Διαδραστικές εφαρμογές σε πολυχρηστικούς εικονικούς...

Διαδραστικές εφαρμογές σε πολυχρηστικούς εικονικούς κόσμους «ανοικτού» κώδικα & Scratch4OS: Εννοιολογικές αποσαφηνίσεις

και προτάσεις αξιοποίησης καινοτόμων περιβαλλόντων για την οικοδόμηση βασικών προγραμματιστικών εννοιών

Πέλλας Νικόλαος1, Περουτσέας Ευστράτιος2 1Υπ. Διδάκτωρ, Τμήμα Μηχανικών Σχεδίασης Προϊόντων & Συστημάτων, Πανεπιστήμιο Αιγαίου

npellas @ aegean .gr 2 Καθηγητής Πληροφορικής, Γυμνάσιο Νέας Αρτάκης Ευβοίας

e peroutseas @ sch . gr

ΠΕΡΙΛΗΨΗΗ παιδαγωγική αξιοποίηση εφαρμογών λογισμικού και εικονικών κόσμων (ΕΚ) «ανοικτού» κώδικα (open

source) που έχουν ως κύριο χαρακτηριστικό την ένταξη και την ευρεία χρήση στοιχείων Προγραμματισμού, αποτελεί μέχρι και σήμερα ένα ενδιαφέρον ερευνητικό πεδίο. Στην σημερινή εποχή των καινοτόμων ανακαλύψεων και βάση των αποτελεσμάτων της τεχνολογικής προόδου που εκθετικά επιτελούνται, δεν παρατηρούμε μόνο την εκθετική αύξηση χρήσης τους, αλλά και την προσπάθεια διασύνδεσης δυσδιάστατων (2D) και τρισδιάστατων (3D) περιβαλλόντων μάθησης ειδικά προσαρμοσμένων στις απαιτήσεις και ανάγκες της «Δικτυακής Γενιάς» μαθητών. Τόσο η εκμάθηση βασικών αλγοριθμικών δόμων, όσο και η ενίσχυση του τεχνολογικού αλφαβητισμού θεωρούνται δύο γνωστικές δραστηριότητες που εμπεριέχουν στοιχεία ενός πολυδιάστατου εννοιολογικού πλαισίου-δράσης. Με βάση την παραπάνω προβληματική, η παρούσα εργασία εστιάζει το ενδιαφέρον της στη θεωρητική αποτίμηση των εκπαιδευτικών δυνατοτήτων (affordances) μέσα από τη σύνδεση δυο καινοτόμων περιβαλλόντων, του Open Simulator (Open Sim) και του Scratch4OS για τη διερεύνηση της προστιθέμενης αξίας τους στη διαμόρφωση κονστρουκτιονιστικών (constructionism) σεναρίων μάθησης. Βασική μας πεποίθηση είναι ότι η επιτυχής κατανόηση των εννοιολογικών προγραμματιστικών υποδομών μπορεί να αποκτηθεί από τους αρχάριους (novice) εκπαιδευόμενους χρήστες μέσα από την κατασκευή πρότυπων μοντελοποίησης και τεχνουργημάτων (artifacts), παρουσιάζοντας δυο διαδραστικές εφαρμογές χρήσης του Scratch4OS στο Open Sim: α) ως μια γραφίδα για την σχεδίαση 3D αντικείμενων στον «καμβά» του εικονικού περιβάλλοντος και β) ως «προγραμματιστικό» περιβάλλον για τη δημιουργία τεχνουργημάτων (artifacts) που ενσωματώνουν συμπεριφορές και αλληλεπιδράσεις. Η παιδαγωγική αξία του Scratch4OS σε ένα εικονικό πολυχρηστικό περιβάλλον μέσα από αυτές τις εφαρμογές θα μπορούσε να ενισχύσει τις οπτικο-χωρικές και αντιληπτικές ικανότητες των μαθητών, κάτι που αποτελεί προϋπόθεση για την ικανοποιητική ανταπόκριση στις απαιτήσεις βασικών εργαστηριακών δραστηριοτήτων με τη χρήση σύγχρονων περιβαλλόντων μάθησης στο μάθημα του Προγραμματισμού.

ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Προγραμματισμός, Scratch4OS, Εικονικοί κόσμοι

ΕΙΣΑΓΩΓΗΟ Προγραμματισμός ως αντικείμενο διδασκαλίας γενικότερα και ως γνωστική δραστηριότητα

πιο ειδικά έχει αποτελέσει για αρκετές δεκαετίες ένα εξαιρετικά ενδιαφέρον και σύνθετο εννοιολογικό πεδίο έρευνας. Η χρήση καινοτομικών λογισμικών για την προώθηση και την καλύτερη κατάκτηση της γνώσης βασικών αλγοριθμικών εννοιών, αποσκοπεί στην ανάπτυξη ή ενίσχυση δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων και αναλυτικο-συνθετικής σκέψης, μέσω της διατύπωσης συνθηκών και αιτιακών σχέσεων για τη διδασκαλία βασικών εννοιών που βρίσκουν εφαρμογή στις λεγόμενες «Θετικές» επιστήμες (Kolikant & Pollack, 2002). Μια τυπική διδακτική παρέμβαση αλγοριθμικών εννοιών συνίσταται στην χρήση μιας γλώσσας προγραμματισμού και ενός κατάλληλου περιβάλλοντος για την υλοποίηση προγραμμάτων συνήθως με αριθμούς και σύμβολα.

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων τριάντα ετών έχουν επισημανθεί αρκετές αμφιβολίες για την προστιθέμενη αξία του Προγραμματισμού, κυρίως στο γνωστικό πεδίο έρευνας. Ωστόσο η διδακτική βασικών εννοιών, θεωρείται ως ένα αποτελεσματικό «μέσο» που μπορούν να βρουν εφαρμογή και σε άλλα γνωστικά πεδία, όπως τα Μαθηματικά, η Φυσική και η Λογική (Papert,1980). Επίσης, η απόκτηση δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων μπορεί να αξιοποιηθεί και σε άλλα γνωστικά πεδία του

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

2 7ο Πανελλήνιο Συνέδριο των Εκπαιδευτικών για τις ΤΠΕ

προγράμματος σπουδών. Η παρέμβαση αυτή παρουσιάζει ποικίλα προβλήματα, αφού για τη διατύπωση και χρήση μιας γλώσσας περιλαμβάνονται πολλές εντολές που μαζί με τις συντακτικές λεπτομέρειες δημιουργούν ένα «σύμπλεγμα» πληροφοριών και αναγκάζουν τους μαθητές (αρχάριους και μη) να μην αφομοιωθούν στο ουσιαστικό κομμάτι της γνώσης αλλά να ασχολούνται περισσότερο με τις τεχνικές λεπτομέρειες παρά με την χρήση βασικών αρχών προγραμματισμού (Dudley & Butte, 2009). Ενδεικτικά πορίσματα προηγούμενων ερευνών έφεραν στο προσκήνιο ορισμένα ενδιαφέροντα στοιχεία όπως: α) τις παρανοήσεις στην κατανόηση και αντίληψη του τρόπου εκτέλεσης των προγραμμάτων, χωρίς την ταυτόχρονη εκτέλεση ενεργειών και εντολών με τη χρήση της γλώσσας LOGO σε μαθητές πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης (Pea, 1986), β) τα προβλήματα χειρισμού του περιβάλλοντος διεπαφής και των «αφηρημένων» εννοιών προγραμματισμού (Blackwell, 2002), γ) την συντήρηση ενός περιβάλλοντος μάθησης για τον συντονισμό και οργάνωση των πληροφοριών που ανακύπτουν κατά τη διδακτική διαδικασία (Pennington et al., 1995) και τέλος δ) την έλλειψη διδακτικού σχεδιασμού και χρήσης πιο «παραδοσιακών» διδακτικών μεθόδων έχουν επιφέρει ορισμένες δυσκολίες, όπως ο σχεδιασμός κατά τη διάρκεια προσπάθειας εύρεσης λύσεων ενός προβλήματος, της κατανόησης λειτουργιών και του τρόπου εφαρμογής των προγραμματιστικών δομών (Jenkins, 2002; Γρηγοριάδου κ.α, 2002).

