μαθητές μέσα από ένα φιλικό και αλληλεπιδραστικό σύστημα διεπαφής έχουν τη δυνατότητα να αναπτύξουν οι ίδιοι τους αλγορίθμους αυτών των μεθόδων αξιοποιώντας διαφορετικά αναπαραστασιακά συστήματα. Αφού ενημερωθούν για τον αλγόριθμο και παρακολουθήσουν μια προσομοίωση αναζήτησης με κινούμενα γραφικά (video), μπορούν να εμπλακούν σε δυο δράσεις: να συμπληρώσουν ένα διάγραμμα ροής και να κατασκευάσουν τον ψευδοκώδικα του κάθε αλγόριθμου. Λέξεις κλειδιά: Εκπαιδευτικό λογισμικό, αλγόριθμοι σειριακής και δυαδικής αναζήτησης, πολλαπλές αναπαραστάσεις. 1. Εισαγωγή Οι αλγόριθμοι της σειριακής και δυαδικής αναζήτησης που περιλαμβάνονται στα σχολικά βιβλία, στα πλαίσια των μαθημάτων «Ανάπτυξη εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον» [Βακάλη κ.α. (1999)] για το Γενικό, «Δομημένος Προγραμματισμός» [Σιδερίδης κ.α. (2000)] για το Επαγγελματικό λύκειο και κατεύθυνσης Πληροφορικής των ΙΕΚ, καθώς και στα βοηθητικά που κυκλοφορούν στο εμπόριο, παρουσιάζονται φτωχά και συμπυκνωμένα χωρίς να προσελκύουν το ενδιαφέρον του μαθητή. Τα σχέδια, οι εικόνες και τα διαγράμματα είναι περιορισμένα αλλά και το στυλ των βιβλίων στις περισσότερες περιπτώσεις δεν είναι ικανοποιητικό. Με άλλα λόγια το περιβάλλον δεν είναι ελκυστικό και φιλικό και ο μαθητής βλέπει τον αλγόριθμο ως ένα έτοιμο αποτέλεσμα, χωρίς να συμμετέχει στη διαδικασία ανάπτυξής του.

372 Αντίθετα στο λογισμικό μας η ενημέρωση για τον κάθε αλγόριθμο προσελκύει το ενδιαφέρον του χρήστη, μέσα από διαδραστικό περιβάλλον. Επιπλέον δίνεται η δυνατότητα στο μαθητή να πειραματιστεί και σταδιακά να εμβαθύνει στον αλγόριθμο. Για το λόγο αυτό, αφού αντλήσει πληροφοριακό υλικό για το πρόβλημα, έχει την δυνατότητα να παρακολουθήσει μια προσομοίωση αναζήτησης ενός νομίσματος μέσα από μια σειρά κερμάτων και χαρτονομισμάτων με κινούμενα γραφικά (video) και στη συνέχεια να εμπλακεί σε δύο βασικές δράσεις: να συμπληρώσει ο ίδιος ένα διάγραμμα ροής και να κατασκευάσει τον ψευδοκώδικα του κάθε αλγόριθμου. Όλα αυτά με ενεργητικό τρόπο, με τις εικονικές αναπαραστάσεις των φυσικών αντικειμένων και με δυνατότητες αλληλεπίδρασης. Επιπρόσθετα, για την κάθε δράση μπορεί ο μαθητής να ελέγξει την ορθότητα της απάντησής του και να την τροποποιήσει, αν αυτή είναι λανθασμένη και να αναζητήσει τη βοήθεια του καθηγητή του ηλεκτρονικά. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η διαδικασία ανάλυσης του λογισμικού καθώς και η περιγραφή των χαρακτηριστικών του. 2. Ανάλυση του λογισμικού 2.1 Θεωρητικό πλαίσιο του σχεδιασμού του λογισμικού Η φιλοσοφία του σχεδιασμού του συγκεκριμένου λογισμικού στηρίζεται στις εποικοδομιστικές θεωρίες για τη γνώση και τη μάθηση και εστιάζεται σε δύο πλαίσια. Το πρώτο αναφέρεται στην ενεργή συμμετοχή και δράση του μαθητή στην κατάκτηση της γνώσης και το δεύτερο στο σημαντικό ρόλο των πολλαπλών