Οι τεχνολογίες της Πληροφορίας & Επικοινωνίας στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών Εισαγωγική επιμόρφωση εκπαιδευτικών ΠΕ04 Π.Ε.Κ – 2006 Ασημίνα Κοντογεωργίου Φυσικός Οι τεχνολογίες της Πληροφορίας & Επικοινωνίας στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών Εισαγωγική επιμόρφωση εκπαιδευτικών ΠΕ04 Π.Ε.Κ – 2006 Ασημίνα Κοντογεωργίου Φυσικός

7/12/20052 Η επιτυχία της διδασκαλίας είναι συνάρτηση των διδακτικών στόχων και της διδακτικής μεθόδου για την υλοποίησή τους. Καθοριστικός παράγοντας για μια πετυχημένη διδασκαλία είναι ο εκπαιδευτικός ο οποίος αποφασίζει για τους στόχους και τη μέθοδο και επιλέγει τα μέσα για την αποτελεσματική υλοποίηση των στόχων που θέτει.

7/12/20053 Η σύγχρονη τεχνολογία μπορεί να συμβάλλει στην αποτελεσματικότερη διαδικασία της μάθησης. Προϋπόθεση γι’ αυτό είναι η σωστή σχεδίαση του εκπαιδευτικού υλικού και η παρουσίασή του με τα κατάλληλα μέσα διδασκαλίας.

7/12/20054 Ο υπολογιστής ιδιαίτερα με τις τεχνολογίες των αλληλεπιδραστικών πολυμέσων και της εικονικής πραγματικότητας, θεωρείται σήμερα το μέσο που συνδυάζει τεχνολογίες, σύμβολα και δυνατότητες επεξεργασίας από όλα τα μέχρι τώρα χρησιμοποιούμενα μέσα. Οι δυνατότητές του στην επεξεργασία και την εκμετάλλευση μεγάλης ποσότητας πληροφορίας διευκολύνουν και παρακινούν τις νοητικές λειτουργίες του μαθητή.

7/12/20055 Αν οι δυνατότητες ενός μέσου επιφέρουν αλλαγές στη μαθησιακή διαδικασία εξαρτάται από την αντιστοιχία τους με το συγκεκριμένο διδακτικό αντικείμενο και από τον τρόπο που εμπλέκονται στην σχεδίαση της διδασκαλίας. Πολλοί μαθητές δημιουργούν μόνοι τους αναπαραστάσεις των πληροφοριών που λαμβάνουν από το περιβάλλον, ανεξάρτητα από το μέσον που χρησιμοποιείται για την μετάδοσή τους. Αν η διδακτική μέθοδος εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες ενός μέσου, τους βοηθά να εκτελέσουν ορισμένες γνωστικές λειτουργίες και να δημιουργήσουν νοητικά μοντέλα όμοια με τα επιστημονικά.

7/12/20056 Εκπαιδευτική Τεχνολογία Η κατανόηση επιτυγχάνεται με την σύζευξη αισθήσεων και νόησης. Η μάθηση προέρχεται : 1% μέσω γεύσης 1,5 % μέσω αφής 3,5 % μέσω όσφρησης 11 % μέσω ακοής 83 % μέσω όρασης

7/12/20057 Οπτικοποίηση Η οπτικοποίηση αποτελεί ένα εργαλείο για ανακάλυψη, κατανόηση, επικοινωνία και διδασκαλία. Νέα δεδομένα, πληροφορίες και ερωτήματα προκύπτουν και εμφανίζονται από τις δημιουργούμενες εικόνες. 50% των νευρώνων σχετίζονται με την όραση και η οπτικοποίηση στοχεύει στο να τους βάλει να δουλέψουν.

7/12/20058 Οπτικοποίηση Χρήση υπολογιστικών γραφικών για την επεξεργασία αριθμητικών δεδομένων και την μετατροπή τους σε εικόνες 2 και 3 διαστάσεων. Μια μορφή επικοινωνίας που υπερβαίνει τα όρια της εφαρμογής και της τεχνολογίας.

