Θεάσεις: 11.898
Ν. Δαπόντες, Γ. Κωτσάνης, Β. Καραστάθης, Γ. Δάλκος
Γενικά
Το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ με κεντρικό αντικείμενο πειραματισμού και διερεύνησης τη Γη, περικλείει 7 
θεματικές ενότητες με τις οποίες ταξιδεύουμε στην επιφάνεια της Γης, πραγματοποιούμε εικονικά “ταξίδια” στην ατμόσφαιρα αλλά στο εσωτερικό της, υπολογίζουμε την ακτίνα της, μελετάμε τα γεωμαγνητικό πεδίο ενός τόπου και πως από αυτό ανακαλύπτουμε κοιτάσματα, παρακολουθούμε τροχιές δορυφόρων γύρω από τους πλανήτες και τέλος μελετάμε το Ηλιακό μας Σύστημα ή κάποιο άλλο εικονικό.
Τα «εικονικά εργαστήρια» της ΓΑΙΑΣ με τοπική, διαδικτυακή διάσταση και δισδιάστατες – τρισδιάστατες ψηφίδες, προσεγγίζουν διαθεματικά μαθήματα Γεωγραφίας, Φυσικής, Μαθηματικών, Αστρονομίας και Ιστορίας Επιστημών Γυμνασίου – Λυκείου. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει συνοπτικά στις αρχές και τους στόχους του λογισμικού και επικεντρώνεται στον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν οι πολλαπλές αναπαραστάσεις του, η κατάλληλη σύνθεση των οποίων οδηγεί σε διαφορετικά εκπαιδευτικά σενάρια και ποικίλες δραστηριότητες.
1. Εισαγωγή
Το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ ΙΙ αποτελείται από 7 θεματικές ενότητες, τις οποίες ονομάζουμε «κόσμους». Ο καθένας από αυτούς εμπεριέχει έναν ή περισσότερους μικρόκοσμους και στον καθένα από αυτούς αντιστοιχούν διαφορετικά «Εκπαιδευτικά Σενάρια» τα οποία είναι συμβατά με το Πρόγραμμα Σπουδών. Αυτά τα εκπαιδευτικά σενάρια είναι επινοήσεις οι οποίες βασίζονται τόσο στις δυνατότητες με τις οποίες είναι εφοδιασμένος κάθε μικρόκοσμος όσο και στην εννοιολογική ανάλυση του γνωστικού αντικειμένου που κάθε φορά μας ενδιαφέρει. Έτσι, με βάση ένα συγκεκριμένο σενάριο μπορούμε να οργανώνουμε δραστηριότητες που παρουσιάζονται με τη μορφή «Φύλλων Εργασίας». Κάθε δραστηριότητα εξυπηρετεί συγκεκριμένους στόχους (γνώσης – κατανόησης, μεθόδου έρευνας, επίλυσης προβλημάτων) και ενσωματώνει τις προϋποθέσεις ή τους όρους οργανικής ένταξης στη διδακτική πράξη και στη σχολική ζωή.
Η ΓΑΙΑ δεν δημιουργήθηκε έχοντας ως αφετηρία ορισμένα μαθήματα ή κάποιες ενότητες του προγράμματος σπουδών Γεωγραφίας, Φυσικής ή Μαθηματικών. Από αυτή την άποψη, σημείο αφετηρίας της ΓΑΙΑΣ είναι η ιδέα μιας διαθεματικής μελέτης της ίδιας της Γης, κατοικίας του ανθρώπου και πεδίο δράσης του για χιλιάδες χρόνια. Στην ιστορία του πολιτισμού, η ίδια η Γη αποτέλεσε αντικείμενο όχι μόνο στοχασμού αλλά και πρακτικών εφαρμογών. Πρόκειται για ένα αντικείμενο το οποίο εμπλέκεται σε ποικίλες επιστημονικές αναζητήσεις: από τη δορυφοροποίηση και τις τηλεπικοινωνίες μέχρι τη ναυσιπλοΐα, τους σεισμούς, τη μετεωρολογία και την αστρονομία. Στο παραδοσιακό πρόγραμμα σπουδών, η Γη αξιοποιείται ως αντικείμενο μελέτης μόνο όταν είναι τελείως απαραίτητο. Έτσι, οι σχετιζόμενες με τον πλανήτη Γη γνώσεις που αποκτούν τα παιδιά ηλικίας 11 έως 17 χρονών είναι όχι μόνο στατικές, αλλά επιπλέον παραμένουν διάσπαρτες και ασύνδετες μεταξύ τους.
Σε επίπεδο δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, διαφορετικές γνωστικές περιοχές, όπως η Γεωγραφία, τα Μαθηματικά και η Φυσική, απαιτούν ή οικοδομούν έννοιες που σχετίζονται με διαφορετικές αναπαραστάσεις και μοντέλα της Γης, όπως είναι ο παγκόσμιος χάρτης και η υδρόγειος σφαίρα αλλά και το ουράνιο σώμα.
Όμως, εξαιτίας της αδυναμίας μας να πειραματιστούμε με τον πλανήτη μας (ουράνιο αντικείμενο που περιφέρεται και περιστρέφεται, που έχει μαγνητικό πεδίο και ατμόσφαιρα, που έχει δομή στο εσωτερικό του), οι μοντελοποιήσεις και οι προσομοιώσεις καταστάσεων ή φαινομένων θεωρούνται ως οι πλέον κατάλληλες μέθοδοι προσέγγισης της «Γης ως γνωστικού αντικειμένου». Επιπλέον, η αναζήτηση και η επεξεργασία στοιχείων για ορισμένα φαινόμενα που σχετίζονται με τη Γη καθιστούν αναγκαία την αξιοποίηση των υπηρεσιών του Internet, ενώ η προσέγγιση άλλων φυσικών φαινομένων επιβάλλει στους μαθητές ενός σχολείου να κάνουν μετρήσεις και να επικοινωνούν με μαθητές άλλων σχολείων (όπως π.χ. τα προγράμματα GLOBE και The Noon Observation Project).
