Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Αξιοποίηση της Υπολογιστικής Επιστήμης, του Physical Computing ,της Υπολογιστικής Σκέψης και της Επιστημολογίας της «Μηχανικής» για την επιστημολογία του STEM Υπολογιστικό Πείραμα Επιστημολογία της «Μηχανικής» Physical Computing (STEM=Science, Technology, Engineering, Mathematics) Υπολογιστική Σκέψη

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η επιστημολογία των «Μηχανικών» Τηλ 6977681075 spsycharis@gmail.com   Τα προβλήματα που αντιμετωπίζουμε στην σύγχρονη κοινωνία είναι πολυδιάστατα και πολλά από αυτά απαιτούν για την λύση τους την «ολοκλήρωση» πολλών εννοιών από τα γνωστικά αντικείμενα του STEM National Academy of Engineering, Katehi, L., Pearson, G., & Feder, M.(Eds.). (2009). Engineering in K-12 education: Understanding the status and improving the prospects. Washington, DC: The National Academies Press.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η επιστημολογία των «Μηχανικών» Υπάρχουν απόψεις, όπως για παράδειγμα αυτή του Next Generation Science Standards (NGSS , 2013 ), που τονίζει την ανάγκη για μεταρρύθμιση στην εκπαίδευση των επιστημών η οποία θα πρέπει να προκύψει από την εισαγωγή του περιεχομένου της «Μηχανικής» αλλά και των πρακτικών της «Μηχανικής» στο αναλυτικό πρόγραμμα. Η μελέτη αυτή(Εικόνα 1) θέτει επίσης και το πολύ σημαντικό ζήτημα της μετατόπισης από την εκπαίδευση των επιστημών στην επιστημολογία της «εκπαίδευσης της Μηχανικής» καθώς και στους εκπαιδευτικούς πόρους και τις προκλήσεις για τους εκπαιδευτικούς στην περίπτωση αυτή. NGSS Lead States. Next generation science standards: For states, by states. (National Academies Press, 2013).  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM   Η επιστημολογία των «Μηχανικών»

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η επιστημολογία των «Μηχανικών»   Με τον όρο «εκπαίδευση της Μηχανικής» εννοούμε το εξής: Σύμφωνα με την Shirey(2015) η «Μηχανική» μπορεί να διαιρεθεί σε «περιεχόμενο της Μηχανικής» και σε «σχεδιασμό με την Μηχανική» ( the discipline of engineering can be divided into engineering content and engineering design). Το περιεχόμενο της «Μηχανικής» προκύπτει από την «τομή» των επιστημών(π.χ. Φυσική, Βιολογία, Χημεία) και των Μαθηματικών η οποία παρέχει τα εργαλεία τα οποία μπορεί να χρησιμοποιήσει ο Μηχανικός για να σχεδιάσει λύσεις σε συγκεκριμένα προβλήματα βασιζόμενος σε κριτήρια και περιορισμούς, ώστε να κατανοηθούν σε ένα βαθύτερο επίπεδο οι έννοιες που περιέχονται στα γνωστικά αντικείμενα του STEM. Ο «σχεδιασμός της Μηχανικής» συνδέεται με την υλοποίηση ενός επαναληπτικού σχεδίου όπου θα ορίζεται το πρόβλημα, θα αναδύονται ιδέες για την λύση του, και στη συνέχεια θα υπάρχει μια συστηματικός τρόπος υλοποίησης με έλεγχο και βελτιώσεις. Η διαδικασία αυτή θεωρείται ότι αποτελεί και έναν διδακτικό σχεδιασμό του τύπου «επίλυση προβλήματος

