Logo Πολυμέσων Γ. Κωτσάνης 1, Σ. Τριανταφύλλου 2, Γ. Μπαριάμης 1 1 Εκπαιδευτήρια Δούκα Μεσογείων 36-40, Μαρούσι 151 25, Αθήνα, Ελλάδα τηλ. (+30-1) 68 22 500, fax. (+30-1) 68 18 277 2 Πληροφορική Τεχνογνωσία Κονίτσης 11β, Μαρούσι 151 25, Αθήνα, Ελλάδα τηλ. (+30-1) 61 25 880 fax. (+30-1) 61 25 882 Περίληψη Τα σχολικά περιβάλλοντα έχουν ανάγκη από εκπαιδευτικό λογισμικό μαθησιακά ποιοτικό και κινητοποιητικό, το οποίο να αντιμετωπίζει τις γνωστικές απαιτήσεις και τις εξερευνητικές προσδοκίες των νεαρών μαθητών. Οι δάσκαλοι ζητούν από την υπολογιστική τεχνολογία να τους εφοδιάσει με απλά και λειτουργικά μαθησιακά εργαλεία με σκοπό να οργανώσουν μαθησιακούς μικρόκοσμους. Και οι σχεδιαστές/δημιουργοί επιθυμούν να δημιουργήσουν περιβάλλοντα τα οποία είναι ικανά και ευκολόχρηστα από μαθητές και δασκάλους. Η Logo των Πολυμέσων παρέχει παρόμοια περιβάλλοντα και επίπεδα γλωσσών αρκετά δυνατά να ικανοποιήσουν τις προαναφερόμενες ανάγκες. Τα διάφορα στάδια της Logo Πολυμέσων όπως το Logo-like περιβάλλον απευθύνονται σε μεγάλο αριθμό χρηστών, γνωστικών επιπέδων και αναγκών, ενώ το Logo-Learn περιβάλλον εμπλουτίζει τη μεθοδολογία του σχολικού προγράμματος. Ο αρχικός στόχος ήταν να σχεδιαστεί ένα δυνατό, ανοικτό (όσον αφορά το Logo-like) και παράλληλα κλειστό (όσον αφορά το Logo-Learn) περιβάλλον για το μαθητή, το δάσκαλο, τον παραγωγό και δημιουργό εφαρμογών. Αξιολογώντας τα αποτελέσματα φαίνεται ότι ο αρχικός στόχος έχει επιτευχθεί. Λέξεις κλειδιά: Logo-like περιβάλλοντα, αναλυτικά προγράμματα, μικρόκοσμοι, συναρτησιακό περιβάλλον, πολυμέσα Ο Γιάννης Κωτσάνης γεννήθηκε το 1959. Είναι διπλωματούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός του ΕΜΠ με μεταπτυχιακές σπουδές σε θέματα Υπολογιστικής Γλωσσολογίας. Τα ενδιαφέροντά του εστιάζονται στην Εκπαιδευτική Πληροφορική με έμφαση στα Logo-like περιβάλλοντα. Είναι υπεύθυνος του Τμήματος Πληροφορικής των Εκπ. Δούκα, του Τεχνικού Τμήματος της Πληροφορικής Τεχνογνωσίας και συνεργάτης του Πανεπιστημίου Πατρών σε προγράμματα επιμόρφωσης. Ο Γιώργος Μπαριάμης γεννήθηκε το 1960. Είναι διπλωματούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός του ΔΠΘ. Μετείχε σε μεταπτυχιακές σπουδές στην ΠΑΤΕΣ ΣΕΛΕΤΕ. Παρακολούθησε επιμορφωτικό πρόγραμμα Μικροϋπολογιστών στο ΕΛΚΕΠΑ. Από το 1987 είναι καθηγητής της Πληροφορικής στα Εκπ. Δούκα, αναπτύσσοντας παράλληλα εκπαιδευτικό λογισμικό και οργανώνοντας προγράμματα επιμόρφωσης στην Πληροφορική. Ο Στάθης Τριανταφύλλου γεννήθηκε το 1952 στον Πειραιά είναι ψυχολόγος εξειδικευμένος στις εφαρμογές της Νέας Τεχνολογίας για άτομα με ειδικές ανάγκες και εργάζεται στο χώρο της Εκπαιδευτικής Πληροφορικής. Multimedia Logo Y. Kotsanis 1, S. Triantafillou 2, G. Bariamis 1 1 Doukas School 36-40 Messogion Str., Maroussi 151 25, Athens, Greece tel. (+30-1) 68 22 50, fax. (+ 30-1) 68 18 277 2 Pliroforiki Techognosia 11B, Konitsis Str., Maroussi 151 25, Athens, Greece tel. (+30-1) 61 25 880-1 fax. (+30-1) 61 25 882 Abstract School environments urge for stimulating and learning educational software, that meets the adventurous expectations and the cognitive demands of the young students. Teachers, on the other hand, require that computer technology equips them with simple and functional learning tools in order to organise learning environments. Finally developers want to create environments which are efficient and easily manipulated by students and teachers. Multimedia Logo provides such environments and language levels powerful enough to satisfy their needs. The various stages of the projects, Logo-like environment address a wide range of users and multiple cognitive levels and needs, while the Logo-Learn environment enriches school curriculum and methodologies. The attempt was to design a powerful unified open-ended environment for the student, the teacher and the developer. Evaluating the projects outcome it seems that the initial goal has been met. Keywords: Logo-like environmets, school curriculum, microworlds, functional envirnoment, multimedia Yannis Kotsanis was born in 1959. He received his Diploma in Electrical Engineering from the National Technical University of Athens (NTUA) and has done post-graduate research in Computational Linguistics. His interests include Educational Computing (and specialy Logo-like Environments) and Natural Language Processing. He is currently co-ordinator of Department of Informatics at Doukas School, in charge of the Technical Department of Pliroforiki Technognosia and teacher trainer at Patras University. George Bariamis was born in 1960. He received his Diploma in Electrical Engineering from Democritos University of Thrace. He has done post-graduate studies in Pedagogical and Technical School of Athens. He has also taken courses in Digital Electronics and Microcomputers at the Greek Center of Productivity. He is currently teacher of Informatics at Doukas School, teacher trainer and educational software developer. Stathis Triantafillou was born in Piraeus in 1952. He is a psychologist specialised in the applications of New Technology for people with special needs and works in the area of Educational Informatics.