Τα παραπάνω μας οδήγησαν στην ιδέα να οικοδομήσουμε ένα λογισμικό το οποίο επιδιώκει να εξυπηρετήσει τη διδασκαλία μέσα από δραστηριότητες μοντελοποίησης όσο και μέσα από δραστηριότητες επικοινωνίας και συνεργασίας (δικτυακή διάσταση).
Από καθαρά εκπαιδευτική σκοπιά, σημείο αφετηρίας της ΓΑΙΑΣ είναι η διαπίστωση ότι η διδασκαλία με τα παραδοσιακά μέσα (κιμωλιο-πίνακας,πειραματικές δραστηριότητες, επίλυση προβλημάτων στο περιβάλλον «χαρτί … μολύβι») συναντά δυσκολίες και έχει τα όριά της. Με την κατάλληλη παιδαγωγική αξιοποίηση των νέων δυνατοτήτων που προσφέρουν οι υπολογιστικές και οι δικτυακές τεχνολογίες (προσομοιώσεις φαινομένων και αισθητοποίησή τους μέσω πολλαπλών αναπαραστάσεων, επικοινωνία με άλλους), επιδιώκεται η υπερπήδηση αυτών των εμποδίων.
2. Αρχές και στόχοι του λογισμικού
Τρεις είναι οι κατευθυντήριες ιδέες πάνω στις οποίες βασιστήκαμε στη σχεδίαση και ανάπτυξη του λογισμικού καθώς και τη συγγραφή του συνοδευτικού υλικού (περιεχόμενο κόμβου και βιβλία δασκάλου, μαθητή και χρήστη):
- Στην αρχή της «παιδαγωγικής ελευθερίας του διδάσκοντα», με την έννοια ότι, για να είναι αποτελεσματική, και ενδιαφέρουσα για τους μαθητές, η διδασκαλία, θα πρέπει ο εκπαιδευτικός να είναι όχι μόνο επαρκώς ενημερωμένος, αλλά και να παίρνει πρωτοβουλίες στο νέο πλαίσιο του Προγράμματος Σπουδών. Με άλλα λόγια, ο διδάσκων οφείλει να διευρύνει το ρόλο του, διατηρώντας τον έλεγχο και στο νέο μαθησιακό περιβάλλον των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και της Επικοινωνίας.
- Στην αρχή της «ενεργητικής μάθησης». Οι μαθητές πρέπει να παρακινούνται ώστε να συμμετέχουν ενεργητικά στις διάφορες φάσεις της διδασκαλίας. Τόσο η εργασία των μαθητών στο πληροφορικό περιβάλλον (πρόγραμμα στον υπολογιστή, αξιοποίηση των δυνατοτήτων που μας παρέχει το Internet) όσο και η φύση των προτεινόμενων δραστηριοτήτων επιβάλλουν την αλλαγή του ρόλου των μαθητών (εργασία με ομάδες, ενεργητική συμμετοχή στις δραστηριότητες της τάξης, επικοινωνία με μαθητές άλλων σχολείων και ανταλλαγή αποτελεσμάτων). Η διερεύνηση και ο πειραματισμός αποτελούν συστατικά στοιχεία του προγράμματος ΓΑΙΑ ΙΙ.
- Στην αρχή της «πολλαπλότητας των διδακτικών προσεγγίσεων», επειδή καμιά προσέγγιση δεν μπορεί να είναι το ίδιο αποτελεσματική για όλες τις καταστάσεις. Το πείραμα, η επίλυση προβλημάτων στο περιβάλλον «χαρτί … μολύβι», η παρουσίαση ενός μαθήματος στον κιμωλιο-πίνακα, οι συνθετικές εργασίες, η ένταξη της ιστορίας των επιστημών στη διδακτική πράξη, οι ερωτήσεις που εκμαιεύουν τις λανθασμένες αναπαραστάσεις των μαθητών, το video, η προβολή διαφανειών και οι άλλες δοκιμασμένες διδακτικές πρακτικές δεν θα πάψουν να είναι στην ημερήσια διάταξη της διδασκαλίας. Όμως, το παιδαγωγικό πρόβλημα θα εξακολουθεί να αναφέρεται στην οργανική ένταξη του προγράμματος στη διδακτική πράξη. Το πρόγραμμα ΓΑΙΑ ΙΙ αντιμετωπίζει με έναν πρωτότυπο τρόπο τις νέες προκλήσεις στον τομέα της διδασκαλίας. Ο χάρτης, η υδρόγειος σφαίρα, οι μαγνήτες και τα σιδηρορινίσματα, ο χάρακας και ο διαβήτης, το σχολικό εγχειρίδιο καθώς και η εργαστηριακή άσκηση και οι πειραματικές δραστηριότητες θα αξιοποιούνται μαζί με το περιβάλλον των νέων Τεχνολογιών και των ποικίλων προσεγγίσεων που προσφέρουν. Με την εισαγωγή της ΓΑΙΑΣ ΙΙ ενδιαφερόμαστε περισσότερο να εμπλουτίσουμε το μαθησιακό περιβάλλον στο σχολείο, εφόσον σήμερα δεχόμαστε ότι μόνο με την πολλαπλότητα των διδακτικών προσεγγίσεων μπορεί να ωφεληθεί πραγματικά ο μαθητής.
