Σάββατο, 5 Ιουνίου 2010

Scratch Day 2010 στη Ρόδο: Πώς μπορεί να αξιοποιηθεί το προγραμματιστικό περιβάλλον Scratch από Φυσικούς και Μαθηματικούς; (Μέρος Ι)

Αν θέλεις να καταλάβεις κάτι, δίδαξέ το σε κάποιον άλλο.
   Αν  όμως, θέλεις πραγματικά να καταλάβεις, δίδαξε έναν υπολογιστή.
                                                          C. Hoyles & R. Noss

Α. Το ελεύθερο λογισμικό Scratch (2007, Lifelong Kindergarten Group at MIT Lab, www.scratch.mit.edu ) είναι άλλο ένα Logo-like προγραμματιστικό περιβάλλον μια και κατάγεται από τη γλώσσα προγραμματισμού Logo (1967,  Daniel G. Bobrow, Wally Feurzeig and Seymour Papert).
Όταν μιλάμε για Logo, εννοούμε ένα περιβάλλον το οποίο συμπεριλαμβάνει:
-Τη γλώσσα προγραμματισμού Logo με την πασίγνωστη Χελώνα (Turtle) η οποία επιτρέπει στους μαθητές να σχεδιάζουν γεωμετρικά σχήματα και να κάνουν Μαθηματικά (Γεωμετρία της Χελώνας).  Η γλώσσα είναι έτσι δομημένη ώστε να διευκολύνει το έργο του χρήστη ο οποίος προσπαθεί να αντιμετωπίσει προβλήματα κάθε είδους, με τη βοήθεια του υπολογιστή.

- Μια παιδαγωγική αντίληψη η οποία υιοθετεί τις βασικές αρχές της Πιαζετικής θεωρίας του Εποικοδομητισμού (Constructivism) για την ανάπτυξη της νόησης αλλά και τις εμπλουτίζει στο πλαίσιο του ρεύματος του Constructionism (Papert, 1999).
Η κυρίαρχη υπόθεση για την εισαγωγή του Microworlds στην εκπαίδευση βρίσκεται στην αντίληψη ότι αυτό το περιβάλλον είναι ευνοϊκό για τη διερευνητική μάθηση εφόσον συνιστά ένα ανοιχτό σύστημα στο οποίο:
• Ο διδάσκων, καθοριστικός παράγοντας στις διαδικασίες διδασκαλίας και μάθησης, μπορεί να πειραματιστεί μαζί με τους μαθητές του, να επαναπροσδιορίσει το ρόλο του και να επανεξετάσει το περιεχόμενο της διδασκαλίας του. Στο προτεινόμενο περιβάλλον, «διδάσκω» δεν σημαίνει απλά μεταδίδω γνώσεις αλλά οργανώνω εμπειρίες και πειραματισμούς που σπρώχνουν το διδασκόμενο να οικοδομήσει τις διαισθητικές του γνώσεις (Παπαμιχαήλ, 1988).

 
• Ο μαθητής μπορεί να οικοδομήσει τις γνώσεις του, να αισθανθεί την ευχαρίστηση της εργασίας με άλλους και να δημιουργήσει, πειραματιζόμενες με τις ιδέες του. Στο πλαίσιο της «Φιλοσοφίας της Logo» η πρωτοβουλία ανήκει στο μαθητή που προγραμματίζει και όχι στη μηχανή (βλέπε την παρουσίαση του βιβλίου «Ο δάσκαλος Δημιουργός: Παιδαγωγική αξιοποίηση του Microworlds Pro). Σύμφωνα με τη Wikipedia (2009) έχουν δημιουργηθεί 197 διάλεκτοι της Logo εκ των οποίων κάποιες εξακολουθούν να είναι υπό ανάπτυξη και άλλες δεν χρησιμοποιούνται πια.

Β. Τα τελευταία είκοσι χρόνια, στην Ελλάδα, για τη δημιουργία εκπαιδευτικών λογισμικών χρησιμοποιήθηκαν κυρίως τα παρακάτω Logo-Like περιβάλλοντα:

MultiLogo,     Αβάκιο (e-slate),      MicroWorlds Pro,                Imagine

(i) MultiLogo (εξελληνισμένη έκδοση προερχόμενη από την Comenius Logo).
Σ’ αυτό το περιβάλλον δημιούργησα ένα εκπαιδευτικό πακέτο Φυσικής με αντικείμενο την ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ για μαθητές Γ΄ Γυμνασίου και Α΄ Λυκείου (σενάρια, user interface, προγραμματισμός σε MultiLogo, βιβλίο οδηγιών) εκδόσεις,. Πληροφορική Τεχνογνωσία, Αθήνα 1994.

