10ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Διδακτική της Πληροφορικής»

Ο προγραμματισμός υπολογιστικών συστημάτων αποτελεί βασική και δύσκολη δεξιότητα. Οι εκπαιδευτικοί επιδιώκουν να βρουν τις καταλληλότερες τεχνικές αξιολόγησης ώστε να μπορούν αφενός να εκτιμήσουν με ακρίβεια τη γνώση των μαθητών, και αφετέρου να βελτιώσουν τη διδασκαλία τους. Η εργασία παρουσιάζει την εφαρμογή των ταξινομιών Bloom και SOLO στον προγραμματισμό ως πλαίσιο της σχεδίασης μαθησιακών δραστηριοτήτων και της αξιολόγησής τους αντίστοιχα. Παρουσιάζεται το μοντέλο της Ιεραρχικής Αξιολόγησης Προγραμματισμού (ΙΑΠ), και διερευνάται η αξιολόγηση των γνώσεων προγραμματισμού σε τελειόφοιτους μαθητές Λυκείου καθώς και η σύγκριση των αποτελεσμάτων της με τη συνηθισμένη εμπειρική αξιολόγηση από εκπαιδευτικούς. Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ευρήματα για την αξιολόγηση των γνώσεων προγραμματισμού και τις σχετικές δυσκολίες στη μάθηση του. Τα συμπεράσματα αναδεικνύουν ότι η ΙΑΠ αποτελεί ένα αναλυτικό εργαλείο ποιοτικής αξιολόγησης γνώσεων προγραμματισμού και ότι χρειάζεται επιπλέον διερεύνηση για τα δύο υψηλότερα επίπεδα της δομικής πολυπλοκότητας της.

H εκπαιδευτική ρομποτική εισάγεται ολοένα και περισσότερο σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης και ιδιαίτερα σε εκπαιδευτικά συστήματα που ακολουθούν την εκπαίδευση SΤΕΜ. Η εργασία προτείνει την αξιοποίηση της πλατφόρμας Arduino για την εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση. Συγκεκριμένα, προτείνεται ο σχεδιασμός μαθησιακών δραστηριοτήτων βάσει του πλαισίου σχεδιασμού μαθησιακών δραστηριοτήτων ECLiP. Η πρόταση περιλαμβάνει τον εμπλουτισμό του ECLiP με εκπαιδευτικά στοιχεία ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί σε δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής και την αξιοποίηση εναλλακτικών προγραμματιστικών περιβαλλόντων για τον προγραμματισμό του Arduino ώστε να καλύπτει διαφορετικές μαθησιακές ανάγκες.

Η παρούσα μελέτη διερευνά τις απόψεις εκπαιδευτικών Πληροφορικής αναφορικά με τη σχεδίαση και την υλοποίηση δραστηριοτήτων Εκπαιδευτικής Ρομποτικής. Οι συμμετέχοντες εκπαιδευτικοί υλοποιούν συστηματικά σχετικά προγράμματα, τόσο στο πλαίσιο του σχολικού ωραρίου όσο και ως απογευματινή δραστηριότητα προετοιμασίας σε διαγωνισμούς. Ως εργαλείο συλλογής δεδομένων χρησιμοποιήθηκε ατομική ημιδομημένη συνέντευξη με εννέα εκπαιδευτικούς. Η θεματική ανάλυση των ερευνητικών δεδομένων έδειξε ότι οι εκπαιδευτικοί θεωρούν ότι οι εμπλεκόμενοι μαθητές επιτυγχάνουν σημαντικά γνωστικά οφέλη και αναπτύσσουν πληθώρα μαθησιακών, νοητικών, διαπροσωπικών και κοινωνικών δεξιοτήτων. Δημοφιλέστερες εκπαιδευτικές στρατηγικές κατά τη σχεδίαση δραστηριοτήτων Εκπαιδευτικής Ρομποτικής είναι η διερευνητική και η συνεργατική μάθηση μέσω συνθετικών εργασιών (projects) και επίλυσης ανοικτών προβλημάτων. Τέλος, παρέχουν προτάσεις διαμόρφωσης κατάλληλου πλαισίου ενσωμάτωσης της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής στο κύριο πρόγραμμα όλων των βαθμίδων.

