4ο Πανελλήνιο Συνέδριο "Διδακτική της Πληροφορικής"

4ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Διδακτική της Πληροφορικής».
Πάτρα , 28-30 Μαρτίου 2008

Σχολιασμός θεματικής ενότητας
Από την Ανανίδου Δήμητρα
Σχολικό Σύμβουλο Πληροφορικής ΔΕ Δυτικής Θεσσαλονίκης

Η Τρίτη παράλληλη συνεδρία του 4ου συνεδρίου «Διδακτική της Πληροφορικής» με τίτλο«Διδακτικές Προσεγγίσεις για τον δομημένο και τον αντικειμενοστραφή Προγραμματισμό» , έγινε την Παρασκευή 28 Μαρτίου 2008 στο Μικρό Αμφιθέατρο του Συνεδριακού Κέντρου του Πανεπιστημίου Πατρών , από 18:15 έως 20:30 και περιελάμβανε τις παρακάτω πέντε (5) εισηγήσεις .

1η εισήγηση

Εισάγοντας αρχάριους στον προγραμματισμό με τα περιβάλλοντα Kara:
Μια προσέγγιση βασισμένη στη θεωρία υπολογισμού
Α. Μάργαρης1, Μ. Παπαστεργίου2
Τμήμα Πληροφορικής, ΑΤΕΙ Θεσσαλονίκης
2Τ.Ε.Φ.Α.Α., Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Στην εργασία αυτή αρχικά παρουσιάστηκαν τα εμπόδια που θέτει στους αρχάριους προγραμματιστές και κυρίως στους μαθητές μικρής ηλικίας, η κλασσική μέθοδος εισαγωγής στον προγραμματισμό μέσω της παρουσίασης των δομών μιας γλώσσας προγραμματισμού γενικού σκοπού. Κατόπιν, παρουσιάστηκε η εναλλακτική προσέγγιση των προγραμματιστικών μινι-περιβαλλόντων που βασίζονται σε μίνι γλώσσες και μικρόκοσμους, για την εισαγωγή των μαθητών αλλά και των φοιτητών στον προγραμματισμό , και τα πλεονεκτήματά που τα περιβάλλοντα αυτά παρουσιάζουν .Έγινε αναφορά σε δύο ευρέως διαδεδομένα μινι-περιβάλλοντα που είναι η Logo και ο Karel the Robot . Στη συνέχεια, παρουσιάστηκαν τα μινι-περιβάλλοντα Kara, στα οποία βασικός πρωταγωνιστής είναι ένα έντομο , η πασχαλίτσα .
Τα Kara βασίζονται στη θεωρία υπολογισμού και αποσκοπούν στην εισαγωγή ατόμων χωρίς προηγούμενη προγραμματιστική εμπειρία σε βασικές αρχές του διαδικαστικού προγραμματισμού. Το περιβάλλον JavaKara, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί και για μια εισαγωγή στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό.
Τέλος, συζητήθηκαν οι δυνατότητες αξιοποίησής των Kara στο πλαίσιο της σχολικής εκπαίδευσης στην πληροφορική.
Δεν μας πληροφόρησε όμως η εισήγηση αυτή αν τα προγραμματιστικά περιβάλλοντα Kara , παρουσιάζουν κάποια μειονεκτήματα έναντι κάποιων παρόμοιων περιβαλλόντων και αν ναι ποια είναι αυτά

2η εισήγηση

Μελέτη των Δυσκολιών των Φοιτητών για την Έννοια του «Αντικειμένου»
στον Αντικειμενοστραφή Προγραμματισμό
Στ. Ξυνόγαλος
Τμήμα Διοίκησης Τεχνολογίας
Πανεπιστήμιο Μακεδονίας

