Πληροφορική και Εκπαίδευση Αξιοποίηση αναλογιών στην διδασκαλία εννοιών πληροφορικής Υποψ. Διδακ. Δημήτρης Δουκάκης

Τι είναι μια αναλογία Μια αναλογία μπορεί να οριστεί ως μια αντιστοίχηση (mapping) κάποιων χαρακτηριστικών μεταξύ δύο εννοιών οι οποίες είναι κατά τα άλλα ανόμοιες (Glynn, 1989) . Η άγνωστη έννοια ονομάζεται στόχος ενώ η γνωστή έννοια ονομάζεται ανάλογο ή πηγή. Τόσο ο στόχος όσο και το ανάλογο μοιράζονται κάποια κοινά χαρακτηριστικά που κάνει τις δύο έννοιες να συσχετίζονται.

Μια αναλογία για το άτομο (1/2) Πηγή (ανάλογο) Στόχος

Μια αναλογία για το άτομο (2/2) Ηλιακό σύστημα Ήλιος Πλανήτες Τροχιές πλανητών Πλήθος πλανητών Δύναμη έλξης μεταξύ ηλίου και πλανητών . Άτομο Πυρήνας Ηλεκτρόνια Τροχιές ηλεκτρονίων Πλήθος ηλεκτρονίων Δύναμη έλξης μεταξύ πυρήνα και ηλεκτρονίων .

Προσοχή !! Οι αναλογίες δεν πρέπει να συγχέονται με περιπτώσεις και παραδείγματα. Ένα παράδειγμα ατόμου και όχι μια αναλογία είναι ένα άτομο υδρογόνου.

Αναλογίες και μάθηση Σύμφωνα με την οικοδομιστική θεωρία της μάθησης (constructivism) η νέα γνώση οικοδομείται έχοντας σαν βάση την προυπάρχουσα γνώση. Για μια αποτελεσματική διδασκαλία θα πρέπει ο εκπαιδευτικός να λάβει υπόψη του ποιες είναι οι προυπάρχουσες γνώσεις των μαθητών του και πως αυτές επηρεάζουν την πρόσληψη των νέων γνώσεων Οι νέες γνώσεις θα πρέπει να συνδεθούν με τις προυπάρχουσες γνώσεις ώστε να έχουμε μάθηση με νόημα.

Αναλογίες και διδασκαλία (1/2) Οι εκπαιδευτικοί αλλά και τα διδακτικά εγχειρίδια πρέπει να διασφαλίσουν ότι οι μαθητές τους έχουν μια κατανόηση με νόημα (σχεσιακή) των βασικών επιστημονικών εννοιών. Για να το πετύχουν αυτό, χρειάζονται ισχυρές διδακτικές στρατηγικές όπως οι εννοιολογικοί χάρτες (Novak, 1991) και η διδασκαλία με αναλογίες (Glynn, 1990). Η χρήση εννοιολογικών χαρτών διευκολύνει την κατανόηση των συσχετίσεων μέσα σε ένα εννοιολογικό δίκτυο. Η χρήση αναλογιών μπορεί να δώσει απαντήσεις σε προβλήματα γεφύρωσης - συσχέτισης διαφορετικών αλλά με κάποιο τρόπο παρόμοιων εννοιολογικών δικτύων.

Αναλογίες και διδασκαλία (2/2) Οι αναλογίες μπορούν να βοηθήσουν τους μαθητές να κατανοήσουν επιστημονικές έννοιες και εξηγήσεις για το πώς λειτουργούν διάφορα φυσικά συστήματα (Genter and Stevens 1983, Meyer 1983, Vosniadou and Ortony, 1989). Οι αναλογίες είναι ένας τρόπος να μεταφραστεί μια αφηρημένη πληροφορία σε μια μορφή που να είναι πιο συγκεκριμένη (concrete) (Davidson 1979). Αυτή είναι η λειτουργία της συγκεκριμενοποίησης (concretization) που επιτυγχάνει μια αναλογία (Simons 1982,1984) . Με την βοήθεια των αναλογιών αφηρημένες και άγνωστες έννοιες συσχετίζονται (παρομοιάζονται) με συγκεκριμένες και οικείες. Αυτή είναι η λειτουργία εξοικείωσης (familiarization) με μια έννοια που επιτυγχάνει μια αναλογία (Iona, 1982).