Logo Πολυμέσων ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η χρήση της Logo σε διαφορά σχολικά περιβάλλοντα για αρκετά χρόνια, έδειξε ότι τροποποιήσεις στα προγραμματιστικά και μεθοδολογικά επίπεδα του προγράμματος, ήταν αναπόφευκτες. Ιδιαιτέρως συνειδητοποιήσαμε την ανάγκη να διευρύνουνε το δείγμα χρηστών, να εγκαταστήσουμε δυναμικά εργαλεία τα οποία προκαλούν κινητοποίηση, μάθηση και ψυχαγωγία, να καλυτερεύσουμε το σύστημα επικοινωνίας αποφεύγοντας κόπωση, αδιαφορία και σπατάλη χρόνου και τέλος την ανάγκη να χρησιμοποιήσουμε Logo ως εκπαιδευτική πλατφόρμα σχεδιάζοντας Logo-Learn περιβάλλοντα τα οποία υποστηρίζουν το σχολικό πρόγραμμα. Ο σκοπός της εργασίας, ήταν να σχεδιάσουμε εκπαιδευτικά εργαλεία τα οποία θα συσχετίζονται με διάφορα γνωστικά στάδια και τις απαιτήσεις χρηστών υποστηρίζοντας τα πρώτα βήματα της υπολογιστικής αλληλοεπίδρασης έως τα σύνορα των προγραμματιστικών τεχνικών. Όπως έχουν αναπτυχθεί εξελικτικά οι απαιτήσεις των χρηστών στην περιοχή της εκπαιδευτικής πληροφορικής, δημιουργούν την ανάγκη για ανάπτυξη εργαλείων τα οποία θα διευκολύνουν τους: Μαθητές να διαχειριστούν δυναμικά μικρόκοσμους και να αναπτύξουν τις δικές τους εργασίες. Δασκάλους να αναπτύξουν μικρόκοσμους οι οποίοι θα εμπεριέχουν μαθησιακά περιβάλλοντα (θεματολογία). Προγραμματιστές να αναπτύξουν, συγχωνεύσουν, τροποποιήσουν και οριοθετήσουν Logo-like εκπαιδευτικές εργασίες. Ο κοινός παράγοντας αυτών των τριών κατηγοριών χρηστών είναι η ανάγκη για ανάπτυξη. Φαίνεται ότι μια λύση οποία αντιμετωπίζει αυτή την τάση, είναι να εφοδιάσει τους χρήστες με ένα κοινό περιβάλλον και γλώσσα, φιλικό προς τον χρήστη αλλά ταυτόχρονα δυναμικό να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις τους. Πιστεύουμε ότι η Logo είναι η κατάλληλη γλώσσα, και γι αυτό το λόγο επιλέξαμε να χρησιμοποιήσουμε το περιβάλλον της Comenius Logo.
