H μοντελοποίηση στο σχεδιασμό εκπαιδευτικού λογισμικού Μαρία Κορδάκη, Ph.D, M.Ed. Διδ. Επ. καθ. ΠΔ.. 407. Τμ. Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής Πανεπιστημίου Πατρών

Περιεχόμενα 1. Πρωταρχικές αποφάσεις στο σχεδιασμό: Η σημασία, οι άνθρωποι, τα ερωτήματα, η μεθοδολογία 2. H μεθοδολογία μοντελοποίησης στο σχεδιασμό εκπαιδευτικού λογισμικού 2.1. Το μοντέλο μάθησης 2.2. Το μοντέλο του αντικειμένου μάθησης 2.3. Το μοντέλο του μαθητή

1. Πρωταρχικές αποφάσεις στο σχεδιασμό εκπ/κού λογισμικού: η σημασία Η εκπαίδευση των παιδιών αλλά και των ενηλίκων ως καταλυτικός παράγοντας στην ποιοτική αναβάθμιση των κοινωνιών Το κατάλληλα σχεδιασμένο υπολογιστικό και δικτυακό εκπαιδευτικό λογισμικό ως καταλυτικός παράγοντας στη διδασκαλία και στη μάθηση Aλλάζουν οι ρόλοι του καθηγητή, του μαθητή, της οργάνωσης της τάξης, της δραστηριότητας που τίθεται και του αντικειμένου το οποίο διδάσκεται

1. Πρωταρχικές αποφάσεις στο σχεδιασμό εκπ/κού λογισμικού: οι άνθρωποι Διεπιστημονικές ομάδες από ειδικούς: στην εκπ/ση στην τεχνολογία & στο αντικείμενο μάθησης

1. Πρωταρχικές αποφάσεις στο σχεδιασμό εκπ/κού λογισμικού: οι άνθρωποι Ο σχεδιασμός εκπ/κού λογισμικού αντικατοπτρίζει τις αντιλήψεις του σχεδιαστή για το αντικείμενο που διδάσκεται τη διδασκαλία και τη μάθησή του

1. Πρωταρχικές αποφάσεις στο σχεδιασμό εκπ/κού λογισμικού: τα ερωτήματα . . Πως Τι και γιατί Ποιον διδάσκω ( D. Laurillard, 1993; Kordaki & Potari, 1998)

Η απάντηση στα βασικά ερωτήματα του σχεδιασμού ως Διαδικασία μοντελοποίησης ( Laborde, 1990; Kordaki & Potari, 1998 )

2. Η μοντελοποίηση στο σχεδιασμό εκπ/κού λογισμικού 2. Η μοντελοποίηση στο σχεδιασμό εκπ/κού λογισμικού

2.Η μοντελοποίηση στο σχεδιασμό εκπ/κού λογισμικού Το εκπ/κό λογισμικό ως σύνθεση 3 μοντέλων : 1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση 2. Το μοντέλο του αντικειμένου μάθησης 3. Το μοντέλο των πιθανών ενεργειών του μαθητή ( Kordaki & Potari, 1998)

2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση - εκπ. προδιαγραφές 2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση - εκπ. προδιαγραφές Η μάθηση ως ενεργητική, υποκειμενική & κατασκευαστική δραστηριότητα του ατόμου προκειμένου να προσαρμοστεί στο ζωτικό του περιβάλλον και στο περιβάλλον των εννοιών μέσα στις οποίες ζει ( von Glasersfeld, 1987 )

2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση - εκπ. προδιαγραφές 2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση - εκπ. προδιαγραφές Αναγνωρίζεται επίσης η σημασία : του εσωτερικού κινήτρου της ικανότητας επίλυσης προβλημάτων ως ένδειξη του ότι κάποιος γνωρίζει της χρήσης ψυχολογικών πολιτισμικών εργαλείων & ειδικότερα των υπολογιστικών και δικτυακών του πλαισίου συμφραζομένων στο οποίο συντελείται η μάθηση ( von Glasersfeld, 1987; Vygotsky, 1978; Lave, 1988; Noss & Hoyles, 1996 )

2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές 2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές Μαθητής ενεργητικός: διαθεσιμότητα εργαλείων για την πραγματοποίηση δραστηριοτήτων που α) δημιουργούν εσωτερικό κίνητρο & β) βρίσκονται στο γνωστικό επίπεδo του μαθητή για επίλυση ανοικτών προβλημάτων αλληλεπιδραστικότητα όχι έμφαση στην παρουσίαση του περιεχομένου