Η τεχνολογική υποδομή των σύγχρονων εκπαιδευτικών λογισμικών, όπως αυτή του Scratch τα τελευταία έτη έχει βοηθήσει τους μαθητές να ξεπεράσουν τα παραπάνω προβλήματα. Με τον τρόπο αυτό οι εκπαιδευόμενοι χρήστες και κυρίως μικρότερης ηλικίας (10-15 ετών) προσπαθούν να αναπτύξουν μια νέα κουλτούρα για την αναβάθμιση του τεχνολογικού αλφαβητισμού, η οποία θα τους ωθήσει στην απόκτηση μιας πιο βαθιάς εξοικείωσης σχετικά με το πως λειτουργεί ένα υπολογιστικό σύστημα και το πως μπορούν οι γνώσεις αυτές να εφαρμοστούν στην καθημερινότητά τους, κάτι που αποτελεί βασικό ζητούμενο για κάθε ενεργό μέλος της νέας τεχνολογικής εποχής. Σχετικά και με τη διδακτική προγραμματισμού στην Δευτεροβάθμια εκπαίδευση στο Διαθεματικό Ενιαίο Πλαίσιο Προγράμματος Σπουδών (ΔΕΠΠΣ) Πληροφορικής Γυμνασίου (ΥΠΔΒΜΘ, 2003), καθώς και στο Πρόγραμμα Σπουδών για τον Πληροφορικό Γραμματισμό στο Γυμνάσιο (ΥΠΔΒΜΘ, 2011) προτείνονται τα Logo-like περιβάλλοντα προγραμματισμού, ένα εκ των οποίων είναι το Scratch. Το Scratch προσφέρει μία γλώσσα 2D οπτικού προγραμματισμού που επιτρέπει στα παιδιά να δημιουργήσουν με εύκολο τρόπο αλληλεπιδραστικά προγράμματα που να έχουν κάποιο ουσιαστικό νόημα (Olabe et al., 2011).

Ωστόσο, η εξέλιξη της τεχνολογικής υποδομής των Η/Υ και του Διαδικτύου έχει επιτρέψει τη διάδοση 3D πολυχρηστικών (multi-user) κόσμων ως εναλλακτικές πλατφόρμες ηλεκτρονικής μάθησης. Οι εικονικοί κόσμοι (ΕΚ) εξελίσσονται σε κοινωνικά δικτυωμένα περιβάλλοντα για την παροχή διαδραστικών 3D πολυχρηστικών χώρων ή τόπων μάθησης και κατασκευής πρότυπων μοντελοποίησης από κατανεμημένους (ή μη) χρήστες (καθηγητές και μαθητές), διευκολύνοντας παράλληλα την κοινωνική αλληλεπίδραση, σύγχρονων ή ασύγχρονων μορφών επικοινωνίας, ενσωμάτωση των πολυμεσικών εφαρμογών του Διαδικτύου και την ανταλλαγή αντικειμένων με υλικό παραγόμενο αποκλειστικά από κυβερνο-οντότητες (cyber entities) σε ένα συνεργατικό μαθησιακό περιβάλλον. Οι ΕΚ επιπροσθέτως (είτε κοινωνικοί είτε «ανοικτού» κώδικα) συνδέονται τόσο μέσω ειδικών εφαρμογών (free plug-in modules) για την εξυπηρέτηση των απαιτήσεων εξ αποστάσεως (online) ή «μεικτών» (hybrid) μαθημάτων σ’ ένα πρακτικο-διδακτικό πεδίο δράσης με εκπαιδευτικά λογισμικά, όπως αυτό του Scratch(4OS) για τη δημιουργία εικονικών περιβαλλόντων μάθησης.

Βασική μας στόχευση είναι να προτείνουμε και να παρουσιάσουμε δυο εναλλακτικές προτάσεις εργασίας για τη διδακτική του Προγραμματισμού που εστιάζεται: α) στη διευκόλυνση και κατανόηση από μαθητευομένους χρήστες μιας σχεσιοδυναμικής ανάμεσα στην 3D οπτικοποίηση εικόνων (ζωγραφικές απεικονίσεις με τη χρήση εφαρμογής lineSegment του Scratch4OS), β) στην κατανόηση γεωμετρικών σχημάτων μέσα από τη πρότυπη μοντελοποίηση τεχνουργημάτων, γ) στην διευκόλυνση της εκμάθησης εννοιών αντίληψης του «χώρου» με την εισαγωγή αλληλεπιδραστικών στοιχείων σε αντικείμενα και δ) στην μετουσίωση του κοινού πολυχρηστικού περιβάλλοντος σε ένα φυτώριο γνώσης και δράσης για τους εκπαιδευόμενους. Θεωρούμε δε σημαντικό ότι ο «παιγνιώδης» τρόπος προσέγγισης και κατάκτησης του μαθησιακού υλικού μέσα από ΕΚ οδηγεί στη ενεργοποίηση της συναισθηματικής εμπλοκής (περιέργεια, ενθουσιασμός, επικοινωνία) του χρήστη και σε σύγκριση με την εμπειρία ενασχόλησής του στην τάξη μπορεί να αυξήσει τις πιθανότητες συμμετοχής σε ομαδο-συνεργατικές δράσεις, έτσι ώστε να αποτυπωθεί στη μνήμη τους πιο εύκολα το εκάστοτε γνωστικό αντικείμενο που διερευνά και μάλιστα να το στηρίξει θετικά και αυτοτελώς για μια μελλοντική χρήση.

Πρακτικά Συνεδρίου www.e-diktyo.eu

«Αξιοποίηση των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και της Επικοινωνίας στη Διδακτική Πράξη» 3

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟΠΟΛΥΧΡΗΣΤΙΚΟΙ ΕΙΚΟΝΙΚΟΙ ΚΟΣΜΟΙ «ΑΝΟΙΧΤΟΥ» ΚΩΔΙΚΑ

Ένας τομέας που γνωρίζει ιδιαίτερα ραγδαία ανάπτυξη είναι αυτός των δικτυακών εικονικών περιβαλλόντων και ιδιαίτερα των πολυχρηστικών, «ανοικτού» κώδικα (open source). Ο ΕΚ του Open Simulator (Open Sim) - όπως και οι περισσότεροι ΕΚ - δεν έχουν δημιουργηθεί εξ αρχής για εκπαιδευτικούς σκοπούς αλλά για λόγους ψυχαγωγίας και γνωριμίας μεταξύ χρηστών από διαφορετικά μέρη του πλανήτη. Παρόλα αυτά, πολλοί εξ αυτών και κυρίως οι «ανοικτού κώδικα» δύνανται να προσαρμοστούν από τους εκπαιδευτικούς ως κατάλληλες πλατφόρμες για τη διδασκαλία και την e-μάθηση με διαφορετικές μεθοδολογικές προσεγγίσεις. Οι πολυμεσικές εφαρμογές που ενσωματώνονται σε 3D αντικείμενα (primitives) του ΕΚ (π.χ. κείμενο με πληροφορίες σε μορφή σημειώσεων και κάρτες χρησιμοποιούν ιστοσελίδες του Διαδικτύου, διαφάνειες, βίντεο, ήχου), δίνουν μια άλλη διάσταση στη οπτικοποίηση του μαθησιακού υλικού. Επιπλέον, το Open Sim περιλαμβάνει ρυθμίσεις «αυτόνομης» λειτουργίας (standalone) αφήνοντας την εκμετάλλευση του 3D χώρου στο διαχειριστή, δίνοντάς του έτσι τη δυνατότητα έλεγχου της αλληλουχίας και ταυτόχρονα συντονισμού των μαθημάτων, φέρνοντας στο προσκήνιο δυο πλευρές της «ανοιχτότητας» (openness), αυτές της αυτονομίας και της ελεγχόμενης προσβασιμότητας.