7/12/20059 Οι παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή ενός μέσου ως εκπαιδευτικού εργαλείου

7/12/ Αλληλεπιδράσεις στο εκπαιδευτικό περιβάλλον ΜΑΘΗΤΗΣ ΓΝΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ο καθηγητής οργανώνει το περιβάλλον μάθησης. Ο μαθητής θα πρέπει να επεξεργαστεί τις νοητικές δομές που συνθέτουν τη γνώση που θα διδαχθεί καθώς επίσης να ανακαλύψει τον τρόπο δράσης για την κατασκευή της γνώσης. ΜΑΘΗΤΗΣ ΓΝΩΣΗ ΜΑΘΗΤΗΣ ΓΝΩΣΗ ΜΑΘΗΤΗΣ

7/12/ Εκπαιδευτικά συστήματα βασισμένα στην τεχνολογία Οι θεωρίες που καθορίζουν τη σχεδίαση και χρήση των εκπαιδευτικών συστημάτων που βασίζονται στην τεχνολογία έχουν περάσει τρεις γενιές: 1 η γενιά Συμπεριφορική θεωρία Δίνει έμφαση στην αναμετάδοση της πληροφορίας, στο περιεχόμενο και στην τροποποίηση της συμπεριφοράς.

7/12/ Συμπεριφορισμός – Το Μοντέλο του Διδακτικού Σχεδιασμού Tα τρία κύρια στάδια ανάπτυξης του μοντέλου του Διδακτικού Σχεδιασμού είναι:  Αξιολόγηση αναγκών: Προσδιορίζει κάθε δραστηριότητα του μαθητή και κάθε τμήμα γνώσης που πρέπει να προσκτηθεί από αυτόν.  Επιλογή διδακτικών μεθόδων και υλικού: Βασίζονται στην προηγούμενη ανάλυση και στηρίζονται σε μετρήσιμα μεγέθη συμπεριφοράς.  Αξιολόγηση του μαθητή: Τεστ που μας επιτρέπουν να αποφανθούμε για την επίτευξη των διδακτικών στόχων.

7/12/ Συμπεριφορισμός – Το Μοντέλο του Διδακτικού Σχεδιασμού Τα συμπεριφοριστικού τύπου λογισμικά (καθοδήγησης /εξάσκησης και πρακτικής) κρίνονται επαρκή:  για παροχή εποπτικής διδασκαλίας,  για την εμπέδωση χαμηλού επιπέδου γνώσεων και δεξιοτήτων,  για την προσωπική αξιολόγηση και την εργασία των μαθητών

7/12/ η γενιά Έμφαση στην παρουσίαση της πληροφορίας

7/12/ η γενιά Οικοδομισμός Παρατήρηση, αναστοχασμός (reflection), συνεργασία Αλληλεπιδραστικές δραστηριότητες, χειρισμός μεταβλητών Πρωτοτυπία ιδεών, οργάνωση και παρουσίαση Δημιουργία νοητικών μοντέλων μέσω εμπειριών

7/12/ Το αλληλεπιδραστικό περιβάλλον συμβάλλει στην: Ενεργό συμμετοχή του μαθητή Παροχή κινήτρων Μικρότερη γνωστική υπερφόρτωση

7/12/ ΝΑ ΜΗΝ ΑΠΟΒΑΙΝΕΙ Η ΣΩΣΤΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΕ ΒΑΡΟΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

7/12/ Μάθηση στις φυσικές επιστήμες Κατανόηση εννοιών Εμπέδωση βασικών αρχών Μάθηση βασισμένη σε νόμους

7/12/ Στην μάθηση των φυσικών επιστημών εμπλέκονται: Αφηρημένες έννοιες Πειραματική φύση Αντίληψη χώρου και προσανατολισμός Οπτική αντίληψη Κατανόηση και χρησιμοποίηση των μαθηματικών σχέσεων (τύπων) μεταξύ των φυσικών μεγεθών Επίλυση προβλημάτων

7/12/ Εκπαιδευτικό λογισμικό Εκπαιδευτικό λογισμικό θεωρείται το λογισμικό που περιέχει διδακτικούς στόχους, ολοκληρωμένα σενάρια, interface και αλληγορίες με παιδαγωγική σημασία, και κυρίως επιφέρει συγκεκριμένα μαθησιακά αποτελέσματα.

7/12/ Εκπαιδευτικό λογισμικό Το λογισμικό που χρησιμοποιείται για εκπαιδευτικούς σκοπούς δεν πληροί πάντοτε αυτές τις συνθήκες. Συνήθως ο όρος «εκπαιδευτικό λογισμικό» περιλαμβάνει και πακέτα εφαρμογών επιμορφωτικού, εγκυκλοπαιδικού και ψυχαγωγικού τύπου.

