Σκοπός του σεναρίου
η κατανόηση και σωστή χρήση της δομής επανάληψης υπό συνθήκη «επανέλαβε ώσπου…) στο περιβάλλον του Scratch και γενικότερα στον προγραμματισμό
Περιγραφή του διδακτικού σεναρίου
Οι μαθητές χωρίζονται σε ομάδες των δύο και κάθε ομάδα κάθεται σε έναν υπολογιστή του σχολικού εργαστηρίου. Έτσι εξασφαλίζονται οι προϋποθέσεις για τις συνεργατικού τύπου δραστηριότητες που θα ακολουθήσουν. Όλες οι δραστηριότητες που ακολουθούν στηρίζονται στο μοντέλο “Play – Modify – Create” όπου οι μαθητές μαθαίνουν ανακαλυπτικά δημιουργώντας. Ο ρόλος του διδάσκοντος είναι καθοδηγητικός-υποστηρικτικός της εργασίας και συνεργασίας των μαθητών. Κατά τη διάρκεια της υλοποίησης ο εκπαιδευτικός ελέγχει και παρακολουθεί την πορεία κάθε μαθητή και ομάδας, παρέχει διευκρινίσεις και τεχνική ή γνωστική βοήθεια, όπου είναι απαραίτητο, στέκεται διαμορφωτικά και παρέχει ανατροφοδότηση στις ενέργειες των μαθητών, συντονίζει τις συζητήσεις και την παράθεση επιχειρημάτων μεταξύ των μαθητών.
Αρχικά επιχειρείται να γίνει μια σύνδεση με προϋπάρχουσες γνώσεις και εμπειρίες των μαθητών. Χρησιμοποιείται παράδειγμα από την καθημερινή ζωή ώστε να κάνει την εισαγωγή της νέας προγραμματιστικής δομής στους μαθητές περισσότερο ομαλή. (10 min)
Κατόπιν παρουσιάζεται ένα απλό πρόβλημα στο Scratch στο οποίο είναι απαραίτητη η χρήση της νέας δομής επανάληψης «επανέλαβε…ώσπου». Εξηγείται με φυσική γλώσσα πως θα επιλύσουν το πρόβλημα και κατόπιν δίνονται στους μαθητές οι εντολές που θα χρησιμοποιήσουν. Το ζητούμενο είναι να τις τοποθετήσουν στη σωστή σειρά ώστε να πετύχουν το επιδιωκόμενο αποτέλεσμα. Ακολουθεί συζήτηση στην ολομέλεια και η κατάλληλη ανατροφοδότηση και αναστοχασμός. (15 min)
Η επόμενη δραστηριότητα είναι περισσότερο απαιτητική. Αρχικά δίνεται το σενάριο προς υλοποίηση (δύο μπάλες που κινούνται ανεξάρτητα σε τυχαίες κατευθύνσεις ώσπου να αγγίξει η μια την άλλη) αλλά οι μαθητές θα πρέπει μόνοι τους τώρα να καταγράψουν αρχικά ποια είναι η συνθήκη της επανάληψης και ποιες είναι οι εντολές που θα χρησιμοποιήσουν πριν καν προχωρήσουν στη σύνταξη του κώδικα. Επίσης πριν οι μαθητές υλοποιήσουν τον αλγόριθμο τους ζητείται να αξιολογήσουν-διορθώσουν τον αλγόριθμο της παρακείμενης ομάδας έτσι ώστε να ενισχυθεί η συνεργατικότητα αλλά και το μαθησιακό τους ενδιαφέρον. Είναι γνωστά εξάλλου από την βιβλιογραφία τα πλεονεκτήματα του peer-assessment. Αφού ακολουθήσει συζήτηση στην ολομέλεια για την ορθότητα των εντολών και δοθεί η απαραίτητη ανατροφοδότηση στην κάθε ομάδα, οι μαθητές καλούνται να υλοποιήσουν το πρόγραμμα. Δίδονται οι εντολές που θα χρησιμοποιήσουν και ζητείται να τοποθετηθούν στη σωστή σειρά.
