ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΓΙΑ ΤΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΠΑΙΔΕΙΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΩΝ ΨΗΦΙΔΩΝ



Σχετικά έγγραφα
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΑΞΗ

Σενάριο 1. Σκιτσάροντας µε Παραλληλόγραµµα. Γνωστική περιοχή: Γεωµετρία (και σχέσεις µεταξύ γενικευµένων αριθµών).

ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΕΣ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕ ΤΟ ΑΒΑΚΙΟ/E-SLATE

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΔΗΜΟΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΦΛΩΡΙΝΑ

Εγχειρίδιο Χρήσης του «Μαθη.Συ.»

Εκπαιδευτικό λογισμικό: Αβάκιο Χελωνόκοσμος Δραστηριότητα 1: «Διερευνώντας τα παραλληλόγραμμα»

αξιοποίηση των ΤΠΕ: Η logo στη διδακτική διδακτική πράξη

Σενάριο 1. Σκιτσάροντας µε παραλληλόγραµµα. (χρήση λογισµικού Χελωνόκοσµος)

ΔΙΔΑΚΤΙΚΉ ΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΏΝ

ΠΑΙΖΟΝΤΑΣ ΜΕ ΙΣΟΠΛΕΥΡΑ ΤΡΙΓΩΝΑ

222 Διδακτική των γνωστικών αντικειμένων

Επιμορφωτικό Σεμινάριο Διδακτικής των Μαθηματικών με ΤΠΕ

Cabri II Plus. Λογισμικό δυναμικής γεωμετρίας

ΠΑΙΖΟΝΤΑΣ ΜΕ ΙΣΟΠΛΕΥΡΑ ΤΡΙΓΩΝΑ

Κατασκευή δυναµικής γραµµατοσειράς

ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΓΩΝΙΩΝ ΤΡΙΓΩΝΟΥ ΚΑΙ ΤΕΤΡΑΠΛΕΥΡΟΥ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΟΥ CABRI

«Αβάκιο» Οδηγός χρήσης Μικρόκοσμου που αποτελείται από τις ψηφίδες Καμβάς, Χελώνα, Γλώσσα, Μεταβολέας, Χρώματα.

Το σενάριο προτείνεται να διεξαχθεί με τη χρήση του Cabri Geometry II.

ΤΟ ΠΡΟΣΗΜΟ ΤΟΥ ΤΡΙΩΝΥΜΟΥ

Η λογαριθµική συνάρτηση και οι ιδιότητές της

Τεχνολογικά εργαλεία To σενάριο προτείνεται να υλοποιηθεί µε το λογισµικό Χελωνόκοσµος.

ΕΦΑΠΤΟΜΕΝΗ ΓΩΝΙΑΣ ΚΑΙ ΚΛΙΣΗ ΕΥΘΕΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Β' ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

Ο πρώτος ηλικιακός κύκλος αφορά μαθητές του νηπιαγωγείου (5-6 χρονών), της Α Δημοτικού (6-7 χρονών) και της Β Δημοτικού (7-8 χρονών).

Το ανοργάνωτο Parking

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

GEOGEBRA και Γεωμετρία, Μέτρηση και Αριθμοί. Ανδρέας Σάββα Σύμβουλος Πληροφορικής ΤΠΕ, Δημοτικής Εκπαίδευσης

1. Τίτλος: Οι κρυµµένοι τριγωνοµετρικοί αριθµοί Συγγραφέας Βλάστος Αιµίλιος. Γνωστική περιοχή των µαθηµατικών: Τριγωνοµετρία

Γεωµετρία Β' Λυκείου. Συµµεταβολή µεγεθών. Εµβαδόν ισοσκελούς τριγώνου. Σύστηµα. συντεταγµένων. Γραφική παράσταση συνάρτησης. Μέγιστη - ελάχιστη τιµή.

Άθροισµα γωνιών τριγώνου, γωνίες ισοπλεύρου, ισοσκελούς τριγώνου και εξωτερική γωνία τριγώνου στην Α Γυµνασίου

Η Έννοια κι η Γραφική Επίλυση Γραμμικού Συστήματος Δύο Εξισώσεων με Δύο Αγνώστους με τη Βοήθεια του Λογισμικού Geogebra

ΣΕΝΑΡΙΟ ΤΠΕ ΓΕΝΙΚΕΥΜΕΝΟ ΠΥΘΑΓΟΡΕΙΟ ΘΕΩΡΗΜΑ - ΝΟΜΟΣ ΣΥΝΗΜΙΤΟΝΩΝ

O πύραυλος. Γνωστικό Αντικείμενο: Φυσική (Δύναμη Μορφές Ενέργειας) - Τεχνολογία Τάξη: Β Γυμνασίου

ισδιάστατοι μετασχηματισμοί ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ισδιάστατοι γεωμετρικοί μετασχηματισμοί

