Τίτλος 

Χρήση των μεταβλητών και τελεστές στην Αλγοριθμική. Συνδυάζοντας τη δομή της ακολουθίας με τις μεταβλητές και τη χρήση τους το περιβάλλον της Αλγοριθμικής.

Αφορά 2 τμήματα της Γ’ τάξης Λυκείου στο μάθημαΑ.Ε.Π.Π.–Τεχνολογικής Κατεύθυνσης.

2. Εκτιμώμενη Διάρκεια

Προβλέπεται να διαρκέσει συνολικά 2 συνεχόμενες ώρες . Ο χρόνος αυτός σε γενικές γραμμές κρίνεται επαρκής. Ο εκπαιδευτικός, ανάλογα με την ικανότητα ομαδικής συνεργασίας των μαθητών και τον βαθμό κατανόησης των διδασκόμενων εννοιών, όπως αυτός προκύπτει από τη διαμορφωτική αξιολόγηση, μπορεί να τροποποιήσει τις δραστηριότητες. Ο εκπαιδευτικός μπορεί να προσθαφαιρέσει δραστηριότητες ανάλογα με τις ανάγκες της τάξης ή να αυξομειώσει το χρόνο εφαρμογής του σεναρίου.

3. Ένταξη στο Πρόγραμμα Σπουδών /Προαπαιτούμενες Γνώσεις.

Το σενάριο εντάσσεται στο Μάθημα Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον κεφ. 2

Τα διδακτικό σενάριο θα μπορούσε  επίσηας να ενταχθεί στο Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών της Β’ Τάξης του ΓΕ.Λ  στο μάθημα Γενικής Παιδείας  «Εφαρμογές Η/Υ» σύμφωνα με το νέο πρόγραμμα και το βιβλίο .

Σύμφωνα με το παραπάνω αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών στο 3ο Κεφάλαιο του βιβλίου με τίτλο «Εφαρμογές Η/Υ» ένας από τους στόχους του, είναι να ενημερωθούν οι μαθητές για τις βασικές έννοιες του δομημένου προγραμματισμού και των αλγορίθμων και πιο συγκεκριμένα μαθαίνουν τις δυνατότητες  της ψευδογλώσσας και του ψευτοκώδικα καθώς και των διαγραμμάτων ροής.

Σε ότι αφορά τις προαπαιτούμενες γνώσεις θα ήταν καλό οι μαθητές να έχουν υλοποιήσει κάποια παραδείγματα με τη χρήση οποιουδήποτε περιβάλλοντος προγραμματισμού. Επιπλέον θα ήταν καλό να έχουν κάποιες βασικές γνώσεις στον προγραμματισμό , όπως είναι η στοιχειώδης εξοικείωση με τις έννοιες των μεταβλητών και του συμβολισμού τους  ,των σταθερών, των τελεστών και τον πράξεων μεταξύ τους απλά προγράμματα με χρήση των εντολών ΓΡΑΨΕ ,ΔΙΑΒΑΣΕ κλπ. Επιπλέον, κρίνεται απαραίτητη η δυνατότητα χρήσης της Αλγοριθμικής επίσης σε στοιχειώδες επίπεδο με μειωμένη καθοδήγηση όσον αφορά το πρόγραμμα της Αλγοριθμικής από την πλευρά του καθηγητή.

Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι ακόμα και αν δεν υπάρχουν οι προηγούμενες γνώσεις, το σενάριο μπορεί να εφαρμοστεί, αφού μεγάλο μέρος του βασίζεται σε έτοιμα έργα που δίνονται στους μαθητές. Συνεπώς, παρατηρώντας τον έτοιμο κώδικα και εκτελώντας τον, οι μαθητές μπορούν να ανακαλύψουν μόνοι τους τη λειτουργία των παραπάνω, με την προϋπόθεση ότι θα τους δοθεί περισσότερος χρόνος από τον προβλεπόμενο χρόνο του σεναρίου.

Ας σημειωθεί ότι η χρήση του προγράμματος της αλγοριθμικής στην εκπαίδευση οφείλεται στην ευκολία με την οποία μπορούν να δημιουργηθούν προγράμματα. Οι εντολές και οι δομές δεδομένων είναι απλές και γραμμένες στην καθομιλουμένη, ενώ η δομή του προγράμματος μπορεί να σχεδιαστεί εύκολα με τις έτοιμες εντολές που υπάρχουν στο δεξιό μενού καθώς και με τις πλήρεις οδηγίες από τη βοήθεια σχετικά με τη σύνταξη –γραφή ενός προγράμματος.

Η Αλγοριθμική βοηθάει τους μαθητές να εξοικειώνονται με τις βασικές αρχές του προγραμματισμού, συγκεντρώνει ενδιαφέροντα στοιχεία για την εισαγωγή και εμβάθυνση στον προγραμματισμό συγκριτικά με άλλα περιβάλλοντα. Ειδικότερα, διαθέτει ενσωματωμένη γλώσσα προγραμματισμού, αποτρέπει τα συντακτικά λάθη, και επιτρέπει άμεση εκτέλεση των εντολών και δημιουργία εκτελέσιμου προγράμματος. Με αυτή τη πλατφόρμα προγραμματισμού και αυτόν τον τρόπο διδακτικής προσέγγισης, οι μαθητές έρχονται σε επαφή με σημαντικές μαθηματικές και υπολογιστικές ιδέες, ενώ παράλληλα κατανοούν καλύτερα τη γενική διαδικασία του σχεδιασμού αλγορίθμων. Παράλληλα αναπτύσσεται η αναλυτική σκέψη των μαθητών και καλλιεργείται η δημιουργικότητα τους.

Επιπλέον η κοινότητα που έχει δημιουργηθεί για την Αλγοριθμική στο Διαδίκτυο, από το στέκι του Πληροφορικού δίνει την ευκαιρία στον μαθητή να ανταλλάξει ιδέες και απόψεις με άλλους χρήστες και να συμμετάσχει ενεργά σε μια κοινότητα «προγραμματιστών» που θα τον μυήσει στον προγραμματισμό.

Τέλος αυτούσιο το παρόν σενάριο ή τμήμα αυτού, θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλες βαθμίδες εκπαίδευσης, με μικρές τροποποιήσεις. Το διδακτικό σενάριο σχετίζεται άμεσα με το διαθεματικό ενιαίο πλαίσιο προγράμματος σπουδών (Δ.Ε.Π.Π.Σ.) και το ΑΠΣ για το μάθημα της Πληροφορικής στο Γυμνάσιο, όπως και με το ΑΠΣ του μαθήματος «Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον» της Γ τάξης του ΓΕΛ.

4. Σκοποί και στόχοι του σεναρίου

Σκοπός του σεναρίου είναι αρχικά οι μαθητές να αναγνωρίσουν, να ερμηνεύσουν και να χρησιμοποιήσουν την δομή ακολουθίας στο προγραμματιστικό περιβάλλον της Αλγοριθμικής και κατόπιν να αναγνωρίσουν, να ερμηνεύσουν και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν τις μεταβλητές σε αυτό το προγραμματιστικό περιβάλλον. Μετά το τέλος της διδακτικής παρέμβασης οι μαθητές πρέπει να είναι σε θέση να εντοπίζουν  και να αναπαριστούν την δομή ακολουθίας, καθώς και τις μεταβλητές και να είναι ικανοί να δημιουργούν δικά τους μικρά προγράμματα-σενάρια χρησιμοποιώντας το προγραμματιστικό περιβάλλον της Αλγοριθμικής. Παράλληλα να μπορούν να αναπτύσσουν δεξιότητες και ικανότητες συνεργασίας μεταξύ τους.

Σύμφωνα με τους στόχους του διδακτικού σεναρίου, θα πρέπει οι μαθητές:

Τομέας γνώσεων

1. Να αναγνωρίζουν τη δομή της ακολουθίας σε έτοιμα έργα στο  προγραμματιστικό περιβάλλον της Αλγοριθμικής.
2. Να αναγνωρίζουν την ύπαρξη μεταβλητών σε έτοιμα προγράμματα στο προγραμματιστικό περιβάλλον της Αλγοριθμικής
3. Να δηλώνουν μεταβλητές και να εξηγούν τι σημαίνει η δήλωση μιας μεταβλητής.
4. Να  αναγνωρίζουν και να εξηγούν τον ορισμό του περιεχομένου μιας μεταβλητής.
5. Να αναγνωρίζουν και να εξηγούν την εισαγωγή περιεχομένου (Απόδοση/εκχώρηση τιμής) σε μια μεταβλητή από το πληκτρολόγιο (Είσοδος).
6. Να προσδιορίζουν και να εξηγούν τον τρόπο αλλαγής του περιεχομένου μιας μεταβλητής (Επεξεργασία).
7. Να ορίζουν μια τυχαία μεταβλητή.
8. Να επιλέγουν τους μαθηματικούς τελεστές, για τον υπολογισμό μαθηματικών τύπων, με σκοπό την αλλαγή του περιεχομένου μιας μεταβλητής (Επεξεργασία).
9. Να αναγνωρίζουν την εμφάνιση του περιεχομένου μιας μεταβλητής με τα κατάλληλα μηνύματα (‘Έξοδος).

