Η διδασκαλία του Προγραμματισμού στο Ενιαίο Λύκειο Προς ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο με στόχο την ανάπτυξη δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων Αθανάσιος Τζιμογιάννης Τμήμα Κοινωνικής & Εκπαιδευτικής Πολιτικής

Το περίγραμμα Εισαγωγή Το πλαίσιο διδασκαλίας του Προγραμματισμού Η/Υ Εννοιολογικές δυσκολίες και παρανοήσεις Διδακτική του Προγραμματισμού Η/Υ Προτάσεις - Διδακτικές παρεμβάσεις

Η διδασκαλία του Προγ/σμού Η/Υ στη Β/θμια Εκπαίδευση Τεχνοκεντρική προσέγγιση Τεχνικά Επαγγελματικά Λύκεια (1985) Basic (Β’ τάξη) Pascal, Cobol (Γ’ τάξη) Ενιαία Πολυκλαδικά Λύκεια (1985) Basic (Β’ τάξη) Pascal (Γ’ Κλάδος) Γυμνάσια (1992) Logo (Α’ τάξη) Basic (Γ’ τάξη)

Oι γενικοί σκοποί της διδασκαλίας του Προγραμματισμού Η/Υ … ΕΠΠΣ - Παιδαγωγικό Ινστιτούτο (1998) – Πληροφορική (Γ’ Γυμνασίου) – Εφαρμογές Πληροφορικής (Α’ Λυκείου) – Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Γ’ Λυκείου Τεχν. Κατεύθυνσης) … οι μαθητές να αναπτύξουν αναλυτική και συνθετική σκέψη να αποκτήσουν ικανότητες μεθοδολογικού χαρακτήρα να μπορούν να επιλύουν απλά προβλήματα σε προγραμματιστικό περιβάλλον

Oι ειδικοί σκοποί της διδασκαλίας του Προγραμματισμού Η/Υ … … οι μαθητές να αναπτύξουν δεξιότητες αλγοριθμικής προσέγγισης ανάλυση προβλήματος σχεδίαση αλγορίθμου δομημένη σκέψη αυστηρότητα έκφρασης να αναπτύξουν δημιουργικότητα, φαντασία

Η έρευνα της Διδασκαλίας του Προγραμματισμού Η/Υ … Παρανοήσεις για βασικές έννοιες του προγραμματισμού (π.χ. μεταβλητή, εντολή εκχώρησης, πίνακας κ.λ.π.) Εννοιολογικές δυσκολίες στην κατανόηση και εφαρμογή των δομών επιλογής και επανάληψης Δυσκολίες επίλυσης προβλημάτων προγραμματισμού Ο προγραμματισμός Η/Υ δεν αποτελεί ελκυστική δραστηριότητα για τους μαθητές

Τι αναμένετε να τυπωθεί στην οθόνη κατά την εκτέλεση του παρακάτω προγράμματος αν δοθούν στην είσοδο διαδοχικά οι τιμές 3, 5, 10; Program task1; var x,y: integer; BEGIN readln(x); readln(y,x); writeln(x,y,x); END. ΑΠΑΝΤΗΣΗ: 3, 5, 10

Τι αναμένετε να τυπωθεί στην οθόνη κατά την εκτέλεση του παρακάτω προγράμματος; Program task2; var x,y: integer; BEGIN x:=5; y:=x; x:=x+5; y:=x+5; writeln(x,y); END. ΑΠΑΝΤΗΣΗ: y=x=10

Έρευνα σε εκπαιδευτικούς (Τζιμογιάννης 2002) χρόνος διεξαγωγής: Σχολικό έτος περιοχές: Ν. Ιωαννίνων, Άρτας, Πρέβεζας, Κέρκυρας, Καστοριάς, Αιτωλοακαρνανίας, Κυκλάδων δείγμα: 83 καθηγητές Πληροφορικής (50 άνδρες και 33 γυναίκες, 68 μόνιμοι και 15 αναπληρωτές) βασικές σπουδές εκπαιδευτικών: Πληροφορικής ΑΕΙ (37), ΤΕΙ (13), Μαθηματικών (17), Φυσικής (12), Λοιπών ΑΕΙ (4)

Διδακτικός στόχος Πολύ σημαντικός Ελάχιστα ή σημαντικός σημαντικός Διαχρονικές δεξιότητες69.9% 14.5% Χειρισμός Windows47.0% 15.7% Εκμάθηση Word, Excel 33.7% 18.1% Αρχές Προγραμματισμού19.3% 67.5% Εξοικείωση με πολυμέσα 8.4% 62.7% Εξοικείωση με Διαδίκτυο 13.3% 16.9% Αξιολόγηση διδακτικών στόχων Π.Σ.