Το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ ΙΙ μπορεί να καλύψει ένα μεγάλο αριθμό ωρών διδασκαλίας στοχεύοντας:
- Να αποτελέσει ένα διερευνητικό μαθησιακό περιβάλλον, με διαθεματικό χαρακτήρα
- Να παρακινεί τους μαθητές με κατάλληλη ανατροφοδότηση να συνεργάζονται μεταξύ τους μέσα στην τάξη (και εξ αποστάσεως μέσω διαδικτύου) να ανταλλάξουν και να συγκρίνουν δεδομένα (αποτελέσματα μετρήσεων, διαδικασίες επίλυσης προβλημάτων)
- Να ενθαρρύνει τον πειραματισμό με προσομοιώσεις καταστάσεων και φαινομένων καθώς και μέσα από μοντελοποιήσεις των φαινομένων
- Να επιτρέπει τη μεθοδική αναζήτηση πληροφοριών με συστήματα διαχείρισης βάσης δεδομένων, με σκοπό ο μαθητής να τις καταχωρίσει, να τις ταξινομήσει, να τις οργανώσει, να τις επεξεργαστεί και να τις αναλύσει
- Να παρέχει δυνατότητα ελέγχου των γνώσεων και της πορείας επίλυσης ενός προβλήματος.
Οι παραπάνω στόχοι επιδιώκεται να επιτευχθούν με την ένταξη στη διδασκαλία των επτά «κόσμων» (ΙΑΣΩΝ, NEWTON, GILBERT, TORICELLI, ΕΡΑΤΟΣΘΕΝΗΣ, ΕΓΚΕΛΑΔΟΣ και ΑΡΙΣΤΑΡΧΟΣ) με τους 20 μικρόκοσμους που συνιστούν το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ ΙΙ. Πεποίθησή μας είναι ότι, στα χέρια του διδάσκοντα, το πρόγραμμα μπορεί να αξιοποιηθεί με ποικίλους τρόπους έτσι ώστε να διευκολύνουν τόσο τον ίδιο όσο και τους μαθητές.
Στο συνοδευτικό υλικό και ειδικότερα στο βιβλίο του δασκάλου προτείνονται όχι μόνο ορισμένες παιδαγωγικές προσεγγίσεις τις οποίες θα μπορούσε να λάβει υπόψη ο διδάσκων για να οικοδομήσει τη δική του διδακτική προσέγγιση, αλλά και συγκεκριμένες δραστηριότητες με τη μορφή «Φύλλων Εργασίας». Σε μια δεύτερη φάση μπορούμε να ενθαρρύνουμε τους μαθητές να πειραματιστούν και να δοκιμάσουν μόνοι τους και ελεύθερα τις ιδέες τους. Σε κάθε περίπτωση αναγνωρίζουμε στους μαθητές μας το δικαίωμα στο «λάθος» αλλά φροντίζουμε ώστε τελικά να διαμορφωθούν οι επιστημονικές ιδέες.
3. Οι μικρόκοσμοι της ΓΑΙΑΣ
Στη ΓΑΙΑ (στη νέα της έκδοση ΙΙ) το αντικείμενο πειραματισμού και διερεύνησης είναι τόσο η ίδια η Γη όσο και 
διάφορα φαινόμενα άμεσα σχετιζόμενα με αυτήν. Τα πιο κατάλληλα θέματα που επελέγησαν για μελέτη στο προτεινόμενο πληροφορικό περιβάλλον, και τα οποία αντιστοιχούν σε βασικά περιβάλλοντα με τη μορφή «εικονικού εργαστηρίου», είναι τα ακόλουθα:
- Γεωγραφικά χαρακτηριστικά της Γης, στον ΙΑΣΟΝΑ: Οδηγώντας έναν ή και δύο «εξερευνητές» ταξιδεύουμε στην επιφάνεια της Γης. Έχουμε τη δυνατότητα να καταλάβουμε καλύτερα τις αποστάσεις (εισάγοντας τη μετατόπιση ως διανυσματικό μέγεθος) και τη σχέση χώρου και χρόνου, ταξιδεύοντας, λύνοντας προβλήματα και προσπελαύνοντας γεωγραφικά και ιστορικά δεδομένα.
- Κίνηση τεχνητών δορυφόρων γύρω από τη Γη, στον NEWTON: Μελετάμε τις τροχιές των δορυφόρων, λύνοντας προβλήματα που σχετίζονται με την ταχύτητα και το είδος της κίνησης των δορυφόρων γύρω από τους πλανήτες (παρατηρώντας και τη Γη ή και κάποιον άλλο πλανήτη όπως φαίνονται από τον δορυφόρο.
- Γήινο μαγνητικό πεδίο, στον GILBERT: Θεωρώντας τη Γη ως ένα τεράστιο μαγνήτη, θα πειραματιστούμε και θα καταλάβουμε καλύτερα τις ιδιότητες της μαγνητικής βελόνας, το γεωμαγνητικό πεδίο ενός τόπου και την επίδραση των κοιτασμάτων στα μαγνητόμετρα.
- Υπολογισμός της ακτίνας της Γης, στον ΕΡΑΤΟΣΘΕΝΗ ακολουθώντας την ίδια μέθοδο που χρησιμοποίησε ο μεγάλος αλεξανδρινός μαθηματικός πριν από 2300 χρόνια. Για να το πετύχουμε, χρειάζεται να συνεργαστούμε με μαθητές άλλων σχολείων της Ελλάδας, με τους οποίους θα επικοινωνήσουμε μέσω του υπολογιστή μας.
- Γήινη ατμόσφαιρα, στον TORRICELLI: Χρησιμοποιούμε ένα αερόστατο για να μετρήσουμε την ατμοσφαιρική πίεση, τη θερμοκρασία, τη σύσταση της ατμόσφαιρας της Γης, ένα αεροσκάφος για τη μελέτη της δυναμικής άνωσης με τη βοήθεια ρευματικών γραμμών καθώς κι έναν αλεξιπτωτιστή για την προσομοίωση της πτώσης του.