2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές 2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές Η μάθηση ως υποκειμενική δραστηριότητα: αναγκαία η δυνατότητα έκφρασης της πρότερης γνώσης της διαισθητικής γνώσης των ατομικών και ενδοατομικών διαφορών των μαθητών

2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές 2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές Η μάθηση ως υποκειμενική δραστηριότητα Διαθεσιμότητα εργαλείων κυμαινόμενης διαφάνειας για κατασκευή πολλαπλών αναπαραστάσεων όπως εικονικών ( εικόνες, σχέδια, σχήματα, διαγράμματα, πίνακες) συμβολικών στατικών δυναμικών διαφανών & λιγότερο διαφανών για κατασκευή προσωπικών στρατηγικών επίλυσης Αντικείμενα που δίνονται από το μαθητή Ανεξαρτησία λειτουργιών Λειτουργίες για αυτοδιόρθωση εικονική ανατροφοδότηση των ενεργειών του μαθητή αυτόματη εκτέλεση της διαδικασίας την οποία καλείται ο μαθητής να μάθει που οδηγούν το μαθητή σε γνωστική σύγκρουση

2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές 2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές Η μάθηση ως υποκειμενική δραστηριότητα αναζητούνται αναπαραστασιακά συστήματα για την δημιουργία μιας συνέχειας στη γνωστική μετάβαση των μαθητών από το ένα σύστημα στο άλλο πολλά από τα προβλήματα κατανόησης των μαθητών οφείλονται στο μεγάλο κενό μεταξύ αναπαραστασιακών συστημάτων

2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές 2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές Η μάθηση ως κατασκευαστική δραστηριότητα Προβλήματα : που δομούν το πεδίο του αντικειμένου μάθησης που δημιουργούν εσωτερικό κίνητρο στο μαθητή (από τον κόσμο του) ολιστικού τύπου, όχι τύπου ΄ασκησάρι΄ με διεπιστημονικό περιεχόμενο πολλαπλών επιλύσεων δυνατότητας ανάπτυξης προσωπικών στρατηγικών επίλυσης Περιβάλλον επίλυσης προβλημάτων έμφασης στις δυσκολίες των μαθητών πειραματισμού ( hands - on experience & primary sources of data ) πολλαπλών πλαισίων πολλαπλών αναπαραστάσεων αναστοχασμού

2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές 2.1. Το μοντέλο για τη γνώση και τη μάθηση: λειτ. προδιαγραφές Η μάθηση ως κατασκευαστική δραστηριότητα Περιβάλλον έμφασης στις δυσκολίες των μαθητών: Διερεύνηση της σχετικής βιβλιογραφίας διεξαγωγή ειδικών ερευνών Περιβάλλον αναστοχασμού: Ανατροφοδότηση των ενεργειών του μαθητή ( εικονική, αριθμητική ) δημιουργία γνωστικής σύγκρουσης

Το μοντέλο της μάθησης

2.2. Το μοντέλο του αντικειμένου μάθησης Βασικά θέματα: Η επιλογή της έννοιας H κατασκευή του μοντέλου της έννοιας εκπ/κές προδιαγραφές λειτουργικές προδιαγραφές

2. Το μοντέλο του αντικειμένου μάθησης Η επιλογή της έννοιας για την οποία κατασκευάζεται το εκπαιδευτικό λογισμικό πρέπει να αποτελεί βασική έννοια που δομεί το αντικείμενο το οποίο διδάσκεται

2. Το μοντέλο του αντικειμένου μάθησης: εκπ. προδιαγραφές Δημιουργία ιεραρχικού δέντρου των βασικών εννοιών & των υπο-εννοιών τους βασισμένο στην επιστημονική στην ψυχολογική γνώση για το αντικείμενο μάθησης και με τη μέγιστη δυνατή εκμετάλλευση των δυνατοτήτων των υπολογιστικών τεχνολογιών πχ. υπολογιστικά αντικείμενα και ιδιότητές τους, διασυνδεδεμένες αναπαραστάσεις, ιστορικό των ενεργειών του χρήστη, animations, hyperlinks, multimedia, προγράμματα γενικού σκοπού, γλώσσες προγραμματισμού,

2. Το μοντέλο του αντικειμένου μάθησης: λειτ. προδιαγραφές Τα τελευταία φύλα του ιεραρχικού δέντρου αποτελούν τις λειτουργικές προδιαγραφές του σχεδιασμού του εκπ/κού λογισμικού