Ο απώτερος στόχος ήταν να σχεδιαστεί ένα ανοικτό μαθησιακό Logo-like περιβάλλον για το μαθη-τή, το δάσκαλο και τον προγραμματιστή. Μια ομάδα εργαλείων που θα βοηθήσει το μαθητή να δημιουργήσει και να προγραμματίσει, το δάσκαλο να προγραμματίσει και να οργανώσει τις διδακτικές του ενότητες και τον προγραμματιστή να αναπτύξει εφαρμογές πολυμέσων. ΤA ΣΤΑΔΙΑ ΤΗΣ MULTI-LOGO 1. ΟΠΤΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ (VISUAL LOGO) Οι περισσότεροι από εμάς γνωρίζουν την προσπάθεια της LOGO να προσεγγίσει την προσχολική ηλικία με τη χρήση της χελώνας - εδάφους. Ο κόσμος της χελώνας εδάφους είναι τρισδιάστατος (3D) και ενισχύει στη συγκεκριμένη αντίληψη στη θέση στο χώρο. Αυτό που δεν είναι τόσο ενισχυτικό, όταν χρήστες είναι τα παιδιά της σημερινής ηλεκτρονικής εποχής, είναι η χαμηλή ταχύτητα της χελώνας αφωνία της και ότι μόνο μπορεί να κινείται και να σχεδιάζει. Ακόμα και οι πιο σύγχρονες χελώνες εδάφους (με αισθητήρες και ηχητικές δυνατότητες) δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν τις πολλαπλές απαιτήσεις των νεαρών χρηστών που θα ήθελαν να χειρίζονται πιο δυναμικά και ερεθιστικά αντικείμενα. Επιπροσθέτως οι χελώνες εδάφους έχουν υψηλό κόστος και είναι αρκετά ευπαθείς. Επίσης έχει διαπιστωθεί ότι πολύ μικρά παιδιά και παιδιά με προβλήματα κατανόησης έχουν προβλήματα με τη μεταβίβαση από το τρισδιάστατο (3D) περιβάλλον της χελώνας εδάφους στο δυσδιάστατο (2D) περιβάλλον της χελώνας οθόνης. Αυτή η μεταβίβαση είναι υπεύθυνη για την απότομο χωρισμό του παιδιού από τον άμεσο έλεγχο της χελώνας λόγω της αλλαγής στο σύστημα επικοινωνίας. Με βάση αυτή την εμπειρία σχεδιάσαμε το περιβάλλον του οπτικού σταδίου το οποίο περιέχει το δυναμικό μικρόκοσμο του οπτικού ρομπότ. Το παιδί κατευθύνει το οπτικό ρομπότ το οποίο είναι μία χελώνα ή ένα αερόπλανο πατώντας το πλήκτρο του ποντικιού στο κεφάλι της (μπροστά), στην ουρά (πίσω, και στα μπροστινά πόδια, (αριστερά, δεξιά) ή αντιστοίχως στο μπροστινό μέρος του αερόπλοιου, στα φτερά κλπ.. Ενώ τα δυο πόδια πίσω απευθύνονται στις εντολές πάνω και κάτω πένα και γόμα. Αυτό το περιβάλλον διευκολύνει το παιδί να ταυτιστεί πλήρως με το σώμα της χελώνας, ενώ στο κέντρο του σώματος της υπάρχει το παράθυρο - πλήκτρο των βιβλιοθηκών οι οποίες είναι τοποθετημένες στο δεξί μέρος της οθόνης. Από τις βιβλιοθήκες το παιδί μπορεί να επιλέξει: ΕΙΚΟΝΕΣ-ΦΟΝΤΟ Διάφορα σχέδια και εικόνες ως φόντα ΓΡΑΜΜΕΣ Πάχος γραμμών ΧΡΩΜΑΤΑ Χρώματα - ανακυκλώμενα χρώματα
ΧΑΡΑΚΤΗΡΕΣ Γράμματα -Αριθμούς -Λέξεις ΣΧΗΜΑΤΑ Διάφορα γραφικά αντικείμενα (στατικά) ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΣΧΗΜΑΤΑ Σχήματα και ήρωες με δυνατότητα κίνησης ΜΕΛΩΔΙΕΣ/ΗΧΟΥΣ Διάφορα μουσικά θέματα και ήχοι αντικειμένων, ζώων κτλ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΣΧΗΜΑΤΑ Διάφορα σχέδια και εικόνες ως φόντα Την ώρα που το παιδί επιλέγει κάποια δραστηριότητα, ο αριθμός των επιλογών εμφανίζεται στο σώμα της χελώνας. Το μενού της βιβλιοθήκης είναι επίσης εφοδιασμένο με πλήκτρο το οποίο προβάλει τις επιλογές ανά δεκάδες η κάθε μια σταδιακά. Αφού το παιδί επιλέξει πρώτα την βιβλιοθήκη, μετά επιλέγει την εικόνα στο σώμα της χελώνας. Έτσι το παιδί μπορεί να σχεδιάσει, να χρωματίσει, να τοποθετήσει σχήματα, ήρωες, ήχους και μελωδίες. Συμπληρώνοντας την εικόνα και επιλέγοντας το πλήκτρο της κάμερας (RUN) το σχέδιο ζωντανεύει, τα χρώματα ανακυκλώνονται, οι ήρωες κινούνται και ήχοι και μελωδίες συμπληρώνουν ένα