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Επιστήμη έχει τις εξής συνιστώσες   Την Αριθμητική Ανάλυση από τα Μαθηματικά για να καταλήξουν οι εξισώσεις του μοντέλου σε αλγόριθμο που θα υλοποιηθεί σε κάποια γλώσσα προγραμματισμού στον ΗΥ. Την επιστήμη των υπολογιστών(Computer Science). ώστε να αναπτύξει και να βελτιώσει συστήματα hardware, software, συστήματα διαδικτύου και συστήματα διαχείρισης δεδομένων Την εκάστοτε επιστήμη που θα παρέχει τις εξισώσεις, τους νόμους και το μοντέλο, ώστε να προσομοιωθεί το μοντέλο/ φαινόμενο με κατάλληλες μεθόδους προσομοίωσης Ψυχάρης ,2009;Ψυχάρης,2010;Ψυχάρης & Καλοβρέκτης,2017 ):  Ψυχάρης, Σ.(2009):Εισαγωγή των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας(ΤΠΕ) στην Εκπαίδευση-Παιδαγωγικές Εφαρμογές των ΤΠΕ. Εκδοτικός Οίκος Παπαζήση. ISBN: 978-960-02-2318-7 ΤΟΜΟΣ ΠΡΩΤΟΣ   Ψυχάρης, Σ.(2010):Εισαγωγή των Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας(ΤΠΕ) στην Εκπαίδευση-Παιδαγωγικές Εφαρμογές των ΤΠΕ. Εκδοτικός Οίκος Παπαζήση. ΤΟΜΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟΣ. ISBN:978-960-02-2434-4 Ψυχάρης, Σ.& Καλοβρέκτης, Κ(2017). Διδακτική και Σχεδιασμός Εκπαιδευτικών Δραστηριοτήτων STEM και ΤΠΕ. Κωδικός Ευδοξος 68374254 Εκδόσεις Τζιόλα Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Επιστήμη     Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Επιστήμη     Συνθέτοντας τα παραπάνω προτείνουμε την παρακάτω μεθοδολογία του υπολογιστικού πειράματος στην εκπαίδευση (Ψυχάρης, Σ.& Καλοβρέκτης, Κ,2017. Διδακτική και Σχεδιασμός Εκπαιδευτικών Δραστηριοτήτων STEM και ΤΠΕ. Κωδικός Ευδοξος 68374254 Εκδόσεις Τζιόλα). Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Επιστήμη     Για την υλοποίηση του υπολογιστικού πειράματος, προτείνονται τρείς χώροι (Psycharis,2013;Psycharis,2015) Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η ανακαλυπτική/διερευνητική(Inquiry) μέθοδος διδασκαλίας και μάθησης Χώροι του Υπολογιστικού πειράματος (Psycharis, 2013;Psycharis,2016) Τα βασικά χαρακτηριστικά της ανακαλυπτικής/διερευνητικής μάθησης (Assay & Orgill, 2010) Τα ανακαλυπτικά/διερευνητικά εργαλεία (Bell et al, 2010) Ο χώρος των υποθέσεων Ερώτηση Προσανατολισμός και ΄κατάλληλες ερωτήσεις Δημιουργία υποθέσεων Ο χώρος του υπολογιστικού πειράματος Συλλογή δεδομένων, επεξεργασία δεδομένων, Εξήγηση   Σχεδιασμός, Διερεύνηση, Ανάλυση, Ερμηνεία, Μοντελοποίηση Ο χώρος της γενίκευσης-προβλέψεων Σύνδεση με το σχολικό εγχειρίδιο Γενίκευση –Πρόβλεψη-ανάπτυξη μεταγνωστικών εμπειριών Συμπεράσματα, αξιολόγηση, πρόβλεψη  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη   Στην πρόταση της (CSTA-Computer Science Standards, Teaching Association, https://www.csteachers.org/page/CSTA_Standards 2016) για την Ε.Υ. στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση γίνεται εμφατικά αναφορά στην Υπολογιστική Σκέψη. H Υπολογιστική Σκέψη μπορεί να αξιοποιηθεί σε όλες τις επιστήμες για την επίλυση προβλημάτων-κατά την CSTA η Υ.Σ. θεωρείται μέθοδος επίλυσης προβλήματος- , το σχεδιασμό συστημάτων, τη δημιουργία νέας γνώσης και την κατανόηση των λειτουργιών και των περιορισμών των υπολογιστικών συστημάτων. Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM   Η Υπολογιστική Σκέψη   Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη   Barr &Stephenson,20 11 Lee κ.α.,2011 Grover & Pea, 2013 Selby & Woollard,201 3 Angeli κ.α,2016 Αφαιρετική σκέψη Αφαιρετική σκέψη Αφαιρετική σκέψη και αναγνώριση προτύπων Αφαιρετική σκέψη Αλγόριθμοι και διαδικασίες   Αλγόριθμοι και διαγράμματα ροής Αλγοριθμική Αλγόριθμοι (συμπεριλαμβά νει και την έννοια της αλληλουχίας και της ακολουθίας) Αυτοματοποίηση- η υλοποίηση του υπολογισμού σε συστήματα. Αυτοματοποίησ η Συμβατική Λογική Τμηματοποίηση Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη   Τμηματοποίηση του Προβλήματος-η διαδικασία διάσπασης του προβλήματος σε μικρότερα τμήματα που μπορούν να επιλυθούν ευκολότερα Ανάλυση Δομοστοιχείωση –Modularity- Δομημένη τμηματοποίηση του προβλήματος. Η διαδικασία επαναχρησιμοποίησης επαναλαμβανόμενων εντολών για μια συγκεκριμένη λειτουργία   Αξιολόγηση (δεδομένων) Αποσφαλμάτωση Προσομοίωση Αποσφαλμάτωση και συστηματική διαδικασία εύρεσης λαθών σε έναν αλγόριθμο Γενικεύσεις Γενίκευση Κατανεμημένη επεξεργασία- συνεισφορά από διαφορετικά προγράμματα Αποτελεσματικότητα, επαναληπτικές διαδικασίες, συμβολικές αναπαραστάσεις Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη-Η φύση της Υ.Σ. Από τις ΤΠΕ στο Computing Education-Η φύση της ΥΣ Η ικανότητα να σκεφτόμαστε αλγοριθμικά Η ικανότητα να σκεφτόμαστε με όρους διάσπασης του προβλήματος σε απλούστερα Η ικανότητα να μπορούμε να γενικεύσουμε και να χρησιμοποιούμε πρότυπα Η ικανότητα να σκεφτόμαστε αφαιρετικά με την επιλογή κατάλληλων αναπαραστάσεων Η ικανότητα να μπορούμε να αξιολογούμε ένα μοντέλο μια κατασκευή κλπ με σωστούς όρους