Τομέας δεξιοτήτων

1. Να κωδικοποιούν έναν αλγόριθμο σε προγραμματιστικό περιβάλλον και να αναπτύσσουν μικρές εφαρμογές.
2. Να αναπαριστούν τον τρόπο με τον οποίο εκτελούνται οι εντολές στη δομή της ακολουθίας.
3. Να επιδεικνύουν τον τρόπο με τον οποίο ορίζεται μια μεταβλητή.
4. Να επιδεικνύουν τον τρόπο με τον οποίο εκχωρείται περιεχόμενο σε μια μεταβλητή, μέσα από το ίδιο το πρόγραμμα με τυχαίο τρόπο ή από το πληκτρολόγιο (Είσοδος).
5. Να επιδεικνύουν τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η αλλαγή του περιεχομένου μιας μεταβλητής (Επεξεργασία).
6. Να υπολογίζουν μαθηματικούς τύπους, εφαρμόζοντας αριθμητικούς τελεστές, για την αλλαγή του περιεχομένου μιας μεταβλητής (Επεξεργασία).
7. Να παρουσιάζουν τον τρόπο με τον οποίο θα γίνει η εμφάνιση του περιεχομένου μιας μεταβλητής με τα κατάλληλα μηνύματα (Έξοδος).

Τομέας στάσεων

1. Να εκτιμήσουν τη χρήση του προγραμματιστικού περιβάλλοντος της Αλγοριθμικής .
2. Να συμμετέχουν και να συνεργάζονται μέσα στο πλαίσιο της ομάδας αλλά και μέσω της αλληλεπίδρασης με τις άλλες ομάδες, για τη δημιουργία έργων στο προγραμματιστικό περιβάλλον.
3. Να αισθανθούν και να αποδεχτούν την αξία της συνεργασίας κατά την  εκπόνηση έργων στο προγραμματιστικό περιβάλλον.
4. Να ενθαρρύνουν την εξέλιξη της διδακτικής διαδικασίας στην οποία θα παίξουν πρωταγωνιστικό ρόλο.
5. Να αποδεχθούν ότι κατά την διάρκεια του μαθήματος δεν αξιολογείται μόνο ο μαθητής, αλλά και η ίδια η διαδικασία στο σύνολό της.
6. Να υιοθετήσουν την αναλυτική και κριτική σκέψη σε ότι αφορά τη δομή της ακολουθίας και τη χρήση μεταβλητών μέσα από τη δοκιμασία και τον πειραματισμό των προτεινόμενων δραστηριοτήτων.
7. Να παρουσιάσουν τις παρανοήσεις που αφορούν τη δομή της ακολουθίας και κυρίως την έννοια της μεταβλητής.
8. Να οργανώσουν τα βήματα που χρησιμοποιούνται για την δημιουργία ενός προγράμματος.

Με αυτό τον τρόπο οι αποκτούμενες γνώσεις και δεξιότητες είναι αποτέλεσμα συνεργασίας και συζήτησης, μέσα από μια διαδικασία σύνθεσης, αμφισβήτησης, απόρριψης, δικαιολόγησης και υιοθέτησης απόψεων που ανταλλάσουν οι μαθητές της ομάδας και της τάξης γενικότερα, ώστε η γνώση να αποκτήσει έναν διυποκειμενικό χαρακτήρα.

5. Περιγραφή του διδακτικού σεναρίου

Το σενάριο έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να μπορεί να πραγματοποιηθεί σε σχολικό εργαστήριο πληροφορικής σε δύο συνεχόμενες ώρες διδασκαλίας χωρίς διάλειμμα και αποτελείται από δύο φύλλα εργασίας. Κατά τη διάρκεια αυτών των δύο ωρών οι μαθητές θα είναι χωρισμένοι σε ομάδες των 2 ατόμων, εργάζονται ομαδοσυνεργατικά χρησιμοποιώντας ένα υπολογιστικό σύστημα με εγκατεστημένο το λογισμικό της Αλγοριθμικής.   Κατόπιν θα γίνει μια σύντομη παρουσίαση των εννοιών που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν στα πλαίσια του παρόντος σεναρίου από τον διδάσκοντα, όπως και των φυλλαδίων που θα μοιραστούν στη συνέχεια. Έπειτα, ανά ομάδα θα εκτελέσουν τα προγράμματα που τους δίνονται ή που δημιουργούν οι ίδιοι οι μαθητές στην ομάδα τους, τα οποία  θα τα παρουσιάσουν ώστε να υπάρχει η ανατροφοδότηση των νέων εννοιών από τον διδάσκοντα.

Αναλυτικότερα:

• Την πρώτη διδακτική ώρα στα πλαίσια της δραστηριότητας ψυχολογικής και γνωστικής προετοιμασίας για την αποτίμηση της υπάρχουσας γνώσης και την ανίχνευση αναπαραστάσεων και γνωστικών δυσκολιών, θα γίνει από τον διδάσκοντα μια παρουσίαση του προγραμματιστικού περιβάλλοντος του Αλγοριθμικής που θα βρίσκεται ήδη εγκατεστημένο στη επιφάνεια εργασίας των υπολογιστικών συστημάτων του εργαστηρίου πληροφορικής. Στη συνέχεια θα γίνει η παρουσίαση της δομής της ακολουθίας και της έννοιας της μεταβλητής, τονίζοντας τον σημαντικό ρόλο που επιτελεί η τελευταία στην ανάπτυξη των προγραμμάτων, καθώς και ο τρόπος με τον οποίο μπορούμε να την ορίσουμε, να της εκχωρήσουμε τιμή, να αλλάξουμε το περιεχόμενό της και να το εμφανίσουμε. Όλα τα παραπάνω προβλέπεται να διαρκέσουν περίπου 20 λεπτά. Στα πλαίσια της δραστηριότητας διδασκαλίας και εμπέδωσης του γνωστικού αντικειμένου, θα δοθεί έμφαση σε έννοιες όπως μεταβλητές, πρόγραμμα, ακολουθιακή επεξεργασία των εντολών (Δομή ακολουθίας), μεταβλητές, εισαγωγή τιμών από το πληκτρολόγιο, τυχαίος αριθμός, τελεστές, αλλά και στις βασικές επιλογές και στα μενού  του χώρου δραστηριοτήτων καθώς και στα τμήματα Διερμηνευτής της Γλώσσας και Διαγραμμάτων Ροής,  και θα δοθεί σε κάθε ομάδα το πρώτο φύλλο εργασίας για εξοικείωση με τις παραπάνω έννοιες στο περιβάλλον της Αλγοριθμικής, όπου οι μαθητές θα κληθούν να εμπλακούν ομαδοσυνεργατικά και να δημιουργήσουν τα δικά τους προγράμματα ή να τροποποιήσουν ήδη υπάρχοντα τα οποία θα βρίσκονται σε έναν φάκελο στη επιφάνεια εργασίας του υπολογιστικού τους συστήματος.
• Στη δεύτερη διδακτική ώρα, όπου ουσιαστικά είναι συνέχεια της πρώτης διότι δεν μεσολαβεί διάλειμμα, θα δοθεί το δεύτερο φύλλο εργασίας στις ομάδες για περαιτέρω κατανόηση της δομής ακολουθίας, της έννοιας της μεταβλητής και του τρόπου χρήσης της σε πιο σύνθετες εφαρμογές, όπου χρειάζεται ο υπολογισμός μαθηματικών τύπων για την εκχώρηση τιμής σε αυτές. Οι μαθητές θα κληθούν να εμπλακούν ομαδοσυνεργατικά και να εκτελέσουν κάποια έτοιμα προγράμματα που θα τους δοθούν (Αφόρμηση) και κατόπιν να τροποποιήσουν ήδη υπάρχοντα προγράμματα οποία θα βρίσκονται σε έναν φάκελο στη επιφάνεια εργασίας του υπολογιστικού τους συστήματος, ή να δημιουργήσουν τα δικά τους. Όσες από τις ομάδες δεν θα καταφέρουν να ολοκληρώσουν το πρώτο φύλλο εργασίας στο χρονικό όριο της πρώτης διδακτικής ώρας, θα έχουν την δυνατότητα να το ολοκληρώσουν την δεύτερη, διότι οι δύο ώρες είναι ενιαίες και κατόπιν να συνεχίσουν με το δεύτερο φύλλο εργασίας.
• Η διαδικασία εφαρμογής των φύλλων εργασίας καθώς και ο χρόνος της κάθε δραστηριότητας αναφέρονται λεπτομερώς παρακάτω. Καθ’ όλη τη διάρκεια της υλοποίησης του σεναρίου ο εκπαιδευτικός ελέγχει τα συμπεράσματα και τις απαντήσεις των μαθητών, συνεργάζεται μαζί τους και τους καθοδηγεί, ώστε να αντιλαμβάνονται καλύτερα τα αποτελέσματα των δράσεων τους. Επίσης, στο τέλος κάθε άσκησης ο διδάσκων, αφού έχει ελέγξει και συζητήσει με τους μαθητές τα αποτελέσματα των ασκήσεων, τους προτρέπει να δουν τις ενδεικτικές απαντήσεις των ασκήσεων που έχει τοποθετήσει στο φάκελό τους. Σε περίπτωση που δεν επαρκεί ο συνολικός χρόνος, για την υλοποίηση και των δύο φύλλων εργασίας, οι απαντήσεις των ασκήσεων αποστέλλονται μέσω της πλατφόρμας εικονικής τάξης edmodo  η οποία προσφέρει ολοκληρωμένες υπηρεσίες σύγχρονης και ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης. Σε περίπτωση που κάποιες ομάδες τελειώσουν νωρίτερα τα φύλλα εργασίας, έχει προβλεφτεί από τον διδάσκοντα να υπάρχει επέκταση αυτών με επιπλέον ασκήσεις. Ακόμα έχει προβλεφτεί για την περίπτωση κατά την οποία κάποιοι μαθητές θα ήθελαν να συνεχίσουν την εξάσκησή τους και εκτός σχολικού ωραρίου, να υπάρχει επιπλέον φύλλο εργασίας. Τέλος ο διδάσκων καθ’ όλη τη διάρκεια της υλοποίησης των φύλλων εργασίας, αξιολογεί τους μαθητές ως προς της επίτευξη των στόχων του σεναρίου, με την χρήση του φύλλου αξιολόγησης.