εκρηκτικό τέλος. Το μενού του προγράμματος βρίσκεται οριζοντίως στο πάνω μέρος και περιέχει λειτουργίες όπως, βοήθεια, φόρτωση, αποθήκευση, καθαρισμός οθόνης, αλλαγή βημάτων και γωνιών κτλ. 2. ΣΥΜΒΟΛΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ (SYMBOL LOGO) Τα παιδιά αναγνωρίζουν σύμβολα πιο εύκολα από αριθμούς και γράμματα. Μετά την εμπειρία με το οπτικό στάδιο, ένα στάδιο μεταβίβασης είναι απαραίτητο. Αυτό το στάδιο που καλείται Στάδιο των συμβόλων, μεταβιβάζει τον έλεγχο της χελώνας έξω απ το σώμα της χελώνας, επιχειρώντας να μυήσει το παιδί σταδιακά προς το περιβάλλον των εντολών με το οποίο θα εμπλακεί στα επόμενα δυο στάδια. Το μενού του σταδίου των συμβόλων είναι τοποθετημένο στα δεξιά της οθόνης και περιέχει δύο μέρη. Το πρώτο μέρος παρουσιάζει το μενού των βιβλιοθηκών ενώ το δεύτερο είναι το μενού της Logo. Και τα δύο μέρη είναι εφοδιασμένα με πλήκτρα που φέρουν σύμβολα σχετικών δραστηριοτήτων. Το Logo like μενού περιέχει τις γνωστές εντολές κατεύθυνσης, κατάστασης πέννας, σφραγίσματος, φόρτωσης φόντων, τύπωσε και πρόσθετε εντολές που εκπορεύονται από τις δραστηριότητες των βιβλιοθηκών (παίξε ήχο, παίξε μελωδία, πήδηξε και περπάτα για τα κινούμενα σχέδια). Πάτημα του ποντικιού στις βιβλιοθήκες προκαλεί εμφάνιση του περιεχομένου τους όχι στο σώμα της χελώνας αλλά οριζοντίως στο κάτω μέρος της οθόνης όπου χρήστης έχει τη δυνατότητα να επιλέξει ανά δεκάδες ή τη κάθε μια ανεξάρτητα. Ταυτόχρονα με την είσοδο του στο στάδιο αυτό ο χρήστης εισέρχεται σταδιακά και στις τεχνικές του πρώιμου προγραμματισμού οι οποίες θα τον βοηθήσουν να αποκτήσει τη προγραμματιστική δεξιότητα που έχει ανάγκη για το επόμενο στάδιο. To μενού του σταδίου των συμβόλων συσχετίζεται με εντολές. Εισάγονται επιπλέον πλήκτρα για την εκτέλεση της εντολής Repeat και τη μεταβολή των διαφόρων μετρητών. Έτσι ο χρήστης μεταβαίνει στους μετρητές για τον αριθμό που επιθυμεί και ακολούθως επιλέγει κίνηση ή στροφή. Με τον ίδιο τρόπο επιλέγει και την εντολή Repeat με το ένα πλήκτρο ο χρήστης ορίζει την repeat και με το άλλο την εκτελεί.. O χρήστης έχει στη διάθεση του το μενού της Logo, τις βιβλιοθήκες και τις λειτουργίες του προγράμματος οι οποίες είναι τοποθετημένες οριζοντίως στο πάνω μέρος της οθόνης. 3. ΣΤΑΔΙΟ ΕΝΤΟΛΩΝ (MULTI-LOGO)
Στο σημείο αυτό ο χρήστης εργάζεται στο χώρο εντολών του Logo-like περιβάλλοντος, αναπτύσσοντας διαδικασίες και χρησιμοποιώντας όλα τα χαρακτηριστικά της παραδοσιακής Logo καθώς και τις ακόλουθες νέες ιδέες: εντολές οριζόμενες από το χρήστη με μεταβλητό αριθμό εισόδων, πολλαπλά γραφικά αντικείμενα (π.χ. χελώνες), των οποίων ο αριθμός δεν είναι καθορισμένος και των οποίων το κεντρικό σημείο, το σχήμα, η σειρά των σχεδιών και των φάσεων (π.χ. κάθε χελώνα έχει μια «συμβολοσειρά» από γραφικές φάσεις) μπορούν να αλλαχτούν δυναμικά, εύκολη διαχείριση των εικόνων bitmap, απλός τρόπος επαναπροσδιορισμού του σχήματος των χελώνων, πλήρης δυνατότητα κίνησης, πλήρης διαχείριση περιβάλλοντος με ποντίκι, πλήρες παραθυρικό περιβάλλον και υποστήριξη πολυμέσων, οπτικοποιημένη διαχείριση αντικειμένων (για κάθε είδος μεταβλητών, διαδικασιών, ιδιοτήτων) μέσω παραθύρων μνήμης, διαχείριση του συντάκτη εικόνων με μεγάλο αριθμό εργαλείων, διαχείριση παραθυρικών φύλλων εργασίας για την προετοιμασία κειμένου και εικόνων που αφορούν προβλήματα και εργασίες για τους μαθητές.. LOGO-LEARN Στόχος μας είναι να δημιουργήσουμε ένα συμπληρωματικό μέσο διδασκαλίας έτσι ώστε να αντιμετωπίσουμε τα σημαντικότερα προβλήματα που συναντούν τα παιδιά στην κατανόηση αρκετών μαθημάτων του σχολικού προγράμματος. Για να ικανοποιηθεί ο στόχος μας ακολουθήσαμε την εξής μεθοδολογία: μελέτη και καταγραφή των διδασκόμενων εννοιών, αναδιοργάνωση της ύλης σε καινούργιες διδακτικές ενότητες σύμφωνα με τις αλληλεξαρτήσεις που παρουσιάζονται μεταξύ των διαφόρων εννοιών (π.