Διδασκαλία της δομής επανάληψης ΟΣΟ με το στο διαδικτυακό προγραμματιστικό περιβάλλον App Inventor Αλεξόπουλος Θοδωρής Εκπαιδευτικός ΠΕ20
[email protected]
Γκούντης Θοδωρής Εκπαιδευτικός ΠΕ20
[email protected]
Μπερδούσης Ιωάννης Εκπαιδευτικός ΠΕ19, Msc, MA
[email protected]
Περίληψη Το παρόν διδακτικό σενάριο προσπαθεί να δώσει μια άλλη οπτική γωνία στην εκμάθηση της επαναληπτικής δομής ΟΣΟ_ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ. Εισάγει την εκμάθηση της με τη χρήση του λογισμικού App Inventor και προσπαθεί να κάνει την διεξαγωγή του μαθήματος πιο ενδιαφέρουσα αλλά και πιο ελκυστική για τους μαθητές. Γίνεται προσπάθεια δημιουργίας εφαρμογών για έξυπνες φορητές συσκευές με λειτουργικό σύστημα Android από τους μαθητές. Το διδακτικό σενάριο είναι έτσι δομημένο ώστε οι μαθητές να ακολουθούν τα αναλυτικά βήματα και να φτάνουν στην επίτευξη των στόχων. Λέξεις - κλειδιά: εκπαιδευτικό σενάριο, δομή επανάληψης, app inventor.
Εισαγωγή Οι μαθητές από την στιγμή που εισήλθε το μάθημα του προγραμματισμού στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση αντιμετωπίζουν ένα σοβαρό πρόβλημα, να μάθουν να σκέφτονται με προγραμματιστικό τρόπο. Στη διδακτική της πληροφορικής ένα ζήτημα που απασχολεί πάντα είναι να βρεθούν τρόποι να βελτιστοποιήσουμε την διδασκαλία των εννοιών προγραμματισμού (Γόγουλου, Γουλή, και Γρηγοριάδου,. 2009). Οι δομές επανάληψης ΓΙΑ και ΟΣΟ_ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ είναι δύσκολο να κατανοηθούν και να εκτελεστούν από ένα αρχάριο προγραμματιστή (Soloway, 1983; Milne & Rowe, 2002; Γρηγοριάδου, Γόγουλου, Γουλή, 2004 ). Υπάρχουν πολλές εναλλακτικές λύσεις για να κάνει ένας νέος προγραμματιστής τα πρώτα του βήματα και μια από αυτές είναι ο οπτικός προγραμματισμός. Υπάρχουν οπτικά αντικείμενα που αναπαρίστανται από σχήματα και χρησιμοποιούν διάφορες εντολές (Cranor & Apte, 1994). Η χρήση τους είναι απλή (drag & drop) και επιτρέπουν μόνο τις σωστές ενώσεις μεταξύ των μπλοκς. Σε πολλές έρευνες για το πώς πρέπει να διδάσκεται ο προγραμματισμός έχουν βρεθεί πολλά προβλήματα, ένα από αυτά είναι ότι οι μαθητές δεν το αντιμετωπίζουν σαν ένα μάθημά με κύρος (Kolikant, 2004) και ακόμα και οι γλώσσες προγραμματισμού που χρησιμοποιούνται δεν φαίνεται να πείθουν τους μαθητές ότι πρόκειται να μάθουν κάτι αξιόλογο. Για παράδειγμα στα μάτια των μαθητών η γλώσσα προγραμματισμού LOGO είναι πολύ χαμηλά σε σχέση με εμπορικές γλώσσες όπως C,C++ ή Java. Οι Kinnunen & Malmi (Kinnunen & Malmi, 2006) αναφέρουν πως οι μαθητές έχουν ___________________________________________________________________________ ISBN: 978-960-99435-8-1 "Η εκπαίδευση στην εποχή των Τ.Π.Ε." Τα Πρακτικά του Συνεδρίου. Αθήνα, 7 & 8 Νοεμβρίου 2015