2. Το μοντέλο του αντικειμένου μάθησης : λειτ. προδιαγραφές Οι λειτουργικές προδιαγραφές του αντικειμένου μάθησης διατυπώνονται παίρνοντας υπόψη τις λειτουργικές προδιαγραφές που προέκυψαν από την κατασκευή του μοντέλου μάθησης

Το μοντέλο της έννοιας της διατήρησης της επιφάνειας

Το μοντέλο της έννοιας της μέτρησης της επιφάνειας

3. Το μοντέλο του μαθητή Εκπ/κές προδιαγραφές : διατυπώνονται 3. Το μοντέλο του μαθητή Εκπ/κές προδιαγραφές : διατυπώνονται Με βάση τη διερεύνηση της βιβλιογραφίας ή/και με πραγματοποίηση ερευνών πεδίου για το πώς οι μαθητές μαθαίνουν τις σχετικές έννοιες φέροντας σε πέρας τις βασικές δραστηριότητες που προτείνονται Λειτουργικές προδιαγραφές : Σχεδιασμός εργαλείων και λειτουργιών με χρήση τεχνικών HTA & GOMS ώστε ο μαθητής να μπορεί να φέρει σε πέρας βασικές δραστηριότητες που δομούν την επιστημονική περιοχή του προς μάθηση αντικειμένου

3. Το μοντέλο του μαθητή για τις έννοιες της διατήρησης και της μέτρησης της επιφάνειας Σχεδίαση επιφανειών, ευθ.τμημάτων Σύγκριση περιμέτρου επιφάνειας Επιλογή μονάδας ή/και καρέ Κατασκευή μονάδας ή/και καρέ Επικόλληση μονάδας ή/και καρέ Σε επιφάνεια ή μέρος της Η επιλογή και Αντιγραφή Κοπή Επικόλληση Στροφή Κατασκευή συμμετρικού Σβύσιμο

3. Το μοντέλο του μαθητή είναι αδύνατο να προβλεφτεί πλήρως από τη φάση του σχεδιασμού απαιτεί την πραγματοποίηση μελετών πεδίου για μια πληρέστερη συγκρότησή του ετσι ο σχεδιασμός του εκπ/κού λογισμικού συνδέεται με την αξιολόγησή του

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ: Δομή Δομή: Σε ποιους απευθύνεται Τι θέλουμε να μάθουν οι μαθητές Κίνητρα Πληροφοριακό υλικό Πειραματισμός Ανατροφοδότηση Βοήθεια Αξιολόγηση Ευχρηστία

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ: σε ποιους απευθύνεται το ΕΛ Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ: σε ποιους απευθύνεται το ΕΛ Ηλικία Πρότερη γνώση Δυσκολίες σχετικά με την κατανόηση του αντικειμένου

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ: τι θέλουμε να μάθουν οι μαθητές Ιεραρχικό δέντρο Αντικείμενο μάθησης Βασικά προβλήματα μέσα από την επίλυση των οποίων οι μαθητές θα μάθουν το γνωστικό αντικείμενο Οι δυσκολίες των μαθητών Η πρότερη γνώση

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ - Κίνητρα Δραστηριότητες/προβλήματα από τον κόσμο του μαθητή Δραστηριότητες/προβλήματα από τον κόσμο της καθημερινής ζωής Δραστηριότητες/προβλήματα στο επίπεδο νοητικής ανάπτυξης του μαθητή Πειραματισμός Έκφραση της πρότερης γνώσης Έκφραση διαισθητικής γνώσης Έκφραση και αντιμετώπιση των δυσκολιών/λαθών των μαθητών Πολλαπλές νοημοσύνες/αναπαραστάσεις/επιλύσεις/βοήθειες/ανατροφοδότηση

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ: Πληροφοριακό υλικό Οργανωμένο με βάση τη δραστηριότητα-5 επίπεδα: Σύνθετα παραδείγματα Απλά παραδείγματα Σημεία Αναλυτικές πληροφορίες URLs

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ - Πειραματισμός Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ - Πειραματισμός Προσομοιώσεις -εξερευνήσεις Παιχνίδια Υπολογιστικά αντικείμενα - κατασκευές Modular constructions

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ - ανατροφοδότηση Αριθμητική/εικονική/λεκτική/ηχητική Intrinsic/extrinsic

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ - Βοήθεια Μηνύματα Θεωρία Παραδείγματα Αυτόματη επίλυση του προβλήματος Animations Help

Συνολικά για τη σχεδίαση ΕΛ: αξιολόγηση του μαθητή Ερωτήσεις διαφορετικών τύπων Ανάδραση Βαθμολόγηση Πιο απλές ερωτήσεις όταν κάποιος δυσκολεύεται