6. Επιστημολογική προσέγγιση και εννοιολογική ανάλυση – Θέματα θεωρίας του διδακτικού σεναρίου

Ο προγραμματισμός είναι μια δεξιότητα που δίνει κίνητρα για ένα δομημένο τρόπο σκέψης, ο οποίος μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα αντικείμενα (Papert, 1980), ενώ προσφέρει μια εξωτερική αναπαράσταση της διαδικασίας επίλυσης ενός προβλήματος, δίνοντας την ευκαιρία αναστοχασμού για τον τρόπο σκέψης (Resnick, et al., 2009).

Το εκπαιδευτικό περιβάλλον προγραμματισμού της Αλγοριθμικής δημιουργήθηκε για να ωθήσει τους νέους  προγραμματιστές να δημιουργούν προγράμματα, και να καλύπτει με πρακτικό τρόπο τη θεωρητική πλευρά παρουσίασης βασικών εννοιών του παραδοσιακού προγραμματισμού και τους βοηθά να εξοικειώνονται με σημαντικές ιδέες των μαθηματικών και της επιστήμης των υπολογιστών ενώ σκέφτονται με αλγοριθμικό και δημιουργικό τρόπο.

Το πιο σημαντικό είναι πως το προγραμματιστικό περιβάλλον είναι φιλικό προς τον χρήστη και η σύνταξη του προγράμματος γίνεται με τη χρήση των εντολών άμεσα από το δεξί παράθυρο,η εκτέλεση και η παραγωγή προγράμματος είναι εύκολη ενώ παράλληλα βοηθάει και στην εκμάθηση των εντολών έτσι ώστε να αποφεύγονται τα συντακτικά λάθη, που συνήθως αποθαρρύνουν τους μαθητές κατά τη δημιουργία προγραμματιστικού κώδικα. Έτσι η διαδικασία του προγραμματισμού επικεντρώνεται σε πιο ουσιαστικά θέματα από ότι είναι η αναζήτηση των συντακτικών λαθών με σκοπό την μεταγλώττιση του έργου. Ο  σχεδιασμός της Αλγοριθμικής  επιτρέπει τον εύκολο προγραμματισμό.

Επιπλέον εκτός από την παραγωγή εφαρμογών ως εκπαιδευτικό περιβάλλον, στοχεύει στην ανάπτυξη βασικών ικανοτήτων, όπως είναι: η δημιουργική σκέψη, η σαφής επικοινωνία, η συστηματική ανάλυση, η αποδοτική συνεργασία και ο επαναληπτικό-προοδευτικός σχεδιασμός.

Οι μαθητές επιπλέον μπορούν να μοιράζονται εύκολα τις εργασίες τους με άλλους «μαθητές-προγραμματιστές» και να συμμετέχουν ενεργά σε μια κοινότητα πρακτικής και μάθησης.  Το συγκεκριμένο σενάριο έχει σαν βασικό σκοπό να διδάξει στους μαθητές τη Δομή Ακολουθίας σε συνδυασμό με την έννοια της μεταβλητής και τις λειτουργίες που σχετίζονται με αυτήν, όπως απόδοση-εκχώρηση τιμής ή εμφάνιση του περιεχομένου της, χρησιμοποιώντας το λογισμικό της Αλγοριθμικής και συγκεκριμένα τον Χώρο Δραστηριοτήτων. Με τον όρο Δομή Ακολουθίας (ή Ακολουθιακή Δομή) εννοούμε μια σειρά λογικών βημάτων (εντολών), που εκτελούνται διαδοχικά (δηλαδή το ένα μετά το άλλο). Μια τέτοια δομή θεωρείται ολοκληρωμένη όταν έχουν εκτελεστεί όλες οι εντολές της. Η δομή ακολουθίας θεωρείται η πιο απλή αλγοριθμική δομή.

Με τον όρο μεταβλητή, στα εισαγωγικά μαθήματα του προγραμματισμού, εννοούμε μια περιοχή μνήμης, με σταθερή και προκαθορισμένη χωρητικότητα, η οποία περιέχει μία τιμή ενός προκαθορισμένου τύπου δεδομένων (Τζιμογιάννης & Γιούνης 2003). Η αναφορά σε μια μεταβλητή γίνεται μέσω του ονόματός της, ενώ η εισαγωγή ή η τροποποίηση τιμής γίνεται με εντολή εισόδου δεδομένων από το πληκτρολόγιο και με την εντολή εκχώρησης. Συνήθως η μεταβλητή προσεγγίζεται ως μια αφηρημένη κατασκευή που εμφανίζεται στον προγραμματισμό με τις γλώσσες υψηλού επιπέδου προκειμένου να απλοποιηθεί η διαχείριση της μνήμης από τον προγραμματιστή.  Η διαχείριση της μνήμης απαιτεί από τον προγραμματιστή να αποφασίσει σε ποιες περιοχές της μνήμης θα αποθηκεύσει τις διάφορες συμβολικές αναπαραστάσεις που θα επεξεργαστεί (data-δεδομένα). Ο προγραμματιστής είναι επίσης υπεύθυνος για τον τρόπο αναπαράστασης των δεδομένων. Πρόκειται για τον μετασχηματισμό των δεδομένων από τα διάφορα συμβολικά συστήματα (αριθμητικό, γλώσσα κλπ) στο δυαδικό που είναι και το μοναδικό επιτρεπτό στο επίπεδο του υλικού. Οι γλώσσες υψηλού επιπέδου και ιδιαίτερα οι δομημένες αφαιρούν την πολυπλοκότητα της αντιμετώπισης του προβλήματος της διαχείρισης της μνήμης εισάγοντας την έννοια της μεταβλητής και του τύπου δεδομένων (Φεσάκης, Δημητρκοπούλου, 2005).

Όσον αφορά στη διδακτική προσέγγιση, υιοθετούνται οι βασικές ιδέες του Piaget και του Papert, σύμφωνα με τις οποίες ο διδάσκων οφείλει να δημιουργεί κατάλληλες συνθήκες για να μπορέσουν οι μαθητές να οικοδομήσουν τις γνώσεις τους πάνω στις υπάρχουσες και να αποσαφηνίσουν τυχόν μπερδεμένες έννοιες. Το σενάριο επιπλέον, είναι θεμελιωμένο και στην θεωρία μάθησης του κοινωνικού εποικοδομισμού, καθώς ο μαθητής σε συνεργασία με τους συμμαθητές του χτίζει την γνώση του ανιχνεύοντας, διερευνώντας και αλληλεπιδρώντας οπτικά με τις εντολές που αφορούν τη δομή ακολουθίας σε συνδυασμό με την έννοια της μεταβλητής τής ψευδογλώσσας, δημιουργώντας απλά προγράμματα (ΙΤΥ, 2011a). Πολλοί μαθητές θεωρούν ότι για να κάνεις έστω και μια μικρή εφαρμογή απαιτούνται πολύπλοκες γνώσεις προγραμματισμού ή θεωρούν ότι η εκμάθηση του προγραμματισμού, έστω και σε αρχικό στάδιο, είναι ένα αρκετά δύσκολο εγχείρημα γι' αυτούς. Μέσω του σεναρίου αυτού μπορεί να γίνει απομυθοποίηση αυτών των αντιλήψεων.

