16 η Συνάντηση Εκπαιδευτικών Πληροφορικής στη Δυτική Μακεδονία Η υποστήριξη της διδασκαλίας του μαθήματος της Ανάπτυξης Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον.

Παρουσίαση με θέμα: "16 η Συνάντηση Εκπαιδευτικών Πληροφορικής στη Δυτική Μακεδονία Η υποστήριξη της διδασκαλίας του μαθήματος της Ανάπτυξης Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 16 η Συνάντηση Εκπαιδευτικών Πληροφορικής στη Δυτική Μακεδονία Η υποστήριξη της διδασκαλίας του μαθήματος της Ανάπτυξης Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον μέσω ενός πολυμεσικού συστήματος ηλεκτρονικής μάθησης βασισμένου στο Διαδίκτυο Χάιδω Σαμαρά hsamara@uom.gr Αμερικανικό Κολλέγιο «Ανατόλια»

2 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Περιεχόμενα Πολυμεσικά περιβάλλοντα και βασικές θεωρίες πολυμεσικής μάθησης Οι λόγοι που οδήγησαν στην πρόταση του συγκεκριμένου μοντέλου –Προβλήματα που συνδέονται με υπάρχουσες σχεδιάσεις –Νέες τάσεις για την αντιμετώπισή τους –Πρόταση παραμέτρων του προτεινόμενου μοντέλου Το προτεινόμενο μοντέλο μάθησης με τη χρήση πολυμέσων και η προτεινόμενη προσέγγιση για τη σχεδίαση ενός πολυμεσικού περιβάλλοντος μάθησης –η χρήση αντικειμένων μάθησης –η επιλογή ενός συνόλου μετα-δεδομένων και η λογική της χρήσης τους Η παρουσίαση της εφαρμογής που αναπτύχθηκε για την υποστήριξη της διδασκαλίας του μαθήματος ΑΕΠΠ

3 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Τι είναι ένα αλληλεπιδραστικό πολυμεσικό περιβάλλον μάθησης;

4 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

5

6

7

8

9

10 Πότε βοηθούν τα πολυμεσικά περιβάλλοντα μάθησης;

11 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Τα περιβάλλοντα αυτά μπορούν να υποστηρίξουν τη μάθηση με διάφορους τρόπους, ιδιαίτερα όταν πρόκειται: 1.για μαθητές με χαμηλή προϋπάρχουσα γνώση (low prior knowledge), και, 2.για τη διδασκαλία γνωστικών αντικειμένων σύνθετων πεδίων γνώσης (complex knowledge domains).

12 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Σε ποιες θεωρίες βασίστηκαν οι σχεδιάσεις των πολυμεσικών περιβαλλόντων μάθησης μέχρι τώρα;

13 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας (Cognitive Load Theory) A.Θεωρία Γνωστικής Υπερφόρτωσης (Cognitive Load Theory) Sweller, Chandler, Tierney & Cooper, 1990; Chandler & Sweller, 1991 (Cognitive Theory of Multimedia Learning) B.Γνωστική θεωρία της πολυμεσικής μάθησης (Cognitive Theory of Multimedia Learning) Mayer, & Anderson, 1991; Mayer, 2001 Εδραιωμένες θεωρίες πολυμεσικής μάθησης

14 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Το μοντέλο της ανθρώπινης μνήμης Είσοδος από το περιβάλλον Καταχωρητές αισθητήριας μνήμης Οπτικός Ακουστικός.. Έξοδος ενεργός μνήμη Μακρόχρονη μνήμη Μόνιμη αποθήκευση Προσωρινή Ενεργός μνήμη 65 38 + ---- 79 542 378 34 384 469 49 265 578 + -------------- Οπτικό κανάλι Λεκτικό κανάλι