Γνώσεις και δεξιότητες στον Προγραμματισμό Ι Συντακτικές γνώσεις – Γνώσεις των ειδικών χαρακτηριστικών και κανόνων μιας γλώσσας Εννοιολογικές γνώσεις – Σημασιολογικές γνώσεις – Ανάπτυξη ολοκληρωμένων εννοιολογικών μοντέλων για τις προγραμματιστικές δομές και αρχές τις εσωτερικές λειτουργίες του Η/Υ που σχετίζονται με υπολογιστικές διαδικασίες – Σχηματικές γνώσεις – Ρεπερτόριο ρουτινών και αλγορίθμων που διαθέτει ο μαθητής

Γνώσεις και δεξιότητες στον Προγραμματισμό ΙΙ Στρατηγική γνώση (μεταγνώση) – Ικανότητα εφαρμογής γνώσεων και δεξιοτήτων για την επίλυση αυθεντικών προβλημάτων – Ικανότητα μεταφοράς δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων σε άλλα γνωστικά αντικείμενα

Γνωστική Ψυχολογία Τύποι γνώσεων Δηλωτική γνώση (Γνωρίζω κάτι) – Γνώση γεγονότων, εννοιών και αρχών – Οι γνώσεις οργανώνονται σε γνωστικές δομές (σχήματα) Διαδικαστική γνώση (Γνωρίζω πώς) – Εφαρμογή των δηλωτικών γνώσεων για την επίλυση προβλημάτων – Μετατροπή των δηλωτικών γνώσεων σε διαδικασίες (procedures) – Αυτοματοποιημένη ανάκληση και εφαρμογή διαδικασιών

Συντακτική γνώση Δηλωτική και διαδικαστική γνώση – Γνώση του τρόπου δήλωσης σταθερών και μεταβλητών – Γνώση του τρόπου εμφάνισης δεδομένων στην έξοδο – Γνώση χειρισμού λογικών δεδομένων – Δεξιότητα ορθής διατύπωσης και ελέγχου εμφωλευμένων δομών επιλογής (IF) – Δεξιότητα αναζήτησης μιας τιμής σε πίνακα δεδομένων

Εννοιολογική γνώση Δηλωτική και διαδικαστική γνώση – Κατανόηση της έννοιας της μεταβλητής – Κατανόηση της λειτουργίας της δομής επιλογής και των επαναληπτικών δομών – Κατανόηση της λειτουργίας μιας συνάρτησης ή διαδικασίας και της επικοινωνίας της με το κύριο πρόγραμμα – Δεξιότητα ερμηνείας ενός τμήματος ψευδοκώδικα- προγράμματος ή ενός διαγράμματος ροής – Δεξιότητα σχεδιασμού της διαδικασίας εύρεσης του μεγίστου στοιχείου πίνακα

Η διδασκαλία του προγραμματισμού θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη … τις πρωταρχικές αντιλήψεις των μαθητών για τα προγραμματιστικά αντικείμενα την αρνητική στάση που έχουν συνήθως οι μαθητές για τον προγραμματισμό την έλλειψη κατάλληλων αναπαραστάσεων για την εσωτερική λειτουργία του υπολογιστή την έλλειψη κατάλληλων αναπαραστάσεων για τις υπολογιστικές δομές και διαδικασίες τις δυσκολίες στην πρόσκτηση τεχνικών σχεδίασης προγραμμάτων

Η διδασκαλία του προγραμματισμού θα πρέπει να στοχεύει … στην άρση των παρανοήσεων των μαθητών στην οικοδόμηση αποτελεσματικών μοντέλων και αναπαραστάσεων για – τις βασικές έννοιες του προγραμματισμού – τις βασικές υπολογιστικές δομές και διαδικασίες – τον Η/Υ και τις εσωτερικές λειτουργίες του που σχετίζονται με υπολογιστικές διαδικασίες στην καλλιέργεια δεξιοτήτων σχεδιασμού και ανάπτυξης αλγορίθμων

Πλαίσιο οικοδόμησης των εννοιών του προγραμματισμού Πληροφορικός χώρος υπολογιστικά αντικείμενα και διαδικασίες Νοητικός χώρος νοητικά μοντέλα Εννοιολογικός χώρος εννοιολογικά μοντέλα

Εννοιολογικές δυσκολίες Η δομή του προγράμματος Ο ρόλος των μεταβλητών ως στοιχεία αποθήκευσης δεδομένων Έλεγχος ροής του προγράμματος – Δομές επιλογής – Δομές επανάληψης – Αναδρομή Η κατανόηση της εννοιολογικής μηχανής Η βήμα-βήμα (step by step) φύση του αλγορίθμου …