7. Χρήση Η/Υ και γενικά ψηφιακών μέσων για το διδακτικό σενάριο

Στο διδακτικό σενάριο απαιτείται η χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών. Το σενάριο θα υλοποιηθεί σε εργαστήριο πληροφορικής το οποίο διαθέτει 12 ηλεκτρονικούς υπολογιστές, έναν βιντεοπροβολέα για την επίδειξη του προγραμματιστικού περιβάλλοντος της Αλγοριθμικής, καθώς και των σεναρίων.

8. Αναπαραστάσεις των μαθητών / Πρόβλεψη δυσκολιών στο διδακτικό σενάριο

Παρότι οι μαθητές αντιμετωπίζουν την έννοια της μεταβλητής από τα πρώτα εισαγωγικά μαθήματα του προγραμματισμού, η οικοδόμησή της φαίνεται να παρουσιάζει ιδιαίτερες δυσκολίες:

• Το ζήτημα της αποθήκευσης και της διαχείρισης δεδομένων με τη μορφή μεταβλητών, οι οποίες γίνονται αντιληπτές με τη χρήση συμβόλων, συνιστά ένα δύσκολο πρόβλημα κατά τη διδασκαλία του προγραμματισμού.
• Η έννοια της μεταβλητής στην πληροφορική συνήθως οικοδομείται πάνω στην προϋπάρχουσα γνώση της από τα μαθηματικά. Όμως, η μεταβλητή στα μαθηματικά είναι στατική, αφού αναπαριστά μια λειτουργική σχέση. Αυτό αποτελεί συνήθως διδακτικό εμπόδιο στην οικοδόμηση της δυναμικής τροποποίησης της τιμής της μεταβλητής κατά την εκτέλεση ενός προγράμματος. Οι μαθητές διατηρούν συνήθως τη μαθηματική αναπαράσταση για την έννοια της μεταβλητής, ακόμη και μετά από πολλά μαθήματα στον προγραμματισμό (Λεβέντης, Αποστολίνα, 2014, Γεωργαντοπούλου, Αναργυρίδου, 2014).
• Παράλληλα οι οικείες από τα μαθηματικά διαδικασίες επίλυσης (αυτές που συνήθως γίνονται με το χέρι) άλλοτε παίζουν θετικό ρόλο, ενισχύοντας την οικοδόμηση της έννοιας της μεταβλητής, και άλλοτε συνιστούν ένα ισχυρό γνωστικό εμπόδιο που πρέπει να υπερπηδηθεί (Τζιμογιάννης & Κόμης 2000, Κόμης 2005).

Η επιλογή κατάλληλου ονόματος μεταβλητής στο πρόγραμμα διευκολύνει την κατανόηση της έννοιας της μεταβλητής ως ονομασία μιας θέσης μνήμης. Όμως, η εικόνα αυτή δεν επαρκεί για να γίνει κατανοητό από τους μαθητές το λειτουργικό της νόημα. Η κοινή αντίληψη των μαθητών για τη μεταβλητή βασίζεται στην αναλογία του κουτιού (το «περιέχον»), γεγονός που εισάγει διάφορες παρανοήσεις σχετικά µε τη λειτουργία της (Ορφανάκης & Παπαδάκης, 2014). Το κάθε κουτί έχει ένα όνομα που είναι και το όνομα της μεταβλητής.

Επιπλέον η κοινή αντίληψη των μαθητών για τη μεταβλητή περιορίζεται στη μαθηματική αναπαράσταση και έτσι, πολλοί μαθητές δεν έχουν κατανοήσει ότι η εντολή εκχώρησης, εκχωρεί δεδομένα πάνω στην προϋπάρχουσα τιμή της μεταβλητής, η οποία (προϋπάρχουσα τιμή που βρίσκεται μέσα στο κουτί) χάνεται. Έτσι θεωρούν ότι μια μεταβλητή διατηρεί περισσότερες από μία τιμές ή ότι έχει τη δυνατότητα να «θυμάται» την ιστορία των εκχωρήσεων που έχουν προηγηθεί. Έχουν δηλαδή μια εικόνα τύπου λίστας ή σωρού, απ’ όπου πιστεύουν ότι μπορούν να ανακτήσουν τις τιμές αυτές (Τζιμογιάννης & Κόμης,  2000).

Συχνό, είναι επίσης το φαινόμενο, να συγχέεται η έννοια της δήλωσης μιας μεταβλητής με την απόδοση/εκχώρηση τιμής σε αυτή. Κατά την δήλωση της μεταβλητής απλά «βαφτίζεται» το κουτάκι της μνήμης και παίρνει όνομα. Εάν το κουτάκι της μνήμης είναι μικρό ή μεγάλο, εξαρτάται από τον τύπο της μεταβλητής. Κατά την απόδοση τιμής σε μια μεταβλητή με το όνομα num, απλά γράφεται η τιμή αυτή στο κουτάκι που δεσμεύτηκε για την num.

Επιπλέον η απόδοση/εκχώρηση τιμής δημιουργεί συνήθως σύγχυση σε κάποιους μαθητές, διότι ενέχει μια μαθηματική υπόσταση, η οποία προέρχεται από τα ονόματα των εμπλεκόμενων μεταβλητών και το σύμβολο εκχώρησης ανάλογα με τη γλώσσα προγραμματισμού, το οποίο συχνά συγχέεται με το σύμβολο της ισότητας στα μαθηματικά. Όμως, υπάρχει μια ασυμμετρία στην εφαρμογή του συμβόλου στον προγραμματισμό, η οποία δημιουργεί στους μαθητές απορίες, συγχύσεις και παρανοήσεις (Τζιμογιάννης 2000). Καθώς στα μαθηματικά η έννοια της μεταβλητής χρησιμοποιείται διαφορετικά, οι μαθητές εκφράζουν μια δυσκολία να κατανοήσουν πώς στον υπολογιστή η θέση μνήμης αλλάζει περιεχόμενο με την απόδοση/εκχώρηση τιμής, ενώ η παλαιότερη τιμή χάνεται.  Για παράδειγμα, στην εντολή x ← x + 5, το x στις δύο πλευρές της απόδοσης/εκχώρησης τιμής δεν αφορά στην ίδια οντότητα. Στο αριστερό μέρος σχετίζεται με την περιοχή μνήμης (δηλαδή τη μεταβλητή αυτή καθαυτή) ενώ στο δεξιό μέρος αντιπροσωπεύει την τρέχουσα τιμή της μεταβλητής (Τζιμογιάννης & Γιούνης 2003).

Η τεχνική της γνωστικής σύγκρουσης φαίνεται ιδιαίτερα χρήσιμη, αφού η πρότερη γνώση αποτελεί αφορμή για αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα με μια άλλη προσέγγιση (Τζιμογιάννης, Πολίτης & Κόμης, 2005).

Τέλος το είδος των μεταβλητών που εμπλέκονται στο πρόβλημα αναμένεται να δυσκολέψουν ή να διευκολύνουν τους μαθητές διότι οι μεταβλητές που αφορούν σε σχέσεις μεταξύ αριθμητικών δεδομένων χειρίζονται από τους μαθητές σχετικά εύκολα, καθώς οδηγούνται σε οικεία γνωστικά σχήματα. Σε αντίθεση με τη χρήση αλφαριθμητικών, λογικών και άλλων μεταβλητών, όπου εκεί συναντούν σοβαρές δυσκολίες (Τζιμογιάννης, 2003).

Ακόμα μια άλλη δυσκολία είναι ότι οι διαδοχικές εκχωρήσεις αντιμετωπίζονται ως μαθηματικές σχέσεις, ενώ δεν έχει εμπεδωθεί η διαδοχική-βηματική φύση της εκτέλεσης των εντολών εκχώρησης σε ένα πρόγραμμα. Αυτό συμβαίνει διότι, η κατανόηση της ακολουθιακής δομής του προγράμματος και της βηματικής φύσης (step by step) του αλγορίθμου, συνιστούν σημαντικό εμπόδιο στην ανάπτυξη δεξιοτήτων επίλυσης προβλημάτων σε προγραμματιστικό περιβάλλον (Τζιμογιάννης, 2003).

9. Διδακτικό συμβόλαιο – Διδακτική μετατόπιση – Θεωρητικά θέματα – Διδακτικός θόρυβος

Ο εκπαιδευτικός αναμένει από τους μαθητές να δείξουν ενδιαφέρον, ενεργό συμμετοχή, καθώς και τη μέγιστη προσπάθειά τους για την υλοποίηση των δραστηριοτήτων των φύλλων εργασίας. Επιπλέον προσδοκά την συνεργασία και τον σεβασμό των μελών της κάθε ομάδας, όπως επίσης και την ειλικρινή  δραστηριοποίηση τους, προτείνοντας λύσεις και συνδυάζοντας τις πληροφορίες, για την οικοδόμηση της γνώσης και την έκφραση των δυσκολιών στα πλαίσια του μαθήματος, κατά την διάρκεια των δύο διδακτικών ωρών.