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη     Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη-Η φύση της Υ.Σ. Από τις ΤΠΕ στο Computing Education-Τεχνικές της ΥΣ Ο αναστοχασμός- αιτιολογήσεις –αξιολογήσεις σε πολύπλοκες καταστάσεις Η κωδικοποίηση-απο το σχεδιασμό στον κώδικα και αξιολόγηση για τα δεδομένα που θα έχουμε Ο σχεδιασμός- αναπαραστάσεις –ψευδικώδικα-ροή διαδικασιών κλπ Η ανάλυση Διάσπαση του προβλήματος-αφαίρεση των μη χρήσιμων πληροφοριών-προσδιορισμός των αλγορίθμων-διαδικασιών Η εφαρμογή Χρήση μέρους του κώδικα σε άλλες εφαρμογές-επαναχρησιμοποίηση- γενίκευση-χρήση αλγορίθμου απο ένα φαινόμενο σε ένα άλλο

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη   http://www.bbc.co.uk/education/guides/zp92mp3/revision

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη-Η φύση της Υ.Σ. Από τις ΤΠΕ στο Computing Education- Η φύση της ΥΣ Λογική αιτιολόγηση Αλγόριθμοι και Υπολογιστική Σκέψη Σύνδεση με την πραγματικότητα https://www.youtube.com/watch?v=gOKVwRIyWdg (8-10min) and 15min

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη-Η φύση της Υ.Σ. Από τις ΤΠΕ στο Computing Education- Η φύση της ΥΣ

Sending Secret Messages Coded message: HELP Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η Υπολογιστική Σκέψη- Η φύση της Υ.Σ. Από τις ΤΠΕ στο Computing Education- Η φύση της ΥΣ Διδασκαλία κώδικα Sending Secret Messages Coded message: HELP I AM TRAPPED

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Physical Computing Στην εκπαιδευτική έρευνα, έχει υιοθετηθεί ο όρος physical computing(φυσικοί υπολογισμοί) ως η σύνδεση ανάμεσα στους Η/Υ και τον πραγματικό/φυσικό κόσμο, ενώ στην «εκπαίδευση της επιστήμης των ΗΥ» οι σχετικές έρευνες εστιάζουν κυρίως στον προγραμματισμό Το physical computing μπορεί να υλοποιηθεί με δυο τρόπους: είτε για την διδασκαλία εννοιών της επιστήμης των ΗΥ, είτε με την αξιοποίηση του physical computing ως είσοδο σε διαφορετικές ενότητες της επιστήμης των ΗΥ(απο το πρόβλημα στην έννοια) Το physical computing θεωρείται επίσης ως μια «κατάλληλη διαδικασία» για την σύνδεση ψηφιακών αντικειμένων με τον πραγματικό κόσμο μέσω μοντέλων προσομοίωσης(εδώ φαίνεται και η διασύνδεσή του τόσο με το STEM όσο και με την Υπολογιστική Επιστήμη) Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Physical Computing Στην εκπαιδευτική έρευνα, έχει υιοθετηθεί ο όρος physical computing ως την σύνδεση ανάμεσα στους Η/Υ και τον πραγματικό/φυσικό κόσμο, ενώ στην «εκπαίδευση της επιστήμης των ΗΥ» οι σχετικές έρευνες εστιάζουν κυρίως στον προγραμματισμό Το physical computing μπορεί να υλοποιηθεί με δυο τρόπους: είτε για την διδασκαλία εννοιών της επιστήμης των ΗΥ, είτε με την αξιοποίηση του physical computing ως είσοδο σε διαφορετικές ενότητες της επιστήμης των ΗΥ   Το physical computing θεωρείται επίσης ως μια «κατάλληλη διαδικασία» για την σύνδεση ψηφιακών αντικειμένων με τον πραγματικό κόσμο μέσω μοντέλων προσομοίωσης(εδώ φαίνεται και η διασύνδεσή του τόσο με το STEM όσο και με την Υπολογιστική Επιστήμη) Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Physical Computing  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Physical Computing  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM To STEM και η Υπολογιστική Σκέψη στη Διδακτική    Η επιστημολογία του STEM στηρίζεται στην δια-επιστημονικότητα ή εγκάρσια διε-επιστημονικότητα (transdisciplinary), με βασικό προσανατολισμό την επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων πραγματικών καταστάσεων, αξιοποιώντας εργαλεία από διάφορα επιστημονικά πεδία.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM To STEM και η Υπολογιστική Σκέψη στη Διδακτική    Γενικά η «Μηχανική» θεωρείται ως «καταλύτης» για την εισαγωγή της επιστημολογίας του STEM καθώς τόσο το «περιεχόμενο της Μηχανικής» όσο και ο «σχεδιασμός της Μηχανικής» μπορούν να προσφέρουν διαδρομές για την «ολοκλήρωση» των γνωστικών αντικειμένων του STEM .