Παράδειγμα «Ημίτονο και ζωγραφική!»: Έχει δει στα μαθηματικά τη γραφική παράσταση της συνάρτησης του ημιτόνου; Σας θυμίζει κάτι η παρακάτω εικόνα;

Η προέλευση του Sketchpad 1

Πώς μπορούμε να δημιουργούμε γεωμετρικά σχέδια με τη Logo;

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. στη γλώσσα προγραμματισμού. Γκέτσιος Βασίλειος

Αναλυτικό Πρόγραμμα Μαθηματικών

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ της ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

1. Η σκοπιμότητα της ένταξης εργαλείων ψηφιακής τεχνολογίας στη Μαθηματική Εκπαίδευση

Σενάριο 5. Μετασχηµατισµοί στο επίπεδο. Γνωστική περιοχή: Γεωµετρία Α' Λυκείου. Συµµετρία ως προς άξονα. Σύστηµα συντεταγµένων.

Ανάλυση δραστηριότητας- φύλλο εργασίας

ΑΠΟ ΤΙΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΣΤΑ ΜΕΓΕΘΗ Ή ΤΟ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΟ; ΜΙΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΜΕΛΕΤΗΣ ΤΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ y=ax+b ΜΕ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ

Χαριτωμένη Καβουρτζικλή (ΑΕΜ: 2738)

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΑΡΑΛΛΗΛΟΓΡΑΜΜΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ LOGO

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

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 ΜΟΤΙΒΑ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΥ 2, 5 ΚΑΙ 10. Αρ2.7 Ανακαλύπτουν, διατυπώνουν και εφαρμόζουν τα κριτήρια διαιρετότητας του 2, 5 και του 10.

Εισαγωγή στην έννοια της συνάρτησης

ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ ΕΝΤΑΣΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΠΟΥ ΔΗΜΙΟΥΡΓΕΙΤΑΙ ΑΠΟ ΔΥΟ ΣΗΜΕΙΑΚΑ ΦΟΡΤΙΑ

ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ - ΟΔΗΓΙΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ

Στ Τάξη. Α/Α Μαθηματικό περιεχόμενο Δείκτες Επιτυχίας Ώρες Διδ. 1 ENOTHTA 1

Ι ΑΚΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

Ανάπτυξη Χωρικής Αντίληψης και Σκέψης

Διερευνητική μάθηση We are researchers, let us do research! (Elbers and Streefland, 2000)

Διδακτική Μαθηματικών Ι Ενδεικτικές οδηγίες για τη δραστηριότητα

Η Δευτερογενής Ανάπτυξη Λογισμικού ως Μέθοδος Αναστοχασμού στην Κατάρτιση Επιμορφωτών

6.2 Τα λογισμικά της συμβολικής έκφρασης

Να επιλύουμε και να διερευνούμε γραμμικά συστήματα. Να ορίζουμε την έννοια του συμβιβαστού και ομογενούς συστήματος.

Σενάριο µαθήµατος µε τίτλο: «Μελέτη του 2 ου νόµου του Newton στο περιβάλλον του Interactive Physics»

Ερωτήµατα σχεδίασης και παρατήρησης (για εστίαση σε συγκεκριµένες πτυχές των αλλαγών στο σχήµα).

Να υπολογίζουμε τους τριγωνομετρικούς αριθμούς οξείας γωνίας. Τη γωνία σε κανονική θέση και τους τριγωνομετρικούς αριθμούς γωνίας σε κανονική θέση.

Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται οι τρεις τρόποι νοηµατοδότησης της ταυτότητας α 3 +β 3 +3αβ(α+β)......

Εφαρμογές Προσομοίωσης

ΕΚΦΩΝΗΣΗ ΕΛΕΥΘΕΡΟΥ ΘΕΜΑΤΟΣ. Μελέτη της συνάρτησης f(x)=ηµx

Βασικές Εντολές MicroWorlds Pro.

Το διαστημόπλοιο. Γνωστικό Αντικείμενο: Φυσική (Δυναμική σε μία διάσταση - Δυναμική στο επίπεδο) Τάξη: Α Λυκείου

Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕ ΤΗ ΓΛΩΣΣΑ MicroWorlds Pro

Γρήγορη Εκκίνηση. Όταν ξεκινήσετε το GeoGebra, εμφανίζεται το παρακάτω παράθυρο:

Λογισµικό µε γλώσσα προγραµµατισµού. Logo. Εισαγωγή στη Γεωµετρία της Χελώνας ΧΕΛΩΝΟΚΟΣΜΟΣ

άλγεβρα και αλγεβρική σκέψη στην πρώτη σχολική περίοδο (Νηπιαγωγείο Δημοτικό) μαρία καλδρυμίδου

Πρακτική Άσκηση σε σχολεία της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης

Οδηγίες για το Geogebra Μωυσιάδης Πολυχρόνης Δόρτσιος Κώστας

Ενότητα 1: Απλές εντολές γραφικών

Η Αξιοποίηση Τρισδιάστατων Αναπαραστάσεων στα Μαθηματικά και στην Πληροφορική: Το Περιβάλλον Χελωνόσφαιρα

Γεωργία Ε. Αντωνέλου Επιστημονικό Προσωπικό ΕΕΥΕΜ Μαθηματικός, Msc.