Στην εργασία αυτή παρουσιάστηκαν οι δυσκολίες προπτυχιακών φοιτητών στην κατανόηση μιας θεμελιώδους έννοιας του αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού - της έννοιας του αντικειμένου - η οποία δεν γίνεται εύκολα κατανοητή από τους σπουδαστές. Συγκεκριμένα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα , ενός μαθήματος εισαγωγής στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό που βασίζεται στη σειρά μαθημάτων που προτείνουν οι Barnes και Kolling στο βιβλίο τους(Barnes & Kolling, 2004) και στο εκπαιδευτικό προγραμματιστικό περιβάλλον BlueJ. ,σε συνδυασμό με σχετικά αποτελέσματα που καταγράφονται στη βιβλιογραφία Η χρήση των δυνατοτήτων του περιβάλλοντος BlueJ δεν επεκτάθηκε σε όλα τα μαθήματα, , μιας και η αξιολόγηση της πρώτης διδασκαλίας έδειξε ότι η παρατεταμένη χρήση των τεχνικών οπτικοποίησης και άμεσης διαχείρισης του περιβάλλοντος BlueJ δημιουργεί προβλήματα όταν οι φοιτητές καλούνται να επιτύχουν τα ίδια αποτελέσματα γράφοντας κώδικα. Σε ένα χρησιμοποιήθηκε το περιβάλλον JCreator και οι φοιτητές ξεκίνησαν να δημιουργούν αντικείμενα και να καλούν μεθόδους γράφοντας κώδικα. Στα επόμενα μαθήματα, οι φοιτητές είχαν τη δυνατότητα επιλογής του περιβάλλοντος που επιθυμούσαν για την επίλυση των ασκήσεων. Κατά τη διάρκεια των διαλέξεων και των εργαστηριακών δραστηριοτήτων οι φοιτητές φάνηκε να κατανοούν τις σχετικές έννοιες. Ωστόσο, η γραπτή εξέταση έδειξε ότι η υλοποίηση τους δεν είναι το ίδιο εύκολη
Τα αποτελέσματα βασίζονται σε μια γραπτή εξέταση που πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο ενός μαθήματος αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού και συμμετείχε στη διαμόρφωση του τελικού βαθμού των φοιτητών και η οποία έλαβε μέρος μετά τη διεξαγωγή των έξι πρώτων μαθημάτων. Τα αποτελέσματα οδήγησαν τους συνέδρους στο συμπέρασμα ότι οι φοιτητές εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην κατανόηση της έννοιας του αντικειμένου , των κατασκευαστών και την προσπέλαση των πεδίων των αντικειμένων , παρά τις όποιες διδακτικές παρεμβάσεις οι οποίες απλώς ελαττώνουν αλλά δεν εξαλείφουν τις παρουσιαζόμενες δυσκολίες.
Η έρευνα που παρουσιάστηκε έγινε σε φοιτητές τρίτου εξαμήνου Πανεπιστημιακών τμημάτων Πληροφορικής , οι οποίοι είχαν διδαχθεί σε προηγούμενα εξάμηνα γλώσσα προγραμματισμού C++ , όπως προέκυψε από απαντήσεις του εισηγητή σε ερωτήσεις των συνέδρων.



3η εισήγηση

Συγκρίνοντας και Αξιολογώντας τα Εκπαιδευτικά
Εργαλεία και Προγραμματιστικά Περιβάλλοντα για
τον Αντικειμενοστρεφή Προγραμματισμό
Σ. Γεωργαντάκης, Σ. Ρετάληςσ, I. Ψαρομήλιγκος2, X. Κυτάγιας2
:Τμήμα Διδακτικής της Τεχνολογίας και Ψηφιακών Συστημάτων, Πανεπιστήμιο Πειραιά Εργαστήριο Προηγμένων Τεχνολογιών Μάθησης και Πολνπσμού - CoSy-LLab
2ΤΕΙ Πειραιά

H εισήγηση αυτή σκοπό είχε την παράθεση των πιο διαδεδομένων εργαλείων που έχουν αναπτυχθεί για την υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας του Αντικειμενοστραφούς Προγραμματισμού ( ΑΠ). Στη βιβλιογραφία ανακύπτει η ανάγκη για την ανάπτυξη εξειδικευμένων εκπαιδευτικών εργαλείων για την υποστήριξη της διδασκαλίας του ΑΠ διότι τα εκπαιδευτικά εργαλεία και προγραμματιστικά περιβάλλοντα που υπάρχουν και χρησιμοποιούνται για τον σκοπό αυτό είναι αναμφίβολα λιγότερα και λιγότερο ώριμα από τα αντίστοιχα για το διαδικασιακό προγραμματισμό (procedural programming paradigm). Τα εργαλεία και περιβάλλοντα αυτά συγκρίνονται σύμφωνα με εξειδικευμένα κριτήρια όπως οπτικοποίηση (visualization) των κλάσεων και των αντικειμένων, οπτικοποίηση της δομής του προγράμματος με UML, κ.α. Παρουσιάστηκαν συνοπτικά τα προγραμματιστικά περιβάλλοντα DrJava , ProfessorJ και JPie και αναφέρθηκαν τα Javiva, iContract και JML , GiniPad ,greenfoot και P-coder .
Από τη συγκριτική μελέτη βρέθηκε ότι το εργαλείο BlueJ αποτελεί ένα πολύ εύχρηστο περιβάλλον το οποίο συμβάλλει αποτελεσματικά στην υποστήριξη της διδασκαλίας ανάπτυξης εφαρμογών σε Java και υπερτερεί έναντι άλλων. Προς επικύρωση αυτού του πορίσματος, διεξήχθη μία πιλοτική μελέτη αξιολόγησης του εργαλείου από 18 φοιτητές σε αυθεντικό περιβάλλον χρήσης στο πλαίσιο διαδικτυακού μαθήματος (elearning course) στο πρόγραμμα μεταπτυχιακών σπουδών του Τ.Ε.Ι. Πειραιά.

