Σκοπός του σεναρίου
η κατανόηση και σωστή χρήση της απλής και εμφωλευμένης δομής επανάληψης «επανέλαβε…» 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, στην πρώτη δραστηριότητα επιχειρείται να γίνει μια σύνδεση με προϋπάρχουσες γνώσεις και εμπειρίες των μαθητών. Χρησιμοποιούνται παραδείγματα από την καθημερινή ζωή ώστε να γίνει η εισαγωγή της νέας προγραμματιστικής δομής στους μαθητές περισσότερο ομαλή. Ζητείται από τους μαθητές να καταγράψουν δικά τους παραδείγματα όπου έχουμε επανάληψη κάποιας ενέργειας για συγκεκριμένο πλήθος επαναλήψεων. (5min)
Κατόπιν υπενθυμίζουμε την εντολή «για πάντα» η οποία εκτελείται για πάντα (όσο τρέχει το πρόγραμμα) και τη διαφοροποιούμε από την «επανέλαβε…» που εκτελείται για ένα συγκεκριμένο πλήθος επαναλήψεων. Στη δεύτερη δραστηριότητα οι δύο επαναληπτικές δομές παρουσιάζονται κατά αντιπαραβολή και οι μαθητές καλούνται αφενός να προβλέψουν τη λειτουργία τους και αφετέρου να τις εκτελέσουν και να καταγράψουν τις παρατηρήσεις στους. (10 min)
Στην επόμενη τρίτη δραστηριότητα επιχειρείται να γίνει κατανοητή η χρησιμότητα της εντολής «επανέλαβε…» που είναι να αντικαθιστά μια ακολουθία απλών εντολών κάνοντας το πρόγραμμα ευανάγνωστο και συμπαγές. Έτσι οι μαθητές καλούνται να εκτελέσουν αφενός μια δομή ακολουθίας και αφετέρου μια δομή επανάληψης που εμπεριέχει ν φορές την εντολή που πρέπει να επαναληφθεί. Οι μαθητές καλούνται να σκεφτούν και να συγκρίνουν. Το θέμα επεκτείνεται στην περίπτωση που έχουμε σημαντικά μεγάλο αριθμό επαναλήψεων και τη χρησιμότητα της επαναληπτικής δομής. Γίνεται συζήτηση στην ολομέλεια. (10 min)
Στη τέταρτη δραστηριότητα επιλέγεται η σχεδίαση γεωμετρικών σχημάτων για την διδασκαλία της επαναληπτικής δομής διότι παράγεται έτσι ένα οπτικοποιημένο αποτέλεσμα και γίνεται ευκολότερη η μαθησιακή προσέγγιση. Δίνεται στους μαθητές ένα σετ εντολών με το οποίο καλούνται να σχεδιάσουν ένα τετράγωνο με μια απλή ακολουθία εντολών. Κατόπιν καλούνται να σχεδιάσουν το ίδιο τετράγωνο με τη χρήση της δομής «επανέλαβε…». Οι μαθητές πρέπει να βρουν τώρα το πλήθος των επαναλήψεων, κάτι που δεν είναι δύσκολο διότι έχουν ήδη γνώσεις γεωμετρίας. Επίσης πρέπει να ξεκαθαρίσουν τι επίπτωση έχει η αλλαγή στο πλήθος των επαναλήψεων και η αλλαγή στο κυρίως σώμα των εντολών. Έτσι τους δίνεται η ερώτηση να κατασκευάσουν ένα τετράγωνο με μεγαλύτερη πλευρά. Ακολουθεί συζήτηση στην ολομέλεια και η κατάλληλη ανατροφοδότηση και αναστοχασμός. (10min)
Στην επόμενη δραστηριότητα παρουσιάζεται η εμφωλευμένη επανάληψη με ένα παράδειγμα κώδικα που σχεδιάζει πολλά ίδια τετράγωνα. Οι μαθητές εκτελούν τον κώδικα και παρατηρούν το αποτέλεσμα. Επίσης καλούνται να διερευνήσουν πόσες φορές εκτελείται η εξωτερική επανάληψη, για κάθε εξωτερική επανάληψη πόσες φορές εκτελείται η εσωτερική επανάληψη και πόσες φορές εκτελείται συνολικά η εσωτερική επανάληψη. Η γραφική αναπαράσταση των παραγόμενων τετραγώνων βοηθά στην κατανόηση. Τέλος, αφήνονται να πειραματιστούν με την παραγωγή ποικίλων σχηματισμών παίζοντας με το πλήθος των επαναλήψεων. Ακολουθεί συζήτηση στην ολομέλεια και η κατάλληλη ανατροφοδότηση μέχρι να επιτευχθεί το επιδιωκόμενο αποτέλεσμα. (10 min)
Κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας 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. Επίσης δίδεται ιδιαίτερη βαρύτητα στη ομαδοσυνεργατικότητα.