Οι μαθητές αναμένουν από τον εκπαιδευτικό να έχει θετική διάθεση, να κάνει ενδιαφέρον το μάθημά του, να δείχνει προθυμία και πρωτοτυπία  και να είναι δίκαιος και αμερόληπτος. Ο ρόλος του θα πρέπει να είναι καθοδηγητικός, να παρακολουθεί διακριτικά τις εργασίες των ομάδων, να εντοπίζει τυχόν δυσκολίες και λάθη και να παρεμβαίνει αν του ζητηθεί. Να λειτουργεί ως συνοδοιπόρος στο ταξίδι της κατάκτησης της γνώσης από τους μαθητές του και όχι ως αυθεντία και να τους προτρέπει να συνεχίσουν σε αυτήν την δημιουργική διαδικασία.

Επιπλέον θα πρέπει να είναι εμψυχωτικός και υποστηρικτικός κυρίως ως προς την συνεργασία μεταξύ των μελών των ομάδων. Είναι πολύ σημαντικό ο εκπαιδευτικός κατά την διάρκεια του υλοποίησης του σεναρίου να βοηθάει στην επικοινωνία και στην αλληλεπίδραση μεταξύ των μελών των ομάδων. Για αυτό το λόγο θα πρέπει να παρατηρεί την μεταξύ τους συνεργασία και να επεμβαίνει όταν αυτή διαταράσσεται. Επομένως θα πρέπει να στέκεται διαμορφωτικά και να παρέχει ανατροφοδότηση στις ενέργειες των μαθητών. Επιπλέον θα πρέπει να αφήνει τον κατάλληλο χρόνο στους μαθητές ώστε να πειραματιστούν και να οικοδομήσουν μόνοι τους την γνώση που απαιτείται. Τέλος θα πρέπει να υποστηρίζει τους μαθητές σε περιπτώσεις λανθασμένων χειρισμών και να τους καθοδηγεί στον εντοπισμό της αιτίας και στη διόρθωση του λάθους είτε εξατομικευμένα, είτε ανά ομάδα είτε με συζήτηση σε όλη την τάξη.

Μεγάλη βαρύτητα θα πρέπει να δοθεί και στη επιλογή των ομάδων ώστε να υπάρχει ομοιογένεια στο τμήμα αποφεύγοντας έτσι τον διδακτικό θόρυβο.  Άλλος λόγος εμφάνισης διδακτικού θορύβου μπορεί να είναι η μη λειτουργία ηλεκτρονικού υπολογιστή, η κακή ή μη έγκυρη εγκατάσταση του προγραμματιστικού περιβάλλοντος της Αλγοριθμικής, οι ελλιπείς προηγούμενες γνώσεις μέρους των μαθητών του τμήματος.

Το σενάριο στρέφεται γύρω από τα ενδιαφέροντα των μαθητών για να κεντρίσει το ενδιαφέρον τους και  να περιορίσει το διδακτικό θόρυβο. Στις ασκήσεις ο βαθμός δυσκολίας ανεβαίνει σταδιακά, ώστε οι μαθητές να μην αποθαρρύνονται. Επίσης, τα ζητούμενα της κάθε άσκησης είναι λίγα και συγκεκριμένα, ώστε οι μαθητές να μην αναλώνονται σε θέματα που δε τους ζητούνται, όπως η ανάλυση όλων των εντολών όπως αυτές παρουσιάζονται στο συγκεκριμένο λογισμικό. . Λόγω του ομαδοσυνεργατικού χαρακτήρα του σεναρίου, αναμένεται διδακτικός θόρυβος μέσα σε ανεκτά όρια. Γενικά, όσο πιο εξοικειωμένοι είναι οι μαθητές με την ομαδοσυνεργατική μάθηση, τόσο λιγότερος είναι ο διδακτικός θόρυβος. Τέλος το διδακτικό συμβόλαιο δεν θα ανατραπεί διότι τα φύλλα εργασίας είναι απλά ρεαλιστικά και βήμα-βήμα οδηγούν το μαθητή στο επιθυμητό αποτέλεσμα.

10. Χρήση εξωτερικών πηγών

• Αθανάσιος Τζιμογιάννης, Παναγιώτης Πολίτης, Βασίλης Κόμης, «Μελέτη των Αναπαραστάσεων Τελειόφοιτων Μαθητών Ενιαίου Λυκείου για την Έννοια της Μεταβλητής», 3ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Διδακτική της Πληροφορικής», Α. Τζιμογιάννης (επιμ.), Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου, Κόρινθος, 7-9 Οκτωβρίου 2005.
• Αθανάσιος Τζιμογιάννης, Βασίλης Κόμης, «Η έννοια της μεταβλητής στον Προγραμματισμό: δυσκολίες και παρανοήσεις μαθητών του Ενιαίου Λυκείου», 2o Συνέδριο «Οι τεχνολογίες της πληροφορίας και της επικοινωνίας στην εκπαίδευση», Πάτρα, 13-15 Οκτωβρίου 2000.
• Αθανάσιος Τζιμογιάννης, «Η διδασκαλία του Προγραμματισμού και της αλγοριθμικής επίλυσης προβλημάτων στο Ενιαίο Λύκειο», 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο των Εκπαιδευτικών για τις ΤΠΕ: «Αξιοποίηση των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη Διδακτική Πράξη», Τόμος Α’, 706-720, Σύρος 9-11 Μαΐου 2003
• Γεώργιος Φεσάκης, Αγγελική Δημητρακοπούλου, «Γνωστικές Δυσκολίες Μαθητών Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης σχετικά με την Έννοια της Προγραμματιστικής Μεταβλητής και Προτεινόμενες Παρεμβάσεις», 3ο Πανελλήνιο Συνέδριο «Διδακτική της Πληροφορικής», Α. Τζιμογιάννης (επιμ.), Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου, Κόρινθος, 7-9 Οκτωβρίου 2005.

11. Υποκείμενη θεωρία μάθησης

Στην αρχή ο εκπαιδευτικός μέσω του καταιγισμού ιδεών επιτυγχάνει υψηλό βαθμό συμμετοχής των μαθητών και αξιοποίηση των εμπειριών τους για την εξοικείωση τους με το προγραμματιστικό περιβάλλον αλλά και για τον εντοπισμό καταστάσεων από την καθημερινότητα τους, στις οποίες πρέπει να επαναλάβουν μια σειρά από ενέργειες, ανάλογα με την ισχύ μιας συνθήκης. Έτσι γίνεται η εισαγωγή στο θέμα που θα διαπραγματευθεί και πετυχαίνει την ανάπτυξη της ελεύθερης έκφρασης και συνεργασίας, για τον εμπλουτισμό των γνώσεων, την αλλαγή ή την εδραίωση αντιλήψεων.

Το σενάριο είναι θεμελιωμένο στη θεωρία μάθησης του εποικοδομητισμού και γενικότερα υιοθετούνται οι βασικές ιδέες του Piaget, σύμφωνα με τις οποίες η μάθηση δεν μεταδίδεται αλλά οικοδομείται μέσα από την ενεργητική συνεργασία μεταξύ του εκπαιδευτικού και των μαθητών αλλά και των μαθητών μεταξύ τους. Η διδασκαλία πρέπει να προσαρμόζεται στο επίπεδο νοητικής κατάστασης του κάθε μαθητή και δεν πρέπει να στοχεύει στην αύξηση των γνώσεων αλλά στη δημιουργία ικανοτήτων στο μαθητή να ανακαλύπτει και να επινοεί. Να ανακαλύπτει τη γνώση με τη δοκιμή, την επαλήθευση ή την διάψευση και να την κατασκευάζει με το δικό του τρόπο, ενεργητικά.

Επίσης στηρίζεται στην ανακαλυπτική θεωρία μάθησης του J. Bruner σύμφωνα με την οποία οι μαθητές ανακαλύπτουν την γνώση (δομή επανάληψης) μέσα από ανακαλυπτικές διαδικασίες όπως είναι η εκτέλεση ενός έτοιμου προγράμματος με διαφορετικά δεδομένα εισόδου μέσα από τη δοκιμή και το πείραμα σύμφωνα με τις δραστηριότητες των φύλλων εργασίας. Η ιδέα της σταδιακής ανακάλυψης μπορεί να αποτελέσει ένα ιδιαίτερα σημαντικό κίνητρο για το μαθητή, τον οποίο μπορεί να βοηθήσει ή και να καθοδηγήσει ο εκπαιδευτικός (καθοδηγούμενη ανακάλυψη). Ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι αυτός του εμψυχωτή, διευκολυντή και καθοδηγητή στην διαδικασία της ανακάλυψης.

Το κτίσιμο της γνώσης γίνεται εποικοδομητικά αφού τα φυλλάδια ξεκινούν με κλιμακωτής δυσκολίας ασκήσεις, από τις πιο απλές στις πιο σύνθετες. Ο μαθητής θα κτίσει τη δημιουργία της γνώσης στηριζόμενος σε προγενέστερες γνώσεις. Η διδασκαλία του συγκεκριμένου σεναρίου λοιπόν εντάσσεται στη θεωρία του κοινωνικού κονστρουκτιβισμού. Οι μαθητές οικοδομούν νέες γνώσεις πάνω στις προϋπάρχουσες δουλεύοντας ανά ομάδες στον υπολογιστή (ομαδοσυνεργατική μάθηση υποβοηθούμενη από υπολογιστή).