15 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Τα κεντρικά ζητήματα μέχρι τώρα : 1.Πώς πρέπει να σχεδιάζονται τα πολυμεσικά μαθήματα έτσι ώστε να μην οδηγούν το μαθητή σε γνωστική υπερφόρτωση (Sweller, & Chandler 1994), και, 2.Πώς θα πρέπει να διευθετούνται/διατάσσονται οι λεκτικές και οπτικές πληροφορίες με τρόπο τέτοιο, ώστε να διευκολύνεται ο αρχάριος μαθητής να διακρίνει σχέσεις και να κάνει τις απαραίτητες συνδέσεις μεταξύ των λεκτικών και οπτικών πληροφοριών (Mayer & Moreno, 1999; Mayer 2001). Εδραιωμένες θεωρίες πολυμεσικής μάθησης

16 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Γνωστική Υπερφόρτωση (J. Sweller) 1.Η ενδογενής γνωστική υπερφόρτωση (intrinsic cognitive load), εξαρτάται από την πολυπλοκότητα του γνωστικού αντικειμένου 2.Η εξωτερική ή αρνητική γνωστική υπερφόρτωση (extraneous cognitive load), συνδέεται με ανεπαρκώς σχεδιασμένες διδασκαλίες/παρουσιάσεις 3.H θετική γνωστική υπερφόρτωση (germane cognitive load), συσχετίζεται με τη λειτουργία της δημιουργίας νοητικών σχημάτων και της αυτοματοποίησης H θεωρία αυτή έχει προσδιορίσει τριών τύπων γνωστικής υπερφόρτωσης:

17 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Eνδογενής γνωστική υπερφόρτωση

18 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Αυξημένη εξωτερική γνωστική υπερφόρτωση

19 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Μειωμένη εξωτερική γνωστική υπερφόρτωση

20 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Γνωστική Θεωρία Πολυμεσικής Μάθησης (R. Mayer)

21 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Αρχές για τον εκπαιδευτικό σχεδιασμό πολυμέσων βασισμένες στη Γνωστική Θεωρία Πολυμεσικής Μάθησης

22 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Αρχές για τον εκπαιδευτικό σχεδιασμό πολυμέσων βασισμένες στη Γνωστική Θεωρία Πολυμεσικής Μάθησης Εμπειρικά αποτελέσματα Εφαρμογές στη διδασκαλία Η αρχή των πολλαπλών αναπαραστάσεων (Multimedia Principle) Οι μαθητές μαθαίνουν καλύτερα όταν παρουσιάζεται το μάθημα με λέξεις και εικόνες, παρά μόνο με λέξεις. Παράδειγμα1 Παράδειγμα2 Παράδειγμα3

23 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Ποιες νέες τάσεις αναδύονται για την αντιμετώπιση προβλημάτων υπαρχόντων σχεδιάσεων που οι μέχρι τώρα αρχές των θεωριών δεν μπόρεσαν να λύσουν;

24 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Προβλήματα που συσχετίζονται με τις υπάρχουσες σχεδιάσεις Μείωση της αρνητικής γνωστικής υπερφόρτωσης Αύξηση της θετικής γνωστικής υπερφόρτωσης Νέες τάσεις και προσεγγίσεις Αδυναμία αντιμετώπισης της αυξημένης ενδογενούς γνωστικής υπερφόρτωσης Επιδέξια διαχείριση της ενδογενούς γνωστικής υπερφόρτωσης Παθητικές σχεδιάσεις που δεν ενθαρρύνουν το μαθητή να εμπλακεί στη μαθησιακή διαδικασία Προώθηση ενεργούς γνωστικής επεξεργασίας Έλλειψη παροχής βοήθειας Τρόποι ενσωμάτωσης και βαθμός παροχής υποστήριξης Αντιμετώπιση όλων των μαθητών σαν να έχουν τον ίδιο βαθμό προϋπάρχουσας γνώσης Παροχή διαφορετικού εκπαιδευτικού υλικού ανάλογα με το επίπεδο προϋπάρχουσας γνώσης

25 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Το προτεινόμενο μοντέλο πολυμεσικής μάθησης Προϋπάρχουσα Γνώση Εκπαιδευτικό Υλικό Μαθητής Γνωστική Υπερφόρτωση Αρνητική Γνωστική Υπερφόρτωση Ενδογενής Γνωστική Υπερφόρτωση Θετική Γνωστική Υπερφόρτωση Ενεργός Γνωστική Επεξεργασία Διαχείριση της Γνωστικής Υπερφόρτωσης Παροχή Υποστήριξης Σχεδιασμός Μάθησης