χ. ταξινόμηση και σύνολα), παραγωγή σεναρίων για τις διδακτικές ενότητες που επιλέχτηκαν έτσι ώστε η παρουσίαση των εννοιών, που δημιουργούν προβλήματα στα παιδιά με τον παραδοσιακό τρόπο διδασκαλίας, να παρέχει τα στοιχεία εκείνα που θα βοηθήσουν να τις επεξεργαστούν αποτελεσματικά και στο τέλος να τις κατανοήσουν, υλοποίηση του εκπαιδευτικού λογισμικού στο ανοιχτό υπολογιστικό Logo-like περιβάλλον που έχουν δημιουργήσει, δημιουργία πρωτοτύπων προβληματικών καταστάσεων (problem - situations) άλλοτε με τη μορφή παιχνιδιού κι άλλοτε με τη μορφή μικρών εργασιών (projects), εμπλουτισμένων με στοιχεία οικεία στα παιδιά; έτσι ώστε αυτά χρησιμοποιώντας την προηγούμενη κοινωνική και σχολική εμπειρία τους να μπορούν να τις επεξεργαστούν, τηδιαμόρφωση ενός εκπαιδευτικού λογισμικού ως μέσο διδασκαλίας (teaching medium;) των βασικών εννοιών του σχολικού προγράμματος σε καλά οργανωμένες γνωστικές ενότητες με διαδοχικά ή και παράλληλα στάδια ανάπτυξης, Τα εκπαιδευτικά προγράμματα που σχεδιάστηκαν είναι τα εξής: Βασικές Έννοιες: Καταγραφή των εννοιών που εισάγονται στο Νηπιαγωγείο και την Α' Δημοτικού, οργάνωση αυτών σε γνωστικές ενότητες και δόμηση επιπέδων δυσκολίες. Συγκεκριμένα το πρόγραμμα αφορά την αναγνώριση μεγεθών, σχημάτων, τοπολογικών εννοιών και εισαγωγή στις πρώτες αριθμητικές έννοιες. Θέματα Ανάγνωσης: Αφορά την παρουσίαση διαφόρων τεχνικών ανάγνωσης μέσω ασκήσεων σε συλλαβές, λέξεις, πρόταση, κείμενο με ιδιαίτερη έμφαση στην αντιμετώπιση των προβλημάτων δυσλεξίας.
Μαθηματικά Γ και Δ Δημοτικού: Παρουσίαση προμαθηματικών εννοιών, ταξινόμησησύνολα, υποσύνολα, ένωση, τομή και εισαγωγή των μαθητών στις μαθησιακές έννοιες, φυσικών αριθμών, διαδοχή αριθμών, ισότητα και ανισότητα. Γεωμετρία Δημοτικού Ε και ΣΤ Δημοτικού: Παρουσίαση γεωμετρικών εννοιών, εισαγωγή στα διάφορα σχήματα, έννοια παραμέτρων, εμβαδού, σχέσεις μεταξύ πλευρών και γωνιών και διαφορές μεταξύ των ποικίλων γωνιών. Φυσική Κινηματική Γ και Δ Λυκείου: Στο πρώτο μέρος του προγράμματος αναδεικνύονται τα κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσματα από άποψη κινηματικής. Στο δεύτερο μελετώνται βασικά φαινόμενα Μηχανικής μέσα από την οπτική γωνία της Δυναμικής και στο τρίτο μελετώνται από τη σκοπιά της ενέργειας. ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ MULTI-LOGO Για την ανάπτυξη του έργου Μulti-Logo ως ο κεντρικός πυρήνας χρησιμοποιήθηκε ο διερμηνευτής της Comenius Logo. Γύρω από τον διερμηνευτή αναπτύχθηκε ένα πλήθος εργαλείων και εφαρμογών. Τρεις ήταν οι κυριότεροι άξονες της ανάπτυξης: Δημιουργία υλικού πολυμέσων Ανάπτυξη συστήματος διεπικοινωνίας με το χρήστη Ανάπτυξη εφαρμογών Η ολοκλήρωση βασίστηκε κυρίως στα χαρακτηριστικά των παραθυρικών περιβαλλοντικών πολυμέσων όπως : ευρύτερη χρήση του ποντικιού, αλληλοεπίδραση με γραφικά (bitmaps αρχεία), και ήχοι (wave αρχεία), διαλογική διεπικοινωνία με το χρήστη, οπτική αναπαράσταση, συναρτησιακός προγραμματισμός. Ταυτόχρονα ο σχεδιασμός είχε μια παράλληλη προσέγγιση: από πάνω προς τα κάτω και από κάτω προς τα πάνω. Ο αρχικός