7/12/200522

7/12/ μοντελοποίηση προσομοίωση Μίμηση ενός πραγματικού ή φανταστικού περιβάλλοντος που αναπτύσσεται για επιστημονικούς ή εκπαιδευτικούς σκοπούς. Λογισμικό προσομοίωσης ‘Interactive Physics’ Αναπαράσταση κατάστασης ή αντικειμένου με καθορισμό των συνθηκών, των παραμέτρων και των εξισώσεων. Λογισμικό μοντελοποίησης ‘Modelus’

7/12/ Στρατηγική διερεύνησης ενός φαινομένου με την χρήση προσομοίωσης: Για να αντλήσουν οι μαθητές από την προσομοίωση σημαντικές πληροφορίες, είναι απαραίτητο να ενεργοποιήσουν μια μέθοδο ανακάλυψης, συλλογής και ανάλυσης δεδομένων. Αυτή η συστηματική μέθοδος έχει άρρητη σχέση με τις νοητικές δραστηριότητες που συνδέονται με την πειραματική μέθοδο. Από τα τρία αυτά πεδία εστίασης των στόχων μάθησης, συχνά οι διδάσκοντες επικεντρώνονται, κατά την τρέχουσα πρακτική, μόνο στο δεύτερο πεδίο, αμελώντας τα άλλα δύο που είναι όμως εξ ίσου σημαντικά.

7/12/ Κάθε προσομοίωση βασίζεται σε ένα σαφώς προσδιορισμένο μοντέλο της πραγματικότητας. Οι κανόνες δόμησης του μοντέλου πρέπει να εκφράζονται με σαφήνεια στους μαθητές. Κάθε μοντέλο είναι μια απλοποίηση και ίσως μια εξιδανίκευση της πραγματικότητας. Κάποιες απλοποιήσεις. μπορεί να είναι χρήσιμες και αποδεκτές, ενώ άλλες να παραπλανούν, ή να είναι ανακριβείς.

7/12/ Οι μαθητές συχνά δεν κάνουν σαφή διάκριση ανάμεσα στο μοντέλο που ο προγραμματιστής έχει ενσωματώσει στο πρόγραμμα και στην ίδια την πραγματικότητα. Κατά συνέπεια, η προσομοίωση του φαινομένου στον υπολογιστή μπορεί να δημιουργήσει την αίσθηση ενός διαφορετικού κόσμου, που είναι πολύ πιο απλός και εύκολος στον χειρισμό από ότι συμβαίνει στην πραγματικότητα.

7/12/200527

7/12/ Συστήματα μοντελοποίησης Τα μοντέλα έχουν αποφασιστικό ρόλο για την αναπαράσταση της γνώσης. Τα συστήματα μοντελοποίησης επιτρέπουν στους μαθητές να ασχοληθούν με την επινόηση και κατασκευή μοντέλων ακολουθώντας συνήθως τα εξής στάδια:

7/12/ Συστήματα μοντελοποίησης δημιουργία μοντέλου, δοκιμή μέσα από προσομοίωση του φαινομένου που απορρέει από το μοντέλο, βελτίωση του μοντέλου μέσα από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων του με αυτά της πραγματικότητας.

7/12/ Το Modellus είναι ένα σύστημα μαθηματικής μοντελοποίησης, που παράγει δυναμικές προσομοιώσεις, ενώ προσφέρει ένα ιδιαίτερα ευέλικτο περιβάλλον για τη σύνταξη των μαθηματικών σχέσεων.

7/12/ Σημαντική είναι η πρόσφατη τεχνολογική ανάπτυξη των υπερμέσων - πολυμέσων. Οι εφαρμογές της Εικονικής Πραγματικότητας και τα τρισδιάστατα γραφικά έδωσαν νέες δυνατότητες στην αλληλεπίδραση και στην αμεσότητα της δράσης, και αναμένεται να παίξουν ένα ιδιαίτερο σημαντικό ρόλο κατά την επόμενη δεκαετία. Η τεχνολογία της επικοινωνίας από απόσταση μέσω δικτύων και διαδικτύων επικοινωνίας (INTERNET) επηρεάζει τις υπάρχουσες κατηγορίες με δύο τρόπους:

7/12/ Η τεχνολογία της επικοινωνίας από απόσταση μέσω δικτύων και διαδικτύων επικοινωνίας (INTERNET) επηρεάζει τις υπάρχουσες κατηγορίες με δύο τρόπους: είτε ενσωματώνοντας εργαλεία επικοινωνίας (ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, τηλεσυνδιάσκεψη) σε υπάρχοντα εκπαιδευτικά λογισμικά, είτε αναπτύσσοντας νέα λογισμικά ειδικά για να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα από διαφορετικούς χρήστες που βρίσκονται σε διαφορετικούς τόπους, χώρες ή ηπείρους.