Η ανάπτυξη και η παραγωγή 3D αντικειμένων και πρότυπων μοντελοποίησης, δεν περιλαμβάνει πηγαίο κώδικα άλλα τεχνικά σχέδια και κατασκευαστικές προδιαγραφές. Ένα σημαντικό στοιχείο για την δημιουργία και παραμετροποίηση μαθησιακών αντικειμένων είναι η γλώσσα προγραμματισμού, η οποία χρησιμοποιείται για την λειτουργιών πολλών εφαρμογών του περιβάλλοντος. Στο Open Sim, η OSSL (Open Simulator Scripting Language) χρησιμοποιεί μια «ανοικτού κώδικα» γλώσσα προγραμματισμού. Η γλώσσα αυτή βέβαια έχει κάποια «όρια» και μερικές φορές όταν εκτελούνται πολλές εφαρμογές ταυτόχρονα υπάρχει ο κίνδυνος της υπερφόρτωσης του κώδικα προγραμματισμού (lagging), αλλά ένα θετικό στοιχείο είναι ότι υποστηρίζει και άλλες γλώσσες, όπως αυτή του Second Life (Linden Scripting Language-LSL). Παρότι μεγάλο μέρος της ανάπτυξης και του σχεδιασμού του αντικειμένου μπορεί να γίνει ψηφιακά, ο απώτερος σκοπός είναι η παραγωγή ενός 3D τεχνουργήματος από τους μαθητές (Rico et al., 2010). Με βάση αυτή τη λογική οι χρήστες αντί να συμβιβάζονται με αυτό που προτείνουν ή παράγουν άλλοι για τους ίδιους, μπορούν να επέμβουν στο και να παραμετροποιούν κατάλληλα το μαθησιακό εικονικό χώρο καθ’ όλη τη διάρκεια και να αναδιαμορφώσουν πλήρως τις συνθήκες ανάλογα με τις απαιτήσεις και ανάγκες τους.

Η ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΤΟΥ ΧΩΡΟΥ ΣΕ 3D ΕΙΚΟΝΙΚΟΥΣ ΚΟΣΜΟΥΣΗ έννοια του χώρου τόσο στο φυσικό πεδίο δράσης του ατόμου, όσο και σε ένα τρισδιάστατο

περιβάλλον, περιλαμβάνει, έκτος των άλλων, και την γεωμετρική δομή του. Πιο συγκεκριμένα, ο εκάστοτε χώρος μάθησης έτσι όπως διαμορφώνεται στα εικονικά περιβάλλοντα ενδέχεται να έχει μια προστιθέμενη αξία διότι το «πεδίο διερεύνησης» συγκροτείται από ομάδες ή κοινότητες πρακτικής. Όμως κάθε μαθητής δεν δέχεται μόνο ερεθίσματα από το περιβάλλον (μέσα από διερευνήσεις και κατασκευές) αλλά και από τις αλληλεπιδράσεις και τις γνώσεις του οι οποίες ενισχύονται ή διαφοροποιούνται μέσα σε αυτό. Εξάλλου σύμφωνα με τη θεωρία του Εποικοδομητισμού κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης το παιδί (8-12 ετών) έχει την ευχέρεια να διακρίνει αρχικά τις πιο απλές σχέσεις μεταξύ των αντικειμένων («τοπολογικές»), στη συνέχεια τις σχέσεις ευθυγράμμισης, παραλληλίας και προοπτικής («προβολικές») και τελικά τις μετρικές ή «ευκλείδειες» σχέσεις (αποστάσεις, αναλογίες και μεγέθη), περιγράφοντας έτσι τον τρόπο κατανόησης και διαδοχικής εμφάνισης των τριών συστημάτων του αναπαριστώμενου χώρου (Piaget, 1973).

Σύμφωνα με τους Colom et al. (2001) η ικανότητα αντίληψης των εννοιών του χώρου περιλαμβάνει την ανάπτυξη, τη διατήρηση και τον μετασχηματισμό οπτικο-χωρικών πληροφοριών και εμπλέκεται στη λύση προβλημάτων που απαιτούν την επεξεργασία οπτικο-χωρικών δεδομένων. Παλαιότερες μελέτες (Martin-Dorta et al., 2011; Sorby & Baartmans, 2000) απέδειξαν ότι οι χωρικές ικανότητες των παιδιών για το περιβάλλον τους, επηρεάζονται από τις οδηγίες προσανατολισμού, υπογραμμίζοντας τη μάθηση μιας διαδρομής μέσα από αυτές ή και τη γνώση ενός χώρου τόσο όσον αφορά τη γεωμετρία του όσο και τα σχήματα που αυτός περιλαμβάνει. Όσο αφορά την εισαγωγή των χρηστών σε ΕΚ, υπάρχουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ επίπεδης αναπαράστασης ενός χώρου δυο διαστάσεων και του ίδιου τρισδιάστατου χώρου (3D) και πολλές φορές παρέχονται είδη χωρικών πληροφοριών σε στοιχεία επιφάνειας, όπως σχεδιαγράμματα, εικόνες, αντικείμενα ή πρότυπα. Ένα πρότυπο μπορεί να αναπαριστά την όψη ενός γεωμετρικού στερεού, μια όψη από πάνω ενός άλλου ή

www.epyna.eu Πρακτικά Συνεδρίου


ακόμα και μια προοπτική ενός άλλου σχήματος. Είναι βασικό στοιχείο λοιπόν για τους μαθητές είναι να αποκτήσουν και να αναπτύξουν ικανότητες που να τους επιτρέπουν να διαχειρίζονται, να κατανοούν και να προσανατολίζονται με διαφορετικές 2D αναπαραστάσεις των κατά τα άλλα 3D αντικειμένων, αλλά και χώρων σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Η απόκτηση αυτής της ικανότητας δίνει τη δυνατότητα ανάλυσης και δημιουργίας τρισδιάστατων αντικειμένων ή χώρων, αντλώντας πληροφορίες από μια και μόνο 2D αναπαράσταση.

Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι διττός, καθότι αρχικά ασχολείται με την περιγραφή δραστηριοτήτων μέσω της διασύνδεσης συμπεριφορών και αλληλεπιδράσεων σε 3D αντικείμενα (ή πρότυπα αντικειμένων) τα οποία ενσωματώνονται μέσα από τα γραφικά πλακίδια του Scratch4OS, με σκοπό την κατανόηση και ενίσχυση: α) της «χωρικής» σκέψης που συνδέεται άμεσα με κάθε οπτικό αποτέλεσμα δραστηριότητας μέσα στο χώρο (Pittalis et al., 2010), β) της «χωρικής» αίσθησης, δηλαδή την αντίληψη του χώρου που περιβάλλει το άτομο, με την ανάπτυξή της να στηρίζεται σε εμπειρίες και βιώματά του με βασικές χωροθετικές έννοιες, όπως αυτές της διεύθυνσης και του προσανατολισμού να οριοθετούνται στα πλαίσια ενός «υποκειμενικού» χώρου (Lowie, 1998a), γ) της «χωρικής» γνώσης που ουσιαστικά αναφέρεται στην ικανότητα διευθέτησης των θέσεων ενός αντικειμένου αναφορικά με τα άλλα και τις αλληλεπιδράσεις με τους χρήστες (Cohen & Hegarty, 2012) και δ) της «χωρικής» ικανότητας, όπου σύμφωνα με τους Kurtulus και Uygan (2010) διαχωρίζεται: i) στη χωρική οπτικοποίηση που αναφέρεται στον χειρισμό, την περιστροφή αντικειμένων και την αντιστροφή ενός 2D ή 3D αντικειμένου και στο οπτικό ερέθισμα που αποκτούν οι χρήστες, ii) στον χωρικό προσανατολισμό, δηλαδή ικανότητα κατανόησης της θέσης του ατόμου μέσα σε ένα περιβάλλον.

