ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΑ ΠΛΑΙΣΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΠΕ 19-20
11η παράλληλη συνεδρία:Εκπαιδευτική Ρομποτική και Προγραμματισμός
Εισηγήσεις
Προγραμματισμός ρομποτικών κατασκευών: μελέτη περίπτωσης με μαθητές δημοτικού. Τσοβόλας Σπ. και Κόμης Β.
Δυνατότητα Εργαστηρίου Εκπαιδευτικής Ρομποτικής στα Σχολεία, Αναγνωστάκης Σ., Μαργετουσάκη Α. και Μιχαηλίδης Π. Γ.
Άτυπη μάθηση σε περιβάλλον εκπαιδευτικής ρομποτικής. Μαργετουσάκη Α., Αναγνωστάκης Σ. και Μιχαηλίδης Π. Γ.
Χρήση των LEGO Mindstorms στο Δημοτικό και Λύκειο: To παιχνίδι ως έναυσμα μάθησης. Ατματζίδου Σ., Μαρκέλης Η. και Δημητριάδης Σ
. Το προγραμματιστικό περιβάλλον Lego Mindstorms ως εργαλείο υποστήριξης εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων ρομποτικής. Αλιμήσης Δ.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η εκπαιδευτική ρομποτική κάνει όλο και πιο αισθητή την παρουσία της, αναδεικνύοντας πως ο προγραμματισμός μπορεί να αποτελέσει μια δραστηριότητα πιο ελκυστική και πιο δημιουργική, προσιτή σε όλες τις σχολικές ηλικίες. Η αξιοποίηση των τεχνολογικών εργαλείων για την ενίσχυση της διδασκαλίας και τη μάθησης προϋποθέτει τη χρήση της στη σχολική τάξη σύμφωνα με διδακτικές μεθόδους και αρχές που υπαγορεύονται από τις σύγχρονες θεωρίες μάθησης. Η εποικοδομητική (constructivist) αντίληψη για το φαινόμενο της μάθησης υποστηρίζει ότι το μαθησιακό περιβάλλον θα πρέπει να παρέχει αυθεντικές δραστηριότητες ενταγμένες σε διαδικασίες επίλυσης ανοιχτών προβλημάτων από τον πραγματικό κόσμο, να ενθαρρύνει την έκφραση και την προσωπική εμπλοκή στη μαθησιακή διαδικασία, να υποστηρίζει την κοινωνική αλληλεπίδραση. Επιπλέον ο “κατασκευαστικός” εποικοδομητισμός (constructionism) υποστηρίζει ότι οι μαθητευόμενοι οικοδομούν πιο αποτελεσματικά τη γνώση όταν εμπλέκονται ενεργά στη σχεδίαση και κατασκευή (χειρωνακτική και ψηφιακή) πραγματικών αντικειμένων που έχουν νόημα για τους ίδιους είτε αυτά είναι κάστρα από άμμο, είτε κατασκευές LEGO και προγράμματα υπολογιστών (Papert, 1991).
ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΜΑΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΠΑΙΧΝΙΔΙΟΥ
Με τον όρο «ψυχαγωγική εκπαίδευση» (edutainment) εννοούμε τη διδακτική προσέγγιση η οποία συνδυάζει τη μάθηση με το παιχνίδι. Η γενική ιδέα του edutainment σχετίζεται σχεδόν με κάθε παιχνίδι εκπαιδευτικού χαρακτήρα και στόχος της είναι να μετατρέψει την εκπαίδευση σε μία διασκεδαστική δραστηριότητα, καθώς είναι γνωστό πως η μάθηση επιτυγχάνεται ευκολότερα, ταχύτερα και ουσιαστικότερα όταν συνδυάζεται με το παιχνίδι (Lund & Nielsen, 2002). Πρόκειται για δραστηριότητες, μέσα από τις οποίες ο μαθητής αλληλεπιδρά με τον Η/Ύ ή με κάποιο τεχνούργημα όπως τα ρομπότ, με στόχο να κερδίσει ένα βραβείο ή να δημιουργήσει κάτι το οποίο θα του προσφέρει μια ηθική ικανοποίηση. Η εμπειρία αυτή τον βοηθά να αναπτύξει νέες γνώσεις και να εμπεδώσει βιωματικά τις έννοιες που διδάσκεται στους διάφορους τομείς. Έρευνες σχετικά με την υιοθέτηση της ψυχαγωγικής μεθόδου