- Δομή του εσωτερικού της Γης, στον ΕΓΚΕΛΑΔΟ: Ο εξερευνητής, εδώ παίρνει τη μορφή «γεωτρύπανου» με σκοπό να μελετηθεί το απρόσιτο στην άμεση παρατήρηση εσωτερικό του πλανήτη Γη (φλοιός, μανδύας, πυρήνας), και επιπλέον με τη βοήθεια ενός απλοποιημένου επιστημονικού μοντέλου από σεισμογράφους τοποθετημένους σε περιφέρεια και τη μελέτη των σεισμικών κυμάτων (διάδοση εγκάρσιων και διαμηκών κυμάτων, ταχύτητα διάδοσης, ανάκλαση και διάθλαση).
- Η Γη ως πλανήτης του ηλιακού μας συστήματος, στον ΑΡΙΣΤΑΡΧΟ: Μελετάμε τις τροχιές των πλανητών σε ένα μοντέλο του Ηλιακού μας Συστήματος ή σε ένα Εικονικό τρισδιάστατο Πλανητικό Σύστημα, επιλέγοντας πλανήτες με διαφορετικά χαρακτηριστικά, με τη βοήθεια των νόμων του Kepler.
4. Με αφετηρία τις αναπαραστάσεις των γεωγραφικών συντεταγμένων
Ο Παγκόσμιος Χάρτης καθώς και οι Επίπεδοι Χάρτες αποτελούν το βασικό σκηνικό μέσα στο οποίο μπορεί να κινηθούν οι εξερευνητές, οχήματα στους μικρόκοσμους του ΙΑΣΟΝΑ. Οι δραστηριότητες μπορεί να αναφέρονται σε εκμάθηση εννοιών (όπως το γεωγραφικό μήκος, το γεωγραφικό πλάτος, η κλίμακα και οι ζώνες, η μέτρηση της διαμέτρου της Γης) καθώς και σε εμπέδωση άλλων, παρόμοιων με αυτές. Η εμπειρία από τη σχολική πράξη αποδεικνύει ότι οι μαθητές μπορεί να διδάσκονται τις έννοιες αυτές με τη βοήθεια εποπτικού υλικού (υδρόγειος σφαίρα, χάρτες με δυνατότητα zoom κτλ.) αλλά δεν τις εμπεδώνουν, ώστε να τους γίνονται μόνιμο κτήμα.
Μικρόκοσμος γεωγραφικών συντεταγμένων (Λάμδα/Φι)
Στο πρώτο «εικονικό εργαστήριο», στην οθόνη εμφανίζεται η Γη ως σφαίρα. σε ένα κεντρικό παράθυρο με τίτλο «Πλανήτης Γη». Πρόκειται για μια τρισδιάστατη αναπαράσταση της Γης την οποία ο μαθητής μπορεί να χειριστεί όπως ακριβώς κάνει με το μοντέλο της υδρόγειας σφαίρας: να την περιστρέφει κατά βούληση, με κλικ και σύρσιμο του ποντικιού πάνω της. Σ΄αυτήν την περίπτωση μιλάμε για «απευθείας χειρισμό» ενός εικονικού αντικειμένου. Παράλληλα, μαζί με την τρισδιάστατη Γη, σε άλλα παράθυρα εμφανίζονται και άλλες δύο αναπαραστάσεις της Γης: η μία με τη γνωστή μορφή του παγκόσμιου χάρτη και η άλλη με τη μορφή ενός επίπεδου χάρτη που δείχνει λεπτομέρειες μιας ευρύτερης περιοχής της γήινης επιφάνειας. Έτσι, στην οθόνη διαθέτουμε τρεις αναπαραστάσεις της επιφάνειας της Γης, οπότε μιλάμε για «πολλαπλές αναπαραστάσεις» του ίδιου πράγματος, βασική έννοια του λογισμικού ΓΑΙΑ ΙΙ.
Οι αναπαραστάσεις αποκτούν νόημα και έχουν ενδιαφέρον για τους μαθητές εφόσον τους εφοδιάσουμε με ένα «αντικείμενο χειρισμού» που παίζει το ρόλο του εξερευνητή. Ως τέτοιο αντικείμενο επιλέξαμε να είναι ένα αεροπλανάκι, ένα ελικόπτερο ή ένας δορυφόρος. Αυτό το «εικονικό αντικείμενο», μπορούμε να το μεταφέρουμε σε διάφορα μέρη της Γης με ποικίλους τρόπους αλλά και να του δώσουμε εντολές ώστε να κινηθεί σε ορισμένη απόσταση σε μια επιθυμητή κατεύθυνση. Σ΄ αυτή την περίπτωση μιλάμε για ποικίλες «ισοδύναμες εισόδους», ενέργειες για να πετύχουμε ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα.
Έτσι, ο εξερευνητής μας μεταβαίνει σε μια συγκεκριμένη θέση είτε με ένα απλό κλικ του ποντικιού σ΄ αυτή τη θέση 
είτε δίνοντας δύο αριθμούς (γ. μήκος και γ. πλάτος του τόπου) είτε επιλέγοντας δύο γωνίες (λ, φ) με απευθείας χειρισμό γωνιών στο παράθυρο «τομές». Επιπλέον, με τη βοήθεια οργάνων πλοήγησης που διαθέτει το πιλοτήριο, δίνουμε στον εξερευνητή την επιθυμητή κατεύθυνση ή την απόσταση που θέλουμε να κινηθεί το αντικείμενο. Το ενδιαφέρον βρίσκεται στο γεγονός ότι οι ενέργειες μας πάνω στο αντικείμενο γίνονται φανεροί όχι μόνο στο παράθυρο που αυτό βρίσκεται αλλά και στα άλλα παράθυρα. Τέλος, από το πιλοτήριο μπορούμε να επιλέξουμε τη μορφή του χάρτη (γεωφυσικός, πολιτικός ή σκαρίφημα) και να προκαθορίσουμε τόσο την απόσταση που θέλουμε να διανύσει ο εξερευνητής όσο και την ταχύτητα του. Για να μετράμε εύκολα αποστάσεις πάνω σε χάρτες, προβλέψαμε την ύπαρξη ενός πλήκτρου «μηδενισμού της διανυόμενης απόστασης».