αναπαραστάσεων της ίδιας έννοιας στη γνωστική διαδικασία. Στο παραδοσιακό σχολείο η διαδικασία της μάθησης αποτελεί συνήθως για το μαθητή μια υπόθεση ξένη προς τα ενδιαφέροντά του, μια διαδικασία που ευνοεί την αποστήθιση πληροφοριών απαραίτητων για την επιτυχία, στο πλαίσιο της αξιολόγησής του. Όπως διατυπώνει ο Ernst von Glasersfeld, η γνώση δε λαμβάνεται παθητικά, αλλά κτίζεται μέσα από τη δράση [Glasersfeld (1996)]. Έτσι μέσα από ένα αλληλεπιδραστικό εκπαιδευτικό λογισμικό, που του δίνει τη δυνατότητα του πειραματισμού και της δράσης, ο ίδιος ο μαθητής αυτενεργεί και δεν αποτελεί πλέον παθητικό αποδέκτη της όλης διαδικασίας. Επιπλέον μέσα από έρευνες υποστηρίζεται ότι η αποτύπωση πολλαπλών αναπαραστάσεων για την επίλυση ενός αλγορίθμου προσφέρει πιο ελκυστικό περιβάλλον μάθησης, δίνει τη δυνατότητα δημιουργίας συνδέσεων μεταξύ των διαφορετικών αναπαραστάσεων και οδηγεί στη νέα γνώση [Noss & Hoyles (1996)]. Γι αυτό το λόγο στο συγκεκριμένο λογισμικό μέσα από το παιχνίδι προσομοίωσης, την κατασκευή από το μαθητή του διαγράμματος ροής του αλγορίθμου αναζήτησης και του ψευδοκώδικά του, που θα περιγραφούν αναλυτικά παρακάτω, γίνεται προσπάθεια επίτευξης των παραπάνω στόχων. Στη συνέχεια παραθέτονται οι απαιτήσεις και το διάγραμμα περιπτώσεων χρήσης του λογισμικού μας.

3 rd Conference on Informatics in Education 373 2.2 Απαιτήσεις Οι απαιτήσεις που εκτελεί το σύστημα είναι οι εξής: Ο χρήστης του λογισμικού (μαθητής) να μπορεί να κατανοήσει τον αλγόριθμο σειριακής αναζήτησης (με κείμενο και βίντεο) Να αξιολογηθεί ο μαθητής στη σειριακή αναζήτηση (με ψευδοκώδικα και διάγραμμα ροής) Ο χρήστης να μπορεί να κατανοήσει τον αλγόριθμο δυαδικής αναζήτησης (με κείμενο και βίντεο) Να αξιολογηθεί ο μαθητής στη δυαδική αναζήτηση (με ψευδοκώδικα και διάγραμμα ροής) Ο χρήστης να έχει τη δυνατότητα να λαμβάνει αποτελέσματα και να έχει επικοινωνία με το δάσκαλο. 2.2 Διάγραμμα Περιπτώσεων Χρήσης (Use Case Diagram) Εισαγωγή στοιχείων μαθητή Εκμάθηση στην Σειριακή Αναζήτηση Αξιολόγηση στη Σειριακή Αναζήτηση Μαθητής Εκμάθηση στη υαδική Αναζήτηση άσκαλος Αξιολόγησηστη υαδική Ανάζητηση Αποτελέσματα Επικονωνία με το δάσκαλο Εικόνα 1. Διάγραμμα Περιπτώσεων Χρήσης (Use Case Diagram)

374 Η Εικόνα 1 παρουσιάζει το διάγραμμα περιπτώσεων χρήσης (use case diagram) του εκπαιδευτικού λογισμικού για τη σειριακή και τη δυαδική αναζήτηση. Αποτελείται από δύο ενεργοποιούς (actors), το μαθητή (χρήστη) ο οποίος χρησιμοποιεί την εκπαιδευτική εφαρμογή και το δάσκαλο ο οποίος λαμβάνει τα αποτελέσματα. Α. Εκμάθηση στη σειριακή αναζήτηση Περιγραφή: Παρουσιάζει τη σειριακή αναζήτηση, με διατύπωση του προβλήματος, περιγραφή του αλγορίθμου, παρατηρήσεις και παρουσίαση με video του αλγορίθμου της σειριακής αναζήτησης. Σενάριο: ι)το σύστημα παρουσιάζει το πρόβλημα, περιγράφει τον αλγόριθμο