Η λογική πίσω από τα περιβάλλοντα LOGO Χαρίκλεια Τσαλαπάτα 7/10/2019

LOGO Γλώσσα για παιδιά Διαδικαστική γλώσσα Αριθμοί Λέξεις Λίστες Λίστες από λίστες Διαδικασίες Τοπικές (local) και καθολικές (global) μεταβλητές Αναδρομή Αποσφαλμάτωση

Seymour Papert Γεννήθηκε το 1928 στη Νότιο Αφρική Μαθηματικός και μηχανικός υπολογιστών στο MIT MIT Architecture Machine Group, που τώρα είναι το MIT Media Lab Πριν το MIT εργάστηκε στο St John’s College – Cambridge, Henri Poincare Institute – University of Paris, University of Geneva, National Physical Laboratory London Πρωτοπόρος σε τεχνητή νοημοσύνη Δημιούργησε τη LOGO Ατύχημα το 2006 στο Ανόι Τη δουλειά του συνεχίζει ο Resnick στο MIT

Παιδαγωγική θεώρηση (Papert) Προγραμματίζοντας, το παιδί αποκτά έλεγχο στη σύγχρονη τεχνολογία Οικοδομεί γνώση μέσα από δράση και ανατροφοδότηση Δημιουργεί «μικρόκοσμους», όπου τα υλικά τμήματα είναι απλά και ουδέτερα για να μη δημιουργούν συνειρμούς με την τεχνολογία Είναι ένας κόσμος που μπορεί να ελέγξει το παιδί

Θεωρία του Papert Constructionism (εποικοδομητισμός): υποστηρίζει ότι οι μαθητές δημιουργούν νοητικά μοντέλα για να καταλάβουν τον κόσμο γύρω τους Η γνώση δημιουργείται και δε μεταδίδεται Βασισμένη στο constructivism του Piaget του οποίου ήταν μαθητής στην Ελβετία Η μάθηση είναι πιο αποτελεσματική μέσα από δράση

Οι βάσεις που Papert: Piaget

Piaget Δάσκαλος του Papert Ασχολήθηκε με ψυχολογία και με τον τρόπο που μαθαίνουν τα παιδιά Η θεωρία του είναι το constructivism και πάνω της βασίστηκε ο Papert Δούλεψε στη δημιουργία τεστ νοημοσύνης Παρατήρησε ότι τα μικρά παιδιά έδιναν συστηματικά λάθος απαντήσεις … ενώ στις ίδιες ερωτήσεις μεγαλύτερα παιδιά έδιναν τις σωστές

Piaget - Cognition Ανέπτυξε τη θεωρία ότι σε διάφορες ηλικίες ένας άνθρωπος επιδεικνύει συγκεκριμένες δεξιότητες Ότι ο τρόπος που σκέφτονται τα παιδιά είναι συστηματικά διαφορετικός από τον τρόπο που σκέφτονται η ενήλικες Στοιχεία Βιολογικά Κοινωνιολογικά Η σταδιακή ανάπτυξη λογικής σκέψης Η σταδιακή ανάπτυξη αφηρημένης σκέψης

Piaget – ανάπτυξη λογικής σκέψης Η λογική και η ευφυΐα αναπτύσσονται σε βήματα Πρέπει να ολοκληρωθεί ένα βήμα εξέλιξης πριν πάμε στο επόμενο Σε κάθε βήμα αναπτύσσεται μια νέα άποψη / εικόνα για τον κόσμο Οι ιδέες της προηγούμενης περιόδου πρέπει να αναδομηθούν

Piaget - Βιβλία Genetic Epistemology The Central Problem of Intellectual Development

Στάδια ανάπτυξης Sensormotor stage: 0 – 2 Preoperational stage: 2-7 Αντίληψη μέσα από τις αισθήσεις Preoperational stage: 2-7 Magical thinking, δεν υπάρχει χρήση λογικής Operational stage: 7-11 Χρήση λογικής Formal operational stage: 11-16 Αφηρημένη σκέψη

… και πίσω στον Papert

LOGO Σκοπός η ανάπτυξη της κριτικής σκέψης των παιδιών Experiential learning: μάθηση μέσα από την εμπειρία Ξεκινά από την περιέργεια Problem-based learning: ανάπτυξη της ικανότητας να λύνουν προβλήματα Σύνθετα προβλήματα που βασίζονται συνήθως στην πραγματική ζωή