Ο μαθητής εξοικειώνεται όχι μόνο με τις έννοιες παράλληλοι, μεσημβρινοί, πόλοι και Ισημερινός αλλά και με τις βασικές έννοιες όπως κατεύθυνση και μεταβολή της κατεύθυνσης, γεωγραφικό πλάτος και γεωγραφικό μήκος. Στις δραστηριότητες που μπορεί να επινοήσει κανείς συναντάμε ερωτήματα της μορφής «που βρίσκεται», «πόσο απέχει», «πόσος χρόνος απαιτείται» και άλλα παρόμοια.
Τα παιδαγωγικά σενάρια που μπορεί να επινοηθούν βασίζονται στο γεγονός ότι διαθέτουμε ένα αντικείμενο (που μπορούμε να το χειριστούμε με διαφορετικούς τρόπους) και ως περιβάλλον του αντικειμένου έχουμε τις ποικίλες αναπαραστάσεις της επιφάνειας της Γης. Αυτό σημαίνει ότι το περιβάλλον είναι ευνοϊκό για να πραγματοποιούμε διάφορα ταξίδια με σκοπό την επίλυση προβλημάτων αλλά και την εφαρμογή αφηρημένων εννοιών. Ο πρώτος μικρόκοσμος, επομένως, επιτρέπει τη διερεύνηση και την εξοικείωση των μαθητών με την πειραματική μέθοδο έρευνας στις γνωστικές περιοχές της Γεωγραφίας και των μαθηματικών του Προγράμματος Σπουδών.
Μικρόκοσμος γεωφυσικών και πολιτικών δεδομένων (Κόσμος)
Ο δεύτερος μικρόκοσμος εισάγει το μαθητή στην έρευνα με τη βοήθεια μιας βάσης Γεωγραφικών Δεδομένων και του παγκόσμιου χάρτη. Πρωταγωνιστής και εδώ είναι ο εξερευνητής που μπορεί να μετακινείται, με τους γνωστούς τρόπους, πάνω στον Παγκόσμιο χάρτη. Ο συνδυασμός του εξερευνητή με τα στοιχεία της Βάσης Γεωγραφικών Δεδομένων (195 χώρες, τον πληθυσμό τους, τις πρωτεύουσες και τις γεωγραφικές τους συντεταγμένες και άλλα στοιχεία) ανοίγει νέες προοπτικές για επινόηση νέων δραστηριοτήτων που είναι ενδιαφέρουσες για τους μαθητές. Και σ΄ αυτήν την περίπτωση είναι δυνατόν να μεταβαίνει ο μαθητής από μια επιλεγμένη εγγραφή της Βάσης σε αντίστοιχα στοιχεία των δύο άλλων αναπαραστάσεων.
Ο μικρόκοσμος αποτελεί ευνοϊκό περιβάλλον για αναζήτηση στοιχείων που θα χρειαζόταν στην επίλυση ενός προβλήματος σε έναν άλλο μικρόκοσμο.
Τα παιδαγωγικά σενάρια μπορεί να αναφέρονται στην πραγματοποίηση ταξιδιών με σκοπό την επίλυση προβλημάτων ή στην εξοικείωση με τις έννοιες που αναφέρθηκαν στον προηγούμενο μικρόκοσμο. Στην πραγματικότητα, το περιβάλλον προσφέρει εναλλακτικούς τρόπους που εμπλουτίζουν τους στόχους της διδασκαλίας.
Μικρόκοσμοι ιστορίας πρωτευουσών κρατών και υγρού στοιχείου (Ευρώπη, Κόσμος)
Οι δραστηριότητες στους μικρόκοσμους αυτούς έχουν ως αφετηρία τον πολιτικό ή γεωφυσικό χάρτη. Η παρατήρηση των γεωγραφικών στοιχείων αποτελεί προϋπόθεση για την πραγματοποίηση των δραστηριοτήτων, ενώ η βάση των ιστορικών στοιχείων παρέχει την απαιτούμενη πληροφόρηση στον μαθητή. Οι γεωγραφικές περιοχές που επιλέγονται (με σημείο αναφοράς μια πόλη) για την οργάνωση της δραστηριότητας, σημειώνονται στο χάρτη κατάλληλα, ώστε να είναι δυνατή η άντληση ιστορικών πληροφοριών για τις περιοχές αυτές. Είναι προφανές ότι στην περίπτωση που απαιτείται πληροφόρηση για ιστορικά στοιχεία σχετικά με άλλους μικρόκοσμους, γίνεται παραπομπή και στο διαδικτυακό υλικό. Έτσι ο μαθητής περιηγείται ταυτόχρονα γεωγραφικές περιοχές και ιστορικά δεδομένα, αντιμετωπίζοντας με απόλυτα διαθεματικό τρόπο την Ιστορία και τη Γεωγραφία.
Οι ιστορικές πληροφορίες που περιλαμβάνονται στον ΙΑΣΟΝΑ οργανώνονται σύμφωνα με το είδος των δραστηριοτήτων που έχουν δημιουργηθεί ή άλλων συναφών, που μπορεί να επινοηθούν από τους διδάσκοντες ή τους μαθητές. Αυτό σημαίνει ότι επιτρέπουν στον μαθητή τόσο την περιήγηση για την άντληση των απαραίτητων για τη δραστηριότητα ιστορικών πληροφοριών, όσο και τη βαθύτερη διερεύνηση συναφών ιστορικών φαινομένων ή καταστάσεων.