26 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Η τεχνολογία των αντικειμένων μάθησης Eίναι ένας νέος τρόπος θεώρησης του μαθησιακού περιεχομένου. Το αντικείμενο μάθησης (learning object) είναι ένα σύνολο από ψηφιακά στοιχεία (όπως π.χ. εικόνες, κείμενο, ήχο, ιστοσελίδες, κ.λπ.), τα οποία ομαδοποιούνται σε μια αυτόνομη οντότητα με αυτοτελή μαθησιακή αξία. Για να είναι δυνατός ο εντοπισμός του μαθησιακού υλικού, ο διαμοιρασμός (sharing) του και η επαναχρησιμοποίηση του, κάθε αντικείμενο μάθησης συνοδεύεται από πρόσθετη πληροφορία, η οποία κωδικοποιείται στη γλώσσα XML (eXtensible Markup Language)

27 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

28

29

30 Παροχή εκπαιδευτικού υλικού στον μαθητή

31 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Η αρχιτεκτονική της εφαρμογής H εφαρμογή που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε με βάση το προτεινόμενο μοντέλο, αποτελεί ένα προσαρμοζόμενο αλληλεπιδραστικό περιβάλλον μάθησης το οποίο βασίζεται στις τεχνολογίες των αντικειμένων μάθησης. Βασίζεται επίσης στην ύπαρξη ενός απλού μοντέλου μαθητή στο οποίο εισάγεται η πληροφορία για το υπάρχον επίπεδο γνώσης του μαθητή (αρχάριος, μέτριος ή προχωρημένος) στα θέματα με τα οποία αυτός καταπιάνεται. Το μάθημα προσφέρεται με τη μορφή μαθησιακών στόχων.

32 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Το σύστημα προσφέρει δυναμικά το πολυμεσικό εκπαιδευτικό υλικό με βάση το μοντέλο του μαθητή προσαρμόζοντας πάνω σε κάθε μαθησιακό στόχο και στις υπάρχουσες γνώσεις του μαθητή: –την επιλογή του εκπαιδευτικού υλικού –την αλληλουχία παρουσίασης του εκπαιδευτικού υλικού –τον τρόπο παροχής υποστήριξης προς το μαθητή Η αρχιτεκτονική της εφαρμογής

33 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Σύστημα διαχείρισης μάθησης ----------------- ----------- Μεταδεδομένα Μονάδα προσαρμογής Εφαρμογή βασισμένη στη γλώσσα JAVA Υπάρχοντα αντικείμεν α μάθησης Σχεδίαση των αντικειμένων μάθησης LO4 LO3 LO2 LO1 Αποθήκες αντικειμένων μάθησης Σχεδίαση με βάση τις παραμέτρους του μοντέλου Επιλογή και παρουσίαση των αντικειμένων μάθησης Μαθητής Επίπεδο προϋπάρχουσας γνώσης Μαθησιακός στόχος Η αρχιτεκτονική της εφαρμογής 1 3 2 4 5

34 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Αξιολόγηση Διαμορφωτική αξιολόγηση (formative evaluation) κατά τη διαδικασία της σχεδίασης του συστήματος ηλεκτρονικής μάθησης Αποτιμητική αξιολόγηση (summative evaluation) μέσω ημιδομημένης συνέντευξης

35 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Διαμορφωτική Αξιολόγηση Διεξήχθη μια πειραματική έρευνα, σκοπός της οποίας ήταν να ελεγχθεί η επιρροή στη μάθηση της παροχής των κατάλληλων μέσων και μορφών του εκπαιδευτικού υλικού στους μαθητές ανάλογα με το επίπεδο της προυπάρχουσας γνώσης τους.