Κατόπιν επεκτείνεται το σενάριο προσθέτοντας μια ακόμη εντολή μετά την εκτέλεση του επαναληπτικού βρόγχου. Στο σημείο αυτό εφιστάται η προσοχή των μαθητών και γίνεται μια απλή αναφορά στην επόμενη επαναληπτική δομή (όσο…επανέλαβε) που θα εξεταστεί σε επόμενη ενότητα και στην οποία δεν είναι δυνατή η συνέχιση των εντολών ακριβώς μετά τον επαναληπτικό βρόγχο.
Η τελευταία δραστηριότητα αποσκοπεί στην εμπέδωση της εντολής επανάληψης «επανέλαβε…ώσπου» με τη χρήση της στην κατασκευή ενός απλού παιχνιδιού. Αρχικά οι μαθητές καλούνται να ανοίξουν το έργο game.sb που βρίσκεται στο φάκελό τους έτσι ώστε να έχουν έτοιμες τις μορφές που θα συμμετάσχουν στο παιχνίδι. Δίνεται η περιγραφή του παιχνιδιού και οι μαθητές καλούνται να γράψουν κώδικα με τη χρήση της δομής επανάληψης «επανέλαβε…ώσπου». Τονίζεται έτσι έμμεσα η αναγκαιότητα της χρήσης της συγκεκριμένης δομής και οι μαθητές εξασκούνται στη σωστή της σύνταξη. Στη δραστηριότητα αυτή οι ομάδες των μαθητών δρουν περισσότερο αυτόνομα και για το λόγο αυτό ο καθηγητής επιβλέπει συνεχώς την εξέλιξη της διαδικασίας και επεμβαίνει καθοδηγώντας τους μαθητές όπου χρειάζεται. Η υποστήριξη του καθηγητή ωστόσο (scaffolding) γίνεται με τρόπο ώστε να μην εμποδίζονται οι πειραματικές, διερευνητικές και ανακαλυπτικές προσεγγίσεις των μαθητών στην επίλυση του προβλήματος. (20 min)
Η εντολή με την οποία η μορφή της μπάλας ακολουθεί το ίχνος του ποντικιού δίνεται στους μαθητές έτσι ώστε να μην διασπαστεί η προσοχή τους σε άλλες εντολές πέραν της υπό μελέτη δομής επανάληψης. Επίσης εξηγείται ότι μπορούν, εφόσον γράψουν τον κώδικα για την πρώτη μορφή, να τον αντιγράψουν και στις ομοειδείς της (δεξιόστροφες ή αριστερόστροφες). Με την ολοκλήρωση της δραστηριότητας ακολουθεί η συζήτηση στην ολομέλεια και η κατάλληλη ανατροφοδότηση και αναστοχασμός.
Με το πέρας κάθε δραστηριότητας οι μαθητές αποθηκεύουν στο φάκελό τους.
Με την ολοκλήρωση της εκπαιδευτικής διαδικασίας ο μαθητής θα πρέπει να έχει κατανοήσει την αναγκαιότητα και λειτουργία της δομής επανάληψης υπό συνθήκη «επανέλαβε…ώσπου» καθώς επίσης και να μπορεί να την εφαρμόζει αποτελεσματικά στην επίλυση προβλημάτων
Αναπαραστάσεις των μαθητών/πρόβλεψη δυσκολιών στο διδακτικό σενάριο
Αρχικά ο εκπαιδευτικός οφείλει να λάβει υπόψη του τις πρότερες «γνώσεις» (ιδέες, αντιλήψεις, αναπαραστάσεις) των μαθητών που αποτελούν γνωστικά εμπόδια στην οικοδόμηση νέων γνώσεων. Βασικός στόχος της διδασκαλίας είναι η υπέρβαση αυτών των εμποδίων .
Είναι γνωστό ότι οι δομές επανάληψης είναι ένα από τα δυσκολότερα κεφάλαια του προγραμματισμού. Οι βασικές δυσκολίες που συναντούν οι μαθητές στις επαναληπτικές δομές είναι οι εξής:
- Η δημιουργία ενός επαναληπτικού σχεδίου που περιλαμβάνει την αναγνώριση των βασικών ενεργειών οι οποίες πρέπει να επαναλαμβάνονται
- η συνθήκη που καθορίζει τον τερματισμό ή τη συνέχιση της επανάληψης (Ξυνόγαλος, 2005).