Βιβλία Mindstorms: Children, Computers, and Powerful Ideas, 1980

Παιδαγωγικoί στόχοι της LOGO Επίλυση προβλημάτων: Ονομασία εισόδων Αποσύνθεση σε υπο-προβλήματα Οικοδόμηση διαδικασιών Γενίκευση του προβλήματος Σύνθεση λύσης Αποσφαλμάτωση

«Μικρόκοσμος» - συνοπτικά Ένας «κόσμος» που μιμείται τον πραγματικό, περιέχει όμως μόνο την απαραίτητη πληροφορία Αφαιρεί το «θόρυβο» … άρα Βοηθά στη στόχευση και επικέντρωση στο πρόβλημα

«Μικρόκοσμος» - αναλυτικά Σύνολο αντικειμένων και σχέσεων Σύνολο λειτουργιών που επιδρούν στα αντικείμενα Τροποποιώντας σχέσεις και Δημιουργώντας άλλα αντικείμενα Λίγες εντολές Είναι μια απλοποιημένη μορφή του πραγματικού κόσμου Αφαιρώντας πληροφορία και αφήνοντας λίγους κανόνες βοηθά στην ανάπτυξη δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων Μέσω εξερεύνησης και δράσης

Δηλαδή, είναι ένα περιβάλλον εκμάθησης όπου έχουμε … Το μαθητή Το «χώρο» στον οποίο κινείται Με χρήση εργαλείων Συναναστροφή και επαφή με άλλους Διάδραση με άλλες οντότητες Υποστηρίζει της μάθηση (πληροφορία) Δεν προσπαθεί να την ελέγξει Δίνει τα εργαλεία που χρειάζεται ο μαθητής για να εργαστεί αλλά όχι τη λύση Με τα παραπάνω οικοδομείται γνώση

Wilson Ο μικρόκοσμος είναι Ένας χώρος όπου οι μαθητές μαθαίνουν ο ένας από τον άλλο Χρησιμοποιούν ποικιλία εργαλείων και πηγών Με στόχο να μάθουν και να αναπτύξουν δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων

Άλλοι ορισμοί Small playground of the mind (Clements 1989, Riber, 1996) Μικροί κόσμοι όπου ο μαθητής μπορεί να εξερευνήσει εναλλακτικές λύσεις, να τεστάρει υποθέσεις, και να ανακαλύψει δεδομένα για τον κόσμο (Latour) Expressive digital media βασισμένα στην ανακάλυψη, το παιχνίδι, και την εφεύρεση Επιτρέπουν στο μαθητή να μάθει μέσα από τη δράση

Οι πιο καλά σχεδιασμένοι μικρόκοσμοι Έχουν ένα απλό σετ από λειτουργίες Οι οποίες χρησιμοποιούνται από το μαθητή για ασκήσεις που έχουν νόημα για αυτόν και βοηθούν στην κατανόηση κρυμμένων εννοιών

Papert: γιατί οι μικρόκοσμοι; (1) Οι μικρόκοσμοι προσφέρουν δυνατότητα για … εξερεύνηση σε εικονικά περιβάλλοντα που δεν θα ήταν δυνατή αλλιώς (χωρίς την τεχνολογία) Ο μικρόκοσμος (όπως και η διαδικασία της μάθησης) πρέπει Να έχει περιορισμούς αλλά Να είναι αρκετά πλούσιος για να δίνει τη δυνατότητα εποικοδομητικής σκέψης Απαιτείται καθοδήγηση από το δάσκαλο στη χρήση του

Papert: γιατί οι μικρόκοσμοι; (2) Ξεφεύγουμε από την έννοια του προγράμματος σπουδών Ο δάσκαλος εισάγει το μαθητή στον μικρόκοσμο … αλλά όχι στη γνώση και πληροφορία που μπορεί ο μαθητής να ανακαλύψει

Ο πρώτος μικρόκοσμος: η χελώνα Έχει θέση, κατεύθυνση, και ένα «στυλό» Εντολές: μπροστά, πίσω, δεξιά, αριστερά, στυλό-κάτω, στυλό-πάνω Οικοδομεί γνώσεις ευκλείδειας γεωμετρίας Το παιδί πρέπει να σκεφτεί σαν τη χελώνα

Ο μικρόκοσμος της χελώνας Προσομοιώνει τον πραγματικό κόσμο Δίνει τη δυνατότητα εξερεύνησης ενός γνωστικού αντικειμένου εκ των έσω Immersion, embedding Αναπτύσσει δεξιότητες που μπορούν να μεταφερθούν εκτός του μικρόκοσμου