σχεδιασμός περιλάμβανε την ανάλυση αναγκών και ιεραρχικά στάδια ολοκλήρωσης. Η ολοκλήρωση εν μέρει άρχισε από μια επιλεγμένη λύση και έπειτα ακολούθησε η φάση της γενίκευσης με την προσθήκη νέων χαρακτηριστικών. Κατά τη διάρκεια της ολοκλήρωσης υπήρχε συνεχής επικοινωνία μεταξύ των σχεδιαστών και των ατόμων που ασχολήθηκαν με την ανάπτυξη εργαλείων και εφαρμογών. Οι παράγραφοι που ακολουθούν αναφέρονται σε δυο επιλεγμένα παραδείγματα ολοκλήρωσης: πως δημιουργήσαμε τους ήρωες και το visual-robot της Multi-Logo. ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΗΡΩΩΝ Δημιουργήσαμε ένα πλήθος από κινούμενα σχέδια που ονομάζουμε ήρωες (π.χ. σκύλο, γάτα, ποντίκι, ιπποπόταμο, λιοντάρι, δεινόσαυρο). Η όλη διαδικασία της δημιουργίας των ηρώων επιτεύχθηκε ως εξής : Σάρωση των γραφικών σχεδίων του σχεδιαστή και μετατροπή αυτών σε αρχεία bitmap. Ρύθμιση των αρχείων bitmap και χρωματική επέμβαση αυτών. Μετατροπή των αρχείων bitmap σε μορφή χελώνας. Δυσκολίες που αφορούν τα γραφικά. Κάθε ήρωας έπρεπε να χωρέσει στα «κουτιά» των 64x64 pixels, δηλαδή το μάξιμουμ μέγεθος ενός γραφικού αντικειμένου (π.χ. χελώνα). Οι περισσότεροι από τους ήρωες σχεδιάστηκαν με σκοπό να χωρούν είτε σε δύο είτε σε τέσσερις χελώνες. Ένας ήρωας έχει πολλές φάσεις για να μπορέσουμε να δώσουμε κίνηση σε κάθε εικόνα. Πρέπει να δώσουμε έμφαση στο ενεργό σημείο (hotspot) το οποίο είναι που είναι το σημείο αναφοράς για περιστροφή των γραφικών αντικειμένων-χελώνων. Για τις περισσότερες
χελώνες, το hot spot ήταν στη μέση (32, 32). Πάντοτε τοποθετούσαμε το Χ hotspot εκεί όπου βρισκόταν το κέντρο βαρύτητας του ήρωα (το κέντρο του σώματος). Αυτό αποσκοπούσε στο να καταφέρουμε έναν ήρωα που δεν κινείται όταν δεν του ζητείται από την Logo (fd), και που κινείται κανονικά όταν θα έπρεπε. Επίσης χρησιμοποιήσαμε το Υ hot spot ως εργαλείο κίνηση: για παράδειγμα το ποντίκι μπορεί να πηδήξει. Μια πιθανή λύση σε αυτό είναι να κινήσουμε τη χελώνα κατά μήκος μιας παραβολής. Από την άλλη μεριά, σκεφτήκαμε να χαμηλώσουμε το Υ hot spot. Κατά τη διάρκεια της κίνησης, η «fd» θα κινούσε προς τα μπροστά το hotspot της χελώνας. Αν αυτό το ενεργό σημείο χαμηλώσει στην εικόνα, τότε θα φανεί ότι όλη η εικόνα υψώνεται. Τώρα το μόνο πράγμα που πρέπει να κάνουμε για να πηδήξει το ποντίκι είναι να το κάνουμε να κινηθεί προς τα εμπρός και να αλλάξει φάσεις, έτσι όπως όταν κάνουμε μια γάτα να περπατά! ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤOY VISUAL-ROBOT Στη διαδικασία (procedure) visual, υπάρχει μια χαρακτηριστική περίπτωση πολύπλοκης και περιοριστικής προσέγγισης (approach), όπως και μια ισχυρή Logo-like απάντηση, που αξίζει να παρουσιαστούν. Το πρώτο και πιο ουσιαστικό στάδιο της διαδικασίας (procedure) visual είναι ο ορισμός των σημείων κέντρων περιοχών με συγκεκριμένες ιδιότητες. (Η χρήση των περιοχών αυτών μεταβιβάζεται στην CODEAREA εντολή του περιβάλλοντος. Η αρχική προσέγγιση ήταν μια στατική μέθοδος, βασισμένη στην αναλυτική γεωμετρία (cartessian geometry). Το γεωμετρικό κέντρο της χελώνας (turtle), γίνεται το κέντρο ορθογωνίου συστήματος αξόνων (x και γ ) μέσω του οποίου ορίζουμε όλα τα κέντρα των περιοχών. Κάθε μετατόπιση (move) ή στροφή (turn) του ορθογωνίου συστήματος, αντανακλά σε αντίστοιχες μετατοπίσεις και στροφές των υπόλοιπων σημείων. Τους υπολογισμούς αναλαμβάνει μια ομάδα συναρτήσεων με πολύπλοκες πράξεις. Η βασική υστέρηση αυτής της μεθόδου αποκαλύφθηκε με τον εξής τρόπο: Ζητήθηκε