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM To STEM και η Υπολογιστική Σκέψη στη Διδακτική Η επιστημολογία του STEM   

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM To STEM και η Υπολογιστική Σκέψη στη Διδακτική Η επιστημολογία του STEM -ΑΡ.Παλιούρας ΜΔΕ STEM  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η σύνθεση: Υπολογιστική Επιστήμη στην εκπαίδευση, Υπολογιστική σκέψη, physical computing, STEM και Engineering education επιστημολογία Παρουσιάζουμε ένα πίνακα που επιχειρεί να συνδυάσει όλα όσα αναφέραμε ώστε να αποτελέσει έναν οδηγό χρήσης τόσο για αναλυτικά προγράμματα όσο και για την ανάπτυξη δομών επιμόρφωσης.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η σύνθεση: Υπολογιστική Επιστήμη στην εκπαίδευση, Υπολογιστική σκέψη, physical computing, STEM και Engineering education επιστημολογία . Χώροι του Υπολογιστικού πειράματος (Psycharis, 2013;Psycharis,2016) Τα βασικά χαρακηριστικά της ανακαλυπτικής/διερευνητικής μάθησης   Physical Computing Διαστάσεις της ΥΣ Επιστημολογία STEM Επιστημολογία της «Μηχανικής» Τα ανακαλυπτικά/διερευνητικά εργαλεία (Bell et al, 2010)

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η σύνθεση: Υπολογιστική Επιστήμη στην εκπαίδευση, Υπολογιστική σκέψη, physical computing, STEM και Engineering education επιστημολογία Ο χώρος των υποθέσεων Τα βασικά χαρακηριστικά της ανακαλυπτικής/διερευνητικής μάθησης Ερώτηση   Physical Computing Hands- on -Unplugged activities(χωρίς την χρήση ΗΥ) Διαστάσεις της ΥΣ Αφαιρετική σκέψη-διάσπαση του προβλήματος Επιστημολογία STEM Χρήση και επίδειξη ενός προϊόντος(τεχνουργήματος-μηχανής) από την καθημερινή ζωή Επιστημολογία της «Μηχανικής» Επίδειξη «προϊόντων» των Μηχανικών με τη μορφή video, εικόνας κλπ Προσανατολισμός και ΄κατάλληλες ερωτήσεις Δημιουργία υποθέσεων

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η σύνθεση: Υπολογιστική Επιστήμη στην εκπαίδευση, Υπολογιστική σκέψη, physical computing, STEM και Engineering education επιστημολογία Ο χώρος του υπολογιστικού πειράματος Τα βασικά χαρακηριστικά της ανακαλυπτικής/διερευνητικής μάθησης Συλλογή δεδομένων, επεξεργασία δεδομένων, Εξήγηση   Physical Computing Δημιουργία κώδικα για τον έλεγχο των τεχνουργημάτων Διαστάσεις της ΥΣ Αφαιρετική σκέψη, αλγοριθμική σκέψη Επιστημολογία STEM Σύνδεση επιστημών/μαθηματικών-επιστήμης των ΗΥ-ΚΑΙ Της «Μηχανικής» για δημιουργία μοντέλου(επιλογή μεταβλητών-σύνδεση μεταβλητών-αντιστοίχιση σε πραγματικό φαινόμενο για παραγωγή πραγματικών δεδομένων) Επιστημολογία της «Μηχανικής» Σχεδιασμός –με βάση το μοντέλο προσομοίωσης- του τεχνουργήματος Σχεδιασμός, Διερεύνηση, Ανάλυση, Ερμηνεία, Μοντελοποίηση

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η σύνθεση: Υπολογιστική Επιστήμη στην εκπαίδευση, Υπολογιστική σκέψη, physical computing, STEM και Engineering education επιστημολογία Ο χώρος της γενίκευσης-προβλέψεων Τα βασικά χαρακηριστικά της ανακαλυπτικής/διερευνητικής μάθησης Σύνδεση με το σχολικό εγχειρίδιο Γενίκευση –Πρόβλεψη-ανάπτυξη μεταγνωστικών εμπειριών   Physical Computing Ιδέες για χρήση συστημάτων ελέγχου σε ανάλογες περιπτώσεις Διαστάσεις της ΥΣ Αποσφαλμάτωση-αναγνώριση προτύπων Επιστημολογία STEM Γενίκευση του μοντέλου ως αρχή λειτουργίας σε άλλα φαινόμενα Επιστημολογία της «Μηχανικής» Ιδέες για σχεδιαστικά πρότυπα για ανάλογες περιπτώσεις-βελτιωτικές διαδικασίες Συμπεράσματα, αξιολόγηση, πρόβλεψη