Οι αρχάριοι προγραμματιστές δεν χρησιμοποιούν αυθόρμητα σωστά τις επαναληπτικές διαδικασίες. Ο καθορισμός της συνθήκης τερματισμού αποτελεί ένα από τα συνηθέστερα λάθη στη σχεδίαση αλγορίθμων. Οι επαναληπτικές διαδικασίες διακρίνονται σε αυτές που επαναλαμβάνονται για ένα συγκεκριμένο πλήθος επαναλήψεων και αυτές που επαναλαμβάνονται όσο ισχύει μια συνθήκη. Η συνθήκη μπορεί να είναι προ-ελεγχόμενη ή μετά-ελεγχόμενη. Έχουμε ήδη διδάξει την επανάληψη με προκαθορισμένο αριθμό επαναλήψεων θεωρώντας την πιο εύκολη για τους μαθητές.
Το παρόν σενάριο αποσκοπεί στη διδασκαλία της μετα-ελεγχόμενης δομής επανάληψης (επανάλαβε…ώσπου). Η δομή επανάληψης «επανάλαβε…ώσπου», ελέγχει αν η συνθήκη είναι αληθής, και αν είναι εκτελεί τις εντολές (τα τουβλάκια) που βρίσκονται μέσα στη δομή (περικλείονται από το άγκιστρο) και ελέγχει ξανά τη συνθήκη. Όταν η συνθήκη πάψει να είναι αληθής, πηγαίνει στα τουβλάκια που την ακολουθούν.
Η δομή επανάληψης «επανέλαβε…ώσπου» (μετά-ελεγχόμενη συνθήκη) ταιριάζει περισσότερο στις πρότερες αναπαραστάσεις των μαθητών για τη δομή επανάληψης υπό συνθήκη (σε σχέση με την δομή επανάληψης «όσο..επανάλαβε» που αποτελεί προ-ελεγχόμενη συνθήκη και δεν ταιριάζει πολύ με το νοητικό μοντέλο των μαθητών για την επανάληψη λόγω της δυσκολίας αναπαράστασης και εκφοράς μιας συνθήκης για ένα αντικείμενο το οποίο ο μαθητής ακόμα δεν έχει επεξεργαστεί (Δαγδιλέλης, 1996).
Συνεπώς η διδασκαλία της δομής «επανέλαβε…ώσπου» δεν αναμένεται να παρουσιάζει ιδιαίτερα προβλήματα αρκεί να γίνει κατανοητή η συνθήκη τερματισμού (πότε η συνθήκη γίνεται ΑΛΗΘΗΣ). Οι εγγενείς δυσκολίες στην εκμάθηση της δομής επανάληψης αντιμετωπίζονται σταδιακά με αυξανόμενης δυσκολίας δραστηριότητες που υλοποιούνται αφού έχουν αποσαφηνιστεί πρότερες παρανοήσεις.
Υποκείμενη θεωρία μάθησης
Η διδακτική προσέγγιση που ακολουθείται στο παρόν σενάριο είναι βασισμένη στη θεωρία μάθησης του εποικοδομητισμού έτσι όπως αυτή εκφράστηκε από τους Piaget και Papert. Βασική επιδίωξη του διδάσκοντα με τη βοήθεια των φύλλων εργασίας είναι να δημιουργηθούν οι κατάλληλες συνθήκες ώστε οι μαθητές να οικοδομήσουν τη γνώση από μόνοι τους ακολουθώντας το τρίπτυχο play-modify-create (παίζω-δημιουργώ-τροποποιώ). Οι μαθητές ενθαρρύνονται επίσης να αλληλεπιδρούν και να συνεργάζονται στα πλαίσια της ομάδας αλλά και μεταξύ των ομάδων σύμφωνα με τις κοινωνικοπολιτισμικές θεωρίες μάθησης (Vygotsky). Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται επίσης στην ανακαλυπτική μάθηση (Bruner).