(ii) Το Αβάκιο E-Slate (http://e-slate.cti.gr)  είναι ένα διερευνητικό μαθησιακό περιβάλλον που έχει αναπτυχθεί από το Ερευνητικό Ακαδημαϊκό Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών (EA.ITY) και μπορεί να προγραμματιστεί σε γλώσσα  Logo. Το E-Slate βασίζεται στην πλατφόρμα Java και τις σχετικές με αυτή τεχνολογίες.
Το Αβάκιο έχει χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη εκπαιδευτικών μικρόκοσμων για τα Μαθηματικά, την Ιστορία, τις Ξένες Γλώσσες, τη Γεωγραφία και τη Φυσική όπως για παράδειγμα το λογισμικό ΓΑΙΑ Ι (ΕΑΙΤΥ, ΥΠΕΠΘ)


(iii)  MicroWorlds Pro
Το  έργο "Μετρώ-Υπολογίζω-Εκτιμώ Α’" (ΥΠΕΠΘ, ΕΑΙΤΥ, Νηριήδες, της Ομάδας Φυσικών Προσώπων (Ν. Δαπόντες, Π. Προβελέγγιος, M. Τσαλικίδου, Ν. Τζιμόπουλος και Γ. Κωτσάνης)  είναι ένα εκπαιδευτικό πακέτο Μαθηματικών, με διαθεματικό χαρακτήρα, όπου οι μαθητές των τριών τελευταίων τάξεων του Δημοτικού εισάγονται στις βασικές έννοιες της στατιστικής και των γραφικών παραστάσεων καθώς και στη μέτρηση μεγεθών. Περιλαμβάνει μια σειρά από μικρόκοσμους (όπως για παράδειγμα οι «Ψηφιακοί Γεωπίνακες) που δημιουργήθηκαν στο προγραμματιστικό περιβάλλον Microworlds Pro (προγραμματιστής Νίκος Δαπόντες).



 (iv) Imagine Logo.  

Η «Γεωλογία - Γεωγραφία Γυμνασίου» είναι ένα διαδικτυακό περιβάλλον δραστηριοτήτων με πολυμεσικό υλικό, προσομοιώσεις, μικρόκοσμους, δοκιμασίες, παιχνίδια, παρουσιάσεις και άλλες υπερμεσικές εφαρμογές, που προορίζεται κυρίως για μαθητές Γυμνασίου, καλύπτοντας ένα μεγάλο μέρος από τους στόχους του αναλυτικού προγράμματος των μαθημάτων Γεωγραφίας. Χρησιμοποιήθηκε στη διδασκαλία της Γεωγραφίας στην Α’ τάξη Γυμνασίου με τους «φορητούς υπολογιστές» που δόθηκαν στους μαθητές τη σχολική χρονιά 2009-2010. Για το λογισμικό χρησιμοποιήθηκε το εμπορικό πακέτο Imagine Logo (προγραμματιστής Βασίλης Οικονόμου).
(Από την εισήγηση των Γ. Κωτσάνη, Β. Καραστάθη, Ν. Δαπόντε, Ν. Καλογερόπουλου, Σ Τσοβόλα, Β. Οικονόμου, Γ. Τάταρη στο 3ο Πανελλήνιο Συνέδριο για τις ΤΠΕ, 13-14-15 Μαΐου, Σύρος 2005).

Γ. Η εμφάνιση του Scratch

Δ. Η επιτυχία του Scratch βασίζεται (πέρα από την ευκολία στον προγραμματισμό, τη μετάφραση του σε όλες σχεδόν τις γλώσσες, τη χρήση του σε δραστηριότητες Ρομποτικής), στη δημιουργία της μεγαλύτερης «Κοινότητας διαμοιρασμού Projects» με θεματικές που καλύπτουν όλα τα ενδιαφέροντα των μελών του. Σήμερα τα στατιστικά στοιχεία της κοινότητας δείχνουν μια εικόνα της:
526.000 εγγεγραμμένα μέλη, 136,000 δημιουργοί projects, 1.073.000 αναρτημένα projects, ικανοποιώντας το σύνθημα της «Κοινότητας Scratch» :
Φαντάζομαι – Προγραμματίζω – Μοιράζομαι