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Η σύνθεση: Υπολογιστική Επιστήμη στην εκπαίδευση, Υπολογιστική σκέψη, physical computing, STEM και Engineering education επιστημολογία-Η μεγάλη εικόνα Η ολοκληρωμένη εικόνα για την εισαγωγή του STEM στην εκπαίδευση πρέπει να λαμβάνει υπόψη της την μεθοδολογία του υπολογιστικού πειράματος, την δια-επιστημονική προσέγγιση και να υλοποιείται ως μεθοδολογία επίλυσης προβλήματος με την διερευνητική΄/ανακαλυπτική μάθηση.  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Τα στοιχεία που παραθέσαμε μπορούν να αξιοποιηθούν σε δυο διαστάσεις για την εισαγωγή καινοτόμων διαστάσεων σε ένα πρόγραμμα  Παιδαγωγικής και Διδακτικής Επάρκειας,Επιμορφωσης με εύλογες και απλές προεκτάσεις για την Σχολική Εκπαίδευση. Η πρώτη διάσταση αφορά την «βαθμιαία» μετάβαση από τις ΤΠΕ στο λεγόμενο “computing” ,το  STEM με την διδακτική του αναπλαισίωση και την Υπολογιστική σκέψη. Η δεύτερη διάσταση συνδέεται με την εισαγωγή της «Παιδαγωγικής για Μηχανικούς-Engineering Pedagogy» και την επιστημολογία της «Μηχανικής»

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Το 2012, σε πολλές χώρες έγιναν έντονες συζητήσεις για την εισαγωγή της Επιστήμης των Υπολογιστών (Ε.Υ.)στην εκπαίδευση και ως συνέπεια αυτού, τα τμήματα εκπαίδευσης που εκπαίδευαν εκπαιδευτικούς για να διδάξουν τις ΤΠΕ στα σχολεία, άλλαξαν τα αναλυτικά τους προγράμματα , «απομακρυνόμενα» από τις ΤΠΕ ώστε να μεταβούν στο λεγόμενο computing, την εισαγωγή της Υπολογιστικής σκέψης και του «STEM στην εκπαίδευση».

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Διεθνώς επίσης γίνονται προτάσεις για ολοκλήρωση  της σχέσης ανάμεσα στην Υπολογιστική σκέψη και το STEM μέσω συγκεκριμένων παραδειγμάτων που διατρέχουν όλες τις τάξεις της υποχρεωτικής εκπαίδευσης

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Για παράδειγμα, στην Μ. Βρετανία (Computer Science as a school subject. Seizing the opportunity, Computing at School Working Group- http://www.computingatschool.org.uk), τέθηκαν τα θέματα εισαγωγής της Επιστήμης των Υπολογιστών στα σχολεία και στα τμήματα εκπαίδευσης των εκπαιδευτικών. Στα παραδείγματα χρησιμοποιούνται σύγχρονες μορφές αξιοποίησης της υπολογιστικής σκέψης, της υπολογιστικής επιστήμης, του λεγόμενου physical computing και του text based (π.χ. Python)και του optical programming(π.χ. Scatch). Τα προβλήματα που καλούνται να λύσουν οι μαθητές-γιατί πραγματικά τίθενται προβλήματα! και όχι επιδείξεις δραστηριοτήτων- δεν αφορούν μόνο την διερεύνηση αλλά και την ανακάλυψη και συνδέονται με το λεγόμενο Inquiry based learning.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή γίνονται συζητήσεις για την εισαγωγή του STEM στην εκπαίδευση/διδακτική  και θίγεται και το θέμα της μετάβασης από τις ΤΠΕ στο STEM, (βλ. π.χ. το σχετικό κείμενο  http://www.europarl.europa.eu/committees/en/  απο όπου μπορείτε να αναζητήσετε τα σχετικά με το θέμα αυτό στο άρθρο  «Directorate General for Internal Policies Policy Department A: Economy and Scientific Policy, Author: Susanne Kraatz European Parliament, PE 563.465» όπου θίγονται θέματα όπως «Developing attractive STEM curricula and teaching methods Success factors: Inquiry-based education, greater contextualisation (practices from LT, PT, FI)»