Το γεγονός ότι οι μαθητές συνεργάζονται για την επίτευξη ενός κοινού στόχου, μας δίνει την δυνατότητα να συμπεράνουμε ότι ο κοινωνικοπολιτισμικός παράγοντας παίζει έναν ουσιώδη ρόλο στη μάθηση. Η μάθηση δημιουργείται από την αλληλεπίδραση του ατόμου με άλλα άτομα σε συγκεκριμένες επικοινωνιακές περιστάσεις και μέσω της υλοποίησης κοινών δραστηριοτήτων (Vygotsky, Doise και Mugny). Τα φύλλα εργασίας που θα δοθούν στους μαθητές είναι σχεδιασμένα ώστε να ενθαρρύνουν και όχι να αποθαρρύνουν την μεταξύ τους συνεργασία. Οι μαθητές θα συνομιλήσουν, θα διαφωνήσουν, θα συμβιβαστούν και τέλος θα συνεργαστούν ώστε να καταλήξουν στο επιθυμητό αποτέλεσμα, την δημιουργία του προγράμματος που τους ζητείται. Η μάθηση επομένως επιτυγχάνεται μέσα από κοινωνικοπολιτισμικές συγκρούσεις, όπου οι μαθητές ωθούνται να ανακατασκευάσουν τις απόψεις τους και τις αρχικές στάσεις ώστε να κατακτήσουν τη νέα γνώση, όπως προβλέπουν οι αντίστοιχες Θεωρίες Μάθησης.

Το λογισμικό επιτρέπει τη δημιουργία πολλών διαφορετικών ειδών δραστηριοτήτων, οι περισσότερες από τις οποίες είναι ευχάριστες για τους μαθητές και κεντρίζουν την περιέργεια και το ενδιαφέρον τους, αφού, μέσα από ένα εύκολο περιβάλλον διαχείρισης τους επιτρέπει να πειραματίζονται. Αναμένεται επομένως να υπάρξει ζωηρή συμμετοχή των μαθητών στις προτεινόμενες δραστηριότητες. Πιο συγκεκριμένα αναμένεται ότι οι μαθητές θα πειραματιστούν και θα αλληλεπιδράσουν με το περιβάλλον και τις εντολές της Αλγοριθμικής για να «χτίσουν» το πρόγραμμά τους. Θα γίνουν ενεργά υποκείμενα μάθησης (Papert), θα επιχειρηματολογήσουν, θα διατυπώσουν ιδέες, απόψεις και θα φτάσουν σε συμπεράσματα (Bruner). Έχουμε λοιπόν ανακαλυπτική - διερευνητική μάθηση.

12. Επισήμανση μικρομεταβολών

Σε περίπτωση που κάποιες ομάδες μαθητών ολοκληρώσουν τα φύλλα εργασίας πριν τη λήξη του διώρου θα μπορούσαν να τους δοθούν επιπλέον ασκήσεις για περαιτέρω εξάσκηση. Αυτές μπορούν να αναγράφονται ως ξεχωριστό τμήμα στο τέλος του φύλλο εργασίας της 2ης ώρας.

13. Οργάνωση της τάξης – Εφικτότητα σχεδίασης

Οι μαθητές θα χρησιμοποιήσουν το εργαστήριο πληροφορικής και θα εργαστούν σε ομάδες των δύο ατόμων (ομαδοσυνεργατική μάθηση). Η οργάνωση αυτή είναι εφικτή διότι το εργαστήριο διαθέτει το απαιτούμενο πλήθος Η/Υ και οι μαθητές σε όλα τα μαθήματα της ειδικότητας τους δουλεύουν με αυτό τον τρόπο. Σε κάθε Η/Υ θα υπάρχει εγκατεστημένο το αντίστοιχο λογισμικό της Αλγοριθμικής.

Επιπλέον σε έναν φάκελο στην επιφάνεια εργασίας του κάθε υπολογιστή θα υπάρχουν τα φύλλα εργασίας, τα προγράμματα που θα πρέπει να εκτελέσουν οι μαθητές στα πλαίσια των δραστηριοτήτων των φύλλων εργασίας και οι προτεινόμενες λύσεις των προγραμμάτων που θα κληθούν οι μαθητές να υλοποιήσουν. Τα φύλλα εργασίας θα διανεμηθούν στους μαθητές και σε έντυπη μορφή τόσο για την αποτελεσματικότερη διεξαγωγή των δραστηριοτήτων μέσα στη τάξη όσο και για την στήριξη των μαθητών όσο αφορά την μετέπειτα μελέτη τους στο σπίτι.

Τέλος η χρήση του βιντεοπροβολέα κρίνεται απαραίτητη και η ύπαρξή του θα φανεί χρήσιμη.

Οι τυχόν δυσκολίες θα αντιμετωπιστούν με την παρέμβαση του διδάσκοντα ο οποίος θα καθοδηγεί και θα υποστηρίζει την προσπάθεια των μαθητών, καθώς θα παρέχει διευκρινίσεις και βοήθεια τόσο σε γνωστικό όσο και σε τεχνικό επίπεδο όποτε χρειαστεί. Θα παρέχει ανατροφοδότηση στις ενέργειες των μαθητών, θα διαμορφώνει τις απόψεις των μαθητών όπου κρίνεται απαραίτητο, θα συντονίζει τις συζητήσεις και την επιχειρηματολογία μεταξύ των μαθητών.

14. Επεκτάσεις / Διασυνδέσεις των εννοιών ή των δραστηριοτήτων

Μετά την ολοκλήρωση του παρόντος σεναρίου οι μαθητές θα είναι προετοιμασμένοι για να εργαστούν με επόμενα προγράμματα στα οποία η χρήση της συγκεκριμένης δομής και των μεταβλητών κρίνεται απαραίτητη. Για παράδειγμα, το επόμενο βήμα θα μπορούσε να είναι το πρόβλημα της αντιμετάθεσης των τιμών δύο μεταβλητών.

15. Περιγραφή και ανάλυση των Φύλλων Εργασίας

Φύλλο Εργασίας 1ης ώρας

1. Στη δραστηριότητα αυτή διάρκειας πέντε λεπτών οι μαθητές εξοικειώνονται με τη δομή της ακολουθίας, καθώς και με τις τιμές που αποδίδονται σε μεταβλητές  , παρατηρώντας και προσπαθώντας να το εξηγήσουν. Παράλληλα εξοικειώνονται με τις εντολές ΓΡΑΨΕ ,ΔΙΑΒΑΣΕ,ΕΚΧΩΡΗΣΕ που είναι απαραίτητες για την τροποποίηση και την υλοποίηση των προγραμμάτων στις παρακάτω δραστηριότητες.

2. Σε αυτή τη δραστηριότητα οι μαθητές θα πρέπει  να τροποποιήσουν τα παραπάνω προγράμματα έτσι  ώστε να εκτελούν περισσότερες λειτουργίες. Με αυτόν τον τρόπο θα προβληματιστούν και θα εξοικειωθούν με την αλλαγή στις τιμές που αποδόθηκαν στις μεταβλητές της προηγούμενης δραστηριότητας για την  επίτευξη του στόχου τους. Η δραστηριότητα διαρκεί πέντε λεπτά.

3. Σε αυτή τη δραστηριότητα οι μαθητές καλούνται να παρατηρήσουν ένα έτοιμο πρόγραμμα βασισμένο στη δομή της ακολουθίας και να το συγκρίνουν με ένα προηγούμενο πρόγραμμα για να βρουν τις διαφορές τους. Με αυτόν τον τρόπο εξοικειώνονται με την δήλωση και την απόδοση τιμής στις μεταβλητές αναγνωρίζοντας την αξία τους στην υλοποίηση πρακτικών εφαρμογών. Η διάρκειά της επίσης αναμένεται να είναι πέντε λεπτά.

4. Σε αυτό το σημείο του φύλλου εργασίας οι μαθητές θα πρέπει να δηλώσουν δικές τους μεταβλητές, να τις ορίσουν τιμή, αλλά και να αλλάξουν το περιεχόμενό τους για την υλοποίηση ενός συγκεκριμένου στόχου. Η διάρκεια είναι πέντε λεπτά.

5. Οι μαθητές εξοικειώνονται  τη απόδοση/εκχώρηση τιμής στο περιεχόμενο μιας μεταβλητής από το πληκτρολόγιο (Είσοδος). Η διάρκειά της είναι πέντε λεπτά.