36 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Διαμορφωτική Αξιολόγηση Το πείραμα διεξήχθη το Φεβρουάριο του 2001 Συμμετείχαν 110 μαθητές της Β’ και της Γ’ λυκείου, 16-18 ετών, χωρίς προϋπάρχουσα γνώση Χωρίστηκαν σε τέσσερις διαφορετικές ομάδες –ΑΑ (animation-animation) –ΤΤ (text-text) –ΑΤ (animation-text) –TA (text-animation)

37 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

38 Αποτιμητική Αξιολόγηση Χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της ημιδομημένης συνέντευξης (semi-structured interview) (Nielsen, 1993) Συνιστάται όταν μας ενδιαφέρουν μόνο ποιοτικά αποτελέσματα όπως συμβαίνει συχνά σε περιπτώσεις αξιολόγησης των χαρακτηριστικών λογισμικού

39 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Αποτιμητική Αξιολόγηση

40 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Συμπεράσματα και μελλοντική έρευνα Η τεχνολογία των αντικειμένων μάθησης ανοίγονται προοπτικές για τη δημιουργία προσαρμοζόμενων πολυμεσικών περιβαλλόντων μάθησης Επεξεργασία και εμπλουτισμός των τμημάτων της εφαρμογής Προσθήκη κανόνων στην μονάδα προσαρμογής του συστήματος Να δημιουργηθεί διεπαφή για την εισαγωγή των κανόνων Να γίνει επέκταση της εφαρμογής ώστε να μπορεί να ψάχνει στον Παγκόσμιο Ιστό για συναφή αντικείμενα μάθησης

41 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

42

43 Διαχείριση της Γνωστικής Υπερφόρτωσης ΑΡΝΗΤΙΚΗ ΓΝΩΣΤΙΚΗ ΥΠΕΡΦΟΡΤΩΣΗ – ΣΤΟΧΟΣ  Η ελάττωσή της – ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ και ΠΑΡΟΧΗΣ ΠΟΛΥΜΕΣΙΚΟΥ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ: 1. η εναρμόνιση των μορφών παρουσίασης του πολυμεσικού εκπαιδευτικού υλικού (modality appropriateness) με το επίπεδο γνώσης του μαθητή 2. η ενασχόληση με λυμένα παραδείγματα

44 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

45 ΕΝΔΟΓΕΝΗΣ ΓΝΩΣΤΙΚΗ ΥΠΕΡΦΟΡΤΩΣΗ – ΣΤΟΧΟΣ  Η ελάττωσή της – ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ και ΠΑΡΟΧΗΣ ΠΟΛΥΜΕΣΙΚΟΥ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ: 1. η διάσπαση του εκπαιδευτικού υλικού σε μικρές ενότητες (chunks), καθεμιά από τις οποίες περιέχουν περιορισμένο αριθμό πρωτοεμφανιζόμενων εννοιών 2. Ο προσδιορισμός μιας κατάλληλης σειράς παρουσίασης του εκπαιδευτικού υλικού και των εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων.κατάλληλης σειράς Διαχείριση της Γνωστικής Υπερφόρτωσης

46 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

47 ΘΕΤΙΚΗ ΓΝΩΣΤΙΚΗ ΥΠΕΡΦΟΡΤΩΣΗ – ΣΤΟΧΟΣ  Η αύξησή της – ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ και ΠΑΡΟΧΗΣ ΠΟΛΥΜΕΣΙΚΟΥ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ: 1. σε αρχάριους μαθητές προτείνεται η ενασχόληση με λυμένα παραδείγματα, τα οποία πρέπει να εναλλάσσονται με παρόμοιες άλυτες ασκήσεις 2. για προχωρημένους μαθητές συστήνεται από πολύ νωρίς να δίνονται άλυτες ασκήσεις Διαχείριση της Γνωστικής Υπερφόρτωσης

48 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

49

50

51 Καταλληλότητα μορφών (κείμενο και στατικές εικόνες)

52 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Καταλληλότητα μορφών (δυναμικές εικόνες και αφήγηση)