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Επιπλέον, στην αναφορά «Developing Computational Thinking in Compulsory Education- (http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC104188/jrc1), αναφέρεται (σελ. 20)το εξής:  «For example, Simon Peyton Jones reports that in England “there was a statutory subject called Information and Communication Technology (ICT); however, it was a technological subject focused on how to use artefacts. A variety of factors made ICT a low status subject especially in the eyes of students.”).  Από τα παραπάνω είναι εύλογο και προφανές ότι χρειάζεται ο μετασχηματισμός από τις ΤΠΕ  σε νέες μορφές όπως το «computing», η Υπολογιστική Σκέψη και η Υπολογιστική Επιστήμη και το STEM ως –δια- επιστημονική (transdisciplinary) προσέγγιση.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Αυτόματα αυτό σημαίνει την ενίσχυση των γνωστικών αντικειμένων –προφανώς σε καμία περίπτωση την κατάργησή τους- αλλά αντίθετα την ισχυρή γνώση της διδακτικής αναπλαισίωσης των γνωστικών αντικείμενων χρησιμοποιώντας  την μεθοδολογία STEM, την υπολογιστική επιστήμη και την υπολογιστική σκέψη μέσα από  επίλυση προβλημάτων από την καθημερινή ζωή . Πως μπορεί να γίνει αυτό: Απλά με «κατάλληλη» επιμόρφωση των εκπαιδευτικών και την δόμηση νέων αναλυτικών προγραμμάτων που θα λαμβάνουν υπόψη τους τις σύγχρονες επιστημολογικές προσεγγίσεις. Οι ΤΠΕ βοήθησαν αρκετά αλλά δεν μπορεί να αποφεύγουμε να κοιτάζουμε στο μέλλον όταν μάλιστα αυτό αναφέρεται σε κείμενα της Ε.Ε.Η πρωτοβουλία για «σχολεία STEM» προς την θετική κατεύθυνση.  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Το θέμα αυτό συνδέεται και με την διάσταση 2, που περιγράφουμε παρακάτω, σχετικά με της «παιδαγωγικής των Μηχανικών». Είναι εύλογο ότι θα πρέπει να ανοίξει η συζήτηση –σε επιστημονικό επίπεδο- για την παιδαγωγική των «Μηχανικών» και πως αυτή συνδέεται με –συνεκτικό και όχι ανεπεξέργαστες –ατάκτως ειρημένες απόψεις(όχι τεκμηριωμένων μελετών)-που παραμένουν σε παλιά στερεότυπα και αδυναμίες.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Για την ουσιαστική ολοκλήρωση σε ένα αναλυτικό πρόγραμμα της «διδακτικής Μηχανικής» θα πρέπει να έχει υλοποιηθεί πρώτα η διάσταση 1 , για να μπορεί να έχει τα εργαλεία ο εκπαιδευτικός να προχωρήσει στην διδακτική-παιδαγωγική της «Μηχανικής». Συνεπώς ο μετασχηματισμός από τις ΤΠΕ στο STEM  και στην Υπολογιστική Σκέψη/Επιστήμη(με την διδακτική της αναπλαισίωση)  δεν είναι μόνο επιστημολογικά και επιστημονικά αναγκαίος, αλλά και θεμελιώδης για να προχωρήσουμε στην «παιδαγωγική των Μηχανικών».

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Με βάση τα παραπάνω ένα πρόγραμμα για την σχολική εκπαίδευση, την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών και την « Παιδαγωγική και Διδακτική επάρκεια» θα μπορούσε να περιλαμβάνει:    1. Δραστηριότητες Υπολογιστικής σκέψης για πραγματικά προβλήματα και όχι απλή χρήση ψηφιακών εργαλείων που δεν αντιστοιχούν σε πραγματικά προβλήματα/φαινόμενα. Μπορείτε για παράδειγμα να επισκεφθείτε την ιστοσελίδα https://edu.google.com/resources/programs/exploring-computational- thinking/#!ct-materials 2. Μεθόδους επίλυσης αυθεντικών προβλημάτων μέσω διδακτικών υπολογιστικών μοντέλων με διδακτική αναπλαισίωση και διδακτικό σχεδιασμό.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας 3. Εφαρμογές που βασίζονται στην μέθοδο επίλυσης προβλήματος- problem based learning- και την επιστημολογία STEM για πραγματικά φαινόμενα 4. Μεθόδους ένταξης της «επιστημολογίας των Μηχανικών» σε επιμορφώσεις εκπαιδευτικών με κατάλληλους διδακτικούς σχεδιασμούς και όχι απλά ψηφιακά εργαλεία 5. Εισαγωγή δραστηριοτήτων για Physical computing (Arduino, raspberry pi κλπ) και εφαρμογές μέσω κατάλληλων διδακτικών σχεδιασμών. Για παράδειγμα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το physical computing για να πάρουμε δεδομένα για ένα πραγματικό φαινόμενο, να τα αναλύσουμε και να εξάγει ο εκπαιδευόμενος τον νόμο του φαινομένου; 

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας 6. Web 2.0 και ΤΠΕ εργαλεία ,αλλά σε συνδυασμό με το STEM και όχι ως απλά ψηφιακά εργαλεία 7. Εξ αποστάσεως εκπαίδευση(μορφές-τρόποι αξιολόγησης),  αλλά σε συνδυασμό με την επιστημολογία STEM. Για παράδειγμα μπορεί η μέθοδος flipped classroom να εφαρμοσθεί σύμφωνα με την επιστημολογία STEM και πώς;  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM Η πρότασή μας Αντί επιλόγου Επιχειρήσαμε να θέσουμε ένα πλαίσιο εισαγωγής καινοτόμων διδακτικών προσεγγίσεων που –θεωρούμε αναπόφευκτα –θα χρειασθεί να υλοποιηθούν. Θα ήταν ένα λυπηρό φαινόμενο να βλέπουμε αυτή την καινοτομία ως μη επιστημονική –παιδαγωγική αναγκαιότητα παραμένοντας ίσως σε παραδοσιακά στερεότυπα, που κάποτε ήταν χρήσιμα.   Τέλος, και το πιο σημαντικό- όλα τα παραπάνω θα βοηθήσουν την λεγόμενη social justice in Education με την προώθηση αυτών των προγραμμάτων αρχίζοντας από «υποβαθμισμένες» περιοχές και βοηθώντας αυτά τα παιδιά να αποκτήσουν τις δεξιότητες του 21ου αιώνα., αλλά γενικότερα την Πατρίδα μας μιας και η οικονομική ανάπτυξη χρειάζεται κατάλληλο επιστημονικό δυναμικό.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Η πρότασή μας  