Χρήση αναλογιών στην διδασκαλία Οι αναλογίες είναι ένα ισχυρό εργαλείο διδασκαλίας και για αυτό οι εκπαιδευτικοί το χρησιμοποιούν στην διδασκαλία δύσκολων – πολύπλοκων εννοιών στις οποίες είναι γνωστό ή αναμενόμενο οι μαθητές να αντιμετωπίσουν δυσκολίες. Μια αναλογία όμως δεν μπορεί από μόνη της να περιγράψει - εξηγήσει όλα τα χαρακτηριστικά και όλα τα επίπεδα της έννοιας που διδάσκεται. Η έννοια πηγή και η έννοια στόχος έχουν κάποια κοινά χαρακτηριστικά αλλά δεν ταυτίζονται.

Κίνδυνοι από την χρήση αναλογιών στην διδασκαλία (1/2) «Η χρήση αναλογιών στην διδασκαλία είναι δίκοπο μαχαίρι» ( Harrison & Treagust, 2006). Παρανοήσεις είναι δυνατόν να προκύψουν όταν οι μαθητές παίρνουν τις αναλογίες κυριολεκτικά ή όταν κάνουν αντιστοίχηση χαρακτηριστικών της πηγής που δεν υπάρχουν στον στόχο.

Κίνδυνοι από την χρήση αναλογιών στην διδασκαλία (2/2) Πρέπει να επιλεχθεί μια αναλογία που να γνωρίζουν όλοι οι μαθητές. Το ανάλογο (πηγή) πρέπει να έχει όσο το δυνατό περισσότερα κοινά χαρακτηριστικά με το στόχο. Πρέπει να χρησιμοποιηθεί η κατάλληλη διδακτική προσέγγιση για την αξιοποίηση μιας αναλογίας στη διδασκαλία.

Προσεγγίσεις για αξιοποίηση των αναλογιών στην διδασκαλία Έχουν προταθεί διάφορα μοντέλα και διδακτικές προσεγγίσεις για αξιοποίηση των αναλογιών στην διδασκαλία όπως : General Model of Analogy Teaching (GMAT) (Zeitoun , 1984) Bridging Analogies (Brown and Clement, 1989) Analogy Teaching Model (Dupin and Johsua, 1989) Teaching-with-Analogy model (Glynn, 1991)

Teaching-with-Analogy model (Glynn, 1991) •Εισαγωγή – παρουσίαση της έννοιας στόχος •Ανάκληση της έννοιας πηγής (ανάλογο) •Αναγνώριση των σχετικών χαρακτηριστικών του αναλόγου και του στόχου •Αντιστοίχηση κοινών στοιχείων ανάλογου και στόχου. •Κατάδειξη του σημείου στο οποίο παύει να ισχύει η αναλογία •Εξαγωγή συμπερασμάτων

Κατηγορίες αναλογιών (1/2) Στην κατηγοριοποίηση αναλογιών κατά (Curtis & Reigeluth 1984) ένα κριτήριο κατηγοριοποίησης είναι η αναλογική συσχέτιση μεταξύ της πηγής και του στόχου : Όταν έχουν την ίδια γενική φυσική εμφάνιση ή να είναι κατασκευασμένα με παρόμοιο τρόπο λέμε ότι έχουν δομική συσχέτιση. Στην λειτουργική συσχέτιση συγκρίνεται τι κάνει κάτι δηλαδή αν έχουν παρόμοιες λειτουργίες. Συνδυασμός των παραπάνω είναι η δομική - λειτουργική συσχέτιση.

Κατηγορίες αναλογιών (2/2) Με κριτήριο τον τρόπο παρουσίασης αναλογιών (σε γραπτό κείμενο) : Λεκτικός Εικονικός Λεκτικός- εικονικός

Αναλογίες που παρουσιάζονται με κινούμενη εικόνα (animation) Σημαντική είναι η δυνατότητα για αλληλεπίδραση του μαθητή με την αναλογία. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται η ενεργός συμμετοχή του μαθητή η οποία θεωρείται μια βασική αρχή για αποτελεσματική μάθηση.

