O σχεδιασμός περιβαλλόντων μάθησης σε υπολογιστή Μαρία Κορδάκη PhD, MEdu.

O σχεδιασμός περιβαλλόντων μάθησης σε υπολογιστή Πρέπει να δίνει απάντηση στα ερωτήματα : Ποιος Τι Πως και για ποιο σκοπό μαθαίνει (Laurillard, 1993)

Η μοντελοποίηση στο σχεδιασμό εκπαιδευτικού λογισμικού Διαισθητικές προσεγγίσεις Η δημιουργία μοντέλων στην απάντηση των 3 ερωτημάτων Οι σύγχρονες θεωρίες μάθησης ως απάντηση στο πως ο μαθητής μαθαίνει Η έρευνα στο αντικείμενο μάθησης στο τι και γιατί ο μαθητής μαθαίνει Η έρευνα στο πως οι μαθητές μαθαίνουν το αντικείμενο μάθησης σε συνδυασμό με φορμαλισμούς όπως η ΗΤΑ και GOMS ως απάντηση στο ποιος μαθαίνει (Laborde & Strasser, 1990; Mellar & Bliss, 1994; Kordaki & Potari, 1998; Kordaki & Avouris, 2000)

Οι θεωρίες μάθησης και ο σχεδιασμός εκπαιδευτικού λογισμικού Ο συμπεριφορισμός η το μοντέλο του μηχανικού (Skinner) δίνει έμφαση: στην καλή προετοιμασία και παρουσίαση του αντικειμένου, (όσο πιο καλή είσοδο έχουμε τόσο πιο καλή έξοδο θα πάρουμε) στη δημιουργία εξωτερικών κινήτρων (επιβράβευση της επιθυμητής συμπεριφοράς) Αγνοούνται : οι νοητικές λειτουργίες των ατόμων που μαθαίνουν οι ατομικές διαφορές, τα εσωτερικά κίνητρα, το πλαίσιο συμφραζομένων στο οποίο συντελείται η μάθηση (η δραστηριότητα) η διεπιστημονικότητα του αντικειμένου

Ο συμπεριφορισμός και ο σχεδιασμός εκπαιδευτικού λογισμικού Επικράτησε στα αρχικά στάδια σχεδιασμού εκπαιδευτικού λογισμικού Εδωσε έμφαση Στην πολύ καλή παρουσίαση του αντικειμένου (εικόνες, χρώματα, υπερσύνδεσμοι, πολυμέσα, διαδίκτυο) Μια ιστορική αναδρομή (Plato programs) Τεμαχισμός του αντικειμένου μάθησης σε ενότητες που παρατίθενται κατά σειρά δυσκολίας Εξάσκηση τύπου ασκησάρι (drill & practice) Εξωτερική διόρθωση του λάθους - προσπάθησε πάλι!! Εξωτερική επιβράβευση της επιθυμητής συμπεριφοράς μπράβο!!, συγχαρητήρια!!! Εξωτερική αξιολόγηση (βαθμοί, επίπεδα κλπ)

Οι κοινωνικές και εποικοδομιστικές προσεγγίσεις στη μάθηση Παραδοχές: Η μάθηση αποτελεί μια: ενεργητική υποκειμενική και κατασκευαστική δραστηριότητα του ατόμου προκειμένου να προσαρμοστεί στο περιβάλλον στο οποίο ζει, προυπόθεση για την οποία είναι η δημιουργία ισχυρού εσωτερικού κινήτρου

Η κοινωνικοπολιτισμική προσέγγιση στη μάθηση Δίνει έμφαση στο ρόλο : της κοινωνικής και πολιτισμικής αλληλεπίδρασης (επικοινωνία, εργαλεία, αναπαραστάσεις) του αναστοχασμού του πλαισίου συμφραζομένων στο οποίο συντελείται η μάθηση (δραστηριότητα) της ένταξης του αντικειμένου μάθησης σε κάποιο πολιτισμικό ή κοινωνικό πλαίσιο συμφραζομένων (Confrey, 1995; Bauersfeld, 1981; von Glasersfeld, 1987; Saxe, 1990)