εκπαίδευσης έχουν δώσει ενθαρρυντικά αποτελέσματα (Chandana et al., 2000; Lund et al., 2002). Oι Chandana, Hafner και Bongard (2000) ισχυρίζονται πως οι μαθητές όχι μόνο έμαθαν να κατανοούν τις έννοιες του μαθήματος αλλά πολύ σημαντικότερα, τις ενσωμάτωσαν μέσα στις δικές τους γνωστικές διαδικασίες ως εργαλεία και κατασκευαστικά υλικά τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν μελλοντικά. Μία από τις δυσκολίες που αντιμετωπίζει ο μαθητής όταν πραγματεύεται ένα πρόβλημα το οποίο καλείται να λύσει σε προγραμματιστικό περιβάλλον, είναι οι αναπαραστάσεις που απαιτείται να οικοδομήσει κατά την διάρκεια της επίλυσής του (Κόμης, 2005a). Ιδιαίτερη σημασία για αυτόν έχει η κατανόηση των λειτουργιών που εκτελεί ο υπολογιστής για την επεξεργασία των δεδομένων του προβλήματος (Κόμης, 2005b). Επιπλέον, σημαντική είναι η δημιουργία των απαραίτητων νοητικών μοντέλων, ιδιαίτερα κατά τη χρήση προγραμματιστικών περιβαλλόντων όπου απαιτείται μεταφορά από ‘αντικείμενα του κόσμου’ σε ‘πληροφορικά αντικείμενα’ (Green et al., 1990). Όμως τα συνήθη προβλήματα εισαγωγής σε θέματα προγραμματισμού δεν προκαλούν το ενδιαφέρον των μαθητών γιατί αφορούν την επεξεργασία αριθμών και συμβόλων (Ξυνόγαλος, 2003).
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ
Η εισαγωγή του εργαστηρίου Εκπαιδευτικής Ρομποτικής στα σχολεία με κατάλληλη προετοιμασία, είναι εφικτή ως εκπαιδευτικό περιβάλλον ή έστω ως δραστηριότητα ανάπτυξης πρακτικών κατασκευαστικών δεξιοτεχνιών και δεξιοτήτων επίλυσης προβλήματος. Τα εκπαιδευτικά ρομπότ της εταιρείας LEGO (Lego Mindstorms, LM) έχουν χρησιμοποιηθεί συστηματικά για την εισαγωγή αρχάριων μαθητών στην εκμάθηση του προγραμματισμού. H φιλοσοφία σχεδίασης του εκπαιδευτικού υλικού της Lego στηρίζεται στην άποψη ότι το παιδί πρέπει από μόνο του να οικοδομεί τη γνώση και ειδικότερα στην άποψη ότι η μάθηση επέρχεται μέσα από το παιχνίδι (“learning through play“) (Hussain at al., 2006; LEGO Dacta A/S, 1999). H θεωρητική αυτή άποψη έχει τις ρίζες της στην προσέγγιση του εποικοδομισμού (Papert, 1980) σύμφωνα με την οποία η μάθηση μέσω του παιχνιδιού συμβάλλει στην οικοδόμηση νέας γνώσης η οποία βασίζεται στην ήδη υπάρχουσα γνώση των μαθητών. Τα παιδιά ασχολούμενα με αντικείμενα που έχουν νόημα γι’ αυτά, αναπτύσσουν κίνητρα (Jarvinen & Hiltunen, 2000) και παράλληλα δρουν ως πραγματικοί επιστήμονες και εφευρέτες έχοντας αμεσότερη επαφή με τις έννοιες του γνωστικού αντικειμένου. Στόχος της χρήσης των LM επομένως είναι η ενσωμάτωση του παιχνιδιού στην εκπαιδευτική διαδικασία, δίνοντας τη δυνατότητα στον μαθητή να διασκεδάσει και να χρησιμοποιήσει την φαντασία του. Οι μαθητές αντιμετωπίζουν προβλήματα στην κατανόηση βασικών εννοιών, όπως οι μεταβλητές, οι συνθήκες, η δομή επανάληψης κ.