Σχεδίαση και ανάπτυξη εκπαιδευτικών σεναρίων και δραστηριοτήτων αξιοποιώντας Logo-like περιβάλλον στο ηµοτικό Σχολείο

Ο παρακάτω πίνακας τιμών θα βοηθήσει να γίνει πιο κατανοητή η λειτουργία των εντολών της συγκεκριμένης άσκησης. Α/Α Εντολές Μνήμη (Μεταβλητή α) Οθόνη

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

Λογισμικό διδασκαλίας των μαθηματικών της Γ Τάξης Γυμνασίου

ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΟΥ ΜΕΡΟΥΣ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ GEOGEBRA

Επαναλαμβάνοντας το Ισόπλευρο Τρίγωνο με Δύο Κώδικες

ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Α ΤΑΞΗ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΕΞΕΤΑΣΤΕΑ ΥΛΗ

Μαθητές Β ΕΠΑ.Λ. Σωτήρης Δ. Χασάπης. 4-5 διδακτικές ώρες, ανάλογα με το γενικότερο επίπεδο της τάξης.

ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΗΣ ΕΝΝΟΙΑΣ ΤΟΥ ΟΡΙΟΥ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΕ Π ΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ Π ΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Ηµίτονο-Συνηµίτονο: Μία ιδακτική Πρόταση Βασισµένη στη Χρήση Λογισµικού Πολλαπλών Αναπαράστασεων

Εκπαιδευτικό Σενάριο: Αναλογίες. Βασίλης Παπαγεωργίου

Ιπτάμενες Μηχανές. Οδηγός για το Μαθητή

Προγραμματισμός Η/Υ. Προτεινόμενα θέματα εξετάσεων Εργαστήριο. Μέρος 1 ό. ΤΕΙ Λάρισας- Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Πολιτικών Έργων Υποδομής

Παιδαγωγικές δραστηριότητες μοντελοποίησης με χρήση ανοικτών υπολογιστικών περιβαλλόντων

Η LOGO ΩΣ ΕΡΓΑΛΕΙΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΝΟΙΑΣ ΤΟΥ ΚΥΚΛΟΥ

Παιδαγωγικό σενάριο : Μελέτη της συνάρτησης y=αx

Α ΤΑΞΗ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΛ I.

Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο

Η έννοια της κάλυψης του επιπέδου με κανονικά πολύγωνα.

«Το Λογισμικό Αράχνη Επικουρικό Εργαλείο στην Διδασκαλία του Προγραμματισμού»

Το σενάριο προτείνεται να υλοποιηθεί με το λογισμικό Geogebra.

Ενδεικτική Οργάνωση Ενοτήτων. E Τάξη. Α/Α Μαθηματικό περιεχόμενο Δείκτες Επιτυχίας Ώρες Διδ. 1 ENOTHTA 1

Αντιστρόφως ανάλογα ποσά

To σενάριο προτείνεται να υλοποιηθεί µε το λογισµικό Function probe.

Transcript:

ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΓΙΑ ΤΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΠΑΙΔΕΙΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΩΝ ΨΗΦΙΔΩΝ Χ. Κυνηγός, Τομέας Παιδαγωγικής, ΦΠΨ, Φιλοσοφική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών, και Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών Η αρχιτεκτονική των ψηφίδων Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί η αρχιτεκτονική των ψηφίδων (component oriented architecture) που αποτελεί ταυτόχρονα μια μέθοδο ανάπτυξης λογισμικού αλλά και μια φιλοσοφία και αντίληψη για τη δομή, τα χαρακτηριστικά και τη χρήση του (Rochelle et al., in press). Το κύριο χαρακτηριστικό της αρχιτεκτονικής αυτής είναι ότι επιτρέπει τη δημιουργία υπολογιστικών αντικειμένων (λογισμικού) τα οποία έχουν εξαιρετικά υψηλό βαθμό διαλειτουργικότητας (interoperability). Το στοιχείο αυτό επιτρέπει την κατασκευή μονάδων λογισμικού που μπορεί να είναι τεχνικά πολύπλοκες κατασκευές, αλλά ταυτόχρονα παίζουν το ρόλο δομικών λίθων στο περιβάλλον, χωρίς απαραίτητα το καθένα να έχει από μόνο του λειτουργικότητα πλήρους λογισμικού. Η λειτουργικότητα που χρειάζεται για λογισμικό όπως το εννοούμε με την κλασσική έννοια επιτυγχάνεται πολύ απλά με τη διασύνδεση ψηφίδων μεταξύ τους. Αυτό επιτρέπει τη δημιουργία μιας ομάδας ψηφίδων, η κάθε μια από τις οποίες έχει βασικές λειτουργικότητες απαραίτητες σε μια πλειάδα από λογισμικά. Η σύνδεση αυτή μάλιστα είναι ανοικτή στο χρήστη και δεν αποτελεί «προνόμιο» του προγραμματιστή (Eisenberg, 1995). Το κέρδος είναι ότι με την κλασσική μέθοδο οι λειτουργικότητες αυτές πρέπει να κατασκευάζονται από την αρχή για κάθε λογισμικό ενώ με την αρχιτεκτονική των ψηφίδων η ένταξη μιας τέτοιας λειτουργικότητας απαιτεί απλά την σύνδεση της σχετικής ψηφίδας. Με τον τρόπο αυτό, οι ψηφίδες που αναπτύσσονται μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν σε διαφορετικούς συνδυασμούς αυξάνοντας έτσι εκρηκτικά τη δυνατότητα αξιοποίησης του αποτελέσματος εξειδικευμένης ανάπτυξης λογισμικού (disessa, 1997). Ειδικά στην περίπτωση του εκπαιδευτικού λογισμικού που απαιτεί εξαιρετικά υψηλό βαθμό εξειδίκευσης και άρα έχει μεγάλο κόστος (Solloway, 1998), είναι ευνόητη η σημασία και προοπτική αυτής της αρχιτεκτονικής. Ψηφίδες και μαθηματικά Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους η αρχιτεκτονική των ψηφίδων έχει ενδιαφέρον για τα μαθηματικά και τη μαθηματική παιδεία (Kynigos et. al., 1997). Το πρώτο πεδίο ενδιαφέροντος είναι το μέσο διασύνδεσης και ελέγχου λειτουργικότητας των ψηφίδων. Στο «Αβάκιο», το περιβάλλον λειτουργίας ψηφίδων λογισμικού που αναπτύσσουμε στο ΙΤΥ (www.e-slate.gr), λειτουργεί ταυτόχρονα εικονοστραφές και προγραμματιστικό (scripting) μέσο διασύνδεσης ψηφίδων. Για το δεύτερο, επιλέξαμε να δημιουργήσουμε μια ξεχωριστή ψηφίδα «γλώσσας» από την οποία ο χρήστης μπορεί να