ΕΙΚΟΝΙΚΟΙ ΚΟΣΜΟΙ ΚΑΙ ΚΟΝΣΤΡΟΥΚΤΙΟΝΙΣΜΟΣΌσον αφορά την ενίσχυση των εκπαιδευτικών αντιλήψεων και δυνατοτήτων που μπορούν να

προκύψουν από την χρήση των ΕΚ, έρευνες έδειξαν ότι ο Κονστρουκτιονισμός (Constructionism) του Papert μπορεί να αποτελέσει ένα δυνητικά ωφέλιμο θεωρητικό υπόβαθρο κατάλληλο να υποστηρίξει παιδαγωγικά τον σχεδιασμό των μαθησιακών εμπειριών σε ΕΚ. Η άποψη αυτή πηγάζει από την από το γεγονός ότι τα συστήματα ανάπτυξης προγραμμάτων αποτελούν εξ αρχής κονστρουκτιονιστικά μαθησιακά περιβάλλοντα (Berns et al., 2013; Moons & De Backer, 2013). Κεντρικός πυρήνας της προσέγγισης αυτής είναι ο σχεδιασμός και η κατασκευή των αντικειμένων σε κοινόχρηστο περιβάλλον δράσης, δίνοντας παράλληλα μια ευκαιρία σε κάθε μαθητή είτε συλλογικά είτε ατομικά να ενεργεί εξερευνώντας, να πειραματίζεται και να επεκτείνει τον ορίζοντα των γνώσεων του.

Προηγούμενες έρευνες (Dawley, 2009; Osberg, 1997) βέβαια σχετικά με τις μαθησιακές εμπειρίες και τη χρήση εποικοδομητικών προσεγγίσεων υπήρχαν, αλλά με έλλειψη περιγραφής του τρόπου και παράλληλα των διαδικασιών υποστήριξης της συγκεκριμένης θεωρητικής μαθησιακής διαδικασίας. Με βάση την τρέχουσα αντίληψή μας πάνω στη βιβλιογραφία σχετικά με τους ΕΚ, έχουν υπάρξει λίγες μελέτες που έχουν τοποθετήσει τον Kονστρουκτιβισμό στο επίκεντρο της μαθησιακής εμπειρίας (Campbell & Trobe, 2009; Pellas, 2013). Υπάρχει επίσης πολύ περιορισμένη έρευνα (Berns et al., 2013; Girvan et al., 2013) για το πώς τα δυνητικώς ωφέλιμα χαρακτηριστικά της γλώσσας προγραμματισμού των εικονικών περιβαλλόντων «ανοικτού» κώδικα και της τεχνολογίας που υποστηρίζει επιτρέπουν την επιτυχή διασύνδεση με άλλα δισδιάστατα (2D) εκπαιδευτικά περιβάλλοντα, όπως αυτό του Scratch και μπορούν μέσα από συλλογικές και καινοτομικές κοστρουκτιονιστικές δραστηριότητες να αποτελέσουν το εφαλτήριο για την ενίσχυση των παραγόμενων 3D πρότυπων μοντελοποίησης (virtual prototyping) που θα οδηγήσουν στην καλύτερη κατανόηση της παιδαγωγικής δράσης των μαθητών μέσα σε εικονικά περιβάλλοντα.

SCRATCH FOR OPENSIM (Scratch4OS) To Scratch4OS είναι ένας νέος εύκολος τρόπος ενσωμάτωσης συμπεριφορών και

αλληλεπιδράσεων σε αντικείμενα εντός του Open Sim. Βασίζεται στη 2D τεχνολογική υποδομή του Scratch (http://scratch.mit.edu/), μια γλώσσα προγραμματισμού που επιτρέπει σε αρχάριους και μη χρήστες να κατασκευάζουν προγράμματα συνδέοντας σαν πάζλ χρωματιστά κομμάτια γραφικών μπλοκ. Με το Scratch4OS, ο χρήστης μπορεί είτε να βάλει μαζί μερικά γραφικά μπλοκ με την απλή μέθοδο αντιγραφής-επικόλλησης να τα εισάγει ως κείμενα (scripts) σε αντικείμενα, ώστε να ενσωματώνουν συμπεριφορές και αλληλεπιδράσεις, είτε εισάγει και χρησιμοποιεί την εφαρμογή lineSegment ώστε να αλληλεπιδρά με τις εντολές του χρήστη που δίνονται στο local chat, για να δημιουργήσει τεχνουργήματα ή γεωμετρικά αντικείμενα (ή σχήματα) που αλλάζουν μέγεθος και


http://scratch.mit.edu/


χρώμα και τα συνδέουν μεταξύ τους για την κατασκευή ενός μεγαλύτερου. Το Scratch παρότι είναι ένα λογισμικό που έχει γενικά χαμηλές υπολογιστικές απαιτήσεις (low-floor), με εντολές που επιδρούν άμεσα στο περιβάλλον δράσης (low-threshold), εντούτοις η διασύνδεση με το Open Sim το «ενισχύει» με υψηλές δυνατότητες (high-ceiling) και μια ευρεία γκάμα εφαρμογών για την ανάπτυξη τεχνολογικού εγγραματισμού (technological literacy) και την ενεργή παραγωγή διαδραστικού περιεχομένου. Με βάση τη γραφική γλώσσα προγραμματισμού c-syntax, το Scratch4OS σχεδιάστηκε από τον Eric Rosenbaum το 2008 ως ένα χαμηλών απαιτήσεων περιβάλλον προγραμματισμού για να μας βοηθήσει στη εισαγωγή δυναμικών-διαδραστικών αλληλεπιδράσεων και συμπεριφορών σε γεωμετρικά στερεά αντικείμενα ή πολύπλοκα σχήματα του Open Sim.

Μέσα από την ποικιλομορφία των διαδραστικών εφαρμογών και τις επιλογές που προσφέρουν οι λειτουργικές υποδομές, ξεχωρίζουν δυο βασικές που μπορούν να αποδοθούν μέσω της εισαγωγής προγραμματιστικών εννοιών από το Scratch4OS σε αντικείμενα του ΕΚ, ώστε να αποκτήσουν συμπεριφορά και αλληλεπίδραση (objects-to-think-with) για την δημιουργία τεχνουργημάτων σχεδιαζόμενων αποκλειστικά από τους χρήστες με βάση τη σύνδεση γλωσσών προγραμματισμού ανοικτού κώδικα και της αντικειμενοστραφής γλωσσάς του Scratch (Girven et al., 2013). Η λογική της διασύνδεσης έγκειται κυρίως στα εξής πλεονεκτήματα που αναδύονται, όπως: α) η εύκολη οικειοποίηση και οπτικοποίηση δεδομένων από το Scratch4OS στο Open Sim, όπου εκτός μερικών αλλαγών φαίνεται να είναι οικείο προς τους χρήστες του Scratch καθώς μοιάζει με το πρωτότυπο, β) στο εικονικό περιβάλλον οι μαθητές όντας και χρήστες ηλεκτρονικών παιχνιδιών μπορούν να χρησιμοποιήσουν τους εικονικούς χαρακτήρες (avatars) και να τους αξιοποιήσουν (εμφανισιακά ή λειτουργικά) όπως το επιθυμούν, γ) την εύκολη σύνδεση των δύο περιβαλλόντων, όπου οι χρήστες καταγράφουν μέσα από τα χρωματιστά πλακίδια τις κινήσεις που θέλουν να προσθέσουν είτε σε κάποιο αντικείμενο είτε να χρησιμοποιούσουν την ειδική μορφή γραφίδας όπου με τις κατάλληλες προσαρμογές και χρήση της γλώσσας προγραμματισμού Scratch4OS μπορούν πλέον να κατασκευάσουν (ή σχεδιάσουν) 3D αντικείμενα και δ) την ευελιξία και ευκολία χρήσης του προγραμματιστικού περιβάλλοντος μιας και οι δημιουργοί του Scratch για να μας διευκολύνουν στο σχεδιασμό και την άμεση οπτική ανατροφοδότηση με τις εντολές, τις κατασκεύασαν κατά τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους μόνο όταν έχει νόημα. Επιπλέον, οι εντολές που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε είναι στην αγγλική γλώσσα και εντοπίζονται εύκολα ανοίγοντας καθεμιά από τις διαθέσιμες χρωματιστές παλέτες εντολών (βρίσκονται στα αριστερά της οθόνης του Scratch).

ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΧΩΡΙΚΗΣ ΑΝΤΙΛΗΨΗΣ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΩΝ ΣΕ 3D ΧΩΡΟΠολλά από αυτά που διδάσκονται οι μαθητές και αφορούν το μάθημα της Πληροφορικής

σχετίζονται άμεσα με τις πρακτικού τύπου δραστηριότητες μέσα σε ηλεκτρονικά περιβάλλοντα με απώτερο στόχο την αναβάθμιση του τεχνολογικού αλφαβητισμού επάνω στην επίλυση των προβλημάτων με τη μορφή των ασκήσεων στο εργαστήριο Η/Υ. Ωστόσο, τις περισσότερες φορές, με τις μέχρι τώρα συνθήκες διδασκαλίας αναμένεται να προσλάβουν μόνο θεωρητικές γνώσεις λόγω έλλειψης ενός ορθού πρακτικο-διδακτικού πλαισίου οργάνωσης της μάθησης από την μια και από την άλλη λόγω των προβλημάτων –ιδιαίτερα αυτά των αλγοριθμικών δομών-μόνο με βάση την κοινή λογική και χωρίς την εφαρμογή πρακτικών λύσεων μέσα από συστήματα μάθησης ή εργασίες με τη χρήση Η/Υ. Επομένως αυτό που είναι πιο σημαντικό είναι οι μαθητές να συμμετάσχουν σε αυθεντικές καταστάσεις και πολύ περισσότερο να συμμετάσχουν με τους άλλους συμμαθητές τους σε εργαστηριακές ασκήσεις και δραστηριότητες. Μια χαρακτηριστική προσέγγιση κονστρουκτιονιστικής μάθησης παρουσιάζεται στο παρακάτω πίνακα.

Κατευθύνσεις και καθοδήγηση των χρηστών για τη σχεδίαση παιχνιδιού

Κονστρουκτιονιστική προσέγγιση (βηματισμοί)

Κατευθυντήριες γραμμές για την χρήση 3D προγραμματιστικών δομών

1 η Φάση: Παροχή κινήτρων για εμπλοκή των μαθητών

Η κατασκευή αντικειμένου ως κύριο χαρακτηριστικό της γνώσης

Κινητοποίηση και παροχή «φθίνουσας καθοδήγησης» (fading scaffolding) από τον καθηγητή

2 η Φάση : Πρόκληση δημιουργίας αντικειμένων

Διάκριση και συνδυασμός χαμηλών απαιτήσεων για προγραμματισμό και χρήση γραφίδας του Scratch4OS

Ενεργοποίηση (αρχάριων και μη) χρηστών σε θέματα προγραμματισμού για συνεργατική συμμετοχή με σταδιακά αυξανόμενο βαθμό



δυσκολίας για πιο σύνθεταπροϊόντα

3 η Φάση: «Εμβυθιστική» προοπτική προσέγγισης του μαθησιακού υλικού σε συνεργατικό κλίμα

Κατασκευή προσομοιώσεων Τελική απεικόνιση κατασκευών και αξιολόγηση

Πίνακας 1: Ένα κονστρουκτιονιστικό πλαίσιο ανάπτυξης δραστηριοτήτων (Προσαρμογή από: Li et al., 2013)

Με την πρότυπη τρισδιάστατη μοντελοποίηση και τη σχεδίαση εφαρμογών και μοντέλων μέσα σε ένα εικονικό περιβάλλον, οι μαθητές έρχονται αντιμέτωποι με αποφάσεις πρακτικής φύσεως, όπως τη μορφή, τη λειτουργία, το λογισμικό και την εργονομία κάθε κατασκευής σε μοναδικές συνθήκες που σχετίζονται με την ιδιαίτερη γνώση και τις δεξιότητες της ομάδας σχεδιασμού, τις ανάγκες και απαιτήσεις και τα χαρακτηριστικά της ομάδας χρηστών, τους χωρικο-χρονικούς περιορισμούς και τέλος το κόστος (Martı´n-Dorta et al., 2008). Οι μαθητές θα πρέπει να μπορούν σχετικά εύκολα να αναλωθούν στην ανάπτυξη 3D αντικείμενων (πρωτότυπα) που αντανακλούν τις αποφάσεις τους και τις πρακτικές δεξιότητες. Έτσι, γίνονται αμιγώς ενεργοί εξερευνητές της γνώσης και όχι παθητικοί δέκτες οδηγιών και προτάσεων των καθηγητών, εξερευνώντας και κατακτώντας τη γνώση μέσα σε αυθεντικά πλαίσια με την κατασκευή γνωστικών αναπαραστάσεων σε ένα συνεργατικό κλίμα για να γίνεται όσο τον δυνατό πιο ολοκληρωμένη η διδακτική διαδικασία. Από τη συνεκτίμηση παλαιότερων ερευνητικών δεδομένων που αφορούν τη σύνδεση του Scratch με ένα εικονικό περιβάλλον (Garvin, 2013; Περουτσέας & Εμβαλωτής, 2012) φαίνεται να υπάρχει μια θετική απήχηση στις απόψεις των μαθητών για τον προγραμματισμό Η/Υ και την εκπαιδευτική αξιοποίηση των ΕΚ και του Scratch4OS. Επομένως, είναι εύκολο να κατανοήσουμε ότι το περιβάλλον Scratch ενδείκνυται έτσι για την εισαγωγή στον προγραμματισμό και την ανάπτυξη διαδραστικών εφαρμογών.

Στην Εικόνα 1 παρουσιάζουμε μια ενδεικτική εφαρμογή σειριακής ακολουθίας των κομματιών ενός 3D πάζλ με τέτοιο τρόπο ώστε μέσω του προγραμματισμού Scratch να γίνει η απελευθέρωση μιας σφαίρας μέσα από συμπίλημα ανομοιόμορφων κομματιών που παραμετροποιήθηκαν από τα γεωμετρικά στερεά που προσφέρει του Open Sim. Κάθε χρήστης μπορεί να προγραμματίσει μια σειριακή ακολουθία για την σύγκρουση της σφαίρας έτσι ώστε να «αποσυνδεθούν» τα κομμάτια του πάζλ, προσθέτοντας μάλιστα και διαδραστικές συμπεριφορές σε κάθε αντικείμενο. Φανταζόμαστε λοιπόν, αρχικά, το πώς θα μπορούσε να διασπαστεί ο κύβος και εν συνέχεια μέσω Scratch4OS σχηματίζουμε μια ακολουθία εντολών για να απελευθερώσουμε την μοβ σφαίρα (Εικόνα 1, δεξιά). Η διαδικασία αυτή θα μπορούσε να γίνει εύκολα κατανοητή και από τους μαθητές, καθώς θα ήταν ακόμα καλυτέρα οι ίδιοι να προσπαθούσαν να κατασκευάσουν και μετά να προγραμματίσουν τα αντικείμενα αυτά.

Εικόνα 1: Ένα παράδειγμα σειριακής ακολουθίας για την χωρική αντίληψη

Η ανάλυση των χρωματικών πλακιδίων του Scratch μας επιτρέπει τον εμπλουτισμό εργαλείων για το χειρισμό αντικειμένων μέσα από πολυμεσικά πλακίδια. Κάθε αντικείμενο που προγραμματίζεται μέσω του Scratch4OS, ονομάζεται sprite και μπορεί να συνδεθεί όχι μόνο με ένα σύνολο προγραμμάτων ή scripts, αλλά και μια σειρά από πλακίδια που «ζωντανεύουν» τα αντικείμενα, όπως, ήχων (sound), αισθήσεων (sensing) και αλλαγής εμφάνισης (looks). Τα έξι μενού μπλοκ επιτρέπουν την αποτελεσματική χειραγώγηση των πόρων αυτών. Ενώ το Open Sim μπορεί να



«μετουσιωθεί» ως ένα ισχυρό κονστρουκτιονιστικό εργαλείο για την σχεδίαση και τον προγραμματισμό αντικειμένων, μπορεί από την άλλη να φανεί αρχικά δύσκολο να χρησιμοποιηθεί άμεσα για εκείνους που δεν έχουν προηγούμενη εμπειρία. Η δημιουργία ενός αντικειμένου ξεκινά ουσιαστικά με μια άσκηση 3D προτύπου μοντελοποίησης με την OSSL, ενώ η σύνταξη του κώδικα με βάση τη γλώσσα C (c-syntax) του Scratch4OS. Ωστόσο, η δομή και η σύνταξη του δεν θεωρείται αρκετά δύσκολη ιδιαίτερα για κάποιον που δεν έχει προηγούμενη εμπειρία προγραμματισμού.