α., όταν τα προς επίλυση προβλήματα δεν προκαλούν το ενδιαφέρον τους. Η χρήση των ρομπότ για την εισαγωγή σε θέματα προγραμματισμού εκτιμάται ότι μπορεί να είναι θετική, αφού μπορεί να βοηθήσει – μεταξύ άλλων – στην κατανόηση μιας ακριβούς και λογικής γλώσσας εντολών (Κόμης, 2004). Τα Lego Mindstorms χρησιμοποιούνται ως ένα μέσο διδασκαλίας μεθόδων επίλυσης προβλημάτων, αποτελώντας μία ευχάριστη και ενδιαφέρουσα ενασχόληση παρέχοντας παράλληλα, μία απλή και διδακτική διεπαφή. Οι μαθητές τα αντιμετωπίζουν περισσότερο ως παιχνίδι, παρά ως εργαλεία μάθησης καθώς η πλειοψηφία τους έχει «παίξει» με αυτά. Η πτυχή – παιγνίδι, αποτελεί ένα σημαντικό παράγοντα θετικού κινήτρου και παρότρυνσης στην εκπαίδευση (Κόμης, 2005b). Σε κάθε περίπτωση, η ενασχόληση με τη ρομποτική ενέχει δύο ειδών δραστηριότητες: μια κατασκευαστική και μια προγραμματιστική. Η ιδιαιτερότητα στον προγραμματισμό των ρομποτικών κατασκευών δημιουργεί ένα εντελώς νέο περιβάλλον εργασίας για τους μαθητές με τα εξής χαρακτηριστικά: α) Είναι έντονα παρακινητικό, και συνεπώς παράγοντας υψίστης σημασίας για τη διδακτική. β) Έχει άμεση σύνδεση με κοινωνικές πρακτικές αναφοράς (Κόμης, 2005) δεδομένου ότι η κατασκευή διαφόρων αντικειμένων συνιστά πλέον διαδεδομένη κοινωνική πρακτική ακόμα και στον κόσμο των παιδιών. Οι συμπεριφορές προκύπτουν από μεταφορά υπαρχόντων και ήδη γνωστών συμπεριφορών από τους ζώντες οργανισμούς. γ) Ευνοεί τη στρατηγική δοκιμής-πλάνης, που είναι στρατηγική οικεία στους μαθητές του δημοτικού. δ) Αναδεικνύει παραδεκτές προσεγγίσεις και λύσεις και όχι μια και μοναδική σωστή λύση αφού μια συμπεριφορά μπορεί να αποδοθεί με πολλούς τρόπους. ε) Υποστηρίζει μεταγνωστικές διεργασίες μάθησης, δεδομένου ότι η προγραμματιστική δραστηριότητα οδηγεί στη συγκρότηση, την ανάλυση και την εξωτερίκευση νοητικών διεργασιών. Αυτή η προσπάθεια έχει μεταγνωστικό χαρακτήρα αφού μας αναγκάζει να σκεφτούμε πάνω στον τρόπο που σκεφτόμαστε και ενεργούμε. Η προσπάθεια της διδασκαλίας του προγραμματισμού πρέπει να εστιάσει την προσοχή της στα παρεχόμενα προς τους μαθητές εργαλεία μιας και με το διαμεσολαβητικό ρόλο των εργαλείων αυτών επιτυγχάνεται η πρόσκτηση προγραμματιστικών δεξιοτήτων (συντακτικών και σημασιολογικών), η κατάλληλη επιλογή μεθόδων προγραμματισμού, η οικοδόμηση και χρήση μοντέλων, και η διαδικασία εννοιολογικής αλλαγής. Οι κατακτήσεις των μαθητών στην κλίμακα των σταδίων μάθησης του προγραμματισμού μπορούν να εντοπιστούν και να καταγραφούν χωρίς να αποτελεί τον κεντρικό στόχο η μετάβαση των μαθητών σε υψηλότερο στάδιο, μιας και βασική μέριμνα της διδασκαλίας είναι η εμπλοκή των μαθητών σε νοητικές διεργασίες που θα τους βοηθήσουν να οικοδομήσουν τα απαραίτητα νοητικά πλαίσια για να εξασκήσουν προγραμματιστικές δραστηριότητες. Η εκπαιδευτική ρομποτική αποτελεί ένα σημαντικό μέσο μάθησης και ανάπτυξης γνωστικών και άλλων δεξιοτήτων και δεξιοτεχνιών στο σχολείο. Μέσω της ανάθεσης κοινών εργασιών σε ομάδες μαθητών προωθείται η συνεργατική μάθηση. Η ισόποση καταμέριση των εργασιών σε όλα τα μέλη της ομάδας, η ταυτόχρονη εργασία για την επίτευξη του στόχου, η καλή επικοινωνία μεταξύ των μελών των ομάδων, η σωστή συμπεριφορά και η τήρηση των κανόνων της ευγενούς άμιλλας είναι στοιχεία που βοηθούν τις ομάδες να επιτύχουν γρηγορότερα και καλύτερα τον στόχο τους (Marlow, 2001).