Διατρέχοντας τη διαχρονική πεντηκονταετή εκπαιδευτική ιδέα, της κίνησης ρομποτικών κατασκευών σε επίπεδες επιφάνειες, με μία ποικιλία από διαφορετικές αποστολές, η εισήγηση αυτή παρουσιάζει μία μοντελοποιημένη προσέγγιση βασισμένη σε 3 άξονες: (α) οπτικοποιημένη παρουσίαση των βασικών προγραμματιστικών δομών (ακολουθίας - επιλογής - επανάληψης) που χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα προγραμματισμού με συμβάντα, (β) κωδικοποιημένες πληροφορίες σε ένα δισδιάστατο πίνακα, το "ΚωδικΌραμα", σχετικές με την ανατομία και τη λειτουργικότητα του προγράμματος, τόσο για τον δημιουργό του, όσο και για τον μαθητή ως προς την ενεργό εμπλοκή του στον προγραμματισμό, (γ) παιγνιώδεις διαδραστικές ψηφιακές δραστηριότητες κλιμακούμενης δυσκολίας, ώστε οι μαθητές να ανακαλύψουν πληροφορίες που είναι κρυμμένες στο "ΚωδικΌραμα" ή να δημιουργήσουν προτεινόμενες ή δικές τους αποστολές. Βασικός σκοπός της προσέγγισης αυτής είναι να συγκεραστούν παράγοντες όπως η λειτουργικότητα του αυθεντικού προβλήματος-παραδείγματος, η απλότητα του κώδικα και η διδακτική πληρότητα του περιεχομένου του, με βάση δύο ψηφιακά μέσα που είναι το οπτικοποιημένο ψηφιακό μαθησιακό αντικείμενο (που συνιστά ένα διαδραστικό infographic) και μια φιλική γλώσσα προγραμματισμού (όπως το Scratch).

Η αξία της Υπολογιστικής Σκέψης (ΥΣ) και η σημασία της ενσωμάτωσής της στην εκπαίδευση έχουν ήδη αναγνωριστεί. Για την επιτυχία, ωστόσο, οποιασδήποτε προσπάθειας ενσωμάτωσης δεν αρκούν τα κατάλληλα προγράμματα σπουδών και συναφές εκπαιδευτικό υλικό, αλλά είναι απαραίτητη η στοχευμένη επιμόρφωση των ενεργών εκπαιδευτικών και προετοιμασία των εκπαιδευόμενων εκπαιδευτικών που θα κληθούν να υλοποιήσουν την ενσωμάτωση αυτή. Στην παρούσα εργασία επιχειρείται μια βιβλιογραφική επισκόπηση των παρεμβάσεων επιμόρφωσης ενεργών, και προετοιμασίας υποψήφιων, εκπαιδευτικών και η ταξινόμησή τους ως προς το είδος, το περιεχόμενο και τα αποτελέσματά τους. Από την ανάλυση των δεδομένων προκύπτουν χρήσιμα συμπεράσματα και προτάσεις για τον αποδοτικότερο σχεδιασμό παρεμβάσεων επιμόρφωσης και προετοιμασίας.