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 απλής και εμφωλευμένης δομής επανάληψης «επανέλαβε…» καθώς επίσης και να μπορεί να την εφαρμόζει αποτελεσματικά στην επίλυση προβλημάτων.
Για περαιτέρω δραστηριότητες στο σπίτι μπορούν να πειραματιστούν με την κατασκευή (πάντα με δομή επανάληψης) ενός κανονικού εξαγώνου και επίσης με την κατασκευή πολλών κύκλων (με εμφωλευμένη επανάληψη) αφού τους δίδεται ο αλγόριθμος για την κατασκευή του κύκλου τον οποίο θα πρέπει επίσης να σχολιάσουν.
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). Για το λόγο αυτό το φύλλο εργασίας είναι δομημένο έτσι ώστε:
- Να εκμαιεύεται κατά το δυνατόν η προϋπάρχουσα γνώση των μαθητών.
- Να επιστρατεύεται η αναλυτική τους σκέψη.
- Να ενθαρρύνεται η διερευνητική και ανακαλυπτική τους διάθεση.
- Να επιστρατεύεται η συνθετική τους ικανότητα.
- Να επιδιώκεται η ομαδοσυνεργατικότητα και η αλληλεπίδραση.
- Να προκαλείται γνωστική σύγκρουση για καλύτερη μάθηση.
- Να καλλιεργείται ο αναστοχασμός.
- Να επιδιώκεται η ολοκλήρωση έργου.
- Να επιβραβεύεται η πληρότητα και η πρωτοτυπία.
Εξάλλου και το εκπαιδευτικό μοντέλο στο οποίο στηρίζεται το προγραμματιστικό περιβάλλον του Scratch στηρίζεται στο τρίπτυχο play-program-share. Η εκμάθηση του προγραμματισμού με Scratch ακολουθάει τα παρακάτω βήματα: imagine (φαντάζομαι) – create (δημιουργώ) - play (παίζω, πειραματίζομαι) – share (μοιράζομαι). Από την ανατροφοδότηση που θα λάβει μπορεί να αναστοχαστεί (reflect – αναστοχάζομαι) και να φανταστεί κάτι νέο ώστε ο κύκλος να συνεχιστεί (Resnick, 2007). Έτσι επιτυγχάνεται καλύτερο μαθησιακό αποτέλεσμα.
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. Επίσης δίδεται ιδιαίτερη βαρύτητα στη ομαδοσυνεργατικότητα.
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 απλής και εμφωλευμένης δομής επανάληψης «επανέλαβε…» καθώς επίσης και να μπορεί να την εφαρμόζει αποτελεσματικά στην επίλυση προβλημάτων.
Για περαιτέρω δραστηριότητες στο σπίτι μπορούν να πειραματιστούν με την κατασκευή (πάντα με δομή επανάληψης) ενός κανονικού εξαγώνου και επίσης με την κατασκευή πολλών κύκλων (με εμφωλευμένη επανάληψη) αφού τους δίδεται ο αλγόριθμος για την κατασκευή του κύκλου τον οποίο θα πρέπει επίσης να σχολιάσουν.