6. Οι μαθητές αναμένεται να εξοικειωθούν με την αλλαγή του περιεχομένου των μεταβλητών, με τη χρήση απλών μαθηματικών τύπων στους οποίους παίρνουν μέρος μεταβλητές. Με αυτό τον τρόπο οι μαθητές εξοικειώνονται με το συσχετισμό των μεταβλητών που αποτελούν τα δεδομένα για τον υπολογισμό των μεταβλητών που αποτελούν τα ζητούμενα (Επεξεργασία). Στην παρούσα δραστηριότητα θα πρέπει οι μαθητές να δώσουν έμφαση στην τρέχουσα τιμή της μεταβλητής, που θα αποθηκευτεί στη θέση μνήμης με το όνομα της μεταβλητής, και στην προηγούμενη τιμή που θα χαθεί.  Η δραστηριότητα διαρκεί πέντε λεπτά.

7. Οι μαθητές καλούνται να χρησιμοποιήσουν την απόδοση/εκχώρηση τιμής στο περιεχόμενο μιας μεταβλητής από το πληκτρολόγιο, η οποία θα χρησιμοποιηθεί για την αλλαγή του περιεχομένου μιας άλλης μεταβλητής. Έτσι οι μαθητές  εξοικειώνονται με τη συσχέτιση μεταβλητών (δεδομένων) για τον υπολογισμό των μεταβλητών (ζητουμένων), στην υλοποίηση ενός έργου. Η διάρκεια αναμένεται να είναι πέντε λεπτά.

Φύλλο Εργασίας 2ης ώρας

1. Οι μαθητές αναμένεται να αναγνωρίσουν  να αναγνωρίσουν τη δομή της ακολουθίας, την δήλωση των μεταβλητών, την απόδοση/εκχώρηση τιμής μέσα από το ίδιο το σενάριο αλλά και από το πληκτρολόγιο (Είσοδος), τη χρήση τελεστών για την υλοποίηση μαθηματικών τύπων προκειμένου να γίνει ο συσχετισμός δεδομένων-ζητουμένων (Επεξεργασία) και τέλος την εμφάνιση του αποτελέσματος με τη χρήση κατάλληλου μηνύματος (Έξοδος). Η διάρκεια θα είναι πέντε λεπτά.

2. Οι μαθητές καλούνται να υλοποιήσουν πιο σύνθετους μαθηματικούς τύπους με τη χρήση τελεστών για να συσχετίσουν τις μεταβλητές που αποτελούν τα δεδομένα τους με τις μεταβλητές που αποτελούν τα ζητούμενά τους, για το συγκεκριμένο έργο. Διάρκεια δέκα λεπτά.

3. Στην τελική δραστηριότητα, γίνεται προσπάθεια κινητοποίησης της δημιουργικότητας των μαθητών με ένα συνδυαστικό πρόγραμμα. Οι μαθητές καλούνται να αξιοποιήσουν τις γνώσεις και δεξιότητες που ήδη έχουν αποκτήσει από τις προηγούμενες δραστηριότητες συνδυάζοντας τα στοιχεία όλων των παραπάνω δραστηριοτήτων. Αναμένεται να διαρκέσει 25 λεπτά.

Πρόσθετες δραστηριότητες

1. Τέλος οι μαθητές καλούνται να προβληματιστούν και να πειραματιστούν προσπαθώντας να αντιμεταθέσουν το περιεχόμενο δύο μεταβλητών. Οι μαθητές αναμένεται να χρησιμοποιήσουν τις γνώσεις και τις δεξιότητές που ανέπτυξαν με τις παραπάνω δραστηριότητες, για να ασχοληθούν με την έννοια της αντιμετάθεσης, η οποία σχετίζεται με τη δήλωση μιας ενδιάμεσης μεταβλητής για την αποθήκευση της τιμής της μεταβλητής που θα χάσει πρώτη το προηγούμενο περιεχόμενό της.

16. Αξιολόγηση Φύλλου Εργασίας 1ης ώρας

Αξιολόγηση Φύλλου Εργασίας 2ης ώρας

Η επιλογή των στόχων στις αξιολογήσεις των δύο φύλλων εργασίας έγινε με κριτήριο τη σπουδαιότητά τους αναφορικά με τη διδακτέα ύλη. Οι υπόλοιποι στόχοι θεωρήθηκαν αναμενόμενοι γι’ αυτό και δεν συμπεριλήφθηκαν στην παραπάνω αξιολόγηση.

17. Διδακτικό σενάριο

Φύλλο Εργασίας  1ης ώρας
(45 λεπτά)

1. Να εκτελεστεί το αρχείο ασκ1.exe. Περιγράψτε τη λειτουργία του. (5 λεπτά).
2. Εκτελέστε από την επιφάνεια εργασίας το πρόγραμμα της Αλγοριθμικής (Χώρος  Δραστηριοτήτων) και ανοίξτε το πρόγραμμα ασκ1.  Εκτελέστε το από την εντολή Εκτέλεση του μενού. Τι παρατηρείτε? Ποια η διαφορά του από το εκτελέσιμο? (10 λεπτά).
3. Τροποποιήστε το παραπάνω πρόγραμμα ως εξής:  θα διαβάζει τρείς αριθμούς και θα εκτυπώνει το άθροισμα, το γινόμενο και το μέσο όρο τους.
4. Να αποθηκεύσετε και να εκτελέσετε το αρχείο με το όνομα ασκ2. Πως θα παραχθεί το εκτελέσιμο πρόγραμμα? Ποια είναι η διαφορά του με το αρχικό; Περιγράψτε τη λειτουργία του. (15 λεπτά).
5. Να αναπτυχθεί πρόγραμμα το οποίο θα υπολογίζει την τιμή της παρακάτω συνάρτησης:

Τι είδους μεταβλητή είναι η χ και πως μπορούμε να αναπαραστήσουμε την μεταβλητή  f(x)?   Είναι δυνατή η παρένθεση στο συμβολισμό μεταβλητής?

Να δημιουργηθεί το αντίστοιχο εκτελέσιμο πρόγραμμα και να αποθηκευτεί στο φάκελο σας με το όνομα συναρτ1.exe. (15 λεπτά).

Φύλλο Εργασίας  2ης ώρας
(45 λεπτά)

1. Να εκτελέσετε το αρχείο  πυθαγόρειο.exe. Περιγράψτε τη λειτουργία του. ανοίξτε  το αντίστοιχο πρόγραμμα πυθαγόρειο στην Αλγοριθμική και εκτελέστε το (5 λεπτά).  
2. Να δημιουργήσετε ένα πρόγραμμα που θα υπολογίζει την εμβαδόν ενός τραπεζίου ( Ο τύπος είναι (α+β)*υ/2  ΄όπου α, β οι πλευρές του τραπεζίου και υ το ύψος του).  Να το αποθηκεύσετε με το όνομα εμβαδόν1 και να δημιουργήσετε το αντίστοιχο εκτελέσιμο πρόγραμμα εμβαδον1.exe. (5 λεπτά).  
3. Να γίνει πρόγραμμα και να παραχθεί το αντίστοιχο εκτελέσιμο το οποίο  θα διαβάζει το βάρος ενός ανθρώπου και να υπολογίζει και εκτυπώνει το φυσιολογικό ύψος του. (Ο μαθηματικός τύπος που υπολογίζει το ύψος ενός ανθρώπου σε σχέση με το βάρος είναι: 'Υψος = (1.05 * Βάρος + 50) * 1.2 + 11  (15 λεπτά)
4. Να γίνει πρόγραμμα και να παραχθεί το αντίστοιχο εκτελέσιμο αρχείο το παρακάτω: Τέσσερις φίλοι αποφάσισαν να καταθέσουν από κοινού ένα δελτίο στοιχήματος. Αποφάσισαν τα ενδεχόμενα κέρδη να μοιραστούν με βάση τη συμμετοχή τους στην πληρωμή του δελτίου. Να αναπτυχθεί αλγόριθμος που θα διαβάζει τα κέρδη που επέφερε το δελτίο καθώς και το ποσό που πλήρωσε κάθε ένας από τους τέσσερις και να εκτυπώνει το κέρδος που αναλογεί στον καθένα. (20  λεπτά)

Πρόσθετες δραστηριότητες

1. Αντιμετάθεση τιμών μεταβλητών α,β
2. Εξοικείωση με αλφαριθμητικές μεταβλητές –Έτοιμα προγράμματα και διαγράμματα ροής από τον Χώρο Δραστηριοτήτων της Αλγοριθμικής. Προγράμματα προς υλοποίηση με χρήση αλφαριθμητικών.

18. Προτάσεις για περαιτέρω δραστηριότητες – Προτεινόμενες εργασίες

Μετά την ολοκλήρωση του παρόντος σεναρίου οι μαθητές θα είναι προετοιμασμένοι για να εργαστούν με επόμενα προγράμματα στα οποία η δομή της ακολουθίας και η χρήση των μεταβλητών είναι βασική. Επιπλέον θα είναι προετοιμασμένοι για να διδαχθούν και να εργασθούν με τις άλλες προγραμματιστικές-αλγοριθμικές δομές.