Ευχαριστώ για την προσοχή σας! Μαρία Κορδάκη

Ερωτήσεις ? Μαρία Κορδάκη ΠΤΔΕ, Βόλος 13-14/12/03

Γ. Η αξιολόγηση εκπ/κού λογισμικού

Γ. Η αξιολόγηση εκπ/κού λογισμικού - ερωτήματα Γ. Η αξιολόγηση εκπ/κού λογισμικού - ερωτήματα Γ1. Με ποιο θεωρητικό πλαίσιο Γ2. Με τι ερωτήματα Γ3. Αξιολόγηση της μάθησης, της ευχρηστίας ή της ευχρηστίας σε συνδυασμό με τη μάθηση Γ4. Ποιος κάνει την αξιολόγηση Γ5. Με μαθητές ή χωρίς μαθητές Γ6. Στην τάξη ή στο εργαστήριο Γ7. Τι μεθοδολογία απαιτείται Γ8. Τι δεδομένα χρειάζονται

Γ1. Με ποιο θεωρητικό πλαίσιο Διαφορετικές θεωρήσεις για τη γνώση και τη μάθηση υπονοούν διαφορετικά ερωτήματα και μεθοδολογίες αξιολόγησης εκπ/κού λογισμικού ( Κordaki, 1999; Kordaki & Potari, 2001 )

Γ2. Με τι ερωτήματα . . Σύμφωνα με κοινωνικές και εποικοδομιστικές θεωρήσεις για τη γνώση και τη μάθηση βασικά ερωτήματα της αξιολόγησης είναι : Τι και πως ο μαθητής μαθαίνει ποια είναι η εξέλιξη της μάθησης του μαθητή ποιος είναι ο ρόλος της επικοινωνίας μεταξύ των μαθητών ποιος είναι ο ρόλος των προσφερομένων εργαλείων στις ενέργειες των παιδιών

εξαρτάται από το πώς βλέπει τη μάθηση κάποιος πχ Σύμφωνα με κοινωνικές & εποικοδομιστικές θεωρήσεις για τη γνώση και τη μάθηση Το ερώτημα ΄καλό ή κακό΄εκπ/κό λογισμικό έχει διαφορετικό νόημα για κάθε άτομο εξαρτάται από το πώς βλέπει τη μάθηση κάποιος πχ να αποκομίσει πληροφορίες να λύνει ασκήσεις να λύνει προβλήματα

Γ3. Αξιολόγηση της μάθησης, της ευχρηστίας ή της μάθησης σε συνδυασμό με την ευχρηστία Αξιολόγηση της μάθησης σε συνδυασμό με την ευχρηστία ( Squires & Preece, 1999 ) Με συνδυασμό μελετών πεδίου & τεχνικών HTA & GOMS στοχεύουμε στην κατασκευή του μοντέλου του αξιολογητή για το μαθητή ( the learner model ) ( Kordaki & Avouris, 2001 )

Το μοντέλο του μαθητή στα ανοικτά περιβάλλοντα μάθησης περιλαμβάνει το σύνολο των στρατηγικών επίλυσης που αναπτύχθηκαν (και τα λάθη) ( Kordaki & Avouris, 2001; Tselios, Avouris & Kordaki, 2001 )

Γ4. Ποιος κάνει την αξιολόγηση Ειδικοί εκπαιδευτικοί ειδικοί & εκπαιδευτικοί με ή χωρίς μαθητές

Γ5. Αξιολόγηση χωρίς ή με μαθητές Γ5. Αξιολόγηση χωρίς ή με μαθητές Αξιολόγηση από ειδικούς χωρίς μαθητές με κανόνες αξιολόγησης με εμπλοκή των ειδικών στο περιβάλλον χαμηλότερο κόστος

Αξιολόγηση από εκπ/κούς χωρίς μαθητές Στηρίζεται στην παραδοχή της δυνατότητας πρόβλεψης της ανθρώπινης συμπεριφοράς δίνει έμφαση στην ειδική γνώση των εκπ/κών για τη συμπεριφορά των μαθητών χαμηλότερο κόστος

Αξιολόγηση από ειδικούς & εκπ/κούς με μαθητές Αξιολόγηση από ειδικούς & εκπ/κούς με μαθητές Πιο αξιόπιστη μπορεί να εντοπίσει προβλήματα και τα αίτιά τους υψηλότερο κόστος

Γ6. Αξιολόγηση στην τάξη ή στο εργαστήριο Γ6. Αξιολόγηση στην τάξη ή στο εργαστήριο Το εργαστήριο απομονώνει κάποιους παράγοντες και δεν μπορεί να προσομοιώσει με ακρίβεια τις πολυ-παραμετρικές συνθήκες μιας τάξης έχει χαμηλότερο κόστος