Turtle graphics

Παραδείγματα http://www.youtube.com/watch?v=YnEHCzy7zNs&featur e=related http://www.youtube.com/watch?v=A6TDUC7TuTw&featu re=related (hello world) http://www.youtube.com/watch?v=ohgPmdZgUmE&featur e=related http://www.youtube.com/watch?v=YN-Qmi1nosk (Scratch)

MicroWorlds Pro Γραμμή εργαλείων Σελίδα Κέντρο εντολών Καρτέλες εντολές διαδικασίες γραφικά Κατάσταση

Mitchel Resnick – Life Long Kindergarten Lifelong Kindergarten group, MIT Media Lab Αναπτύσσει εργαλεία ICT για μάθηση http://llk.media.mit.edu/ Robotics Architecture Human computer interaction Augmented reality Gaming AI Networks Storytelling Environment Visualization

Lifelong Kindergarten Περιβάλλον Αναπτυσσόμενες χώρες Μάθηση γλωσσών Μουσική Computer science

Lifelong Kindergarten Χρησιμοποιούν τον τρόπο που μαθαίνουν τα παιδιά στο νηπιαγωγείο …. Ζωγραφίζουν με τα δάχτυλα Αναμιγνύουν χρώματα Χτίζουν πύργους και μαθαίνουν για τη στατική Για εκπαίδευση όλων Ενθαρρύνουν: το σχεδιασμό, τη δημιουργία, την έκφραση https://www.media.mit.edu/groups/lifelong- kindergarten/overview/

Εργαλεία και περιβάλλοντα LEGO Mindstorms, προγραμματισμός ενός ρομπότ Scratch, αναφέρεται σε σύνθεση αντί για γράψιμο 8 και πάνω Μαθηματικά Υπολογισμός Σχεδιασμός

Scratch (1) Προγραμματίζουμε σα να κολλάμε Lego ™ Περνάμε από LOGO σε γραφικό περιβάλλον Αντί να προγραμματίζουμε, π.χ. λίστες, προγραμματίζουμε αντικείμενα Απλοποιεί το συντακτικό Εύκολη εισαγωγή, πολλές δυνατότητες για ανάπτυξη (low floor, wide walls)

Scratch (2) Ποικιλία αντικειμένων και οντοτήτων (ιστορίες, παιχνίδια, κινούμενα σχέδια, κλπ) Προσωποποίηση (μπορούν να εισάγουν δικές τους εικόνες) Πιο δια-δραστικό, κοινωνικό, πιο κοντά στα ενδιαφέροντα του χρήστη 500.000 project σε 27 μήνες Κοινότητα Σήμερα 32 εκατομύρια project 29εκατομύρια χρήστες

Scratch (3) 15% από τα project επαναχρησιμοποιούνται με νέα features Στην αρχή οι χρήστες θύμωναν και έλεγαν ότι τους «κλέβουν» τη δουλειά Αλλά το MIT προσπαθεί να προωθήσει ένα πνεύμα συνεργασίας, προσθέτει features για συνεργασία π.χ. Όταν επαναχρησιμοποιείται ένα project μπαίνει αυτόματο link στο αρχικό / την πηγή Αναφορές Group / «εταιρείες» με κοινά project

Μελλοντικές κατευθύνσεις Πολύγλωσσο Προώθηση του σχεδιασμού σαν εργαλείο μάθησης Υποστήριξη της μάθησης και διδακτικής διαδικασίας Π.χ. κοινότητες δασκάλων

Παραδείγματα χρήσης Scratch για κατανόηση εννοιών προγραμματισμού Ο Raul, 13 χρονών προγραμμάτισε ένα παιχνίδι Δεν ξέρει πώς να κρατά το σκορ Η χρήση μιας μεταβλητής βοηθά να κρατάμε το σκορ Εξοικείωση με μεταβλητές

Παράδειγμα χρήσης Computer Clubhouse, εργαστήρια υπολογιστών Προωθεί τη δημιουργηκότητα μέσω της τεχνολογίας Ιδρύθηκε από Resnick, Rusk το 1993 Παιδιά 10-18 $50 χρηματοδότηση από Intel 2000-2015 100 περίπου σε πολλές χώρες Argentina, Australia, Brazil, Colombia, Costa Rica, Denmark, Ireland, Israel, Jordan, Mexico, New Zealand, Palestine, Panama, Philippines, Russia, Taiwan, South Africa, and the United States