Για παράδειγμα, ένα μεγάλο ποτάμι παρέχει ευκαιρίες για εγκαταστάσεις, ταξίδια, μεταφορές, συνδέεται
δηλαδή το γεωγραφικό δεδομένο με τις ιστορικές εξελίξεις. Αν η σχετική δραστηριότητα επικεντρώνεται στον Νείλο, στον μαθητή δίνεται η ευκαιρία επιβεβαίωσης των συμπερασμάτων του, με την παροχή πληροφοριών για άλλα ποτάμια της ευρύτερης περιοχής (Ευρώπη, Ασία), που σημειώνονται με τον ίδιο τρόπο στο χάρτη. Αν μία δραστηριότητα σχετίζεται με τα ταξίδια του Κολόμβου και τις ιστορικές συγκυρίες της αντίστοιχης εποχής, σε μια άλλη δραστηριότητα για το ταξίδι του Μαγγελάνου θα μπορούσαν να εφαρμοστούν ανάλογες λύσεις και να επιβεβαιωθούν αντίστοιχες υποθέσεις. Στο χάρτη σημειώνονται οι περιοχές και τα γεωγραφικά στοιχεία που ενδιαφέρουν και τις δύο δραστηριότητες, ενώ η βάση με τα ιστορικά στοιχεία υποστηρίζει επίσης και τις δύο δραστηριότητες.
Οι ιστορικές πληροφορίες οι οποίες δίνονται στο τοπικό λογισμικό, στο διαδικτυακό ή/και στα φύλλα εργασίας, και στοχεύουν στην εξυπηρέτηση των προτεινόμενων γεωγραφικών-ιστορικών δραστηριοτήτων. Κατά συνέπεια, οι περιεχόμενες ιστορικές πληροφορίες θα έχουν ανάλογη έκταση και θα ταξινομούνται σύμφωνα με τα κατάλληλα κριτήρια, δηλαδή θα αφορούν πόλεις και κράτη που εμπλέκονται στις προτεινόμενες δραστηριότητες. Για παράδειγμα, στη δραστηριότητα «πρωτεύουσες ευρωπαϊκών κρατών και υγρό στοιχείο» θα υπάρχουν ιστορικές πληροφορίες για όλες τις ευρωπαϊκές παραθαλάσσιες ή παραποτάμιες-παραλίμνιες πρωτεύουσες.
Οι πληροφορίες αυτές θα αφορούν: την εποχή ίδρυσης των πόλεων και τις συνθήκες που οδήγησαν στην εξέλιξή τους, με στόχο να συνδυαστεί η γεωγραφική τους θέση με την οικονομική, πληθυσμιακή και πολιτισμική τους εξέλιξη. Ο περιορισμός των ιστορικών δεδομένων επιβάλλεται και από το περιεχόμενο του Προγράμματος Σπουδών (βλ. Γεωγραφία Β΄ Γυμνασίου). Η προσέγγιση των στοιχείων αυτών (π.χ. οικονομία, κοινωνία, πολιτισμός, θρησκεία κ.λπ.), θα είναι ιστορική-διαχρονική, κατά συνέπεια δεν μπορεί να είναι αντικείμενο της επιστήμης της Γεωγραφίας, αφού είναι γνωστό ότι η Γεωγραφία εξετάζει τα στοιχεία αυτά μόνο συγχρονικά.
5. … και μετάβαση σε αναπαραστάσεις του γήινου μαγνητικού πεδίου
Οι μικρόκοσμοι GILBERT αναφέρονται στην κατανόηση της έννοιας του μαγνητικού πεδίου της Γης, αλλά και πως αυτό μπορεί να μελετηθεί και να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές. Το γήινο μαγνητικό πεδίο αν και ως έννοια είναι από τις πλέον ελκυστικές, τελικά η διδασκαλία του δυσκολεύεται από την αδυναμία των μαθητών να αναλύσουν το άνυσμά του στο χώρο σε σχέση με τις γεωγραφικές συντεταγμένες, αλλά και από την αδυναμία τους να αντιληφθούν άμεσα την ύπαρξή του όπως πχ. μπορούν να αντιληφθούν την ύπαρξη της θερμότητας. Oι μικρόκοσμοι Gilbert έρχονται ακριβώς να συμβάλουν σε αυτό και να εξοικειώσουν τους μαθητές με την ύπαρξη και την φύση του γήινου μαγνητικού πεδίου.
Μικρόκοσμος μέτρησης του γήινου μαγνητικού πεδίου
Το γήινο μαγνητικό πεδίο γίνεται άμεσα αισθητό στους μαθητές με τη χρήση της πυξίδας και γι΄ αυτό στο σχολικό εργαστήριο θα πρέπει να επιχειρείται η εξοικείωσή τους με αυτήν και κυρίως μέσω της μέτρησης της κατεύθυνσης του πεδίου. Η μέτρηση στο εργαστήριο όμως, όσο χρήσιμη και αν είναι, περιορίζει τον μαθητή στο να διαπιστώσει και μετρήσει το γήινο μαγνητικό πεδίο μόνο στο σημείο που βρίσκεται.
Στο μικρόκοσμο δίνεται η δυνατότητα στο μαθητή να πάει σε οποιοδήποτε μέρος της Γης και
να μετρήσει τα στοιχεία του γήινου μαγνητικού πεδίου, χρησιμοποιώντας μαγνητόμετρο μέτρησης ολικού πεδίου και πυξίδες. Η επιλογή του τόπου γίνεται είτε πάνω σε μια τρισδιάστατη περιστρεφόμενη υδρόγειο, είτε πάνω σε επίπεδο γεωφυσικό χάρτη. Το ύψος μέτρησης ρυθμίζεται με απευθείας δράση του ποντικιού πάνω στην αναπαράσταση του μαγνητομέτρου στην επιλεγμένη θέση. Μπορεί ακόμη να μεταβάλει και την παράμετρο της ημερομηνίας μέτρησης αφού εισαχθεί όμως στην μεταβολή του πεδίου με τον χρόνο.