Η χρήση τελεστών για τον υπολογισμό μαθηματικών τύπων θα μπορούσε να αποδειχτεί χρήσιμη στους μαθητές σε επόμενες διδακτικές ενότητες, όπως για παράδειγμα στη δημιουργία συνθηκών.

Οι μαθητές θα μπορούσαν να χωριστούν σε ομάδες και να φτιάξουν ομάδες των τεσσάρων ως έξι ατόμων και να υλοποιήσουν δικές τους εργασίες. Οι διδάσκοντες θα μπορούσαν να παράσχουν ιδέες για προγράμματα που να ενσωματώνουν τη δομή ακολουθίας σε συνδυασμό με τις μεταβλητές. Κατόπιν, η κάθε υποομάδα θα μπορούσε να αναλάβει την εκτέλεση συγκεκριμένων τμημάτων των προγραμμάτων. Ως αποτέλεσμα, οι μαθητές θα εξοικειωθούν με την κατανομή εργασιών στα μέλη μιας ομάδας, θα αναπτύξουν περαιτέρω το πνεύμα της συνεργατικότητας και της άμιλλας και θα αντιληφθούν καλύτερα τη διαδικασία ομαδικής παραγωγής ενός σπονδυλωτού προγράμματος.

Χρήση των μεταβλητών και τελεστές στην Αλγοριθμική.

Συνδυάζοντας τη δομή της ακολουθίας με τις μεταβλητές.

Αναστοχασμός

Το σενάριο υλοποιήθηκε σύμφωνα με το σχεδιασμό και τους στόχους του. Ο χρόνος για την υλοποίηση του σεναρίου ήταν αρκετός διότι οι μαθητές ήταν εξοικειωμένοι με το προγραμματιστικό περιβάλλον της Αλγοριθμικής

Το σενάριο προκάλεσε το ενδιαφέρον των μαθητών καθ' όλη τη διάρκεια της διδασκαλίας. Εκτός από την υλοποίηση των δραστηριοτήτων, σχεδόν όλοι οι μαθητές απηύθυναν ερωτήματα σχετικά με το μάθημα. Επιπλέον τα αποτελέσματα της εργασίας τους ήταν πρωτότυπα και αξιόλογα.

Οι μαθητές συμμετείχαν ενεργητικά στη διδακτική διαδικασία και καθ’ όλη τη διάρκεια ήταν υποχρεωμένοι να συνεργάζονται, διότι η διδασκαλία του συγκεκριμένου σεναρίου βασιζόταν στην ομαδό-συνεργατική μάθηση.

Η δημιουργία προγραμμάτων με τη χρήση έτοιμων εντολών και το συνδυασμό τους προκάλεσε το ενδιαφέρον τους για τον προγραμματισμό και για τη δημιουργία δικών τους προγραμμάτων. Η κατανόηση των εννοιών του προγραμματισμού έγινε σχεδόν εμπειρικά μέσα από τη δημιουργία των προγραμμάτων. Οι οποιεσδήποτε λανθασμένες αντιλήψεις για το υπό μελέτη αντικείμενο όπως αυτό περιγράφεται παρακάτω, έγινε προσπάθεια να αντιμετωπιστούν και να ανασκευαστούν με βάση τα νέα δεδομένα που προσέφερε η διδασκαλία και η συνεργασία εντός των ομάδων.

Κάποιοι μαθητές έδειξαν ιδιαίτερο ενδιαφέρον να ασχοληθούν περαιτέρω με το συγκεκριμένο λογισμικό και υπήρξε μια δημιουργική επικοινωνία του διδάσκοντα με τους μαθητές μέσω  της πλατφόρμας ηλεκτρονικής μάθησης edmodo, με στόχο να στείλουν επέκταση των προγραμμάτων που ήδη δημιούργησαν στην τάξη ή/και προγραμμάτων που σχεδίασαν και υλοποίησαν μόνοι τους, για διόρθωση και σχολιασμό.

Το σενάριο κάλυψε σε μεγάλο βαθμό τις προσδοκίες μας από τη συγκεκριμένη διδασκαλία. Αν θα ξανασχεδιάζαμε το μάθημα ίσως, για κάποιες ομάδες μαθητών που κατά την πορεία της υλοποίησης των δραστηριοτήτων παρατηρούσαμε ότι δεν μπορούν να ανταποκριθούν και χρονικά αλλά και ως προς το γνωστικό αντικείμενο, να αντικαθιστούσαμε μέρος των ασκήσεων της Δραστηριότητας 1 ώστε αντί να δημιουργούν νέα προγράμματα, να τροποποιούν προγράμματα που θα τους δίνονταν από τους διδάσκοντες. Αυτό θα μας έδινε τη δυνατότητα να αξιοποιήσουν το χρόνο διδασκαλίας με πιο αποτελεσματικό τρόπο και να εξοικειωθούν περισσότερο με τις διδασκόμενες έννοιες, ώστε να είναι καλύτερα προετοιμασμένοι για την υλοποίηση των δραστηριοτήτων της 2ης διδακτικής ώρας.

Η διδασκαλία βασισμένη σε ένα σενάριο είναι βέβαιο ότι βοηθά και ωφελεί τον εκπαιδευτικό στο έργο του, μια και προσφέρει ένα οδηγό με συγκεκριμένα βήματα, που αφορούν το τι πρέπει να κάνει, ή τι δυσκολίες πιθανόν να συναντήσει κ.α. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η διδασκαλία να αναβαθμίζεται και να προάγεται από έναν απλό αυτοσχεδιασμό σε μια μελετημένη και προδιαγεγραμμένη δραστηριότητα. Αυτό όμως δεν θα πρέπει να περιορίζει τον διδάσκοντα ο οποίος καθημερινά έχει να αντιμετωπίσει μια νέα πρόκληση μέσα στην τάξη. Διότι η τάξη έχει τη δική της δυναμική και πιθανόν αυτή να μεταβάλλεται, αναγκάζοντας τον εκπαιδευτικό να ακολουθήσει ίσως μια διαφορετική πορεία στη διδασκαλία του και να παρεκκλίνει από αυτή που σχεδίασε στο χαρτί του, προσαρμόζοντάς την στα δεδομένα της εκάστοτε στιγμής, με στόχο πάντα την μετάδοση των γνώσεων στο μαθητή. Για αυτό το λόγο εξάλλου υπάρχει και ο ανά-στοχασμός ο οποίος μας δίνει τη δυνατότητα να αντιληφθούμε τι δεν έγινε σωστά στη δεδομένη στιγμή ώστε να καταχωρηθεί ως μια νέα εμπειρία στο αποθετήριο των εμπειριών μας.

Ο ανά-στοχασμός από την άλλη πλευρά επαναβεβαίωσε τον ικανοποιητικό σχεδιασμό του σεναρίου και προσέφερε μια κριτική έπαναθεώρηση της όλης δραστηριότητας χωρίς να αναδείξει σημαντικά λάθη ή παραλείψεις.

Πρόσθετες δραστηριότητες

3. Αντιμετάθεση τιμών μεταβλητών α,β
4. Εξοικείωση με αλφαριθμητικές μεταβλητές –Έτοιμα προγράμματα και διαγράμματα ροής από τον Χώρο Δραστηριοτήτων της Αλγοριθμικής. Προγράμματα προς υλοποίηση με χρήση αλφαριθμητικών.

19. Προτάσεις για περαιτέρω δραστηριότητες – Προτεινόμενες εργασίες

Μετά την ολοκλήρωση του παρόντος σεναρίου οι μαθητές θα είναι προετοιμασμένοι για να εργαστούν με επόμενα προγράμματα στα οποία η δομή της ακολουθίας και η χρήση των μεταβλητών είναι βασική. Επιπλέον θα είναι προετοιμασμένοι για να διδαχθούν και να εργασθούν με τις άλλες προγραμματιστικές-αλγοριθμικές δομές.

Η χρήση τελεστών για τον υπολογισμό μαθηματικών τύπων θα μπορούσε να αποδειχτεί χρήσιμη στους μαθητές σε επόμενες διδακτικές ενότητες, όπως για παράδειγμα στη δημιουργία συνθηκών.

Οι μαθητές θα μπορούσαν να χωριστούν σε ομάδες και να φτιάξουν ομάδες των τεσσάρων ως έξι ατόμων και να υλοποιήσουν δικές τους εργασίες. Οι διδάσκοντες θα μπορούσαν να παράσχουν ιδέες για προγράμματα που να ενσωματώνουν τη δομή ακολουθίας σε συνδυασμό με τις μεταβλητές. Κατόπιν, η κάθε υποομάδα θα μπορούσε να αναλάβει την εκτέλεση συγκεκριμένων τμημάτων των προγραμμάτων. Ως αποτέλεσμα, οι μαθητές θα εξοικειωθούν με την κατανομή εργασιών στα μέλη μιας ομάδας, θα αναπτύξουν περαιτέρω το πνεύμα της συνεργατικότητας και της άμιλλας και θα αντιληφθούν καλύτερα τη διαδικασία ομαδικής παραγωγής ενός σπονδυλωτού προγράμματος.