4η εισήγηση

Μέθοδος για την Ιεραρχική Αξιολόγηση Γνώσεων Προγραμματισμού
I. Μπέλλου1, Τ. Α. Μικρόπουλος2
Σχολική Σύμβουλος Πληροφορικής
2Εργαστήριο Εφαρμογών Εικονικής Πραγματικότητας στην Εκπαίδευση,
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Στην εισήγηση προτάθηκε μια μέθοδος για την ποιοτική αξιολόγηση της επίλυσης προγραμματιστικών προβλημάτων με το όνομα «Ίεραρχική Αξιολόγηση Προγραμματισμού» (Hierarchical Assessment of Programming, HAP),. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στα υπάρχοντα θεωρητικά μοντέλα για την ανάπτυξη της σκέψης στον προγραμματισμό, υιοθετεί ορισμένες αρχές της γνωστικής ταξινομίας μαθησιακών αποτελεσμάτων SOLO και λαμβάνει υπόψη τη διάκριση της γνώσης σε δηλωτική, δομική, διαδικαστική και στρατηγική. Ακολουθώντας αναλυτική και συνθετική διαδικασία για τη συντακτική και εννοιολογική γνώση στον προγραμματισμό, συγκεκριμενοποιεί και διατυπώνει τα κριτήρια αξιολόγησης της γνώσης προγραμματισμού, διαμορφώνοντας και παρουσιάζοντας πέντε ιεραρχικά επίπεδα, που ορίζονται με άξονες αφενός την ανάπτυξη αλγοριθμικής σκέψης για την επίλυση προβλήματος, και αφετέρου τις δεξιότητες στη γλώσσα προγραμματισμού.
To μοντέλο μεθόδου αξιολόγησης που προτάθηκε αναφέρεται σε διαδικαστικές -αλγοριθμικές γλώσσες. Μελετάται όμως η προσαρμογή του και για άλλου τύπου προγραμματισμό – Αντικειμενοστραφή προγραμματισμό.
Η εισήγηση έγινε συνοπτικά αλλά με σαφήνεια και δεν άφησε απορίες ώστε δεν υπήρξαν ερωτήσεις στο τέλος της παρουσίασης.