Οι κοινωνικές και εποικοδομιστικές προσεγγίσεις και ο σχεδιασμός εκπαιδευτικού λογισμικού Ο μαθητής είναι ενεργός στη μάθησή του, έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει κάτι, χρειάζεται: περιβάλλον υψηλής αλληλεπίδρασης και εργαλεία σχετικά με το αντικείμενο μάθησης Ο μαθητής μαθαίνει με υποκειμενικό τρόπο, έχει τη δυνατότητα να ακολουθήσει τα δικά του μονοπάτια αλλά και να εκφράσει τις δικές του ιδέες κατασκευάζοντας τις προσωπικές του στρατηγικές επίλυσης προβλήματος. Χρειάζεται: πολλαπλές αναπαραστάσεις των εννοιών κυμαινόμενης διαφάνειας, ανεξάρτητα εργαλεία, δυνατότητα κατασκευής προσωπικών αρχικών αντικειμένων ύπαρξη εργαλείων για αυτοαξιολόγηση Ο μαθητής κατασκευάζει, Το αντικείμενο κυρίως δεν παρουσιάζεται Επιλύονται προβλήματα Με τη χρήση εργαλείων ανεξάρτητων (abstract) από ένα συγκεκριμένο πρόβλημα πολλαπλών αναπαραστάσεων κυμαινόμενης διαφάνειας multi-context υποστηρίζοντα τον αναστοχασμό μέσω intrinsic feedback

Οι κοινωνικές και εποικοδομιστικές προσεγγίσεις και ο σχεδιασμός εκπαιδευτικού λογισμικού Τα προβλήματα διεπιστημονικού χαρακτήρα δυνατότητας πολλαπλών επιλύσεων και διερευνητικού περιεχομένου Η ανατροφοδότηση Δεν δίνεται εξωτερική ανατροφοδότηση με τη μορφή επιβράβευσης ή της πρότασης των σωστών απαντήσεων αλλά intrinsic feedback Η πρότερη γνώση των μαθητών Η πολιτισμική γνώση για το αντικείμενο Οι κοινές δυσκολίες των παιδιών

Ο ρόλος των εργαλείων Τα εργαλεία και ο συνδυασμός κοινωνικών και εποικοδομιστικών προσεγγίσεων στη μάθηση Οι θεωρίες των Vygotsky και Piaget Ο διπλός ρόλος των εργαλείων : κατασκευαστικός και εξερευνητικός

O σχεδιασμός των εργαλείων Δόμηση του αντικειμένου μάθησης εστιασμένο στις βασικές έννοιες, δημιουργία μοντέλων και ιεραρχικών δικτύων εννοιών και υπο-εννοιών τους, στόχος η δημιουργία εννοιολογικών εργαλείων Διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο οι βασικές έννοιες οικοδομούνται από τους μαθητές, δημιουργία μοντέλων και ιεραρχικών δικτύων εννοιών και υπο-εννοιών τους, στόχος η δημιουργία εργαλείων που να υποστηρίζουν το πώς ο μαθητής μαθαίνει το συγκεκριμένο αντικείμενο

O σχεδιασμός των εργαλείων Εργαλεία με τα οποία ο μαθητής κυρίως: κατασκευάζει εξερευνά Εργαλεία: Πραγματοποίησης πολλαπλών και διασυνδεδεμένων αναπαραστάσεων κυμαινόμενης διαφάνειας, ώστε να είναι δυνατή η επίλυση και η διερεύνηση προβλήματος με πολλαπλούς τρόπους, που σχεδιάζονται με τη βοήθεια της ιεραρχικής ανάλυσης έργου (ΗΤΑ) και GOMS για τη διεκπεραίωση διερευνητικών δραστηριοτήτων στα πλαίσια πιλοτικών μελετών με τους μαθητές, που δίνουν intrinsic feedback (εικονικό η ?) διαλειτουργούντα αλλά ανεξάρτητα μεταξύ τους