και σημειώνει διάφορες παρατηρήσεις. Δίνεται έμφαση στις μεταβλητές του αλγορίθμου. ιι)το σύστημα παρουσιάζει με κινούμενα γραφικά την αναπαράσταση του αλγορίθμου. Β. Αξιολόγηση στη σειριακή αναζήτηση Περιγραφή: Ο μαθητής μπορεί να αξιολογηθεί στη σειριακή αναζήτηση με δύο τρόπους: με διάγραμμα ροής και ψευδοκώδικα. Σενάριο: ι) Το σύστημα παρουσιάζει ένα σχέδιο του διαγράμματος ροής του αλγορίθμου και ο μαθητής από μια συνδυασμένη λίστα με εικονίδια συμπληρώνει την αναπαράσταση του διαγράμματος. ιι) Από μια έτοιμη λίστα με τμήματα του ψευδοκώδικα τοποθετεί στη σειρά ο χρήστης τα τμήματα, ώστε να σχηματιστεί η αναπαράσταση του αλγορίθμου με ψευδοκώδικα. ιιι) Ο μαθητής μπορεί να δει τα λάθη του στην κατασκευή του διαγράμματος ροής και τη συμπλήρωση του ψευδοκώδικα. Γ. Εισαγωγή στοιχείων μαθητή Περιγραφή: Ο μαθητής μπορεί να εισαγάγει τα στοιχεία του με σκοπό να ενημερωθεί το σύστημα. Σενάριο: Δίνεται η δυνατότητα της ενημέρωσης του συστήματος με τα στοιχεία του μαθητή. Δ. Εκμάθηση στη δυαδική αναζήτηση Περιγραφή: Παρουσιάζει τη δυαδική αναζήτηση, με διατύπωση του προβλήματος, περιγραφή του αλγορίθμου, παρατηρήσεις και παρουσίαση με video του αλγορίθμου της σειριακής αναζήτησης. Σενάριο: ι) Το σύστημα παρουσιάζει το πρόβλημα, περιγράφει τον αλγόριθμο και σημειώνει διάφορες παρατηρήσεις. Δίνεται έμφαση στις μεταβλητές του αλγορίθμου. ιι) Το σύστημα παρουσιάζει με κινούμενα γραφικά την αναπαράσταση του αλγορίθμου. Ε. Αξιολόγηση στη σειριακή αναζήτηση

3 rd Conference on Informatics in Education 375 Περιγραφή: Ο μαθητής μπορεί να αξιολογηθεί στη δυαδική αναζήτηση με δύο τρόπους: με διάγραμμα ροής και ψευδοκώδικα. Σενάριο: ι) Το σύστημα παρουσιάζει ένα σχέδιο του διαγράμματος ροής του αλγορίθμου και ο μαθητής από μια συνδυασμένη λίστα με εικονίδια συμπληρώνει την αναπαράσταση του διαγράμματος. ιι) Από μια έτοιμη λίστα με τμήματα του ψευδοκώδικα τοποθετεί στη σειρά ο χρήστης τα τμήματα, ώστε να σχηματιστεί η αναπαράσταση του αλγορίθμου με ψευδοκώδικα. ιιι) Ο μαθητής μπορεί να δει τα λάθη του στην κατασκευή του διαγράμματος ροής και τη συμπλήρωση του ψευδοκώδικα. ΣΤ. Αποτελέσματα Περιγραφή: Ο μαθητής μπορεί να πάρει τα αποτελέσματα για τη σειριακή και για τη δυαδική αναζήτηση. Σενάριο: ι) Το σύστημα παρουσιάζει τα αποτελέσματα αξιολόγησης στη μορφή «σωστό-λάθος» για κάθε αλγόριθμο αναζήτησης, ως προς την αναπαράσταση του αλγορίθμου με διάγραμμα ροής και ψευδοκώδικα. ιι) Εμφανίζονται και σχόλια καθώς και συμβουλές ανάλογα με τη βαθμολογία. Ζ. Επικοινωνία με το δάσκαλο Περιγραφή: Ο μαθητής μπορεί να στείλει τα αποτελέσματα στο δάσκαλο με e-mail., δάσκαλος Σενάριο: ι) Το σύστημα αυτόματα συμπληρώνει ένα e-mail με τα αποτελέσματα της αξιολόγησης για κάθε αλγόριθμο αναζήτησης, ως προς την αναπαράσταση του αλγορίθμου με διάγραμμα ροής και ψευδοκώδικα. ιι) Δίνει