Διδακτική-Παιδαγωγικη Επιστήμη Υπολογιστικά Μοντέλα Προσομοίωσης Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές STEM Μοντέλο Προσομοίωσης Αριθμητική Ανάλυση Αλγόριθμοι Διδακτική-Παιδαγωγικη Επιστήμη Υπολογιστικά Μοντέλα Προσομοίωσης EJS Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η Υπολογιστική Επιστήμη και το STEM Δημιουργία της Κοινότητας Easy Java Simulations Ευπρόσδεκτοι να εγγραφείτε http://portal.opendiscoveryspace.eu/beta/community/easy-java-simulations-inquiry-based-learning-stem-disciplines-330376 Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Ενδεικτικές Εφαρμογές Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Ενδεικτικές Εφαρμογές Easy Java Simulations και αλγόριθμοι ταξινόμησης(ΜΔΕ Μαστοροδήμος Δ., Master STEM ΑΣΠΑΙΤΕ,Επιβλέπων Σαράντος Ψυχάρης Easy Java Simulations και έλεγχος LED-Φανάρι τροχαίας (Μαστοροδήμος &Ψυχάρης, ΕΤΠΕ 2017) Easy Java Simulations και υπολογισμός του π-σύγκριση με το αποτέλεσμα από το Scratch Arduino και S4A –LED-κουμπί Τα μυστήρια τρίγωνα Unplugged Activities Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Easy Java Simulations EJS Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Εφαρμογές Υπολογιστικού Πειράματος με το λογισμικό Easy Java Simulations Αναγκαιότητα Η δημιουργία αυτού του εργαλείου ξεκίνησε από την ανάγκη να απλοποιηθούν τεχνικά θέματα που έχουν σχέση με τη γνώση της Java καθώς και με εννοιολογικά θέματα που σχετίζονται με την ανάπτυξη μοντέλων προσομοίωσης. Τεχνικές Ικανότητες Από τεχνικής πλευράς το EJS απλοποιεί θέματα σχετικά με τα ‘γραφικά» της προσομοίωσης, δηλαδή αυτά που συνήθως χρειάζονται προχωρημένο προγραμματισμό για να δημιουργηθούν( advanced level of technical know-how on programming computer graphics). Διδακτική-Παιδαγωγικά Ολοκληρώνει το STEM με την Διδακτική Από πλευράς ανάπτυξης εννοιολογικών μοντέλων προσομοίωσης, το EJS, παρέχει τη δυνατότητα μιας απλοποιημένης δομής για να δημιουργηθούν εκφραστικά μοντέλα προσομοίωσης συνεπή με την επιστημονική περιγραφή του φαινομένου υπό μελέτη. EJS Δημιουργεί αυτόματα τον κώδικα java, όσο εμείς Easy Java Simulations Τελικός Σκοπός-STEM ΚΑΙ Υπολογιστική Επιστήμη για την ανάπτυξη εκφραστικών αλγοριθμικών μοντέλων προσομοίωσης

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Εφαρμογές Υπολογιστικού Πειράμαμτος με το λογισμικό Easy Java Simulations Είναι Java code generator Δωρεάν opens source εργαλείο σε Java, που βοηθάει τους μη προγραμματιστές-σχεδόν- να δημιουργήσουν διαδραστικές προσομοιώσεις σε Java http://opensoft.sch.gr/node/1390 Το μέγιστο δυνατό αποτέλεσμα, με τον ελάχιστο προγραμματισμό Συμβατότητα με και μεταφερσιμότητα λόγω java (PC, Mac, Linux) EJS Δημιουργεί αυτόματα τον κώδικα java, όσο εμείς χρησιμοποιούμε το γραφικό περιβάλλον

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 1. Easy Java Simulations και αλγόριθμοι ταξινόμησης(ΜΔΕ Μαστοροδήμος Δ., Master STEM ΑΣΠΑΙΤΕ,Επιβλέπων Σαράντος Ψυχάρης Οπτικοποίηση αλγορίθμων https://www.youtube.com/watch?v=lyZQPjUT5B4 Ουγγρικός Χορός ΜΔΕ Μαστοροδήμος Δημήτριος –Master STEM ΑΣΠΑΙΤΕ   Given that students face difficulties with the concepts of the variable and the algorithm, researchers have turned their focus on CT. CT poses an important question to researchers: What are the best ways to teach fundamental computing concepts to students? Visualization is suggested as one way of supporting student learning (Cetin & Andrews-Larson, 2016). In this activity, we will use Ejs to help students understand the sort algorithms using the visualization capacity provided by the view element of Ejs. You can visit the link (http://www.opendiscoveryspace.eu/edu-object/algorithmos-taxinomisis-fysalidas-me-ti-hrisi-ejss-848384, Last Access 15 June 2017)   .