Στη δεύτερη πρόταση μας το αντικείμενο μπορεί να κινείται στο χώρο και όπως θα δούμε παρακάτω μπορεί να αφήνει τα σημάδια της πορείας του σχηματίζοντας πίσω του μια γραμμή. Το μεγάλο πλεονέκτημα της σχεδίασης γεωμετρικών σχημάτων με τον παραπάνω συνδυασμό των δύο εφαρμογών είναι ότι ο μαθητής δεν είναι αναγκασμένος να περιοριστεί στη δημιουργία δισδιάστατων σχημάτων αν και ακόμα και σε αυτήν την περίπτωση το αποτέλεσμα είναι ακόμα πιο εντυπωσιακό μιας και τα σχήματα βρίσκονται σε τρισδιάστατο χώρο και τα avatar μπορούν να δουν ακόμα και αυτά από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Ωστόσο στην περίπτωση των τρισδιάστατων σχημάτων ο συνδυασμός αυτός είναι μοναδικός αφού το κλασικό Scratch δεν έχει αυτήν την δυνατότητα. Σίγουρα η δημιουργία τρισδιάστατων σχημάτων (π.χ. κύβος) διευρύνει τη φαντασία και τη δημιουργικότητα των μαθητών καθώς και την αλγοριθμική τους σκέψη που χρειάζεται για την επίλυση τέτοιου είδους προβλημάτων.

Όλες οι εντολές εκτελούνται κανονικά και το αποτέλεσμά τους απεικονίζεται μέσα στον ΕΚ - αντί για τον λευκό καμβά του Scratch - εκτός από εκείνες που βρίσκονται στην κατηγορία της γραφίδας (pen) και αφορούν τη δυνατότητα που δίνεται σε ένα αντικείμενο να γράφει. Ενώ δηλαδή ένα πρόγραμμα που χρησιμοποιεί κάποια/ες εντολή/ές από την κατηγορία της πένας, λειτουργεί στο Scratch, στον ΕΚ κινείται χωρίς να γράφει εμφανίζοντας ωστόσο το μήνυμα λάθους (“Oops! To draw a line, my inventory needs a lineSegment. You can get one from the Scratch Inventory Box”) (Εικόνα 2). Άρα ειδικά για τη συγκεκριμένη κατηγορία πρέπει να γίνουν ορισμένες ρυθμίσεις που αναφέρονται παρακάτω.

Εικόνα 2: Εισαγωγή και δημιουργία διαδραστικών σχημάτων με την γραφίδα. Το lineSegment (αριστερά) και η γραφίδα (δεξιά).

Αρχικά, χρειάζεται να δημιουργηθεί ένα αντικείμενο (κύβος με διαστάσεις 0,1x0.1x0.1 και λευκού χρώματος, Εικόνα 2, αριστερά, Νο1) με το όνομα “lineSegment” (με S κεφαλαίο) που να εμπεριέχει ένα script με κώδικα (http://web.mit.edu/~eric_r/Public/S4SL/ lineSegment.txt). Πριν προχωρήσουμε οφείλουμε να επισημάνουμε την ευρεία χρήση της εντολής “When I receive (λέξη-κλειδί)” ως εναρκτήριας εντολής του εκάστοτε προγράμματος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το “chat” του ΕΚ αναλαμβάνει το ρόλο της εντολής “broadcast” (η οποία «επικοινωνεί» με την “When I receive”) και επομένως πολύ εύκολα ο χρήστης μπορεί να εκτελέσει ένα πρόγραμμα απλώς γράφοντας τη λέξη-κλειδί εκεί (και πατώντας enter). Ύστερα γίνεται διόρθωση του κώδικα προτού χρησιμοποιηθεί στο Open Sim. Η μεταβλητή integer indexOfColon που ορίζεται τέσσερις φορές με το ίδιο όνομα (και χρησιμοποιείται άλλες πέντε) πρέπει να έχει διαφορετικό όνομα κάθε φορά (π.χ. indexOfColon1,.., indexOfColon4). Επομένως αλλάζετε το όνομα στις τρεις πρώτες εμφανίσεις της σε indexOfColon1, στις δύο επόμενες σε indexOfColon2 κ.ο.κ. (Εικόνα 2, αριστερά, Νο2). Μετά την αποθήκευση των αλλαγών μπορεί να φυλαχθεί το lineSegment στο Inventory του χρήστη για να το χρησιμοποιήσει οποτεδήποτε το χρειαστεί, απλώς σύροντάς το από εκεί προς την καρτέλα content του αντικειμένου (π.χ. της γραφίδας) (Εικόνα 2, αριστερά, Νο4).


http://web.mit.edu/~eric_r/Public/S4SL/%20lineSegment.txt


Αφότου δημιουργήσουμε το παραπάνω πρόγραμμα η γραφίδα είναι ουσιαστικά έτοιμη να δεχθεί ένα ή περισσότερα script που θα δημιουργούν τα σχήματα που επιθυμεί ο χρήστης. Τα σχήματα μπορεί να είναι δισδιάστατα ή τρισδιάστατα. Ως δισδιάστατα σχήματα προτείνονται κανονικά πολύγωνα (π.χ. ισόπλευρο τρίγωνο, τετράγωνο, ν-γωνο) και ο κύκλος αλλά και τα κεφαλαία γράμματα της ελληνικής αλφαβήτου (Αράπογλου κ.α., 2006). Το τελευταίο έχει εφαρμοστεί με ιδιαίτερη επιτυχία σε μαθητές Γυμνασίου με τη χρήση του ΕΚ Second Life (Περουτσέας & Εμβαλωτής, 2012). Στην Εικόνα 2 (βέλος 5) έχουμε παραθέσει ένα πρόγραμμα στο Scratch που έχει αντιγραφεί στο script με το όνομα “G” και κατασκευάζει το κεφαλαίο γράμμα «Γ. Το αποτέλεσμά του φαίνεται στην ίδια εικόνα. Εφόσον γράψουμε “clear” στο “chat” (Εικόνα 2, πλαίσιο 3) η γραφίδα θα μετακινηθεί λίγο πιο αριστερά στη βάση του σχεδιασμένου «Γ» (εκεί θεωρείται η αρχική θέση Home) και θα σβηστούν οι δύο γραμμές που το σχηματίζουν.

Ωστόσο προτείνουμε και την δημιουργία τρισδιάστατων σχεδίων κάτι που μπορεί να εφαρμοστεί με τη χρήση των πρόσθετων, σε σχέση με το κλασικό Scratch, εντολών “roll” και “pitch” που περιστρέφουν το αντικείμενο ως προς τους άλλους δύο άξονες. Δεν επιδιώκουμε την κατασκευή σύνθετων σχημάτων μιας και ο βαθμός πολυπλοκότητας αυξάνεται εκθετικά. Η πρότασή μας είναι η επέκταση του δισδιάστατου τετραγώνου σε ένα τρισδιάστατο κύβο. Οι μαθητές χρησιμοποιούν την πρότερη γνώση τους για την κατασκευή τετραγώνου και την εμπλουτίζουν με τις εντολές “roll” και “pitch” που επιτρέπουν στην γραφίδα να κινείται σε άλλο επίπεδο και μέσα από τη διατύπωση μιας σειριακής ακολουθίας εντολών μπορούν σύμφωνα με την Εικόνα 2 να προγραμματίσουν την γραφίδα, έτσι ώστε με βάση την οπτική ανατροφοδότηση που τους παρέχει το σύστημα να τελειοποιήσουν μια ακολουθία βημάτων που θα προσφέρει στον «καμβά» του Open Sim μια 3D απεικόνιση ενός κύβου.