την δυνατότητα στο χρήστη να αποστείλει ή όχι το e-mail. 3. Περιγραφή του λογισμικού Οι μαθητές μέσα από το εκπαιδευτικό λογισμικό έχουν τη δυνατότητα να γνωρίσουν τους αλγορίθμους της αναζήτησης, να παρακολουθήσουν δυναμικά τις δύο μεθόδους αναζήτησης με χρήση κινουμένων σχημάτων και να δημιουργήσουν ένα διάγραμμα ροής για τον κάθε αλγόριθμο καθώς και την αναπαράσταση του με το συμβολικό σύστημα του ψευδοκώδικα. Τα παραπάνω υλοποιούνται με παράλληλη αξιολόγηση του μαθητή και συνεχή ανατροφοδότησή του, ώστε να οδηγηθεί στο επιθυμητό αποτέλεσμα. Η εφαρμογή υλοποιήθηκε με το Microsoft Visual Studio και συγκεκριμένα με τη Microsoft Visual Basic 6 (Microsoft Corporation, http://www.microsoft.com). Η επεξεργασία των εικόνων έγινε με το Adobe Photoshop 7 (Adobe Systems Incorporated, http://www.adobe.com) ενώ η σχεδίαση των διαγραμμάτων ροής με το RFFlow (RFF Electronics, http://www.rff.com). Τέλος η δημιουργία των κινούμενων γραφικών έγινε με το Macromedia Flash MX (Adobe Systems Incorporated,

376 http://www.adobe.com). Στη συνέχεια αναλύονται τα βασικότερα σενάρια χρήσης της εφαρμογής, τα οποία περιγράφονται βήμα προς βήμα για την καλύτερη κατανόηση των διαδικασιών. 3.1 Κεντρική οθόνη εφαρμογής Η κεντρική οθόνη της εφαρμογής (Εικόνα 2) χωρίζεται σε δύο τμήματα. Στο αριστερό πλαίσιο είναι τοποθετημένο το μενού επιλογών, όπου παρουσιάζονται στο χρήστη οι δυνατότητες της εφαρμογής, ενώ στο δεξιό τμήμα φαίνεται η επιλογή του μαθητή. Εικόνα 2. Οθόνη Εισαγωγής (Κύρια οθόνη) Οι δυνατότητες του λογισμικού χωρίζονται στις παρακάτω επιλογές: α) Σειριακή Αναζήτηση β) Αξιολόγηση στη σειριακή αναζήτηση γ) Δυαδική Αναζήτηση δ) Αξιολόγηση στη δυαδική αναζήτηση ε) Αποτελέσματα στ) Επικοινωνία με το διδάσκοντα. Ας σημειωθεί ότι σε κάθε επιλογή ο μαθητής μπορεί να πάρει οδηγίες με χρήση της βοήθειας. Στην παρούσα εργασία θα παρουσιάσουμε μόνο το μέρος που αφορά τη σειριακή αναζήτηση, γιατί η δυαδική αναζήτηση είναι ανάλογη. 3.2 Σειριακή Αναζήτηση Το υλικό της σειριακής αναζήτησης εκτείνεται σε δύο επίπεδα: α) Στη φόρμα όπου υπάρχει το πληροφοριακό υλικό για τον αλγόριθμο και β) στην προσομοίωση μέσω πολυμεσικής εφαρμογής κινούμενης εικόνας (animation) της περιγραφής του παραπάνω αλγορίθμου. Ο μαθητής επιλέγει το είδος της αναζήτησης που επιθυμεί να μελετήσει. Έτσι μεταβαίνει στην οθόνη με το πληροφοριακό υλικό (Εικόνα 3α), η οποία περιλαμβάνει τα παρακάτω πεδία: α) Πεδίο διατύπωσης του προβλήματος β) Πεδίο με την περιγραφή του αλγορίθμου και γ) Πεδίο με παρατηρήσεις. Ας σημειωθεί ότι οι μεταβλητές και σταθερές εμφανίζονται με διαφορετικό χρώμα για ευκολότερη κατανόηση. Στη συνέχεια ο εκπαιδευόμενος εμπλέκεται σε παιχνίδι προσομοίωσης αναζήτησης ενός νομίσματος μέσα από μια σειρά κερμάτων και