συνδέσει ψηφίδες μεταξύ τους, να ελέγξει τη λειτουργία τους και να μεταφέρει πληροφορίες από τη μία στην άλλη. Η γλώσσα που επιλέξαμε είναι η Logo λόγω της καθαρά μαθηματικής της υπόστασης ως συναρτησιακή, διαδικαστική και δομημένη, αλλά και λόγω της παιδαγωγικής θεμελίωσης που τη διέπει. Με τον τρόπο αυτό μπορεί ο χρήστης να «κατασκευάσει» λογισμικό ή να προκαλέσει συνδυασμένη συμπεριφορά σε ψηφίδες με συμβολικό τρόπο και να κρατήσει την περιγραφή αυτών που δημιουργεί για μετέπειτα επεξεργασία και γενίκευση. Κάθε τέτοια περιγραφή, π.χ., μπορεί να έχει τη μορφή ενός προγράμματος το οποίο μπορεί να είναι παραμετρικό ή ακόμα και αναδρομικό. Το δεύτερο πεδίο, είναι η μαθηματική υπόσταση και χαρακτήρας οποιασδήποτε επιμέρους ψηφίδας αναπτύσσεται. Στο κλασσικού τύπου λογισμικό πολλές φορές (ιδίως όταν δεν αφορά τα μαθηματικά) βρίσκουμε λογικές ανακολουθίες και αντιφάσεις, καθώς και συμπεριφορά που είτε έχει αναντιστοιχία με το πλαίσιο λειτουργικότητας, είτε μπερδεύει το χρήστη ως προς τη λογική λειτουργίας της (δεν έχουμε παρά να δούμε τη μπάρα που ενημερώνει για το ρυθμό με τον οποίο εισέρχονται τα μηνύματά μας στο NETSCAPE). Με την αρχιτεκτονική αυτή, είναι πρόκληση να αναπτυχθούν σωστά από πλευράς μαθηματικής συμπεριφοράς ψηφίδες που μπορεί να βρίσκουμε σε μεγάλο εύρος από λογισμικά. Η όλη έννοια του ποια είναι μια μονάδα λογισμικού τίθεται υπό συζήτηση και με αυτό τον τρόπο δίνεται η ευκαιρία να δημιουργηθεί νέα αντίληψη για μεγάλο αριθμό λειτουργικοτήτων. Ας υποθέσουμε, π.χ., ότι στόχος είναι η ανάπτυξη μιας ψηφίδας που όταν συνδέεται με ψηφίδα που έχει πάνω από δύο παραμέτρους, δίνει τη γραφική παράσταση οποιουδήποτε ζεύγους διαλέξει ο χρήστης. Η ψηφίδα αυτή θα πρέπει να σχεδιαστεί για μεγάλο εύρος από καταστάσεις πολλές από τις οποίες δεν μπορεί να προβλέψει αυτός που την αναπτύσσει. Από τη στιγμή που υπάρχει όμως θα μπορούμε να έχουμε ενιαία, μαθηματικά άρτια αναπαράσταση μεγεθών για οποιοδήποτε λογισμικό μπορούμε να φανταστούμε. Το τρίτο πεδίο έρχεται σα φυσική συνέπεια του δεύτερου. Αφορά την ιδέα της κατασκευής βασικών (generic) μαθηματικών ψηφίδων. Μια τέτοια ψηφίδα, που την ονομάσαμε «εργαλείο μεταβλητότητας» ή «μεταβολέα» αναπτύσσουμε εξελικτικά τον τελευταίο καιρό. Ο σχεδιασμός είναι, όταν η ψηφίδα αυτή συνδεθεί με οποιαδήποτε άλλη έχει παραμετρική συμπεριφορά, δίνει στο χρήστη ένα εργαλείο άμεσου χειρισμού της μεταβολής της ανεξάρτητης μεταβλητής με συνεχή τρόπο ώστε να αλλάζει αντίστοιχα το περιεχόμενο του λογισμικού σε συνάρτηση με την αλλαγή της τιμής της μεταβλητής. Στην παρουσίαση θα δοθούν παραδείγματα χρήσης του εργαλείου στον κλασσικό κόσμο της γεωμετρίας. Τέλος, υπάρχει και η λειτουργικότητα των κλασσικών λογισμικών για τα μαθηματικά και το ζήτημα του ποια δομή ψηφίδων είναι λογικό να χρησιμοποιηθεί. Για παράδειγμα, είμαστε στη διαδικασία υλοποίησης ψηφίδας βάσης 450