7/12/ Υπερμέσα - Πολυμέσα Πολύ καλά εποπτικά μέσα υπό τον έλεγχο του εκπαιδευτικού. Αποτελούν όμως εκπαιδευτικό και ιδιαίτερα διδακτικό εργαλείο; ΠΟΛΥΜΕΣΑ Συνδυάζουν κείμενο, γραφικά ήχο, κινούμενη εικόνα και βίντεο με τον έλεγχο του υπολογιστή. Είναι φορείς πληροφοριών με τη μορφή πολλαπλών αναπαραστάσεων.

7/12/ Υπερμέσα - Πολυμέσα ΥΠΕΡΚΕΙΜΕΝΟ Μία τράπεζα πληροφοριών με μορφή κειμένου σχετικά με συγκεκριμένο θέμα, που περιλαμβάνει «θερμά»σημεία (hot spots) και με την ενεργοποίησή τους μεταφέρουν το χρήστη σε κόμβους που περιέχουν πρόσθετες πληροφορίες.

7/12/ Υπερμέσα - Πολυμέσα ΥΠΕΡΜΕΣΑ Περιλαμβάνουν το υπερκείμενο και τα πολυμέσα με συνδέσμους (links) που βρίσκονται σε κόμβους (nodes) πληροφοριών με οποιαδήποτε μορφή. Επιτρέπουν στο μαθητή να συνδέει και να συσχετίζει πληροφορίες, να δημιουργεί τις δικές του διαδρομές για την ανακάλυψη πληροφοριών ώστε να εξάγει συμπεράσματα.

7/12/ Υπερμεσική διάταξη της πληροφορίας

7/12/ Υπερμέσα - Πολυμέσα Διαχειρίζονται πληροφορίες και τις παρουσιάζουν σύμφωνα με τις «επιθυμίες» του χρήστη. Παρέχουν την δυνατότητα αναζήτησης πληροφοριών με συμβατικούς τρόπους όπως η έρευνα σε εγχειρίδια και σε βιβλιοθήκες. Διαχειρίζονται ένα πλήθος πληροφοριών και αναπαραστάσεων φαινομένων και καταστάσεων για τις οποίες δεν είναι απαραίτητη η χρήση του υπολογιστή.

7/12/ Εικονική Πραγματικότητα Συνδυασμός ισχυρών υπολογιστών, δικτύου, interfaces, γραφικών, αισθητήρων και ενεργοποιητών, με σκοπό την εμβύθιση του χρήστη και και την αλληλεπίδραση σε πραγματικό χρόνο με τρισδιάστατα συνθετικά περιβάλλοντα που αναπαριστούν πραγματικές ή μη καταστάσεις. Συνδυάζει μοντελοποιήσεις, προσομοιώσεις και οπτικοποιήσεις Παρέχει εμπειρίες πρώτου προσώπου

7/12/200539

7/12/200540

7/12/200541

7/12/200542

7/12/200543

7/12/200544

7/12/ Αξιολόγηση Πολύ δύσκολη υπόθεση! Μοναδική απάντηση δεν υπάρχει! Πρέπει να ληφθούν υπ΄ όψη: Παράγοντες αξιολόγησης (αλλά και σχεδίασης) Διδακτικοί στόχοι (ταξινομίες, προφίλ μαθητή, διεργασίες) Μέσο (έλεγχος, παρουσία, σύνδεση, τεχνολογία) Μαθησιακά αποτελέσματα (γνωστικού τύπου, απόδοσης, στάσεων)

7/12/ Ποιοι θα τα αξιολογήσουν; Ειδικοί περιεχομένου (γνωστικού αντικειμένου) Ειδικοί πληροφορικής Ειδικοί διδακτικής Εκπαιδευτικοί Μαθητές

7/12/ Πρόταση 1 Να μη συνεχιστεί η ανάπτυξη λογισμικού, αν δεν υπάρξουν οι κατάλληλες θεωρητικές προσεγγίσεις γι’ αυτά, που να προκύπτουν από τα χαρακτηριστικά των πολυμέσων και της εικονικής πραγματικότητας.

7/12/ Πρόταση 2 Να κατασκευάζονται Ανοικτά (ή σχεδόν ανοικτά) περιβάλλοντα υποστηριζόμενα από τις τεχνολογίες υπερμέσων και πολυμέσων. Αντικείμενα και δράσεις, εμφανή στο χρήστη Η πληροφορική τεχνολογία οφείλει να χρησιμοποιείται κατ’ ελάχιστο ή στο μέγιστο ανάλογα με την κάθε περίπτωση, και σε περιστάσεις όπου η άμεση διδασκαλία είναι αδύνατη ή δύσκολη.