Διδακτικά προβλήματα Ι Η κατανόηση της εννοιολογικής μηχανής Η χρήση κατάλληλων διδακτικών καταστάσεων που θα στοχεύουν στην κατανόηση … – της έννοιας της μεταβλητής-τύποι δεδομένων – της έννοιας της εντολής εκχώρησης – της έννοιας των εντολών Ι/Ο – των δομών επιλογής και επανάληψης – της έννοιας του πίνακα – της έννοιας του υποπρογράμματος και της ‘’επικοινωνίας’’ με το κύριο πρόγραμμα

Διδακτικά προβλήματα ΙΙ Η ανθρωπομορφική αντίληψη των μαθητών για τον προγραμματισμό ενισχύεται από … – τα πρώτα παραδείγματα αλγορίθμων (π.χ. παρασκευή ενός φαγητού) – την ‘’ελεύθερη’’ αλγοριθμική γλώσσα (π.χ. Αντιμετάθεσε table[j-1], table[j]) – τη γλώσσα που χρησιμοποιούν συχνά οι διδάσκοντες – την απουσία εξάσκησης στον υπολογιστή – την έλλειψη βασικών γνώσεων ψηφιακής τεχνολογίας

Διδακτικά προβλήματα ΙΙΙ Πηγές παρανοήσεων Έλλειψη προγραμματιστικής αυστηρότητας στο Π.Σ. και στο διδακτικό εγχειρίδιο – Η διπλή προσέγγιση (αλγόριθμος, πρόγραμμα) εισάγει πρόσθετες δυσκολίες – Δηλώσεις μεταβλητών-τύποι – Παράδειγμα: Έξοδος δεδομένων στην οθόνη χρησιμοποιούνται τέσσερις διαφορετικές εντολές (εμφάνισε Χ, εκτύπωσε Χ, γράψε Χ, Αποτελέσματα // Χ // )

Διδακτικά Προβλήματα ΙV Ο ρόλος του υπολογιστή Ο ρόλος του υπολογιστή είναι διπλός: αποτελεί ένα μηχανισμό που – εκτελεί έναν άλλο μηχανισμό (πρόγραμμα) – επιτρέπει τη σύνταξη, έλεγχο και διόρθωση του προγράμματος Η μη χρήση του υπολογιστή στη διδασκαλία Έλλειψη προγραμματιστικού περιβάλλοντος για εξάσκηση, πειραματισμό, έλεγχο, εκσφαλμάτωση – ΓΛΩΣΣΟΜΑΘΕΙΑ - Σ. Νικολαϊδης –

Διδακτικά Προβλήματα V Ο ρόλος του Π. Σ. Οι μαθητές έχουν συνήθως αρνητική στάση για τον προγραμματισμό Το Πρόγραμμα Σπουδών και, κυρίως, το ευρύτερο πλαίσιο διδασκαλίας στο Λύκειο δεν βοηθούν στην ανάπτυξη δεξιοτήτων μεθοδολογικού χαρακτήρα Είναι αρνητικά τα πρότυπα που δημιουργεί η διδασκαλία των συναφών γνωστικών αντικειμένων (Μαθηματικά, Φυσική), τα οποία επικεντρώνονται στην επίλυση τυποποιημένων προβλημάτων

Προτάσεις Ι Παρεμβάσεις στα Π.Σ. Πληροφορικής – Βασικό το μάθημα της Α’ Λυκείου με έμφαση στις ενότητες του προγραμματισμού Η/Υ – Σαφείς και ρεαλιστικοί διδακτικοί στόχοι σε όλα τα μαθήματα της Πληροφορικής – Συνέχεια και διασύνδεση μεταξύ όλων των μαθημάτων της Πληροφορικής – Ολοκληρωμένο πλαίσιο μαθημάτων τεχνολογικής κατεύθυνσης Αρχές Ψηφιακής Τεχνολογίας (Β’ Λυκείου) Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Γ’ Λυκείου)

Προτάσεις ΙΙ Διδασκαλία-προσεγγίσεις – Οικοδομιστική προσέγγιση βασισμένη στα πορίσματα της Διδακτικής της Πληροφορικής – Επιμόρφωση-υποστήριξη των εκπαιδευτικών – Όχι στη φροντιστηριακή διδασκαλία (κατά το παράδειγμα των Μαθηματικών και της Φυσικής) – Χρήση περιβάλλοντος ΓΛΩΣΣΑΣ – Χρήση του εργαστηρίου Πληροφορικής για εξάσκηση, πειραματισμό, επίλυση προβλημάτων – Έμφαση στην επίλυση πρωτότυπων-αυθεντικών προβλημάτων, με στόχο τη μεταφορά δεξιοτήτων σε άλλες γνωστικές περιοχές