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 1. Easy Java Simulations και αλγόριθμοι ταξινόμησης(ΜΔΕ Μαστοροδήμος Δ., Master STEM ΑΣΠΑΙΤΕ,Επιβλέπων Σαράντος Ψυχάρης   . The running of the model. During the running colors were changed according to the comparison between them During the experimental phase of the CE, students used the essentials features of inquiry-based teaching approach (evidence, analysis, explanation), the algorithmic thinking of CT and they participated in the development of the source code.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 1. Easy Java Simulations και αλγόριθμοι ταξινόμησης(ΜΔΕ Μαστοροδήμος Δ., Master STEM ΑΣΠΑΙΤΕ,Επιβλέπων Σαράντος Ψυχάρης   . file:///C:/Users/Psycharis/EjsS_5.2_161123/EjsS_5.2/workspace/source/output/bubble_sort_final.xhtml

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Εφαρμογές Υπολογιστικού Πειράματος με το λογισμικό Easy Java Simulations 2. Easy Java Simulations και έλεγχος LED-Φανάρι τροχαίας (Μαστοροδήμος &Ψυχάρης, ΕΤΠΕ 2017)

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Εφαρμογές Υπολογιστικού Πειράματος με το λογισμικό Easy Java Simulations 2. Easy Java Simulations και έλεγχος LED-Φανάρι τροχαίας (Μαστοροδήμος &Ψυχάρης, ΕΤΠΕ 2017)

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Εφαρμογές Υπολογιστικού Πειράματος με το λογισμικό Easy Java Simulations 2. Easy Java Simulations και έλεγχος LED-Φανάρι τροχαίας (Μαστοροδήμος &Ψυχάρης, ΕΤΠΕ 2017)

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Εφαρμογές Υπολογιστικού Πειράματος με το λογισμικό Easy Java Simulations 2. Easy Java Simulations και έλεγχος LED-Φανάρι τροχαίας (Μαστοροδήμος &Ψυχάρης, ΕΤΠΕ 2017)

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Ελεγχος of LED με χρήση Arduino (Mastorodimos, Psycharis) Mastorodimos,D.,&Psycharis,S.(2017). Εξοικείωση με το λογισμικό Easy Java Simulations και το μικροελεγκτή τύπου Arduino για δημιουργία προσομοιώσεων STEM. Πρόταση εργαστηριακού σεμιναρίου. etpe2017 -5th Panhellenic Conference for the Integration and Use of ICT in the Educational Process)   2. Easy Java Simulations και έλεγχος LED-Φανάρι τροχαίας (Μαστοροδήμος &Ψυχάρης, ΕΤΠΕ 2017)   .

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 3. Easy Java Simulations και υπολογισμός του π-σύγκριση με το αποτέλεσμα από το Scratch Ο υπολογισμός του π Scratch vs Ejs Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 3. Easy Java Simulations και υπολογισμός του π-σύγκριση με το αποτέλεσμα από το Scratch Ο υπολογισμός του π Ejs Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 3. Easy Java Simulations και υπολογισμός του π-σύγκριση με το αποτέλεσμα από το Scratch Ο υπολογισμός του π Ejs Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Scratch https://scratch.mit.edu/projects/61893848/ Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 3. Easy Java Simulations και υπολογισμός του π-σύγκριση με το αποτέλεσμα από το Scratch Ο υπολογισμός του π Scratch https://scratch.mit.edu/projects/61893848/ Mention power & politics and we may immediately think of state authority

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 4. Arduino και S4A –LED-κουμπί Τα μυστήρια τρίγωνα Scratch4Α and Arduino   .

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 5. Τα μυστήρια τρίγωνα   Τα μαγικά τρίγωνα για s=2 και s=3. Τα μυστήρια τρίγωνα Θεωρητική ανάλυση: Το Baltic Centre για Contemporary Art (http://www. balticmill.com) είναι ένα διεθνές κέντρο για την σύγχρονη τέχνη και βρίσκεται κοντά στον ποταμό Tyne στο Gateshead Millennium Bridge -Gateshead, στην North East England, United Kingdom. Άνοιξε το 2002 και παρουσιάζει εκθέσεις σχετικά με την σύγχρονη τέχνη που συνδυάζουν και τα Μαθηματικά. Το 2012, για να γιορτάσει τα 10 χρόνια λειτουργίας του, το Balticheld , αφιέρωσε μια εβδομάδα για γεγονότα σχετικά με τον αριθμό 10. Με την βοήθεια ενός προγράμματος στον Η/Υ μπορούμε να ασχοληθούμε με τους καλούς αριθμούς για να φτιάξουμε τα μαγικά τρίγωνα, οι οποίοι θα έχουν την μορφή 3s + 1,s ακέραιος. Παίζοντας σχετικά με τον αριθμό 10.

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 5. Τα μυστήρια τρίγωνα  

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 6. Unplugged Activities   .

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές 6. Unplugged Activities   .

Η διαδρομή από τις ΤΠΕ στην Επιστημολογία του STEM-Εφαρμογές Σας ευχαριστώ! Ερωτήσεις ευπρόσδεκτες ! spsycharis@gmail.com   .