3 rd Conference on Informatics in Education 377 νομισμάτων με κινούμενα γραφικά, για την καλύτερη κατανόηση του αλγορίθμου (Εικόνα 3β). Εικόνα 3α. Οθόνη Σειριακής αναζήτησης Εικόνα 3β. Σειριακή αναζήτηση σε video 3.3 Αξιολόγηση Σειριακής Αναζήτησης Στη συνέχεια καλείται, αν επιθυμεί, μέσα από την οθόνη αξιολόγησης που ακολουθεί, να πειραματιστεί ο ίδιος στη δημιουργία του διαγράμματος ροής του συγκεκριμένου αλγόριθμου βλέποντας και βελτιώνοντας κάθε φορά τις επιδόσεις του (Εικόνα 4). Εικόνα 4. Οθόνη Αξιολόγησης στο Διάγραμμα ροής για Σειριακή αναζήτηση Η οθόνη αποτελείται από τα παρακάτω δομικά στοιχεία: α) Συνδυασμένη λίστα εικόνων που περιέχει όλα τα σχήματα του διαγράμματος ροής β) Περίγραμμα του διαγράμματος ροής όπου σε κάθε συστατικό του στοιχείο μετά από επιλογή μπορεί ο μαθητής να εισάγει το σχήμα του διαγράμματος που επιθυμεί το οποίο βρίσκεται στη συνδυασμένη λίστα εικόνων. Το περίγραμμα αποτελεί τον πειραματικό χώρο που

378 παρέχει στο μαθητή ευκαιρίες να δημιουργήσει το δικό του διάγραμμα ροής γ) Πλήκτρα επιλογής Προσθήκη ή Αφαίρεση όπου αντίστοιχα τοποθετεί ή αφαιρεί ο χρήστης στο επιλεγμένο συστατικό του περιγράμματος του διαγράμματος ροής το επιλεγέν σχήμα δ) Πλήκτρο επιλογής Έλεγχος το οποίο δίνει τη δυνατότητα στο μαθητή να αξιολογεί τα βήματα της λύσης του. Κατόπιν έχει τη δυνατότητα να υλοποιήσει τον ψευδοκώδικα του αντίστοιχου αλγόριθμου της εφαρμογής για μεγαλύτερη εμβάθυνση στο πρόβλημα με παράλληλη αυτοαξιολόγηση και ανατροφοδότηση (Εικόνα 5). Εικόνα 5. Οθόνη Αξιολόγησης στο Ψευδοκώδικα για Σειριακή αναζήτηση Η οθόνη αποτελείται από τα παρακάτω δομικά στοιχεία: α) Λίστα επιλογής με όλες τις εντολές του ψευδοκώδικα τοποθετημένες σε τυχαία σειρά. β) Πεδίο λύσης στο οποίο ο μαθητής θα τοποθετήσει τις εντολές του ψευδοκώδικα που περιγράφουν τον αλγόριθμο. Το πεδίο αυτό αποτελεί τον πειραματικό χώρο που παρέχει στο μαθητή ευκαιρίες να δημιουργήσει το δικό του ψευδοκώδικα. γ) Πλήκτρα επιλογής Προσθήκη ή Αφαίρεση όπου αντίστοιχα τοποθετεί ή αφαιρεί στο πεδίο της λύσης ο χρήστης την επιλεγμένη εντολή του ψευδοκώδικα. δ) Πλήκτρο επιλογής Έλεγχος το οποίο δίνει τη δυνατότητα στο μαθητή να αξιολογεί τα βήματα της λύσης του. 3.4 Αποτελέσματα και Επικοινωνία με το διδάσκοντα Στην οθόνη των αποτελεσμάτων μεταφέρεται ο μαθητής μετά από επιλογή στο μενού της κεντρικής οθόνης. Εδώ δίνονται τα αποτελέσματα για τις δράσεις α) Διάγραμμα ροής σειριακής αναζήτησης β) Ψευδοκώδικας σειριακής αναζήτησης γ) Διάγραμμα ροής δυαδικής αναζήτησης δ) Ψευδοκώδικας δυαδικής αναζήτησης με αναφορά στο πλήθος των σωστών-λαθών για κάθε δράση ξεχωριστά. Επιπρόσθετα με την έναρξη του προγράμματος, πριν εισαχθεί στην κεντρική οθόνη του περιβάλλοντος ο μαθητής, ζητείται από αυτόν να δώσει το ονοματεπώνυμό του καθώς και το e-mail του, ώστε να έχει, αν θέλει, επικοινωνία με το δάσκαλό του και να του ανακοινώσει τα αποτελέσματα.