Project https://scratch.mit.edu/

LEGO Mindstorms Προγραμματίζουμε το ρομπότ Αποτελείται από: Μηχανές Ταχύτητες Sensors RCX Brick ένας μικρό-υπολογιστής Στην ιστοσελίδα της LEGO (ΤΜ) Mindstorms (Papert)

Programmable bricks Cricket Programmable brick

Βασίζεται σε Constructivism (Papert, Resnick) Σκοπός ήταν να βγουν οι επιστημονικές ιδέες προς τα έξω με κατανοητό τρόπο Έγινε εμπορική επιτυχία Συνεργασία της LEGO ™ και του Lifelong Kindergarten από το 1985

Dacta group Τα παιδιά μαθαίνουν με δράση Η μάθηση πρέπει να είναι διασκεδαστική Χρησιμοποιεί έρευνα σε ψυχολογία, cognition, κλπ Πολύ κοντά στη φιλοσοφία του MIT Media Lab

Dacta group Είχε κάνει και παλαιότερες προσπάθειες για χρήση τεχνητής νοημοσύνης για εκπαίδευση Προβλήματα των αρχικών προσπαθειών Η γλώσσα προγραμματισμού ήταν δύσκαμπτη Υπήρχαν καλώδια (όχι wireless) Αυτό έβαζε εμπόδια και στην εφευρετικότητα και στις δυνατότητες για κίνηση Έτσι πέρασε στο programmable brick

Παραδείγματα (Lego Mindstorms) https://www.youtube.com/watch?v=cXgB3lIvPHI (Little talks cover EV3) http://www.youtube.com/watch?v=Mp8Y2yjV4fU (sudoku) https://www.youtube.com/watch?v=dreTvumjNyw (rubic cube) https://www.youtube.com/watch?v=_ogQuLdEcBY (Gioconda) https://www.youtube.com/watch?v=B2QUI1gIUS4 ev3 creations

Πως προγραμματίζεται Υπάρχουν γραφικά περιβάλλοντα Στην αρχή προγραμματιζόταν με LOGO Αργότερα LogoBlocks και μεταγενέστερα, ev3 programmer app Διατηρούν τη LOGO Αλλά είναι κυρίως γραφικά

Quotes “στο MIT Media Lab σχεδίαζαν χωρίς να ξέρουν γιατί, απλά επειδή σκέφτηκαν μια ιδέα που ήταν πραγματοποιήσιμη” (Gerschenfeld) Η τεχνολογία έχει ένα φυσικό μονοπάτι εξέλιξης που δεν έχει σχέση με τις κοινωνικές συμβάσεις (fallacy of technological determinism) (McKenzie)

‘Έτσι … από την έρευνα στην παραγωγή MIT programmable brick Ευρωστία: Proof-of-concept Ακροατήριο: όλοι Κόστος για το χρήστη: δεν είναι σημαντικό LEGO Mindstorms RCX brick Ευρωστία: Παραγωγή Ακροατήριο: αγόρια 8-14 Κόστος για το χρήστη: είναι σημαντικό

Έτσι … βγήκε το γκρι programmable brick Κόστος για το χρήστη:

Arduino Open source, παρόμοια λογική με το Lego Mindstorms

Aruino

Arduino Παρόμοια λογική, αλλά ελεύθερο

Παραδείγματα https://www.bing.com/videos/search?q=arduino+laser+har p&qpvt=arduino+laser+harp&view=detail&mid=4D2C1E7 FD498091517564D2C1E7FD49809151756&FORM=VRD GAR (άρπα με φως laser) High speed photography https://www.youtube.com/watch?v=BtUZKPkKFlE

Rasberry pi

Ίδια λογική – μάθηση κάνοντας

https://www.youtube.com/watch?v=LH79gFoQu0M

Πηγές Κόμης Wikipedia Pico Crickets http://www.picocricket.com/ideas.html Lifelong Kindergarten http://llk.media.mit.edu/ Structure of Engineering Revolutions (Beland, Chan, Clarke, Park, Trupiano) http://web.mit.edu/6.933/www/Fall2000/LegoMindstorms.pdf Scratch: Programming for All (Resnick, Maloney,Monroy- Hernandez, Rusk, Eastmond, Grenna, Millner, Rosehbaum, Silver, Silverman, Kafai http://web.media.mit.edu/~mres/papers/Scratch-CACM-final.pdf