Ο χαρακτηρισμός της Υπολογιστικής Σκέψης ως βασικής δεξιότητας του 21ου αιώνα και ο τρόπος ενσωμάτωσής της στην υποχρεωτική εκπαίδευση, προκαλεί έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον. Βασικός στόχος της παρούσας έρευνας, που εφαρμόστηκε σε δείγμα 12 μαθητών Γ’ Γυμνασίου και υλοποιήθηκε σε τρεις διαφορετικές φάσεις, είναι η διερεύνηση της δυνατότητας προώθησης δεξιοτήτων ΥΣ μέσω της ομαδικής επίλυσης θεμάτων του Διαγωνισμού Πληροφορικής Bebras. Μέσα από την επίλυση των δραστηριοτήτων Bebras, σε ατομικό αλλά και σε ομαδικό επίπεδο, προέκυψαν ερευνητικά αποτελέσματα σχετικά με τη σύγκριση δύο διαφορετικών τρόπων σύνθεσης των ομάδων, την ομοιογένεια και ετερογένεια ως προς το γνωστικό επίπεδο των μαθητών σε δεξιότητες ορισμένων κατηγοριών ΥΣ. Από την ανάλυση των δεδομένων προκύπτει πως μέσω της αλληλεπίδρασης των μαθητών καλλιεργούνται δεξιότητες ΥΣ είτε μέσω χρήσης λέξεων κλειδιών είτε μέσω ανάπτυξης νέων τεχνικών επίλυσης. Επίσης παρατηρείται αύξηση της ατομικής τους επίδοσης συγκριτικά με την αρχική τους επίδοση στον διαγωνισμό καταλήγοντας στο συμπέρασμα πως σε ειδικές συνθήκες τα θέματα Bebras μπορούν να χρησιμεύσουν ως τρόπος αξιολόγησης της ΥΣ.

Στην παρούσα εργασία γίνεται μία εκτενής παρουσίαση των διαθέσιμων εργαλείων, που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι εκπαιδευτικοί για την διδασκαλία των αλγοριθμικών δομών. Η επιλογή της ηλικιακής ομάδας των μαθητών έγινε με στόχο την ένταξη του προγραμματισμού σε όσο το δυνατό νεότερους μαθητές. Οι αλγοριθμικές δομές που επιλέχθηκαν είναι, η δομή επιλογής, η δομή επανάληψης και η ακολουθία. Τα εργαλεία που παρουσιάζονται είναι διαθέσιμα στην ελληνική αγορά και έχουν επίσης δυνατότητες για περεταίρω χρησιμότητα. Η επιλογή τους έγινε με βάση τις δυνατότητες των παιδιών, των υλικών που χρησιμοποιούν και την ταυτόχρονη χρήση άλλων μέσων. Τέλος παρουσιάζονται διδακτικές προσεγγίσεις διδασκαλίας για την ανάπτυξη της αλγοριθμικής σκέψης με προγραμματιστικά εργαλεία που ωθούν τη μάθηση, και συγκεκριμένα τη διδασκαλία προγραμματιστικών δομών και την μάθηση μέσα από παιχνίδι που δημιουργούν οι ίδιοι οι μαθητές.

Η παρούσα εργασία παρουσιάζει μια ιδέα ενός επιτραπέζιου παιχνιδιού που έχει σχεδιαστεί για τη διδασκαλία θεμάτων σχετικών με την πληροφορική σε νηπιαγωγεία. Η ιδέα προέκυψε μέσα από ένα μάθημα για μάθηση με βάση το παιχνίδι και εξετάστηκαν δημοφιλείς ιδέες για επιτραπέζια παιχνίδια. Με βάση μια συνεδρία καταιγισμού ιδεών, επιλέχθηκε η κατάλληλη μορφή πίστας. Στη συνέχεια, τα θέματα επιλέχθηκαν, αντιμετωπίζοντας το ζήτημα της χρήσης του Διαδικτύου από μικρά παιδιά. Τα υποθέματα που εντοπίστηκαν ήταν αυτά της ασφάλειας κατά την πρόσβαση στο Διαδίκτυο, σωστή χρήση υπολογιστή, τεχνολογικά θέματα και λειτουργικό δυναμικό (όλα εξηγούνται λεπτομερώς στο έγγραφο). Η ιδέα του παιχνιδιού, η μηχανική και ο σχεδιασμός παρουσιάζονται σε αυτή την εργασία.