δεδομένων, ψηφίδας προγραμματιζόμενης αριθμομηχανής, ψηφίδας γραφικών παραστάσεων και ψηφίδας συνόλων. Σε ποιο βαθμό θα μπορούσαν αυτές να «κολλήσουν» σε συνδυασμούς ψηφίδων για την παραγωγή λογισμικού με μεγάλο εύρος από λειτουργίες; Ένα παράδειγμα μαθηματικής Ψηφίδας: Ο Μεταβολέας H μεταβλητότητα βρίσκεται στην καρδιά πολλών σημαντικών περιοχών των μαθηματικών. Η σχετική έρευνα έχει δείξει ότι οι μαθητές δυσκολεύονται μέσω των κλασσικών μαθηματικών αναπαραστάσεων της έννοιας να πραγματοποιήσουν την απαραίτητη αφαίρεση από ένα συγκεκριμένο στιγμιότυπο ενός αντικειμένου που αλλάζει στη διαδικασία ή τον κανόνα με τον οποίο η αλλαγή αυτή μπορεί να ερμηνευθεί. Η πρόθεσή μας είναι ο χειρισμός του εργαλείου να προσφέρει μια ή περισσότερες αναπαραστάσεις του πώς μια κατάσταση συμπεριφέρεται όταν μια παράμετρός της αλλάζει, και κυρίως, ενόσω αλλάζει. To εργαλείο μεταβλητότητας είναι σχεδιασμένο να μπορεί να συνδεθεί με οποιαδήποτε άλλη ψηφίδα που είναι σχεδιασμένη να ενσωματώνει κάποια μορφή συστηματικής μεταβλητότητας την οποία ως εκπαιδευτικοί θέλουμε οι χρήστες να μπορούν να χρησιμοποιούν, διερευνούν και διακρίνουν. Στην τωρινή του μορφή που είναι αυτή του ενός δρομέα για κάθε μεταβλητή, το εργαλείο μεταβλητότητας επιτρέπει στο χρήστη να αποφασίσει το εύρος των τιμών των μεταβλητών ποσοτήτων και το βήμα από τη μια τιμή στην επόμενη. Η χρήση του παρέχει το αίσθημα του χειρισμού, της καθοδήγησης και του ελέγχου ενός φαινομένου ή ενός αντικειμένου ενώ αλλάζει μια ή περισσότερες παραμέτρους του με έναν απτό κατανοητό γραμμικό τρόπο. Το υπολογιστικό περιβάλλον Τον μεταβολέα, στην πρώτη του μορφή, τον υλοποιήσαμε ώστε να λειτουργεί σε ένα «γνωστό» περιβάλλον που χαρακτηρίζεται από τη συλλειτουργία τεσσάρων ψηφίδων: - Την ψηφίδα γλώσσα, που δίνει δυνατότητα συμβολικής έκφρασης εννοιών. - Την ψηφίδα agent, που αποτελεί την προσoμοίωση ενός αγωγού που δέχεται εντολές που αλλάζουν τη θέση και τον προσανατολισμό του ανάλογα με τη λειτουργικότητα της ψηφίδας με την οποία συνδέεται (εδώ πρόκειται για τη γνωστή «χελώνα» της Logo). - Την ψηφίδα γραφικών, με την οποία αναπαρίστανται γραφικά οι εντολές της γλώσσας και δίνεται η δυνατότητα ελεύθερου σχεδίου. - Το εργαλείο μεταβλητότητας, που παρέχει δυνατότητα άμεσου χειρισμού μεταβλητών παραμέτρων. Οι ψηφίδες αυτές συνδεόμενες μεταξύ τους δημιουργούν ένα περιβάλλον που επιτρέπει στο μαθητή να εκφράσει μαθηματικές σχέσεις με σύμβολα, να δει τον τρόπο που αυτές αναπαρίστανται γραφικά, καθώς και να χειριστεί άμεσα με συνεχή τρόπο τη μεταβλητότητα μαθηματικών μεγεθών. Η δυνατότητα για πολλαπλή αναπαράσταση μιας έννοιας, καθώς και η δυναμική αλλαγή μιας μεταβλητής ποσότητας, είναι τα χαρακτηριστικά του υπολογιστικού αυτού περιβάλλοντος που μπορούν, με κατάλληλο σχεδιασμό, να γίνουν γεννήτορες δυναμικών εργαλείων πολλών αλγεβρικών και γεωμετρικών εννοιών. Οι μαθησιακές δυνατότητες σε ένα τέτοιο περιβάλλον είναι πολλαπλές. Τα παιδιά έχουν τη δυνατότητα να εργάζονται για την επίτευξη ενός στόχου αλληλεπιδρώντας με διαφορετικές αναπαραστάσεις της ίδιας έννοιας και παράλληλα να εμπλέκονται σε μια διαδικασία επίλυσης προβλημάτων (που ενέχει διαδικασίες όπως: εκτέλεση εντολών, παρατήρηση αποτελεσμάτων, σύγκριση με τον αρχικό στόχο, ανάλογη διόρθωση της μεθόδου που ακολουθήθηκε, προσδιορισμός νέου στόχου) που τα οφέλη της βρίσκουν ευρεία εφαρμογή μέσα και έξω από το σχολικό περιβάλλον. Παράδειγμα Μικρόκοσμου με το Μεταβολέα: H γωνία Λαμβάνοντας υπόψη τις δυσκολίες αναπαράστασης και κατανόησης της έννοιας της γωνίας, σχεδιάσαμε ένα εργαλείο (διαδικασία) με το οποίο οι μαθητές μπορούν να χειριστούν δυναμικά μια αναπαράσταση της γωνίας με μεταβλητές ποσότητες το γωνιακό στοιχείο και τις δύο πλευρές. Θέτοντας ως μεταβλητές τις πλευρές δίνουμε τη δυνατότητα στο χρήστη να μεταβάλλει όλα τα δομικά χαρακτηριστικά της γωνίας και έτσι να έχει μεγαλύτερο εύρος διερευνήσεων της αναπαράστασής της. Γράφουμε στον interpreter την παρακάτω διαδικασία: για γωνία : α :β :γ μπροστά :α πίσω :α αριστερά :γ μπροστά :β πίσω :β τέλος 451