5η εισήγηση

Ρομποτική, Οπτικός Προγραμματισμός και Βασικές Προγραμματιστικές Δομές
X. Χαρίσης και Τ. Α. Μικρόπουλος
Εργαστήριο Εφαρμογών Εικονικής Πραγματικότητας στην Εκπαίδευση, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Η παρούσα εισήγηση παρουσίασε μία εμπειρική μελέτη περίπτωσης που είχε ως στόχο τη διερεύνηση της συμβολής της εκπαιδευτικής ρομποτικής και του οπτικού προγραμματισμού στην αντιμετώπιση δυσκολιών σε δομές επανάληψης και ελέγχου που εμφανίζονται σε αρχάριους χρήστες.
Μαθητές και φοιτητές αντιμετωπίζουν δυσκολίες στον προγραμματισμό, με χαρακτηριστικά παραδείγματα αυτές που σχετίζονται με τις δομές επιλογής και επανάληψης. Βασική αιτία θεωρείται το γεγονός ότι διδάσκονται κυρίως δεξιότητες μιας συγκεκριμένης γλώσσας προγραμματισμού και όχι μεθοδολογία για την επίλυση προβλημάτων. Σύμφωνα με το εισηγητή παρότι υπάρχουν πολλές εναλλακτικές προτάσεις για τη διδασκαλία του προγραμματισμού, δεν υπάρχουν όμως συγκεκριμένες προτάσεις και εμπειρικά δεδομένα για τις δομές επιλογής και επανάληψης .Έτσι η εργασία προτείνει την εκπαιδευτική ρομποτική και τον οπτικό προγραμματισμό για την αντιμετώπιση των δυσκολιών που αναφέρθηκαν. Έτσι η μελέτη περίπτωσης που έγινε συνίσταται στο να διερευνηθεί αν οι μαθητές κατανοούν καλύτερα τις προγραμματιστικές δομές της επιλογής (ΑΝ...ΤΟΤΕ...ΑΛΛΙΩΣ) και της επανάληψης (ΟΣΟ... ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ, ΕΠΑΝΑΛΑΒΕ... ΜΕΧΡΙΣ ΟΤΟΥ, ΓΙΑ... ΜΕΧΡΙ... KANE) , με διδασκαλία της στο χαρτί ή με χρήση ρομποτικής και οπτικού προγραμματισμού. Στην συγκεκριμένη μελέτη περίπτωσης όπου συμμετείχαν επτά (7) μαθητές, τέσσερις (4) Γ' Γυμνασίου και τρεις (3) Α' Λυκείου του Νομού Ιωαννίνων που προσήλθαν μετά από επιστολή στα σχολεία του νομού Ιωαννίνων , συγκρίθηκαν οι απαντήσεις των μαθητών σε οκτώ προβλήματα σε χαρτί και στο περιβάλλον Lego / Robolab.
Οι απαντήσεις των μαθητών με τη χρήση της Robolab ήταν πάντα τελείως σωστές και ολοκληρωμένες, σε αντίθεση με τις απαντήσεις στο χαρτί όπου παρουσιάζονται λάθη, έστω σε μικρό βαθμό. Φαίνεται ότι τα φυσικά μοντέλα και ο οπτικός προγραμματισμός βοηθάει τους μαθητές να διατυπώνουν σωστότερες απαντήσεις. Οι απαντήσεις σε Robolab ήταν ομοιόμορφες, χρησιμοποιούσαν δηλαδή τις ίδιες προγραμματιστικές δομές για την ίδια περίπτωση, ενώ στις απαντήσεις στο χαρτί οι προγραμματιστικές δομές που χρησιμοποιούνταν ποικίλουν. Ενδεχομένως κάποιες προγραμματιστικές δομές να είναι πιο εύκολα υλοποιήσιμες με τη χρήση της Robolab απ' ότι στο χαρτί. Με τη χρήση της Robolab και την άμεση ανάδραση του φυσικού μοντέλου φαίνεται ότι είναι περισσότερο ξεκάθαρο ποια προγραμματιστική δομή πρέπει να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση της κάθε περίπτωσης. Σύμφωνα με τους εισηγητές η μελέτη οδήγησε στο συμπέρασμα ότι ο προγραμματισμός σε Robolab αποφέρει θετικά μαθησιακά αποτελέσματα με χαρακτηριστικό τη χρήση της σωστής και επιθυμητής δομής σε κάθε περίπτωση. Επίσης, αυξάνει και διατηρεί το κίνητρο των μαθητών για τον προγραμματισμό.
Τα αποτελέσματα όμως της παρούσας μελέτης περίπτωσης όπως τονίστηκε και από τους συνέδρους , οδηγούν σε συμπεράσματα τα οποία δεν είναι γενικεύσιμα, αποτελούν ενδείξεις μόνο της συμβολής της εκπαιδευτικής ρομποτικής και του οπτικού προγραμματισμού στην κατανόηση προγραμματιστικών δομών και σύγουρα εξαρτόνται από την σειρά χρήσης των προγραμματιστικών εργαλείων χαρτιού και Robolab.

Συμπερασματικά
Στην συνεδρία αυτή οι εργασίες που παρουσιάστηκαν , διαπραγματεύονταν θέματα που παρουσίαζαν ενδιαφέρον για τους περισσότερους συνέδρους και αφορούσαν ενδιαφέρουσες μελέτες σε θέματα που απασχολούν όλους όσους ασχολούνται με τον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό . Παρουσιάστηκαν κάποιες συγκριτικές μελέτες εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν ή χρησιμοποιούνται ή προτείνεται να χρησιμοποιηθούν σε πειραματικό στάδιο και μέθοδοι αξιολόγησης των γνώσεων των μαθητών . Το γενικό συμπέρασμα που προέκυψε είναι ότι οι εισηγητές εξακολουθούν να εργάζονται πάνω στα θέματα που παρουσίασαν στις εισηγήσεις τους , και επομένως περιμένουμε περισσότερα αποτελέσματα σε επόμενα συνέδρια.