3 rd Conference on Informatics in Education 379 4. Συμπεράσματα Στην παρούσα μελέτη παρουσιάστηκε η ανάλυση, ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός διαδραστικού εκπαιδευτικού λογισμικού για την εκμάθηση των αλγορίθμων της σειριακής και δυαδικής αναζήτησης με βάση τις σύγχρονες θεωρίες για τη γνώση και τη μάθηση. Η παρουσίαση και μελέτη του πληροφοριακού υλικού για τις μεθόδους αναζήτησης περιλαμβάνει τα παρακάτω: Αναλυτική αυτόματη αναπαράσταση του αλγορίθμου σειριακής αναζήτησης με χρήση κινουμένων εικόνων Δράση με συμπλήρωση του αλγορίθμου σειριακής αναζήτησης με διάγραμμα ροής Κατασκευή του αλγορίθμου σειριακής αναζήτησης με ψευδοκώδικα με ισχυρή αλληλεπίδραση Αναλυτική αυτόματη αναπαράσταση του αλγορίθμου δυαδικής αναζήτησης με χρήση κινουμένων γραφικών Δράση με δημιουργία του αλγορίθμου δυαδικής αναζήτησης με διάγραμμα ροής Κατασκευή του αλγορίθμου δυαδικής αναζήτησης με ψευδοκώδικα με ισχυρή αλληλεπίδραση. Στα μελλοντικά σχέδια μας είναι η παρουσίαση των αλγορίθμων σε φυσική γλώσσα, η πραγματοποίηση μιας πιλοτικής έρευνας σε μαθητές της παραπάνω πλατφόρμας μάθησης, ώστε να γίνει αξιολόγηση και πιθανή βελτίωση του λογισμικού καθώς και η εξαγωγή συμπερασμάτων από την παιδαγωγική και διδακτική του αξιοποίηση. Παρόλο που το λογισμικό δεν έχει δοκιμαστεί συστηματικά στην τάξη, τα εργαλεία που παρέχει στο μαθητή φαίνεται ότι του δίνουν τη δυνατότητα να κατασκευάσει ό ίδιος τους αντίστοιχους αλγορίθμους. Αναφορές 1. Noss, R., & Hoyles, C. (1996). Windows on Mathematical meanings: Learning Cultures & Computers. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 2. Von Glasersfeld, E. (1996), Aspects of Radical Constructivism in M.Pakman (ed.), Construcciones de la experiencia humana (23 49). Barcelona, Spain: Gedisa Editorial. 3. Βακάλη Α., Γιαννόπουλος Η., Ιωαννίδης Ν., Κοίλιας Χ., Μάλαμας Κ., Μανωλόπουλος Ι., Πολίτης Π. (1999), Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον, ΥΠΕΠΘ, Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Αθήνα. 4. Σιδερίδης Α., Γιαλουρής Κ., Μπακογιάννης Σ., Σταθόπουλος Κ. (2000), Προγραμματισμός Υπολογιστών, ΥΠΕΠΘ, Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Αθήνα.

380 Abstract In this paper, the design and implementation of an educational software is presented, which was created as a possible environment for learning concepts used in the methods of sequential and binary search. The software environment is interactive with multiple representations and designed with the basis constructive theories of learning. Students through a friendly and interactive interface system have the ability to develop their own algorithms of these methods utilizing different representational systems. Once notified of the algorithm, and after watching a simulated search with animated graphics (video), they can engage in two activities: to complete a flow chart and construct the pseudocode for each algorithm. Keywords: Educational software, algorithms sequential and binary search, multiple representations