να μετατεθεί το ενεργό σημείο (hotspot) της χελώνας στο κάτω άκρο της, αντί του γεωμετρικού της κέντρου. Ο λόγος της μετάθεσης ήταν απλός και λειτουργικός. Κανένα άτομο και ειδικά παιδί, δεν αισθάνεται άνετα με μια τεράστια χελώνα να καλύπτει σημαντικό τμήμα του σχήματος που δημιουργεί. Επρεπε λοιπόν να μετακινήσουμε το ενεργό σημείο σε άλλη θέση. Η αναλυτική μέθοδος αποδείχτηκε άκαμπτη και τελικά αδύναμη. Η μετατόπιση του ενεργό σημείο δημιούργησε νέες συνθήκες στροφής, τόσο στη χελώνα, όσο και στις ενεργές περιοχές της. Απαιτήθηκαν νέοι πολυπλοκότεροι υπολογισμοί (computations) και κώδικας γραμμένος από την αρχή. Για να μην εγκαταλείψουμε την ιδέα, εργαστήκαμε αρκετά για να διαπιστώσουμε στο τέλος, ότι χρειαζόμαστε κάτι γενικότερο και απλούστερο σε υλοποίηση, από αυτούς τους μαθηματικούς υπολογισμούς. Η λύση ήταν απλούστερη, πέραν και των θετικότερων προσδοκιών μας. Δημιουργήσαμε μια βοηθητική χελώνα (temporary turtle), που στην οθόνη γραφικών ακολουθεί την ίδια τροχιά, που νοητά ακολουθεί το βλέμμα μας όταν ταξιδεύει από το ένα κέντρο των περιοχών στο άλλο και με τη σειρά. Εγκαταλείψαμε την αναλυτική μέθοδο και με εργαλείο τη βοηθητική χελώνα αναπαραστήσαμε με εντολές της γεωμετρίας της χελώνας (turtle geometry) όλα τα κέντρα που έπρεπε να δημιουργηθούν. Σε κάθε ένα από
αυτά, η βοηθητική χελώνα επέστρεφε τις :x :y συντεταγμένες και κανένα σημείο του κώδικα (code), που είχε γραφτεί για την προηγούμενη μέθοδο, δεν αλλάχτηκε. Ο κώδικας (code), που προέκυψε, είναι εξαιρετικά σύντομος, με αποτέλεσμα να παρακάμψουμε όλους τους πολύπλοκους υπολογισμούς και τις χρονοβόρες μεθόδους επαλήθευσης, ενώ εύκολα διορθώνεται και εμπλουτίζεται με νέα σημεία. Το παραπάνω παράδειγμα φανερώνει την πολυπλοκότητα του αναλυτικού μοντέλου λύσεων σε αντίθεση με τη φυσική και ισχυρή Logo-like προσέγγιση, που παρ όλη την απασχόληση με τη Logo, ο τρόπος σκέψης μας δεν είναι σταθερά προσανατολισμένος σ αυτή. Στο αρχείο follow, προσπαθήσαμε με μια αναδρομική διαδικασία να αντικαταστήσουμε τον ήρωα, που σχηματίζεται με ένα οπτικό αντικείμενο (χελώνα), με ήρωα, που δημιουργείται από 2 ή περισσότερα οπτικά αντικείμενα. Θεωρήσαμε ότι η γενίκευση της απλής λύσης (του ενός αντικειμένου), θα δημιουργούσε μια βάση για την ανάπτυξη animation εφαρμογών. Η υλοποίηση πέτυχε προγραμματιστικά, όχι όμως και οπτικά. Η αναδρομή επηρέαζε σημαντικά την κίνηση του ήρωα, η οποία γίνεται σε δύο στάδια αναγκαστικά, με μια μικρή χρονική απόκλιση και υστέρηση. Η λύση δεν ήταν αποδεκτή και επιστρέψαμε σε χωριστές λύσεις των υποπροβλημάτων δηλαδή χωρίς ήρωα ή με ένα αντικείμενο ήρωα και μεταθέσουμε χρονικά τη λύση για περισσότερα του ενός αντικείμενα. Στο παραπάνω παράδειγμα, η εμμονή για γενικεύσεις, ειδικά στα εργαλεία που θα χρησιμοποιηθούν για χτίσιμο εφαρμογών αποδείχτηκε αναποτελεσματικό, ενώ αντίθετα προκρίθηκε η ευέλικτη πολλαπλή υλοποίηση. Οσο για τους διπλούς ήρωες αναζητούμε την δυναμική ιδέα στο χώρο της γεωμετρία της χελώνας και μόλις την βρούμε θα επανέλθουμε... Η ανάπτυξη εργαλείων ή εφαρμογών στο περιβάλλον της Multi-Logo απαιτεί χαρακτηριστική άνεση στην επιλογή δυναμικών ιδεών, όπως κάθε γνήσιο Logo-like περιβάλλον, είτε είναι παραθυρικό είτε όχι. Η ανταμοιβή όλων όσων ασχολούνται μ αυτό δε βρίσκεται στο τέλος της προσπάθειας, αλλά περισσότερο στη διαδρομή που ακολουθήθηκε για να φτάσουμε σ αυτό. ΕΠΙΛΟΓΟΣ Η αρχική μας πρόθεση ήταν να σχεδιάσουμε νέα Logo-like και Logo-Learn