χαμηλά κίνητρα για να ασχοληθούν με τον προγραμματισμό και για αυτό τον απορρίπτουν. Σύμφωνα με τον Papert (Papert, 1998) ο προγραμματισμός μαθαίνεται πιο αποδοτικά και ελκυστικά αν διδαχτεί μέσω της διαδικασίας του ηλεκτρονικού παιχνιδιού. Καθώς η μάθηση είναι βασισμένη στην τεχνολογία και μπορεί να γίνει πολύ πιο διασκεδαστική , o μαθητής μπορεί να ικανοποιηθεί άμεσα και έτσι επιτυγχάνεται ο σκοπός της μάθησης (O'Kelly, J. & Gibson, P., 2006). Οι μαθητές αφιερώνουν πολλές από τις ελεύθερες ώρες του σε ηλεκτρονικά παιχνίδια και έτσι γίνεται ελκυστικό ως προς τους μαθητές (Malone, 1981). Έχει πολύ ενδιαφέρον γιατί εμπεριέχει διάφορα είδη από τεχνολογικούς τομείς όπως θέματα τεχνητής νοημοσύνης, προσομοίωσης και άλλων προσεγγίσεων όπως εφαρμογών κινητών τηλεφώνων κ.α.. Σύμφωνα με τον Martocchio (Martocchio et al., 1992) οι μαθητές μπορούν να προσεγγίσουν την τεχνολογία με ένα πιο εντυπωσιακό στυλ και να αναπτύξουν δεξιότητες στην πληροφορική. Το σενάριο που θα δούμε παρακάτω θα μπορούσε να γίνει υπό προϋποθέσεις τόσο στα μαθήματα του Γυμνασίου αλλά και στο Λύκειο και ΕΠΑΛ καθώς η δομή επανάληψης είναι στην ύλη της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Οι μαθητές στα πλαίσια του εργαστηρίου θα χωριστούν σε ομάδες των 2-3 ατόμων ανάλογα με τους διαθέσιμους υπολογιστές κάθε φορά και μέσω φύλλων εργασιών προσπαθούν να εμπεδώσουν την έννοια της δομής επανάληψης ΟΣΟ. Ο καθηγητής έχει υποστηρικτικό ρόλο στην τάξη και δεν αρκείται μόνο στο μοίρασμα των φύλλων εργασίας. Ελέγχει τις απαντήσεις των μαθητών και συμβουλεύοντας τους καθώς και καθοδηγώντας τους. Προσπαθεί να βρίσκεται στο χώρο για να βοηθάει τους μαθητές και να τους ενθαρρύνει. Θέλουμε οι μαθητές να αναπτύξουν κοινωνικές αλλά και συνεργατικές δεξιότητες και να επωφεληθούν από την συνεργατική διαδικασία. Είναι γνωστό ότι οι μαθητές μαθαίνουν καλύτερα αλληλοεπιδρώντας με το περιβάλλον και τα προβλήματα που συναντούν αλλά και στη συνέχεια επιλύουν είναι η πηγή τις γνώσης. Ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να έχει ετοιμάσει από πριν κάποια κομμάτια της εφαρμογής ώστε να μην χάνουν χρόνο οι μαθητές. Για παράδειγμα θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει το σχεδιαστικό κομμάτι της εφαρμογής και να ζητά από τους μαθητές να το προγραμματίσουν έτσι ώστε να παραχθεί και αποτέλεσμα αλλά και γνώση. Το έτοιμα κομμάτια της εφαρμογής θα μπορούσαν να τοποθετηθούν στον σκληρό δίσκο του τοπικού δικτύου και να έχουν πρόσβαση όλοι οι μαθητές. Το διδακτικό σενάριο Το συγκεκριμένο εκπαιδευτικό σενάριο θα ασχοληθεί με την εκμάθηση της δομής επανάληψης ΟΣΟ με την χρήση του λογισμικού App Inventor. Η προβλεπόμενη διάρκεια του σεναρίου είναι 4 διδακτικές ώρες. Αρχικά ο καθηγητής με την τεχνική της εισήγησης (Τριλιανός, 2004) προσπαθεί να μεταφέρει στους μαθητές πως όλοι ___________________________________________________________________________ ISBN: 978-960-99435-8-1 "Η εκπαίδευση στην εποχή των Τ.Π.Ε." Τα Πρακτικά του Συνεδρίου. Αθήνα, 7 & 8 Νοεμβρίου 2015
σχεδόν έχουν μια εμπειρία χρήσης εφαρμογών κινητών συσκευών. Στη συνέχεια με την τεχνική του καταιγισμού ιδεών (Courau, 2000) προσπαθεί να ανακαλύψει ποιες είναι αυτές οι εμπειρίες αλλά ταυτόχρονα να τις συνειδητοποιήσουν οι ίδιοι οι μαθητές. Αφού γίνει οι καταγραφεί των εμπειριών ο καθηγητής με την τεχνική των ερωτήσεων και απαντήσεων (Τριλιανός, 2004) ρωτάει τους μαθητές πως θα τους φαινόταν να έφτιαχναν μια εφαρμογή μόνοι τους. Εδώ ο καθηγητής δίνει παραδείγματα από εφαρμογές της καθημερινότητας που θα μπορούσαν να υλοποιήσουν οι μαθητές, με σκοπό να τους