Ο μαθητής έχει και τις ενδείξεις τριών οργάνων, μιας πυξίδας που μετράει απόκλιση, μιας πυξίδας τοποθετημένης στο μαγνητικό επίπεδο που μετράει έγκλιση και ενός μαγνητομέτρου ολικού πεδίου. Για κάθε σημείο της Γης μπορεί να έχει ακόμη πέραν της εικονικής μέτρησης και την ανάλυση του ανύσματος του πεδίου. Στην ανάλυση αυτή διακρίνονται σαφώς τα μεγέθη της έντασης, της απόκλισης και της έγκλισης του πεδίου. Του δίνεται ακόμη η δυνατότητα να αναλύει το άνυσμα και σε καρτεσιανές συντεταγμένες. Η προβολή της ανυσματικής αναπαράστασης μπορεί να στρέφεται από τον μαθητή ώστε να διευκολύνεται η παρατήρηση των σχετικών γωνιών και ανυσμάτων.
Μικρόκοσμος γήινου μαγνητικού διπόλου
Η διπολική συνιστώσα του γεωμαγνητικού πεδίου, που αποτελεί και το 95% του 
συνολικού πεδίου, παρουσιάζεται σε άλλη αναπαράσταση όπου ο μαθητής με έναν αριθμό πυξίδων, οι οποίες μπορούν να μετακινούνται ελεύθερα στον χώρο, μπορεί να ελέγχει την παρουσία του πεδίου γύρω από όλον τον πλανήτη Γη. Στο περιβάλλον αυτό μπορεί εύκολα να εξοικειωθεί με την έννοια των δυναμικών γραμμών αλλά και με τη φυσική θέση των μαγνητικών πόλων. Οι μαγνητικές γραμμές του πεδίου εμφανίζονται ή όχι ανάλογα με την επιλογή του μαθητή.
Στο παράθυρο παρουσιάζεται η κυρίαρχη διπολική συνιστώσα του γήινου μαγνητικού πεδίου. Ο μαθητής πειραματίζεται με την τοποθέτηση και μετακίνηση ενός αριθμού πυξίδων και τελικά εξοικειώνεται με την έννοια των δυναμικών γραμμών.
Μικρόκοσμος μαγνητικών χαρτών
Η αποτύπωση των τριών στοιχείων του μαγνητικού πεδίου (ένταση, απόκλιση, έγκλιση) σε χάρτες, διευκολύνει τους μαθητές στο να συνειδητοποιήσουν ότι τα τρία αυτά στοιχεία συνυπάρχουν σε κάθε σημείο και μεταβάλλονται ταυτόχρονα. Οι μαθητές μπορούν για παράδειγμα να παρατηρήσουν τους μαγνητικούς πόλους και στους τρεις χάρτες, να συγκρίνουν τις παρατηρήσεις τους και να διαπιστώσουν ότι έχουν χαρακτηριστικά γνωρίσματα και στις τρεις αποτυπώσεις. Συνειδητοποιούν ακόμη ότι σε πολλά μέρη της γης η πυξίδα δείχνει προς μια κατεύθυνση αρκετά διαφορετική από τον Βορρά.
Οι μαγνητικοί χάρτες του μικρόκοσμου προβάλλονται μαζί ώστε να είναι δυνατή η ταυτόχρονη παρακολούθηση και μεταβολή των στοιχείων του μαγνητικού πεδίου.
Παράδειγμα εφαρμογής της απόκλισης του μαγνητικού πεδίου της Γης σε ναυτικούς χάρτες με άμεση αναφορά στα στοιχεία που την καθορίζουν.
Στον διπλανό χάρτη (η πρώτη απεικόνιση του οποίου έγινε το 1913 από τη Ρωσική Κυβέρνηση) στην περιοχή Yekaterininskaya Gavan με γεωγραφικές συντεταγμένες λ=33ο 28΄ Ε και φ=69ο 13΄Ν έχουμε απόκλιση: 11ο 25΄Ε το έτος 1964, με ετήσια αύξηση 6΄.
Τα παραπάνω στοιχεία προβάλλονται πάνω στο χάρτη στη θέση της βελόνας και επαληθεύονται από το λογισμικό της ΓΑΙΑΣ.
6. Η υλοποίηση των μικρόκοσμων
Η μεθοδολογία ανάπτυξης της ΓΑΙΑΣ είναι βασισμένη στην κατασκευή ψηφίδων λογισμικού (software components) μέσω του Αβάκιου E-Slate. Για αυτό το σκοπό, ορίζει μία ψηφίδα για κάθε αναπαράσταση, η οποία καθορίζεται από τις παιδαγωγικές ανάγκες των εκπαιδευτικών σεναρίων και οι ψηφίδες «δένονται» μεταξύ τους μέσω πιλοτηρίου (στο οποίο συγκεντρώνονται διαφορετικές παράμετροι και αλληλεπιδράσεις των επιμέρους ψηφίδων). Η συγκεκριμένη τεχνική, εκτός του «παντρέματος» της κάθε ψηφίδας με μία διαφορετική αναπαράσταση, παρέχει δυνατότητες επαναχρησιμοποίησης παρόμοιων ψηφίδων σε περισσότερους του ενός μικρόκοσμους και ευκολότερης σύνθεσης μικρόκοσμων. Επιπλέον οι τεχνικές επιλογές της ΓΑΙΑΣ βασίζονται και τις πρόσφατες εξελίξεις στις τρισδιάστατες τεχνολογίες.