Οι δυο εφαρμογές αυτές που προτάθηκαν θα μπορούσαν να φανούν και πολύ χρήσιμες για την υλοποίηση σεναρίων, σειριακής ακολουθίας ή δομών επανάληψης. Ακόμα και μέσα από μια τέτοια διαδικασία που χρειάζεται μια χωρική αντίληψη του τόπου που θα μπορούσε να κατασκευαστεί και τοποθετήσει ένα κτίριο παραμετροποιώντας και προσαρμόζοντας τα γεωμετρικά στερεά, χρειάζεται από τους μαθητές εκτός από το να αναπτύξουν ικανότητες σχετικά με προσανατολισμό στο χώρο δράσης, να εμπλακούν άμεσα στην επίλυση γεωμετρικών προβλημάτων, γλωσσικής ικανότητας επικοινωνίας σε περιπτώσεις συνεργασίας και στη συνεχή ανάπτυξη της γεωμετρικής σκέψης.

ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΚΑΙ ΕΠΙΛΟΓΟΣΤο αρχικό κίνητρο για τη δημιουργία διαδραστικών αντικειμένων μέσα σε ένα προγραμματικό

3D εικονικό περιβαλλόντων ήταν λόγω της δημιουργίας και κατανόησης της χρήσης εργαλείων ή αντικειμένων υψηλών προδιαγραφών που διατίθενται σήμερα σε ΕΚ, η οποία μπορεί να περιορίσει σημαντικά τη «γνωστική υπερφόρτωση» (cognitive overload) που συνήθως συμβαίνει κατά τη διάρκεια εισαγωγής των μαθητών σε ένα καινούργιο περιβάλλον μάθησης και να ενισχύσει την εμπλοκή των μαθητών με εποικοδομητικές μαθησιακές εμπειρίες μέσα από την λειτουργία του ήδη γνωστού στους μαθητές Scratch. Υπό το πρίσμα αυτό το Open Sim μπορεί να παρέχει επίσης εργαλεία που προσφέρουν την κατασκευή και την «οικοδόμηση» γνωστικών εργαλείων (artifacts), αλλά και δομών 3D πρότυπης μοντελοποίησης των ευκαιριών για την κατασκευή και τον προγραμματισμό των αντικειμένων ή προγραμματιστικών περιβαλλόντων και με τον τρόπο αυτό να ενισχύσουν τη διδακτική και μαθησιακή διαδικασία, διαδραστική και ευέλικτη. Αυτά τα εργαλεία με την σειρά τους μπορούν να παρέχουν διαδραστική «έκφραση» (high ceiling) και θεωρούνται ως απαραίτητα για την κατασκευή πρότυπων μοντέλων. Η συμμετοχή του μαθητή στη διαδικασία της μάθησης είναι το κλειδί της επιτυχίας για μια κονστρουκτιονιστική δραστηριότητα.

Η εμπλοκή των μαθητών αυξάνεται όταν οι μαθητές είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν και να δημιουργήσει αντικείμενα μέσα σε ένα εικονικό περιβάλλον. Μελέτες επίσης δείχνουν ότι οι μαθητές θα πρέπει να ασχολούνται με τo εικονικό 3D περιβάλλον, καθώς το περιεχόμενο τους είτε διερευνάται, είτε κατασκευάζεται από τους ίδιους μέσα από διάφορες εργασίες, αν οι δραστηριότητες αυτές πρέπει να έχουν σαφείς στόχους ως προς τα αντικείμενα γνώσης (Pellas, 2013; Wang & Burton, 2012). Με βάση τα παραπάνω οι δυνατότητες (affordances) που μπορούν να προσφέρουν οι ΕΚ για τη μάθηση συνοπτικά και συγκεντρωτικά ωφελούν (Dalgarno & Lee, 2010; Kluge & Riley, 2008): α) στην ανάπτυξη και δημιουργία πρακτικο-διδακτικών εργασιών μάθησης που οδηγούν στην ανάπτυξη της ενισχυμένης χωρικής αναπαράστασης της γνώσης των χρηστών, ώστε να διευρυνθεί ο τομέας σκέψης τους, β) στη διευκόλυνση της βιωματικής μάθησης μέσα από εργασίες που θα ήταν ανέφικτο ή αδύνατο να αναλάβει τον πραγματικό κόσμο, γ) στη ευκαιρία ανάληψης καθηκόντων που οδηγούν σε αύξηση της εσωτερικής παρακίνησης, υπευθυνότητας και δέσμευσης κάθε μαθητή.



Μια γενικότερη παρατήρηση που θα μπορούσαμε να κάνουμε είναι ότι οι γλώσσες προγραμματισμού που είναι οπτικά διαισθητικές και που μπορούν επίσης να συνδυαστούν και με τρισδιάστατα πολυχρηστικά περιβάλλοντα επιτρέπουν και εν μέρει μπορούν να αποτελέσουν ένα απλό και ισχυρό εργαλείο εισαγωγής των μαθητών στον προγραμματισμό. Το Scratch4OS ως μια καινοτόμα εφαρμογή στοχεύει στην εμπλοκή των μαθητών και στην παρουσίαση και εκμάθηση βασικών υπολογιστικών εννοιών, όπως η δομή ακολουθίας, επανάληψης, και επιλογής ακόμη και μέσα από εννοιολογικές κατασκευές με βάση τις κοστρουκτιονιστικές προσεγγίσεις. Περισσότερο μάλιστα φαίνεται να ευνοούνται οι αρχάριοι (μη-προγραμματιστές) χρήστες μιας και μέσω δραστηριοτήτων που εξακολουθούν να είναι απλές και εύχρηστες για τον μέσο χρήστη και σε συνδυασμό με την τεχνολογία της τρισδιάστατης πραγματικότητας προσφέρεται ένα πλούσιο πολυμεσικό περιβάλλον όπου οι χρήστες «μαθαίνουν παίζοντας» (edutainment=education+ entertainment). Υπό αυτές τις συνθήκες φαίνεται ότι η χρήση των δυο περιβαλλόντων εκτός της ενίσχυσης του τεχνολογικού εγγραματισμού επιτυγχάνει και την ενδυνάμωση δεξιοτήτων, όπως της δημιουργικότητας, της αναλυτικο-συνθετικής σκέψης, και της αποδοτικής συνεργασίας ετερογενών ομάδων.

Εν κατακλείδι, η σύνδεση Scratch4OS και Open Sim μπορεί να κάνει αισθητή τη συνεισφορά του στην εκπαίδευση, καθώς οι μαθητές μπορούν: α) να στοιχειοθετούν και να υλοποιούν δραστηριότητες επίλυσης προβλημάτων και παράλληλα μπορούν να υλοποιούνται και συνεργατικές δράσεις στα πλαίσια κοινοτήτων, β) να βοηθήσει και να εισαγάγει τους μαθητές να μεταβούν ομαλά σε σύνθετες γλώσσες προγραμματισμού (Java, C+), γ) να βοηθήσει στην ανάπτυξη χρήσης προγραμματιστικών εργαλείων, αλλά και πολυμεσικού υλικού, και δ) να παρέχει μια αξιόπιστη προσέγγιση εξερεύνησης και μάθησης για τις αφηρημένες έννοιες του αρχικού κύκλου προγραμματισμού μέσω της δημιουργίας συγκεκριμένων αντικειμένων, αντί να εστιάζουν στη συντακτική πολυπλοκότητα του κώδικα.

