Γ’ Γυμνασίου – Ενότητα 2

• αναγνωρίζει τις βασικές έννοιες του προγραμματισμού (μεταβλητές, τύποι δεδομένων, τελεστές, εκφράσεις).
• αναπτύσσει απλά προγράμματα στη γλώσσα Python
• εξηγεί τη ροή εκτέλεσης ενός προγράμματος
• αναγνωρίζει και να διορθώνει συντακτικά λάθη
• χρησιμοποιεί τις δομές επανάληψης for, while για την ανάπτυξη προγραμμάτων
• γράφει κώδικα που δέχεται δεδομένα και να τα μετατρέπει στον κατάλληλο τύπο
• χρησιμοποιεί λίστες για την επίλυση απλών προβλημάτων.

H Python είναι η γλώσσα στην οποία έχουν αναπτυχθεί σύγχρονες εφαρμογές όπως Dropbox, Instagram, YouTube και πιο πρόσφατα το ChatGPT. Είναι η πιο δημοφιλής γλώσσα για την ανάπτυξη εφαρμογών Τεχνητής Νοημοσύνης και ανάλυσης δεδομένων, αλλά χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλες τις επιστήμες, από τα οικονομικά μέχρι την αστροφυσική. Επιπροσθέτως όμως, λόγω της εξαιρετικά απλής της σύνταξης, θεωρείται, αυτή τη στιγμή, η καλύτερη εκπαιδευτική γλώσσα για εισαγωγή στον προγραμματισμό για μαθητές. Γι’ αυτό επιλέξαμε αυτή τη γλώσσα, για τους μαθητές και τις μαθήτριες της Γ΄ τάξης του Γυμνασίου.

Ωστόσο, επαφίεται στη διακριτική ευχέρεια του εκπαιδευτικού πόσο θα εμβαθύνει στη γλώσσα αυτή, ανάλογα με τις πρότερες γνώσεις των μαθητών και των μαθητριών και τον χρόνο που διαθέτει.

Ο/η εκπαιδευτικός έχει δυο επιλογές, είτε να συνεχίσει σε εκπαιδευτικό περιβάλλον με πλακίδια, αν θεωρεί ότι οι μαθητές και οι μαθήτριες θα δυσκολευτούν πολύ στη σύνταξη του κώδικα, ή να πάει κατευθείαν στο περιβάλλον Thonny, ή σε άλλο περιβάλλον προγραμματισμού για Python της αρεσκείας του. Το περιβάλλον Edublocks διευκολύνει αυτή τη μετάβαση. Μπορεί να αξιοποιηθεί ως μια σκαλωσιά μάθησης για την εξοικείωση με τη γλώσσα Python.

Η ακολουθία Fibonacci αποτελεί ένα παράδειγμα αφόρμησης που θα κινήσει την περιέργεια των μαθητών και των μαθητριών. Δεν υπάρχει λόγος οι μαθητές και οι μαθήτριες να υλοποιήσουν τον αλγόριθμο, αλλά να δουν τρεις διαφορετικές αναπαραστάσεις του και να αντιστοιχήσουν τις εντολές της Python με αυτές του Scratch, τις οποίες γνωρίζουν από άλλες τάξεις.

Δεν χρειάζεται να εξηγούμε τις εντολές της γλώσσας Python δίνοντας διάλεξη στους μαθητές και τις μαθήτριες. Μπορούμε να τους δώσουμε ένα πρόγραμμα κωδικοποιημένο σε Python και σε Scratch και να τους/τις αφήσουμε να αντιστοιχήσουν τις εντολές και να ανακαλύψουν μόνοι/ες τους τι κάνει κάθε εντολή.

Περιβάλλοντα προγραμματισμού

Για τον προγραμματισμό στη γλώσσα Python προτείνεται το περιβάλλον Thonny το οποίο είναι ελεύθερο λογισμικό. Η έκδοση της Python που χρησιμοποιείται είναι από την 3.10 και πάνω. Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί και το IDLE αλλά και το Spyder. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί το Python Tutor για οπτικοποίηση των εσωτερικών δομών της Python.