κεντρίσει το ενδιαφέρον για το μάθημα. Αρχικά ο καθηγητής θα καλύψει το θεωρητικό υπόβαθρο της δομής επανάληψης ΟΣΟ_ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ, δηλαδή θα εξηγήσει στους μαθητές για το τι είναι η δομή επανάληψης ΟΣΟ_ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ, που χρησιμοποιείτε αλλά και πως εφαρμόζεται μέσα σε προγράμματα. Ακολούθως θα κάνει μια εισαγωγή στο προγραμματιστικό περιβάλλον App Inventor και με την τεχνική της επίδειξης (Γρηγοριάδου, Γουλή και Γόγουλου, 2013) θα δείξει τα κύρια μέρη, καθώς και πως υλοποιείτε μια μικρή εφαρμογή. Στη συνέχεια, οι μαθητές καλούνται να ακολουθήσουν τις οδηγίες που τους δίνονται από τον καθηγητή ώστε να πειραματιστούν με την χρήση της ΟΣΟ στο λογισμικό App Inventor. Οι μαθητές για να μπορέσουν να παρακολουθήσουν αλλά και να υλοποιήσουν το διδακτικό σενάριο θα πρέπει να γνωρίζουν ήδη τι είναι οι μεταβλητές, το πρόβλημα, να διακρίνουν διαφορετικούς τύπους δεδομένων (αλφαριθμητικά, αριθμητικά), τους τύπους δεδομένων, εντολές εισόδου-εξόδου, την δομή επιλογής καθώς και ένα εισαγωγικό μάθημα για την χρήση του App Inventor. Αν και πολλοί μαθητές μπορεί να μην έχουν συνειδητοποίηση όλες τις παραπάνω εννοείς στο έπακρο, το διδακτικό σενάριο είναι έτσι δομημένο ώστε να καθοδηγεί βήμα-βήμα για την υλοποίηση του. Οι στόχοι του διδακτικού σεναρίου Οι μαθητές θα πρέπει να κατακτήσουν τις βασικές θεωρητικές και πρακτικές γνώσεις από το μάθημα έτσι ώστε να τις χρησιμοποιήσουν σαν θεμέλιους λίθους για να οικοδομήσουν πάνω τους μεταγενέστερες γνώσεις και να έχουν μια ολοκληρωμένη επιστημονική άποψη. Επίσης θα αποκτήσουν και τεχνικές γνώσεις καθώς θα μάθουν τα βασικά του προγραμματισμού-δομή επανάληψης ΟΣΟ_ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ, πως χρησιμοποιείται καθώς και πως συνδυάζεται μεταξύ τους για την δημιουργία μιας εφαρμογής σε περιβάλλον android. Βασικός σκοπός του σεναρίου είναι να γνωρίσουν οι μαθητές το εργαλείο App Inventor και να υλοποιήσουν την πρώτη τους εφαρμογή. Στη συνέχεια να μπορέσουν να κατανοήσουν τα χαρακτηριστικά αλλά και τις λειτουργίες της δομής επανάληψης (Όσο…..επανέλαβε). Γενικοί στόχοι ___________________________________________________________________________ ISBN: 978-960-99435-8-1 "Η εκπαίδευση στην εποχή των Τ.Π.Ε." Τα Πρακτικά του Συνεδρίου. Αθήνα, 7 & 8 Νοεμβρίου 2015
Να καταφέρουν οι μαθητές να λειτουργήσουν τον Σχεδιαστή (Designer) έτσι ώστε να μπορέσουν να επιλέξουν τα κατάλληλα αντικείμενα (Components) όπως επίσης να καταφέρουν να παραμετροποιήσουν τις ιδιότητες των αντικειμένων. Ακολούθως να μπορούν να χρησιμοποιούν πολυμεσικά στοιχεία ενσωματώνοντας τα στην εφαρμογή τους αλλά και να μπορέσουν με την χρήση των μπλοκ (blocks) να προγραμματίσουν την εφαρμογή. Στη συνέχεια να μπορούν οι μαθητές να ‘πακετάρουν’ την εφαρμογή (δημιουργία αρχείου .apk) με σκοπό την δημιουργία του κατάλληλου αρχείου για να εγκατασταθεί στην κινητή συσκευή. Το διδακτικό σενάριο στοχεύει επιπλέον να κάνει τους μαθητές να αντιληφθούν αν μια δομή επανάληψης «Όσο…..επανέλαβε» εκτελείται ή όχι, αν μια δομή επανάληψης «Όσο…..