Διαδικτυακά περιβάλλοντα διερευνητικής και συνεργατικής μάθησης στη διδακτική της πληροφορικής

Abstract

The student’s active involvement in the teaching and learning process is one of the fundamental tenets of the modern learning theories. Also, the significant value of the exploratory and collaborative learning is stressed. The exploratory approaches enable students to develop exploratory skills and to construct the expected knowledge. These approaches are considered particularly useful in subject matters, such as Informatics, that concern the understanding of the functional characteristics of various concepts/constructs and the development of skills in problem solving. Regarding students’ communication during collaboration, the structuring and regulatory approaches contribute to the development of tools that support and guide students in the development of communication skills and in having a fruitful collaboration. In the context of this dissertation, issues concerning the exploitation of characteristics from exploratory and collaborative learning and the development of web-based learning environments that contribute to the knowledge construction in programming and promote the synchronous communication of students are studied. In particular, towards the direction of supporting the teaching and learning process in introductory programming courses, a didactical framework for the design of learning activities is proposed. The framework and the corresponding web-based learning environment exploit characteristics from exploratory and collaborative learning and support students’ active involvement and the cultivation of programming skills in such a way that students can access and apply this knowledge in solving similar problems. The design of the learning activities follows a three-step process (i) Acquiring Knowledge, (ii) Constructing knowledge through Exploration+Collaboration, and (iii) Applying-Refining knowledge. In order to support the elaboration of collaborative activities, a synchronous text based communication tool was designed. The tool (i) supports alternative communication means concerning the form of dialogue (structured dialogue or free dialogue) and the type of scaffolding sentence templates used for the implementation of the structured dialogue (sentence openers or communicative acts), (ii) proposes an adaptation framework for the communication taking into account the learning outcomes of the activity and the model of collaboration followed, (iii) enables students to personalize the communication on the basis of their communication preferences and needs both in the beginning of the communication and during the communication, and (iv) supports a framework for the evaluation of students’ collaborative behaviour and the provision of feedback at different levels aiming to support students’ self-regulation so that they have a fruitful communication/collaboration.

Η ενεργός εμπλοκή του μαθητή στη διαδικασία της διδασκαλίας και της μάθησης αποτελεί επιδίωξη του σύγχρονου σχολείου ενώ παράλληλα τονίζεται η σημασία της διερευνητικής και της συνεργατικής προσέγγισης για τη μάθηση. Η στρατηγική της κατευθυνόμενης διερεύνησης επιτρέπει στους μαθητές, μέσα από την παρεχόμενη καθοδήγηση, να καλλιεργήσουν δεξιότητες στη διερεύνηση και να οικοδομήσουν τις επιδιωκόμενες γνώσεις και προσφέρεται ιδιαίτερα σε γνωστικά αντικείμενα, όπως η Πληροφορική, που αφορούν στην κατανόηση της λειτουργίας διαφόρων εννοιών και στην επίλυση αλγοριθμικών προβλημάτων. Όσον αφορά στην επικοινωνία, η οποία αποτελεί βασική συνιστώσα της συνεργασίας, οι δομικές και ρυθμιστικές προσεγγίσεις συμβάλλουν στην ανάπτυξη εργαλείων που υποστηρίζουν και καθοδηγούν τους μαθητές στην καλλιέργεια δεξιοτήτων επικοινωνίας και στην πραγματοποίηση μιας εποικοδομητικής συνεργασίας. Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής διερευνώνται θέματα που αφορούν στην αξιοποίηση χαρακτηριστικών της διερευνητικής και της συνεργατικής μάθησης και στην ανάπτυξη διαδικτυακών μαθησιακών περιβαλλόντων που συμβάλλουν στην οικοδόμηση της γνώσης σε έννοιες του προγραμματισμού και υποστηρίζουν και προωθούν τη σύγχρονη επικοινωνία των μαθητών. Συγκεκριμένα, όσον αφορά στην υποστήριξη της διδακτικής και μαθησιακής διαδικασίας σε εισαγωγικά μαθήματα προγραμματισμού προτείνεται ένα διδακτικό πλαίσιο σχεδιασμού δραστηριοτήτων. Το πλαίσιο και το αντίστοιχο διαδικτυακό μαθησιακό περιβάλλον αξιοποιούν χαρακτηριστικά της διερευνητικής και της συνεργατικής μάθησης, υποστηρίζουν την ενεργή εμπλοκή των μαθητών, συμβάλλουν στην οικοδόμηση της γνώσης και στην καλλιέργεια δεξιοτήτων σε έννοιες του προγραμματισμού με τέτοιο τρόπο ώστε οι μαθητές να μπορούν άμεσα να ανακαλούν τις νεοαποκτηθείσες γνώσεις και να τις εφαρμόζουν σε παρόμοιες καταστάσεις και προβλήματα. Ο σχεδιασμός δραστηριοτήτων ακολουθεί μία διαδικασία τριών φάσεων (i) Δημιουργία κινήτρου για μάθηση, (ii) Οικοδόμηση της γνώσης μέσω της Διερεύνησης+Συνεργασίας, και (iii) Εφαρμογή - Εκλέπτυνση της γνώσης. Για την υποστήριξη της εκπόνησης συνεργατικών δραστηριοτήτων, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα εργαλείο σύγχρονης επικοινωνίας που (i) υποστηρίζει εναλλακτικά μέσα για την επικοινωνία που αφορούν στον τύπο του διαλόγου (ελεύθερος διάλογος ή δομημένος διάλογος) και στον τύπο των υποστηρικτικών πρότυπων φράσεων που χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση του δομημένου διαλόγου (αρχικές φράσεις ή δηλώσεις ενεργειών), (ii) προτείνει ένα πλαίσιο προσαρμογής της επικοινωνίας με βάση τα προσδοκώμενα μαθησιακά αποτελέσματα της συνεργατικής μαθησιακής δραστηριότητας και το μοντέλο συνεργασίας που ακολουθείται, (iii) παρέχει τη δυνατότητα εξατομίκευσης της επικοινωνίας τόσο στην αρχή της επικοινωνίας όσο και κατά τη διάρκεια αυτής, με βάση τις προτιμήσεις και τις ανάγκες των μαθητών, και (iv) υποστηρίζει ένα πλαίσιο διάγνωσης και αξιολόγησης της συνεργατικής συμπεριφοράς των μαθητών παρέχοντας ανατροφοδότηση σε διαφορετικά επίπεδα με στόχο να υποστηρίξει τους μαθητές στη διαδικασία της αυτορρύθμισης για την επίτευξη μίας εποικοδομητικής επικοινωνίας/συνεργασίας.