Τα ανοικτά περιβάλλοντα μάθησης Σχεδιάζονται κυρίως με βάση τις σύγχρονες γνωσιοθεωρητικές τοποθετήσεις (εποικοδομισμός κοινωνικές και πολιτισμικές διαστάσεις της γνώσης) Αποτελούν περιβάλλοντα επίλυσης προβλημάτων

Τα ανοικτά περιβάλλοντα μάθησης Ορίζονται και ως μικρόκοσμοι (Papert, 1980) αποτελούνται : Α) από ένα σύνολο από πρωταρχικά αντικείμενα και βασικές λειτουργίες που επιδρούν σε αυτά όπως και ένα σύνολο από κανόνες που διέπουν αυτή την επίδραση, τα οποία σχετίζονται με τη συνήθη δομή ενός τυπικού συστήματος. Β) Επιπλέον αποτελούνται από έναν χώρο ο οποίος συνδέει αντικείμενα και λειτουργίες με τα φαινόμενα στην οθόνη του υπολογιστή. Ουσιαστικά αυτός ο χώρος καθορίζει τον τύπο της ανάδρασης που παρέχουν αυτά τα περιβάλλοντα (Balacheff & Sutherland, 1994). Υλοποιούν επίσης τις ιδέες της άμεσης διαχείρισης υπολογιστικών αντικειμένων, των macros, των πολλαπλών αναπαραστάσεων

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Ως έννοια της μέτρησης της επιφάνειας ορίζεται : " η επιλογή ενός μέρους από κάποιο όλο, η θεώρησή του ως μονάδα και η μετατόπισή του στο υπόλοιπο μέρος του όλου : σύμφωνα με αυτά η μέτρηση είναι μια σύνθεση υποδιαίρεσης και αλλαγής θέσης" (Piaget, Inhelder, & Sheminska, 1981, σελ. 3). Ως έννοια της διατήρησης ορίζεται : "η δυνατότητα μιας επιφάνειας να μεταβάλλεται ως προς το σχήμα χωρίς αυτό να συνεπάγεται ότι μεταβάλλεται και ποσοτικά" (Piaget, et all., 1981; Hughes & Rogers, 1979).

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Οι βaσικές έννοιες που συνθέτουν τη λειτουργία της μέτρησης η έννοια της μονάδας η έννοια της επικάλυψης με τη μονάδα χωρίς κενά και επικαλύψεις η έννοια της καταμέτρησης των μονάδων ο αριθμητικός υπολογισμός της επιφάνειας με τη βοήθεια των τύπων υπολογισμού. (Piaget et all, 1981; Hirstein, Lamb, & Osborne, 1978; Maher & Beattys, 1986; Steffe & Hirstein,1976; Wilson & Osborne, 1988)

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Η διαδικασία της μάθησης της μέτρησης της επιφάνειας: σύγκριση με το "μάτι" (6-7 χρόνων) διατήρηση ύστερα από τεμαχισμό και ανασύνθεση (7-8 χρόνων) επικάλυψη επιφανειών με μια μη τυποποιημένη μονάδα (8-10 χρόνων) χρήση των τύπων υπολογισμού και των τυποποιημένων μονάδων μέτρησης (11-12 χρόνων) (Piaget et all. 1981; Inskeep, 1976 και χωρίς την αντιστοιχία ηλικιών σταδίων οι Hart, 1984; Hughes & Rogers, 1979

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Στις σχολικές πρακτικές για την έννοια της επιφάνειας δεν δίνεται έμφαση: στην κατανόηση των εννοιών που συνθέτουν την έννοια της μέτρησης και στη διατήρηση της επιφάνειας στον ενεργητικό χαρακτήρα της μέτρησης εισάγονται πρόωρα: η τετραγωνική μονάδα και το τετραγωνικό καρέ οι τυποποιημένες μονάδες μέτρησης και οι τύποι υπολογισμού

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Οι δυσκολίες που αναφέρονται από τη βιβλιογραφία αφορούν: όλες τις έννοιες που συνθέτουν τη λειτουργία της μέτρησης της επιφάνειας σε παιδιά του δημοτικού του γυμνασίου ακόμα και σε ενήλικες