περιβάλλοντα, μέσα στα οποία το παιδί εξοπλισμένο με μια σειρά εργαλείων θα μπορούσε να αλληλεπιδράσει δυναμικά ταλαντευόμενο ανάμεσα στην Εκπαίδευση και στην Ψυχαγωγία. Με βάση αυτή τη φιλοσοφία αναπτύξαμε τα διάφορα στάδια της Multi-Logo εγκαθιστώντας γνωστική διεπικοινωνία με το χρήστη, σχεδιάζοντας βιβλιοθήκες, αναπτύσσοντας τον κώδικα της Logo, αντικαθιστώντας την ατέλειωτη πληκτρολόγηση και προσφέροντας ένα περιβάλλον πολυμέσων σε ένα ευρύ πεδίο χρηστών. Πιστεύουμε ότι ο αρχικός σκοπός εκπληρώθηκε και ότι η εφαρμογή των προγραμμάτων θα αποδείξει πόσο επιτυχημένο είναι αυτό το έργο. ΕΥΧΑΡΙΣΤΗΡΙΑ Θα θέλαμε να εκφράσουμε τις ευχαριστίες μας στη Μαρία Παπανδρέου και στην Ελένη Μακροπούλου για το σχεδιασμό των σεναρίων Logo-Learn, στον Μάκη Κωσταντελάκη για τη δημιουργία των γραφικών, στον Γ. Χαϊμαντά για την υλοποίηση των σεναρίων Logo-Learn, στον Ν. Μανώλη, στον Σ. Στεφανίδη, στον Ν. Steen, στην Μ. Θωμαΐδου, στην Λ. Μανουσοπούλου, στη Β. Δρακά, στην Λ. Παπαθωμαΐδη, στον Β. Οικονόμου στην Ν. Γριβοπούλου, στην Κ. Γκογκόνη, στην Α. Ραφαήλ για την υποστήριξη και τη βοήθειά τους και στον Κ. Δούκα, και κ. Δρακά για το περιβάλλον που δημιούργησαν για να εργαστούμε.
Βιβλιογραφία [1] Abelson H., A. DiSessa (1981), Turtle Geometry, the Computer as a Medium for Exploring Mathematics, MIT Press [2] Bideaud J., (1991), Les Chemins du Nombre, Universitι de Lille. [3] Blaho A., I. Kalas & P. Tomscanyi, Comenius Logo: Environment for Teachers and Environment for Learners, Eurologo 93, Comenius University, Bratislava. [4] Burke M., R. Genise (1987), Logo and Models of Computation, An Introduction to Computer Science, Addison Wesley [5] Calabrese E., ed (1991), Proceedings of the 3rd European Logo Conference, Eurologo 91, A.S.I. Parma [6] Clayson J., (1988), Visual Modelling with Logo, A Structured Approach to Seeing, MIT Press [7] Doise W. & G. Mugny (1981), Le Dιveloppement Social de l Intelligence, Paris: PUF. [8] Donaldson M. (1978), Children s Mind, London: Fontana Paperbacks. [9] Dunkan K., D. Harris, eds (1985), Computers in Education, Proc. of the IFIP TC 3 4th World Conference, North-Holland [10] Georgiadis P., G. Gyftodimos, Y. Kotsanis, C. Kynigos, eds (1993), Logo-like Learning Environments: Reflection & Prospects, Proceedings of the 4th European Logo Conference, Eurologo 93, University of Athens, August 1993, Doukas School [11] Goldenberg P., Wallace Feurzeig (1987), Exploring Language, MIT Press [12] Harel I., ed (1990), Constructionist Learning, The Media Lab, Cambridge [13] Harper D. (1989), Logo Theory & Practice, Brooks/Code [14] Harvey B. (1985, 1986, 1987), Computer Science Logo Style: Vol 1: Intermediate Programming, Vol 2: Projects, Style and Techniques, Vol 3: Advanced Topics, MIT Press [15] Lawler R. (1985), Computer Experience and Cognitive Development, A Child s Learning in a Computer Culture, Ellis Horwood. [16] Papert S. (1980), Mind-Storms, Children, Computers and Powerful Ideas, Basic Books, New York, [17] Perret-Clermont, A.N. (1980). Social interaction and cognitive development in children. London: Academic press. [18] Schuyten G., M. Valcke, eds (1990), Teacher Education in Logo-Based Environments, Commission of European Communities [19] Solomon C. (1986), Computer Environments for Children: A Reflection on Theories of Learning and Education, MIT Press [20] Weir S. (1986), Cultivating Minds: A Logo Casebook, Haper and Row