Αναλογίες σε μαθησιακά αντικείμενα (learning objects) Μαθησιακό αντικείμενο : Μία οντότητα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μάθηση. Είναι μικρό, ανεξάρτητο, επαναχρησιμοποιήσιμο σε διάφορα πλαίσια και μπορεί να αποτελεί μέρος μια μεγαλύτερης μαθησιακής οντότητας (Wiley, 2002), (IEEE LTSC, 2001). Συχνή η χρήση αναλογιών σε μαθησιακά αντικείμενα για διδασκαλία εννοιών προγραμματισμού και πληροφορικής.

Παράδειγμα αλληλεπιδραστικών αναλογιών κινούμενης εικόνας (1/3) http://www.londonmet.ac.uk/ltri/learningobjects/index.htm

Παράδειγμα αλληλεπιδραστικών αναλογιών κινούμενης εικόνας (2/3) ΔΕΛΥΣ

Παράδειγμα αλληλεπιδραστικών αναλογιών κινούμενης εικόνας (3/3) Μαθησιακό αντικείμενο για την έννοια της μεταβλητής στην γλώσσα Pascal και την εντολή απόδοσης τιμής . Μαθησιακό αντικείμενο για δομές επιλογής στην γλώσσα «ΓΛΩΣΣΑ» (Τα δύο παραπάνω μαθησιακά αντικείμενα υλοποιήθηκαν στο περιβάλλον Director της macromedia)

Βιβλιογραφία (1/2) Brown, D.E. Clement, J. (1989) Overcoming misconceptions via analogical reasoning: Abstract transfer versus explanatory model construction, Instructional Science, 18, 237-261.   Curtis, R. Reigeluth, C. (1984) The use of analogies in written text Instructional Science ,13, 99-117. Clement, J. (1993) Using Bridging Analogies and Anchoring Intuitions to Deal with Students’ Preconceptions in Physics, Journal of Research in Science and Teaching, 30(10), 1241 –1275. Davidson, D.: 1979, The Inscrutability of Reference, reprinted in D. Davidson, 1984, pp. 227–241. Dupin, J.J. Joshua, S. (1989) Analogies and “modeling analogies” in teaching. Some examples in basic electricity, Science Education, 73, 207-224. Gentner, D. & Stevens, A.L. (Eds.) (1983) Mental Model , Hillsdale, Nj: Erlbaum Glynn, S. M. (1991) Explaining science concepts: A teaching-with-analogy model. In S. M. Glynn, R.H. Yeany & B.K. Britton, (eds.), The psychology of learning science , Hillsdale: Erlbaum. Harrison, A. G. & Treagust, D. F. (2006). Teaching and Learning with Analogies: Friend or foe? In: P. J. Aubusson, A. G. Harrison & S. M. Ritchie (Eds.). Metaphor and Analogy in Science Education. Dordrecht: Springer.

Βιβλιογραφία (2/2) IEEE Learning Technology Standards Committee (LTSC) (2001) Draft Standard for Learning Object Metadata Version 6.1. http://ltsc.ieee.org/doc/ Iona, M. (1982). Teaching electricity. Science and Children, 19, 22–23. Mayer, R. E. (1983). Can you repeat that? Qualitative and quantitative effects of repetition and advance organizers on learning from science prose. Journal of Educational Psychology, 75, 40-49. Simons, P.R.J. (1984). Instructions with analogies. Journal of Educational Psychology, (76), 513–527. Thagard, P. (1992) Analogy, explanation and education. Journal of Research in Science Teaching, 29, 537-544. Wiley, David. A. (2002) "Connecting Learning Objects to Instructional Design Theory: A Definition, a Metaphor, and a Taxonomy." The Instructional Use of Learning Objects (Bloomington, IN: Agency for Instructional Technology) Vosniadou, Stella and Andrew Ortony (eds.) (1989), Similarity and Analogical Reasoning, New York: Cambridge University Press. Zeitoun, H.H. (1984) Teaching scientific analogies: a proposed model, Research in Science and Technological Education, 2(2), 107-125.