Μελλοντικές έρευνες για την χρήση των δυο καινοτόμων περιβαλλόντων θα μπορούσαν να επεκταθούν και σε μαθητές της Δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης για να δείξουν ότι μπορούν τελικά όλοι ανεξαρτήτως γνωστικού υποβάθρου να κατασκευάσουν ή και να προγραμματίσουν μέσα από το χαμηλών απαιτήσεων πρόγραμμα (low-floor) του Scratch διαφορετικά πρότυπα μοντελοποίησης ή κατασκευής εργαλείων με τα οποία θα ήταν σε θέση να δημιουργήσουν μια ποικιλία πιο σύνθετων.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣΑράπογλου, Α., Μαβόγλου, Χ., Οικονομάκος, Η., & Φύτρος, Κ. (2006). Πληροφορική Α', Β', Γ'

Γυμνασίου. Βιβλίο Μαθητή. Αθήνα: Ο.Ε.Δ.Β.Γρηγοριάδου, Μ., Γόγουλου, Α., Γουλή, Ε., (2002). Εναλλακτικές Διδακτικές Προσεγγίσεις σε

Εισαγωγικά Μαθήματα Προγραμματισμού: Προτάσεις Διδασκαλίας, στο Α. Δημητρακοπούλου (επιμ.), Πρακτικά 3ου Συνεδρίου ΕΤΠΕ, Τόμ. Α’ (σσ. 239-248). Ρόδος.

Πέλλας, Ν. (2011). Εξ αποστάσεως μάθηση στο εικονικό περιβάλλον Second Life. Αθήνα: Bookstars.

Περουτσέας, Ε. & Εμβαλωτής, Α. (2012). Σχεδιασμός, εφαρμογή και αξιολόγηση εικονικού κόσμου για τη διδασκαλία προγραμματισμού σε μαθητές Γυμνασίου. Στο Χ. Καραγιαννίδης, Π. Πολίτης & Η. Καρασαββίδης (επιμ.), Πρακτικά Εργασιών 8ου Πανελλήνιου Συνεδρίου με Διεθνή Συμμετοχή «Τεχνολογίες της Πληροφορίας & Επικοινωνίας στην Εκπαίδευση», Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Βόλος.

ΥΠΔΒΜΘ, (2003). Διαθεματικό Ενιαίο Πλαίσιο Προγράμματος Σπουδών Πληροφορικής και Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών Πληροφορικής. Ανακτήθηκε στις 11 Ιανουαρίου του 2013 από τη διεύθυνση http://www.pi-schools.gr/lessons/computers/gymnasio/ .

ΥΠΔΒΜΘ, (2011). Πρόγραμμα Σπουδών για τον Πληροφορικό Γραμματισμό στο Γυμνάσιο. Ανακτήθηκε στις 11 Ιανουαρίου του 2013 από τη διεύθυνση http://digitalschool.minedu.gov.gr/info/newps.php.

Berns, A., Gonzalez-Pardo, A. & Camacho, D. (2013). Game-like language learning in 3-D virtual environments. Computers & Education, 60(1), 210-220.

Blackwell, A. (2002). What is programming? Paper presented at the 14th workshop of the Psychology of Programming Interest Group, Brunel, Middlesex, UK. (pp.204-218).

Campbell, C. & Trobe, L. (2009). Learning in a different life: pre-service education students using an online virtual world. Journal of Virtual Worlds Research, 2(1), 3–15.

Cohen, C. & Hegarty, M. (2012). Inferring cross sections of 3D objects: A new spatial thinking test. Learning and Individual Differences, 22(6), 868-874.


http://digitalschool.minedu.gov.gr/info/newps.php

http://www.pi-schools.gr/lessons/computers/gymnasio/


Dalgarno, B. & Lee, M. J. W. (2010). What are the learning affordances of 3-D virtual environments? British Journal of Educational Technology, 41(1), 10-32.

Dawley L. (2009). Social Network Knowledge Construction: Emerging Virtual World Pedagogy. On the Horizon, 2(17), 109–121.

Dudley JT, Butte AJ (2009) A quick guide for developing effective bioinformatics programming skills. PLoS Comput Biol 5: e1000589.

Kolikant, Y. & Pollack, S. (2002). Improving mathematically oriented programming skills in computer science studies. Frontiers in Education, 2002. FIE 2002. 32nd Annual, 1(1).

Kluge, S., & Riley, L. (2008). Teaching in 3D-virtual worlds: Opportunities and challenges. Issues in informing science and information technology, 5(1), 127-135.

Kurtulus, A. & Uygan, C. (2010). The effects of Google Sketchup based geometry activities and projects on spatial visualization ability of student mathematics teachers. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 9, 384–389.

Li, Z., Cheng, Y. & Liu, C. (2013). A constructionism framework for designing game-like learning systems: Its effect on different learners. British Journal of Educational Technology, 44(2), 208-224.

Lowrie, T. (1998a). Using technology to enhance children's spatial sense. In C. Kanes, M. Goss., & E. Warren (Eds.), Teaching Mathematics in New Times (pp. 319-328). Mathematics Education Research Group of Australasia Incorporated. Griffith Uni Print: Brisbane, Australia.

Girvan, C., Tagney, B. & Savage, T. (2013). SLurtles: Supporting constructionist learning in Second Life. Computers & Education, 61(1), 115–132.

Jenkins, T. (2002). On the difficulty of learning to program. Proceedings of the 3rd Annual Conference of the LTSN Centre for Information and Computer Sciences (pp. 53-58). Loughborough University, United Kingdom,

Martin-Dorta, N., Saorin, J. L., & Contero, M. (2011). Web-based Spatial Training Using Handheld Touch Screen Devices. Educational Technology & Society, 14(3), 163–177.

Moons, J. & De Backer, C. (2013). The design and pilot evaluation of an interactive learning environment for introductory programming influenced by cognitive load theory and constructivism. Computers & Education, 60(1), 368-384.

Olabe, J. C., Olabe, M. A. , Basogain, X., Maiz, I. & Castaño C. (2011). Programming and Robotics with Scratch in Primary Education. In A. Méndez-Vilas (Ed.) Education in a technological world: communicating current and emerging research and technological efforts (pp. 356-363). Formatex Research Center.

Osberg, K. M. (1997). Constructivism in practice: the case for meaning-making in the virtual world. Ανακτήθηκε στις 2 Φεβρουαρίου του 2013 από τη διεύθυνση http :// www . hitl . washington . edu / publications / r -97-47/ .

Papert, S. (1980). Mindstorms: Children, Computers, and Powerful Ideas. New York: Basic Books.Pea, D. (1986). Language-independent conceptual ’’bugs’’ in the novice programming, Journal of

Educational Computing Research, 2(1), 25-36.Pellas, N. (2013). Towards a theoretical “cybernetic” framework: Discovering the pedagogical

value of the virtual world “Second Life”. In K. Burgga & N. Zaman (Eds.), Software Development techniques for constructive information systems design (pp. 128-182). Hershey, PA: IGI Global.

Pellas, N. (2013). An innovative “cybernetic” organization improvement plan through participatory action research in persistent “open source” virtual worlds. In T. Issa, P. Isaias, & P. Kommers (Eds.), Information Systems and technology for organization in a Networked society (pp. 107-129). Hershey, PA: IGI Global.

Pennington, N., Lee, A. & Rehder, B. (1995). Cognitive activities and levels of abstraction in procedural and object-oriented design. Human-Computer Interaction, 10, 171-226.

Piaget, J. (1973). Memory and intelligence: New York: BasicBooks.Pittalis, M., Mousoulides, N. & Christou, C. (2010). Students’ 3D geometry thinking profiles. Proceedings

of CERME6 (pp. 816-825). Cyprus. Rico, M., Martinez-Muρoz, G., Alaman, X., Camacho, D., Pulido, E. (2011). Improving the

Programming Experience of High School Students by Means of Virtual Worlds. International Journal of Engineering Education, 27(1), 52-60.


http://www.hitl.washington.edu/publications/r-97-47/


Sorby, A. & Baartmans, J. (2000). The Development and Assessment of a Course for Enhancing the 3-D Spatial Visualization Skills of First Year Engineering Students. Journal of Engineering Education, 89(3), 301-307.

Wang, F. & Burton, J. (2012). Second Life in education: A review of publications from its launch to 2011. British Journal of Educational Technology. Doi:10.1111/j.1467-8535.2012.01334.x.


Διαδραστικές εφαρμογές σε πολυχρηστικούς εικονικούς...

Documents