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Οι δυσκολίες των παιδιών αποδόθηκαν στο ότι στις σχολικές πρακτικές δεν δίνεται έμφαση: στην κατανόηση των εννοιών που συνθέτουν την έννοια της μέτρησης στην κατανόηση της έννοιας της μέτρησης σε εικονικά και σε προτασιακά συστήματα αναπαραστάσεων σε ποιοτικούς χειρισμούς της επιφάνειας χωρίς τη χρήση αριθμών στην ενεργητική πραγματοποίηση της λειτουργίας της μέτρησης στην εξέλιξη της κατανόησης της μονάδας από τις προσωπικές στις τυποποιημένες μονάδες μέτρησης στη μελέτη της επιφάνειας σε δυναμική αλληλεπίδραση με το γραμμικό της περίβλημα ( Hiebert, 1981; Inskeep, 1976; Heraud, 1987; Baturo & Nason, 1996; Johnson, 1986; Carpenter, et al. 1975; Menon, 1996; Maher & Beattys, 1986; Lindquist, Mathews & Silver, 1983; Osborne, 1976)

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Ο σχεδιασμός εκπ/κού λογισμικού ως σύνθεση 3 μοντέλων (Kordaki & Potari, 1998; Laborde, 1990) πως μαθαίνει τι μαθαίνει και ποιος μαθαίνει (Laurillad, 1993)

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Η απάντηση στο πως ο μαθητής μαθαίνει στηρίχθηκε : στη γνωσιοθεωρητική τοποθέτηση του εποικοδομισμού (von Glasersfeld, 1987) σε συνδυασμό με την κοινωνικοπολιτισμική διάσταση της γνώσης (Bauersfeld, 1988; Vygotsky, 1978; Confrey, 1994; 1995; 1995a; 1995b)

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Σύμφωνα με τις θεωρήσεις αυτές η γνώση : δεν μεταφέρεται από το δάσκαλο στο μαθητή δεν αποτελεί μια απόλυτη αλήθεια αλλά αντιμετωπίζεται ως μια ενεργητική και υποκειμενική κατασκευή του ατόμου στην προσπάθειά του να προσαρμοστεί στο ζωτικό περιβάλλον του και στο περιβάλλον των εννοιών στις οποίες ζει . κατασκευάζεται επίσης σε αλληλεπίδραση: με την κοινωνία και τον πολιτισμό, τα εργαλεία, τις εξωτερικές αναπαραστάσεις τις πολλαπλές αναπαραστάσεις και ειδικότερα τις εικονικές αναπαραστάσεις, τη δραστηριότητα και γενικότερα με το πλαίσιο συμφραζομένων το οποίο επιπλέον δημιουργεί και εσωτερικές διαφορετικές προσεγγίσεις του ατόμου στη μάθηση

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Το μοντέλο μάθησης Το μοντέλο του αντικειμένου μάθησης

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Το μοντέλο των πιθανών αισθησιοκινητικών ενεργειών του μαθητή κατά την εμπλοκή του σε θέματα διατήρησης και μέτρησης της επιφάνειας (Kordaki & Potari, 1998) Η επιλογή και αντιγραφή επιφάνειας ή μέρους της Η επιλογή και κοπή μέρους επιφάνειας Η επιλογή και επικόλληση επιφάνειας ή μέρους της Η επιλογή και στροφή επιφάνειας ή μέρους της σε συνδυασμό με τη δυνατότητα κατασκευής της γωνίας στροφής Η δημιουργία του συμμετρικού επιφάνειας ή μέρους της, σε συνδυασμό με τη δυνατότητα κατασκευής του άξονα συμμετρίας Το σβήσιμο μέρους ή ολόκληρου σχήματος στην οθόνη του υπολογιστή

Παράδειγμα σχεδίασης εκπ/κού λογισμικού για την έννοια της επιφάνειας Οι λειτουργίες του λογισμικού