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΣ ΚΑΙ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ
Η χρήση της εκπαιδευτικής ρομποτικής αν και αυξάνει το ενδιαφέρον των μαθητών, αντιτίθεται με την ισχύουσα εκπαιδευτική δομή και τη δυνατότητα παροχής αντίστοιχης ποιότητας εκπαίδευσης. Από τις εισηγήσεις αποδείχθηκε ότι η διδασκαλία της ρομποτικής περιορίζεται κυρίως σε μαθήματα επιλογής στο πανεπιστήμιο, ενώ στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση αποτελεί αντικείμενο έρευνας στα πλαίσια μεταπτυχιακών ερευνών. Αν και το κόστος της δεν είναι απαγορευτικό, τα σχολεία δεν μπορούν να προμηθευτούν τα εκπαιδευτικά πακέτα λόγω της πενιχρής οικονομικής τους κατάστασης. Μία καλή λύση είναι η ένταξή τους σε ευρωπαϊκό πρόγραμμα για να υπάρξει και η ανάλογη χρηματοδότηση. Ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι καθοριστικός για την αποτελεσματική ένταξη και αξιοποίηση της ρομποτικής τεχνολογίας στην εκπαιδευτική διαδικασία. Έτσι λοιπόν πέρα από την ύπαρξη υποδομής, κρίσιμοι παράγοντες για τη δημιουργία ενός εκπαιδευτικού περιβάλλοντος και την αποτελεσματική του χρήση αποτελούν:
οι γνώσεις του εκπαιδευτικού για το εκπαιδευτικό περιβάλλον,
η ικανότητα του εκπαιδευτικού να χρησιμοποιεί το εκπαιδευτικό περιβάλλον, και
η αποδοχή του από (και/ή η καταλληλότητα του) για τους μαθητές.
Η εκπαιδευτική αξιοποίηση της ρομποτικής αναδύει ερωτήματα όπως:
Μπορεί ο εκπαιδευτικός να διδάξει το αντικείμενο και να καλύψει τα κενά κατάρτισης που έχει, είτε μόνος του, είτε με μικρή βοήθεια επιμόρφωσης;
Μπορούν οι μαθητές να παρακολουθήσουν ένα τέτοιο μάθημα με τρόπο συμβατό με τους σκοπούς του σχολείου, ιδιαίτερα του σχολείου της υποχρεωτικής εκπαίδευσης (ανάπτυξη γνωστικών και άλλων δεξιοτήτων και δεξιοτεχνιών για την ομαλή ένταξή τους ως πολιτών μιας δημοκρατικής κοινωνίας);
Οι υπηρετούντες στα σχολεία εκπαιδευτικοί δεν έχουν σχεδόν στην ολότητά τους, αντίστοιχη κατάρτιση, ενώ, συγχρόνως, το αντικείμενο εξελίσσεται συνεχώς. Απαιτείται συνεχής επιμόρφωση, η οποία θα πρέπει να είναι σε μεγάλη κλίμακα, χωρίς να αποσταθεροποιεί την λειτουργία του σχολείου και με διδακτική προσέγγιση που να είναι άμεσα χρησιμοποιήσιμη στο σχολείο.
ΕΠΙΛΟΓΟΣ
Η διδακτική προσέγγιση του προγραμματισμού με την ρομποτική ευνοεί νέους τρόπους μάθησης που δίνουν στην γνώση νέα ποιότητα. Η εκπαιδευτική ρομποτική αποτελεί ένα εξαιρετικό πλαίσιο για τη διεξαγωγή συνεργατικής μάθησης διαμορφώνοντας ένα μαθησιακό περιβάλλον που εμπλέκει ενεργά τους μαθητές στη λύση αυθεντικών προβλημάτων, ενισχύει τη διερευνητική τους στάση, τους επιτρέπει να διατυπώσουν υποθέσεις, να πειραματιστούν, και να αναπτύξουν την αφαιρετική ικανότητά τους ελέγχοντας μέσα από ένα εικονικό περιβάλλον την συμπεριφορά ενός πραγματικού μοντέλου.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Πρακτικά 4ου Πανελληνίου Συνεδρίου, «Διδακτική της Πληροφορικής», σελ. 233-282 οι εισηγήσεις της 11ης παράλληλης συνεδρίας «Εκπαιδευτική Ρομποτική και Προγραμματισμός».?