Σχεδιασμός και υλοποίηση συνδυασμού δραστηριοτήτων προγραμματισμού «με» και «χωρίς» υπολογιστή, για τη νοηματοδότηση βασικών εννοιών του εισαγωγικού προγραμματισμού

Αντωνιάδη, Εύα

Design and implementation of a combination of programming activities "with" and "without" computer, for the meaning of basic concepts of introductory programming

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Αντωνιάδη, Εύα

Date

2022-09-15

Advisor

Kynigos, Chronis

Αντωνιάδη_20009.pdf (3.773Mb)

Keywords

Εισαγωγικός προγραμματισμός ; Unplugged ; MaLT2 ; Έρευνα σχεδιασμού ; Βαθύτερη μάθηση

Abstract

Ο προγραμματισμός αποτελεί βασικό συστατικό των προγραμμάτων σπουδών στη Δευτεροβάθμια εκπαίδευση. Ωστόσο, οι αρχάριοι αντιμετωπίζουν δυσκολίες που οφείλονται μεταξύ άλλων στην επιφανειακή κατανόηση των βασικών εννοιών του και τη σχέση τους με τα Μαθηματικά. Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι αφενός να υποστηρίξει τη βαθύτερη μάθηση βασικών εννοιών του εισαγωγικού προγραμματισμού, ειδικά στο Γυμνάσιο και αφετέρου να μελετήσει τα νοήματα που προσδίδουν οι μαθητές στις έννοιες αυτές. Για το σκοπό αυτό υιοθετήθηκε μια εναλλακτική διδακτική προσέγγιση, στο πλαίσιο της οποίας σχεδιάστηκαν δραστηριότητες σε δύο προγραμματιστικά πλαίσια, «με» και «χωρίς» τη χρήση υπολογιστή, για την εξερεύνηση των εννοιών του αλγορίθμου, της επανάληψης, της μεταβλητής και της διαδικασίας. Προκειμένου να αξιοποιηθούν οι λειτουργικότητες του εκπαιδευτικού λογισμικού MaLT2, το θέμα της έρευνας αντλήθηκε από τον χώρο της δυναμικής Γεωμετρίας. Σύμφωνα με τη μεθοδολογία της έρευνας σχεδιασμού, το υλικό που αναπτύχθηκε, δοκιμάστηκε στην αρχή πιλοτικά και ένα μέρος του επανασχεδιάστηκε πριν την κύρια εφαρμογή του. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν, προήλθαν κυρίως από την καταγραφή της δραστηριότητας των μαθητών με τη χρήση ψηφιακών μέσων, τις παρατηρήσεις και τις συνεντεύξεις. Η ανάλυσή τους έδειξε ότι οι πολλαπλές αναπαραστάσεις των εννοιών που παρείχαν τα δύο πλαίσια προγραμματισμού, βοήθησαν τους μαθητές να μεταφέρουν τις γνώσεις που απέκτησαν από το ένα στο άλλο και σε συνδυασμό με τη λειτουργικότητα του δυναμικού χειρισμού που προσέφερε το λογισμικό, να τις εφαρμόσουν για την επίλυση προβλημάτων. Περαιτέρω έρευνα κρίνεται απαραίτητη σχετικά με την αποτελεσματικότητα της συγκεκριμένης προσέγγισης της μεταφοράς γνώσεων και σε άλλα προγραμματιστικά περιβάλλοντα.

Abstract

Programming is a key component of curricula in Secondary Education. However, beginners face difficulties due, among other things, to the superficial understanding of its basic concepts and their relationship with Mathematics. The purpose of this research is to support the deeper learning of basic concepts of introductory programming, especially in High School and to study the meanings that students attach to these concepts. To this end, an alternative didactic approach was adopted, in which activities were designed in two programming contexts, "with" and "without" the use of a computer, to explore the concepts of algorithm, repetition, variable and procedure. In order to take advantage of the affordances of MaLT2 educational software, the topic of research was drawn from the field of dynamic geometry. According to the methodology of the design-based research, the material developed, piloted and part of it redesigned before its main application. Data collection came mainly from observation, interviews and recordings of students' activity using digital media. Their analysis showed that the multiple representations of concepts provided by the two programming contexts helped the students to transfer the knowledge they gained from one to the other and in combination with the affordance of dynamic manipulation offered by the software, to apply it to solve problems. Further research is needed on the effectiveness of this approach to knowledge transfer in other programming environments.