Ο Μικρόκοσμος της Γωνίας Στη διαδικασία αυτή οι μεταβλητές α, β αντιστοιχούν στις πλευρές της γωνίας και η γ στη στροφή της χελώνας, που στην περίπτωση αυτή ταυτίζεται με τη σχηματιζόμενη γωνία. Αυτή η αναπαράσταση της γωνίας, παρόλο που σχεδιάζεται με βάση τον δυναμικό ορισμό της, έχει ενσωματωμένο και τον στατικό ορισμό, αφού με τη βοήθεια του μεταβολέα δίνεται η δυνατότητα αλλαγής των στατικών μεγεθών της γωνίας (πλευρές). Για τη γραφική αναπαράσταση των εντολών στον interpreter δίνουμε αρχικές τιμές στις τρεις μεταβλητές (για παράδειγμα α=80, β=100, γ=45), οπότε εμφανίζεται στην ψηφίδα γραφικών το αντίστοιχο σχήμα (μια γωνία 45 με πλευρές 80 και 100). Ενεργοποιώντας το μεταβολέα εμφανίζονται τρεις μπάρες (μία για κάθε μεταβλητή), οι οποίες έχουν ορισμένες αρχική και τελική αριθμητική τιμή, μεταξύ των οποίων μπορεί να κινούνται οι μεταβλητές ποσότητες. Η μετακίνηση στις διαφορετικές τιμές του μεταβολέα επιτυγχάνεται αν μετακινηθεί με το ποντίκι ο κατάλληλος δείκτης που υπάρχει σχεδιασμένος πάνω σε κάθε μπάρα. Τόσο τα όρια των αριθμητικών τιμών της μεταβολής όσο και το βήμα μεταβολής μπορεί να αλλάξουν από το χρήστη. Σε κάθε αλλαγή των αριθμητικών τιμών μιας μεταβλητής στο μεταβολέα, εμφανίζεται αυτόματα και η αντίστοιχη αλλαγή που επισυμβαίνει στο σχήμα στο χώρο των γραφικών. Ο σκοπός της δραστηριότητας για τους μαθητές είναι πρώτα να χειριστούν τη συγκεκριμένη διαδικασία και να βγάλουν συμπεράσματα για την αναπαράσταση και την έννοια της γωνίας και στη συνέχεια να κατασκευάσουν δικά τους αντικείμενα υπό γωνία, ουσιαστικά αντικαθιστώντας τις δύο γραμμές. Τα αντικείμενα αυτά θα μπορούσαν βέβαια να ήταν οποιαδήποτε, καθιστώντας τη δραστηριότητα ουσιαστικά σε κατασκευή μαθηματικού μοντέλου κάποιου φαινομένου (π.χ. δείκτες ρολογιού). Είναι φανερό ότι στη συνδυασμένη χρήση εργαλείου και μεταβολέα μπορεί να εμπλακούν πολλές άλλες αλγεβρικές και γεωμετρικές έννοιες, που βρίσκονται διάσπαρτες στο αναλυτικό πρόγραμμα των μαθηματικών. Σε όλες τις δραστηριότητες που μπορεί να σχεδιαστούν με χρήση του μεταβολέα, ενυπάρχει μια καθαρά αλγεβρική έννοια, η έννοια της μεταβλητής, της οποίας η γνώση σε ένα πρώτο στάδιο απαιτείται, αλλά για την οποία στη συνέχεια, μέσω τέτοιων δραστηριοτήτων, δίνεται ένα ευρύ πλαίσιο εφαρμογών και πειραματισμού. Εναλλακτικά μαθηματικά: ο μικρόκοσμος του ημιτόνου Στο μικρόκοσμο αυτό χρησιμοποιούμε μια άλλη αναπαράσταση του μεταβολέα, το δισδιάστατο μεταβολέα. Όταν με τον ίδιο τρόπο εκτελείται μια διαδικασία με κάποια τιμή και γίνεται κλικ στο ίχνος της γραφικής αναπαράστασης ενεργοποιείται ο μονοδιάστατος μεταβολέας. Ο χρήστης μπορεί τότε να επιλέξει δύο μεταβλητές οι οποίες αναπαριστούνται σε δύο αντίστοιχους κάθετους άξονες ενός επιπέδου. Σούρσιμο του ποντικιού πάνω στο επίπεδο προκαλεί μεταβολή αντίστοιχα των δύο αυτών μεταβλητών. Για το σχεδιασμό του μικρόκοσμου χρησιμοποιήσαμε την εξής τεχνική: για την κατασκευή ενός γεωμετρικού σχήματος που εμπεριέχει μια ιδιότητα μπορούμε να εκφράσουμε αυτήν με αντίστοιχες μαθηματικές εκφράσεις που να περιέχουν μια μεταβλητή ποσότητα. Για παράδειγμα, για να φτιάχνει η διαδικασία «τρι» ένα ορθογώνιο τρίγωνο θα έπρεπε αντί για «μπροστά 100*:ψ» να βάλουμε «μπροστά ημ:ψ». Για τις ανάγκες του μικρόκοσμου όμως, «ελευθερώνουμε» την ιδιότητα αυτή βάζοντας δύο διαφορετικές μεταβλητές. Έτσι, το σχήμα δεν είναι ορθογώνιο τρίγωνο για όλες τις τιμές των μεταβλητών και ο μαθητής προσπαθεί να βρεί τις τιμές για τις οποίες το σχήμα γίνεται ορθογώνιο. Με τη διερεύνηση αυτή στόχος είναι να κάνει εικασίες και πειράματα και τελικά να «ανακαλύψει» την ιδιότητα και να εκφράσει ο ίδιος τη μία μεταβλητή συναρτήσει της άλλης. Στη συγκεκριμένη περίπτωση το ερώτημα στο μαθητή είναι: βρες τα σημεία στο επίπεδο του δισδιάστατου μεταβολέα για τα οποία το σχήμα να είναι ένα ορθογώνιο. Μετά από την αντίστοιχη διερεύνηση, τα σημεία αυτά είναι βέβαια μια συνεχής γραμμή, η συνάρτηση του ημιτόνου. 452