Όλα αυτά μπορούν να τα κατεβάσουν οι μαθητές και οι μαθήτριες από τους παρακάτω συνδέσμους:

https://www.python.org/downloads/
https://thonny.org/
https://www.spyder-ide.org/
https://pythontutor.com/

Η στρατηγική της διδασκαλίας του προγραμματισμού με τη γλώσσα Python

Στα πρώτα μαθήματα, δεν χρειάζεται να ζητηθεί από τους μαθητές και τις μαθήτριες να συντάξουν ολοκληρωμένα προγράμματα στον συντάκτη. Προτείνεται να αξιοποιηθεί ο διερμηνευτής-κέλυφος (shell), στον οποίο οι μαθητές και οι μαθήτριες μπορούν να εκτελούν ξεχωριστά κάθε εντολή.

Προτείνεται, να μη γίνει διάλεξη, αλλά να δοθεί αμέσως φύλλο εργασίας με εντολές, τις οποίες οι μαθητές και οι μαθήτριες θα δοκιμάσουν στον διερμηνευτή και στη συνέχεια θα εξηγήσουν τι κάνουν αυτές οι εντολές. Ένα τέτοιο παράδειγμα, φαίνεται στη δραστηριότητα 1 όπου ζητάμε από τους μαθητές και τις μαθήτριες να «ανακαλύψουν» μέσα από πειραματισμό τη λειτουργία της εντολής **. Στις δραστηριότητες 2 και 3 προτείνεται, οι μαθητές και οι μαθήτριες, αντί να ζητήσουν βοήθεια από τον/την εκπαιδευτικό, αφού δοκιμάσουν τις εντολές, να ζητήσουν μια εξήγηση από το ChatGPT ή το Gemini. Αν οι μαθητές και οι μαθήτριες δεν έχουν σύνδεση σε αυτά τα εργαλεία, προτείνεται, ο/η εκπαιδευτικός να κάνει επίδειξη στον διαδραστικό πίνακα ή στον βιντεοπροβολέα με ερωτήσεις/προτροπές που θα δίνουν οι μαθητές και οι μαθήτριες.

Για την εισαγωγή στην έννοια της μεταβλητής, δοκιμάζουμε πάλιτον σχεδιασμό ενός σπιράλ, όπως είδαμε στην αναδρομή και στην Β΄ τάξη. Πρόκειται για έναν αλγόριθμο, ο οποίος είναι οικείος στους μαθητές και τις μαθήτριες από προηγούμενες τάξεις. Κι εδώ, δίνονται τρεις διαφορετικές αναπαραστάσεις του ίδιου αλγορίθμου, ώστε οι μαθητές και οι μαθήτριες να συγκρίνουν τις εντολές, και να ανακαλύψουν μόνοι τους τη λειτουργία κάθε εντολής.

Ένα άλλο σημαντικό σημείο στην Python είναι, ότι το αντικείμενο πρέπει να δημιουργηθεί με κλήση του κατασκευαστή Turtle. Θέλει προσοχή στην εξήγηση της αναπαράστασης των μεταβλητών στη μνήμη του υπολογιστή. Δεν ισχύει ο μετασχηματισμός του γραμματοκιβωτίου, που δημιουργεί και πολλές παρανοήσεις στους μαθητές και τις μαθήτριες, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία. Στις σύγχρονες γλώσσες η μεταβλητή έχει έναν δείκτη σε μια περιοχή μνήμης που βρίσκεται η τιμή της. Δεν έχει δηλαδή περιεχόμενο, αλλά συνδέεται με την τιμή αυτή. Αυτό λέγεται δέσιμο (binding).

Στη συνέχεια αφού οι μαθητές και οι μαθήτριες εξοικειωθούν με τις βασικές εντολές της Python, σχεδιάζουν ένα παιχνίδι Πέτρα-Ψαλίδι-Χαρτί που παίζει ο υπολογιστής με τον άνθρωπο. Για την ολοκλήρωση αυτής της δραστηριότητας, ανάλογα με τον ρυθμό εργασίας των μαθητών και των μαθητριών, μπορεί να χρειαστούν από ένα ως δυο δίωρα.

Αν ο/η εκπαιδευτικός κρίνει ότι αυτή η δραστηριότητα είναι πολύ απαιτητική μπορεί να αναθέσει κάποια προχωρημένα στάδιά της ως άσκηση για το σπίτι. Στο εργαστήριο όμως θα πρέπει να υλοποιηθεί έστω ένας γύρος του παιχνιδιού.