Αλλά για να «φανταστεί κάποιος κάτι» πρέπει να διαθέτει κάποια ελάχιστα δεδομένα σχετικά με το προγραμματιστικό περιβάλλον, το προγραμματιστή και τις αναλογίες με το … θέατρο. Την ιδέα για την αναλογία τη σκέφτηκα κυρίως από τους όρους που χρησιμοποιούνται στο ίδιο το περιβάλλον καθώς και στα «τουβλάκια κώδικα» που διαθέτει.
Αυτές τις σκέψεις τις παρουσιάζω σύντομα στο παρακάτω μικρό κείμενο:
Κάθε ιστορία – σενάριο που επιθυμώ να δημιουργήσω στο Scratch εξελίσσεται σε ένα ψηφιακό σκηνικό (Stage) στην οθόνη του υπολογιστή όπως γίνεται και στο θέατρο.
Για το στήσιμο μιας ιστορίας στο Scratch χρειαζόμαστε ένα σενάριο όπως στο θέατρο έχουμε το κείμενο ενός θεατρικού έργου. Ο σκηνογράφος, σχεδιάζει το «σκηνικό φόντο» (Background) εντός του οποίου εμφανίζονται όλα τα απαραίτητα αντικείμενα όπως επιβάλλεται από το έργο.
Το background μπορεί να είναι τελείως γυμνό (μια λευκή οθόνη) ή μια σειρά από διάφορες «σκηνές» που έρχονται στο προσκήνιο σύμφωνα με την εξέλιξη της ιστορίας. Στο παλκοσένικο (θεατρικό «σανίδι»), εστία δραστηριότητας και εξελίξεων, κινούνται οι ηθοποιοί, πρωταγωνιστές και κομπάρσοι.
Στο προγραμματιστικό περιβάλλον το ρόλο του ηθοποιού ή του ήρωα της ιστορίας παίζουν τα αντικείμενα που ονομάζονται Sprites (δαιμόνια, ξωτικά ). Αυτά τα sprites ζούνε και κινούνται μέσα στο background, συμπεριφέρνονται όπως οι γνωστές χελώνες της Logo και μπορεί να έχουν οποιαδήποτε μορφή θέλουμε (εικόνα, φωτογραφία, κινούμενη εικόνα (gif), λέξεις, προτάσεις…).
Αλλά, το ενδιαφέρον βρίσκεται στις εκπληκτικές δυνατότητες και εργαλεία που προσφέρει στους χρήστες (αλλαγή κοστουμιών στα sprites, τεχνασμάτων εντυπωσιασμού effect – εφφέ, εντολές ανταλλαγής μηνυμάτων μεταξύ των αντικειμένων, εύκολη ανάρτηση στο site του Μ.Ι.Τ. ή σε προσωπική ιστοσελίδα).

Ε. Applets Scratch για τη διδασκαλία Φυσικής και Μαθηματικών
Τα τελευταία δύο χρόνια συμμετέχω ενεργά στην «Κοινότητα Scratch». Εκεί, παρακολουθώ άλλους που καταθέτουν τα projects τους και όποιο από αυτά με ενδιαφέρει το κατεβάζω στον υπολογιστή μου και το τρέχω στο λογισμικό Scratch 1.4. που φρόντισα να εγκαταστήσω. Έτσι, έχω πρόσβαση στο πρόγραμμα (scripting) και προσπαθώ μέσα από αυτό να κατανοήσω τον τρόπο που σκέφτηκε ο δημιουργός του. Αν με ενδιαφέρει ιδιαίτερα μπορώ να κάνω κάποιες αλλαγές και να το διαμορφώσω έτσι ώστε να αρέσει σε μένα. Στη συνέχεια, αν θέλω το ανεβάζω στο scratch – website και σημειώνω ότι είναι ένα Remix project από άλλον συγκεκριμένο χρήστη. Πρόκειται για την πιο ενδιαφέρουσα ιδέα αξιοποίησης του scratch από τα μέλη του scratch-website μια και απαιτεί στοιχειώδη γνώση προγραμματισμού.
Τα 210 projects και Remix projects (Μαθηματικών, Φυσικής, Αστρονομίας και Τέχνης) που έφτιαξα είναι αναρτημένα στο www.scratch.mit.edu/users/dapontes και όποιος επιθυμεί μπορεί να τα τρέξει online χωρίς να γραφτεί μέλος ή να τα κατεβάσει στον υπολογιστή του αφού προηγουμένως γίνει μέλος (δίνοντας ψευδώνυμο και κωδικό).  Τους τελευταίους μήνες εμφανίστηκαν και άλλοι τρεις συνάδελφοι με projects στο scratch-website:
http://scratch.mit.edu/users/snikos_scratch   http://scratch.mit.edu/users/vtemper
http://scratch.mit.edu/users/marynasta
Αν θέλετε μπορείτε να αναζητήσετε διάφορα projects στο scratch-website με λέξεις – κλειδιά όπως για παράδειγμα math, mathematics, μαθηματικά, Φυσική, φυσική, physics, animation, simulation, προσομοίωση  ….. ή να βρείτε κάποια gallery με μαθηματικά ή φυσική ή αστρονομία.

   
Συνεχίζεται……….