Γ7. Τι μεθοδολογία απαιτείται Εξαρτάται από το θεωρητικό πλαίσιο και τα ερωτήματα της έρευνας

Γ7. Μεθοδολογίες αξιολόγησης ποιοτικές μεθοδολογίες χρησιμοποιούνται για να εμφανίσουν δεδομένα μη προβλέψιμα από τον ερευνητή. Διατυπώνονται υποθέσεις και μπορεί να παράγεται θεωρία από τα δεδομένα ποσοτικές μεθοδολογίες χρησιμοποιούνται για να επαληθεύσουν τις υποθέσεις της έρευνας

Γ7. Τι είδους τεχνικές χρησιμοποιούνται Γ7. Τι είδους τεχνικές χρησιμοποιούνται ποιοτικές μεθοδολογίες : συνεντεύξεις, παρατήρηση με ή χωρίς συμμετοχή ποσοτικές μεθοδολογίες :ερωτηματολόγια

΄Οργανα καταγραφής δεδομένων βίντεο, μαγνητόφωνο, φύλλα εργασίας, σημειώσεις, ηλεκτρονικά φύλλα εργασίας, log files, ερωτηματολόγια

Παράδειγμα αξιολόγησης του μικρόκοσμου C. AR. ME. To θεωρητικό πλαίσιο η μεθοδολογία - σύγκριση 2 περιβαλλόντων μάθησης οι συνθήκες της έρευνας ( 30 μαθητές, Β΄Γυμνασίου) οι δραστηριότητες ο ρόλος του ερευνητή τα δεδομένα

Η επεξεργασία των δεδομένων 1η φάση : Αρχειοθέτηση όλων των δεδομένων ανά περιβάλλον μάθησης, ανά δραστηριότητα και ανά μαθητή ( 60+60=120 φάκελοι ) 2η φάση : περιγραφή στρατηγικών επίλυσης με βασικά σημεία κλειδιά σχετιζόμενα με τις προς μελέτη έννοιες ( 65 - 330 στρατηγικές ) 3η φάση : διαλογή ( ίδιες στρατηγικές )

Η επεξεργασία & η ερμηνεία των δεδομένων 4η φάση : επιλογή κριτηρίου/ων κατηγοριοποίησης- κατηγοριοποίηση ανά περιβάλλον και ανά δραστηριότητα 5η φάση : Συγκρότηση ενιαίων κατηγοριών και για τις δύο δραστηριότητες

Η συζήτηση και ερμηνεία των δεδομένων 6η φάση : Συζήτηση και ερμηνεία των κατηγοριών σε σχέση με τις έννοιες της διατήρησης και της μέτρησης της επιφάνειας 7η φάση : συγκρότηση του μοντέλου των μαθητών για τις προς μελέτη έννοιες στα 2 περιβάλλοντα μάθησης

3. Το μοντέλο του μαθητή για την έννοια της διατήρησης και της μέτρησης της επιφάνειας μετά την έρευνα πεδίου

3. Το μοντέλο του μαθητή για τις έννοια της μέτρησης της επιφάνειας μετά την έρευνα πεδίου

Η συζήτηση και ερμηνεία των δεδομένων 8η φάση : συζήτηση και ερμηνεία των μοντέλων του μαθητή στα διαφορετικά περιβάλλοντα μάθησης 9η φάση : συμπεράσματα

Η επεξεργασία των δεδομένων με κριτήριο την ευχρηστία σε σχέση με τη μάθηση Χρησιμοποίηση του μοντέλου του μαθητή στο περιβάλλον C.AR.ME για τις 2 δραστηριότητες που τέθηκαν Ανάλυση του μοντέλου του χρήστη με μεθόδους HTA & GOMS από ειδικούς σύγκριση των στρατηγικών των μαθητών διά του μοντέλου GOMS από ειδικούς με τις στρατηγικές όπως αυτές πραγματοποιήθηκαν από τους μαθητές

Το καινούργιο στη μάθηση προκύπτει κυρίως . . Από την ερμηνεία των σύγχρονων θεωριών μάθησης στο περιβάλλον των ΤΠΕ από την εισαγωγή νέων ειδικά σχεδιασμένων εργαλείων στη διδασκαλία και στη μάθηση από την εκμετάλλευση των δυνατοτήτων των ΤΠΕ για διερεύνηση και κατασκευή από τη μετάβαση των μαθητών μεταξύ πολλαπλών αναπαραστάσεων