Για τρι :x :y δεξιά 90 - :x μπροστά 100 δεξιά 90 + :x μπροστά 100*:y δεξιά 90 μπροστά 100*cos :x τέλος Ο Μικρόκοσμος του Ημιτόνου Τι ακριβώς συμβαίνει εδώ; Συνήθως στα μαθηματικά έχουμε την αλγεβρική έκφραση πρώτα και την γεωμετρική ή την καρτεσιανή αναπαράσταση ως μέσο αναπαράστασής της. Συχνά, παλινδρομούμε μεταξύ της σχέσης και της αναπαράστασης, αλλά με βασικό μοντέλο το ότι αναπαριστούμε μια σχέση. Εδώ, ο μαθητής ουσιαστικά χρησιμοποιεί το καρτεσιανό επίπεδο για να «κατασκευάσει» τη γεωμετρική και κατ επέκταση την αλγεβρική σχέση. Έτσι αποκτά μια κιναισθητική εμπειρία του πώς η συνάρτηση του ημιτόνου καταλήγει στο να περιγράφει το ορθογώνιο στον τριγωνομετρικό κύκλο, τι συμβαίνει όταν ξεφεύγουμε έξω από το ίχνος της συνάρτησης, τη σημασία που έχει το ίχνος να είναι ακριβές το τρεμοπαίξιμο του χεριού που φαίνεται στο σχήμα δείχνει ότι το ίχνος αυτό κατασκευάζει το τρίγωνο «στο περίπου» και ότι εάν θέλουμε ακρίβεια κατασκευής πρέπει να το εκφράσουμε μαθηματικά. Τη σημασία της διερεύνησης εναλλακτικών μαθηματικών ή τρόπων διεξαγωγής μαθηματικών διερευνήσεων διαπραγματεύονται οι Noss and Hoyles, 1996. Τη σημασία της επιστημολογικής προσέγγισης στο σχεδιασμό και τη χρήση τέτοιων εργαλείων συζητά ο disessa, 1995. Συμπεράσματα -Η ανάπτυξη διερευνητικού λογισμικού απαιτεί διαφορετικές κατηγορίες ανθρώπων να συνεργαστούν στο περιθώριο άλλων ειδικοτήτων και ενδιαφερόντων. Στο πλαίσιο της αρχιτεκτονικής των ψηφίδων πολλές λειτουργικότητες σχεδιασμένες από μηχανικούς κάτω από τις οδηγίες παιδαγωγών μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους τελικούς χρήστες για την παραγωγή διερευνητικών περιβαλλόντων. -Ο σχεδιασμός ψηφίδων για τα μαθηματικά αποτελεί καθεαυτή μια μαθηματική δραστηριότητα που μας ωθεί να ξανασκεφτούμε τι είναι μαθηματικό αντικείμενο και μαθηματική συμπεριφορά λογισμικού, καθώς και να επανεκτιμήσουμε τα ίδια τα μαθηματικά και τις ικανότητες και χαρακτηριστικά της μαθηματικής σκέψης που θέλουμε να δώσουμε στους μαθητές μας. -Το εργαλείο μεταβλητότητας επιτρέπει την αναζήτηση εναλλακτικών μαθηματικών (Papert, 1993) έχοντας στόχο να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία δομών που εξαρτώνται από μεταβλητές και τον έλεγχο της συμπεριφοράς τους διαμέσου του χειρισμού της αλλαγής των τιμών των μεταβλητών αυτών ανεξάρτητα από το αν οι δομές αναπαρίστανται γραφικά ή αριθμητικά. Βιβλιογραφία DiSessa, A. (1997) Open toolsets: new ends and new means in learning mathematics and science with computers, Proceedings of the 21 st Psychology of Mathematics Education Conference, Finland, Lahti, Pekhonenen (Ed). DiSessa, A. (1995) Epistemology and Systems Design, in, in Computers and Exploratory Learning, A. disessa, C. Hoyles and R. Noss (eds.), Computers and Exploratory Learning, Springer Verlag NATO ASI Series, pp.16-29. Eisenberg, M.:1995, Creating Software Applications for Children: Some thoughts about Design, in Computers and Exploratory Learning, A. disessa, C. Hoyles and R. Noss (eds.), Computers and Exploratory Learning, Springer Verlag NATO ASI Series, pp.175-196. 453

Rochelle, J. Koutlis, M, Reppening A. et. al. Lessons from Research with Educational Software Components, paper submitted to IEE Computer. Papert, S. (1993) The Children s Machine, Rethinking School in the Age of the Computer, New York: Basic Books, Noss, R. and Hoyles, C. (1996), Windows on Mathematical Meanings, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/London. Kynigos, C., Koutlis, M. & Hadzilakos, Th. (1997) Mathematics with Component-Oriented Exploratory Software, Journal for Computers and Mathematical Learning, Editor in Chief, S. Papert, Kluwer Academic Press. Solloway E. (1998) No one is Making Money in Educational Software, Communications of the ACM, 41, 2, 11-15. 454