53 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Προβλήματα που συσχετίζονται με τις υπάρχουσες σχεδιάσεις Μείωση της αρνητικής γνωστικής υπερφόρτωσης Αύξηση της θετικής γνωστικής υπερφόρτωσης Νέες τάσεις και προσεγγίσεις Αδυναμία αντιμετώπισης της αυξημένης ενδογενούς γνωστικής υπερφόρτωσης Επιδέξια διαχείριση της ενδογενούς γνωστικής υπερφόρτωσης Παθητικές σχεδιάσεις που δεν ενθαρρύνουν το μαθητή να εμπλακεί στη μαθησιακή διαδικασία Προώθηση ενεργούς γνωστικής επεξεργασίας Έλλειψη παροχής βοήθειας Τρόποι ενσωμάτωσης και βαθμός παροχής υποστήριξης Αντιμετώπιση όλων των μαθητών σαν να έχουν τον ίδιο βαθμό προϋπάρχουσας γνώσης Παροχή διαφορετικού εκπαιδευτικού υλικού ανάλογα με το επίπεδο προϋπάρχουσας γνώσης

54 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Παροχή κατάλληλης βοήθειας

55 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Παροχή κατάλληλης βοήθειας

56 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Παροχή κατάλληλης βοήθειας

57 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

58 Παροχή κατάλληλης βοήθειας

59 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Παροχή κατάλληλης βοήθειας

60 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

61

62

63 Η μονάδα ενημέρωσης Ενημερώνει το πολυμεσικό σύστημα μάθησης για τα μεταδεδομένα των διαθέσιμων μαθησιακών αντικειμένων

64 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

65

66 Η μονάδα δημιουργίας των μαθησιακών στόχων Επιτρέπει την εισαγωγή στο πολυμεσικό σύστημα μάθησης από τον καθηγητή των μαθησιακών στόχων του μαθήματος

67 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

68

69

70

71 Δίνει τη δυνατότητα να επιλέγει ο μαθητής μαθησιακό στόχο Δίνει τη δυνατότητα να δηλώνει ο μαθητής το επίπεδο γνώσης του για τον επιλεγμένο μαθησιακό στόχο Η μονάδα επιλογής του μαθησιακού στόχου και του επιπέδου γνώσης

72 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

73

74

75 Η μονάδα προσαρμογής και παρουσίασης Πραγματοποιεί τη δυναμική επιλογή και καθορίζει τη σειρά παροχής του περιεχομένου στο μαθητή σύμφωνα με τις παραμέτρους του προτεινόμενου μοντέλου και τους κανόνες που βασίζονται στο μοντέλοπαραμέτρους κανόνες

76 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Αντιστοίχιση μετα-δεδομένων με τις παραμέτρους του μοντέλου Διάσταση/παράμετρος του μοντέλου Επιλεγόμενα μεταδεδομένα της προτυποποίησης SCORM 1. Ενδογενής γνωστική υπερφόρτωση Educational  Difficulty Educational  Typical Learning Time Relation  Requires 2. Θετική γνωστική υπερφόρτωση Educational  Learning Resource Type Educational  Interactivity Type 3. Αρνητική γνωστική υπερφόρτωση Technical  Format 4. Παροχή υποστήριξης Educational  Difficulty Relation  Requires 5. Ενεργός γνωστική επεξεργασία Educational  Interactivity Type

77 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Η διαχείριση της παραμέτρου «Αρνητική γνωστική υπερφόρτωση» //τοποθέτηση των στατικών εικόνων πριν από το κείμενο String help = null; for (int p = lo_animation+1; p <= indextemp2-1 ; p++) { for (int q = indextemp2 -1; q <= p-1; q--) { if (temp3[q][5].equals("image/jpeg")) { for (int j = 0; j <= 13; j++) { help = temp3[q - 1][j]; temp3[q - 1][j] = temp3[q][j]; temp3[q][j] = help; }

78 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Χρησιμοποιούμενες Τεχνολογίες Πλατφόρμα Moodle (open source LMS) Adobe DreamWeaver MX Adobe Flash MX Hot Potatoes 6 RELOAD Editor (Content Package and Metadata Editor) για τη μετατροπή του εκπαιδευτικού υλικού σε πακεταρισμένα αντικείμενα μάθησης Borland JBuilder 9 Enterprise MySQL

79 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

80

81 Προαπαιτούμενα μαθησιακά αντικείμενα

82 Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

83

84

85