επανέλαβε» τερματίζει την εκτέλεσή της ή όχι καθώς και να εξηγούν πότε τερματίζεται η εκτέλεση της επαναληπτικής δομής «Όσο…..επανέλαβε». Τέλος να εφαρμόζουν την επαναληπτική δομή «Όσο…..επανέλαβε» στην επίλυση ενός προβλήματος με την χρήση του AppInventor. Ειδικοί στόχοι Γνωστικοί: Οι μαθητές να κατανοήσουν την έννοια της δομής επανάληψης καθώς και να γνωρίσουν τον τρόπο υλοποίησης λογικών πράξεων και συνδυασμό με τη δομή επιλογής ΟΣΟ. Στη συνέχεια να γνωρίσουν τον τρόπο υλοποίησης όλων των παραπάνω στο λογισμικό App Inventor. Ψυχοκινητικοί :Να εξασκηθούν στην επίλυση λογικών πράξεων και να αναπτύξουν ικανότητες στην δημιουργία εφαρμογών για έξυπνες κινητές συσκευές. Κοινωνικοί: Να αναπτύξουν συν-εργατικότητα με τα μέλη τις ομάδας τους, να κοινωνικοποιηθούν με τις άλλες ομάδες και να μάθουν να δέχονται τις διαφορετικές γνώμες των άλλων. Επιστημονικοί: Να έρθουν σε επαφή με επιστημονικές μελέτες ή άρθρα έτσι ώστε να φέρουν σε πέρας την υλοποίηση της εργασίας τους. Αισθητικοί: Να δημιουργήσουν μια οικολογική συνείδηση μαθαίνοντας ότι με την δημιουργία εφαρμογών για έξυπνες κινητές συσκευές αντικαταστούν άλλες ενέργειες που έχουν μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας και άρα βοηθούν στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας άρα και σε πιο οικολογικό περιβάλλον. Το διδακτικό υλικό του εκπαιδευτικού σεναρίου Η υλοποίηση του σεναρίου θα γίνει στο χώρο του εργαστηρίου της πληροφορικής ανεξαρτήτου τάξης. Βασική προϋπόθεση είναι η ύπαρξη ηλεκτρονικών υπολογιστών με σύνδεση στο διαδίκτυο έτσι ώστε τα παιδιά να μπορούν να συνδεθούν στην ιστοσελίδα του App Inventor και να μπορέσουν να δουλέψουν στο περιβάλλον εργασίας. Επίσης στους υπολογιστές θα πρέπει να είναι εγκατεστημένη η σωστή ___________________________________________________________________________ ISBN: 978-960-99435-8-1 "Η εκπαίδευση στην εποχή των Τ.Π.Ε." Τα Πρακτικά του Συνεδρίου. Αθήνα, 7 & 8 Νοεμβρίου 2015
έκδοση της java. Καλό θα ήταν να υπήρχε και ένας βιντεοπροβολέας συνδεδεμένος με τον υπολογιστή του καθηγητή και όταν κρίνει σκόπιμο να υποστηρίζει τους μαθητές. Τέλος, οι μαθητές θα μπορούν να έχουν μαζί τους κάποια έξυπνη κινητή συσκευή με λειτουργικό σύστημα Android (κινητό τηλέφωνο, ταμπλέτα) έτσι ώστε να μπορούν να δουν σε πραγματικό χρόνο να τρέχουν στις συσκευές τους. Στη συνέχεια φαίνονται τα φύλλα εργασίας του εκπαιδευτικού σεναρίου. Φύλλο εργασίας Δραστηριότητα 1 Στην καθημερινότητα μας υπάρχουν προβλήματα που πολλές φορές πρέπει να τα λύσουμε κάνοντας κάποιες πράξεις πολλές φορές. Για παράδειγμα όταν θέλουμε να βρούμε τον μέσο όρο ενός μαθητή στα 12 μαθήματα που έχει στο σχολείο αυτό που κάνουμε είναι να προσθέτουμε τους βαθμούς του και στο τέλος να τους διαιρούμε με το 12. Επίσης μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κάποιον αλγόριθμο για να μας κάνει αυτή τη δουλεία διαβάζοντας τις βαθμολογίες από το πληκτρολόγιο και το άθροισμα τους να το διαιρέσει με το 12 και να μας βγάλει τον μέσο όρο. Παρακαλείστε να γράψετε 3 παραδείγματα που χρησιμοποιούμε επαναληπτικές διαδικασίες. Τώρα αφού περιγράψατε τις ιδέες σας παρακαλείστε να γράψετε αυτές τις ιδέες σε αλγοριθμική μορφή. Οι τελεστές σύγκρισης είναι : >,=,