7. Συμπεράσματα
Η εισαγωγή του εκπαιδευτικού λογισμικού ΓΑΙΑ στη διδακτική πράξη έχει ως σημείο αφετηρίας την ιδέα της καινοτομικής παρέμβασης. Η εισαγωγή του λογισμικού στην τάξη δεν καταργεί τα δοκιμασμένα μέσα διδασκαλίας. Γι΄ αυτό το λόγο, η ένταξη του λογισμικού γίνεται με τέτοιο τρόπο, ώστε να συνδυάζεται κατάλληλα τόσο με το πείραμα στο εργαστήριο – και με τα άλλα παραδοσιακά εποπτικά μέσα- όσο και με το παραδοσιακό περιβάλλον «χαρτί… μολύβι». Ακολουθώντας τις παιδαγωγικές και σχεδιαστικές αρχές του λογισμικού, θεωρούμε ότι εμπλουτίζουμε τμήμα του Προγράμματος Σπουδών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης με λειτουργικά εκπαιδευτικά σενάρια, υλικό και εργαλεία, υιοθετώντας μία από τις πλέον σύγχρονες μεθοδολογίες ανάπτυξης λογισμικού βασισμένη σε πολλαπλές δισδιάστατες και τρισδιάστατες αναπαραστάσεις, ψηφίδες.
Ν. Δαπόντες, Γ. Κωτσάνης, Β. Καραστάθης, Γ. Δάλκος
Web προσαρμογή: Σαλονικίδης Γιάννης
Σχετικά
Φορτώνει...
Φεβ 3 2011
ΓΑΙΑ ΙΙ
Ν. Δαπόντες, Γ. Κωτσάνης, Β. Καραστάθης, Γ. Δάλκος
Γενικά
Το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ με κεντρικό αντικείμενο πειραματισμού και διερεύνησης τη Γη, περικλείει 7
θεματικές ενότητες με τις οποίες ταξιδεύουμε στην επιφάνεια της Γης, πραγματοποιούμε εικονικά “ταξίδια” στην ατμόσφαιρα αλλά στο εσωτερικό της, υπολογίζουμε την ακτίνα της, μελετάμε τα γεωμαγνητικό πεδίο ενός τόπου και πως από αυτό ανακαλύπτουμε κοιτάσματα, παρακολουθούμε τροχιές δορυφόρων γύρω από τους πλανήτες και τέλος μελετάμε το Ηλιακό μας Σύστημα ή κάποιο άλλο εικονικό.
Τα «εικονικά εργαστήρια» της ΓΑΙΑΣ με τοπική, διαδικτυακή διάσταση και δισδιάστατες – τρισδιάστατες ψηφίδες, προσεγγίζουν διαθεματικά μαθήματα Γεωγραφίας, Φυσικής, Μαθηματικών, Αστρονομίας και Ιστορίας Επιστημών Γυμνασίου – Λυκείου. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει συνοπτικά στις αρχές και τους στόχους του λογισμικού και επικεντρώνεται στον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν οι πολλαπλές αναπαραστάσεις του, η κατάλληλη σύνθεση των οποίων οδηγεί σε διαφορετικά εκπαιδευτικά σενάρια και ποικίλες δραστηριότητες.
1. Εισαγωγή
Το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ ΙΙ αποτελείται από 7 θεματικές ενότητες, τις οποίες ονομάζουμε «κόσμους». Ο καθένας από αυτούς εμπεριέχει έναν ή περισσότερους μικρόκοσμους και στον καθένα από αυτούς αντιστοιχούν διαφορετικά «Εκπαιδευτικά Σενάρια» τα οποία είναι συμβατά με το Πρόγραμμα Σπουδών. Αυτά τα εκπαιδευτικά σενάρια είναι επινοήσεις οι οποίες βασίζονται τόσο στις δυνατότητες με τις οποίες είναι εφοδιασμένος κάθε μικρόκοσμος όσο και στην εννοιολογική ανάλυση του γνωστικού αντικειμένου που κάθε φορά μας ενδιαφέρει. Έτσι, με βάση ένα συγκεκριμένο σενάριο μπορούμε να οργανώνουμε δραστηριότητες που παρουσιάζονται με τη μορφή «Φύλλων Εργασίας». Κάθε δραστηριότητα εξυπηρετεί συγκεκριμένους στόχους (γνώσης – κατανόησης, μεθόδου έρευνας, επίλυσης προβλημάτων) και ενσωματώνει τις προϋποθέσεις ή τους όρους οργανικής ένταξης στη διδακτική πράξη και στη σχολική ζωή.
Η ΓΑΙΑ δεν δημιουργήθηκε έχοντας ως αφετηρία ορισμένα μαθήματα ή κάποιες ενότητες του προγράμματος σπουδών Γεωγραφίας, Φυσικής ή Μαθηματικών. Από αυτή την άποψη, σημείο αφετηρίας της ΓΑΙΑΣ είναι η ιδέα μιας διαθεματικής μελέτης της ίδιας της Γης, κατοικίας του ανθρώπου και πεδίο δράσης του για χιλιάδες χρόνια. Στην ιστορία του πολιτισμού, η ίδια η Γη αποτέλεσε αντικείμενο όχι μόνο στοχασμού αλλά και πρακτικών εφαρμογών. Πρόκειται για ένα αντικείμενο το οποίο εμπλέκεται σε ποικίλες επιστημονικές αναζητήσεις: από τη δορυφοροποίηση και τις τηλεπικοινωνίες μέχρι τη ναυσιπλοΐα, τους σεισμούς, τη μετεωρολογία και την αστρονομία. Στο παραδοσιακό πρόγραμμα σπουδών, η Γη αξιοποιείται ως αντικείμενο μελέτης μόνο όταν είναι τελείως απαραίτητο. Έτσι, οι σχετιζόμενες με τον πλανήτη Γη γνώσεις που αποκτούν τα παιδιά ηλικίας 11 έως 17 χρονών είναι όχι μόνο στατικές, αλλά επιπλέον παραμένουν διάσπαρτες και ασύνδετες μεταξύ τους.
Σε επίπεδο δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, διαφορετικές γνωστικές περιοχές, όπως η Γεωγραφία, τα Μαθηματικά και η Φυσική, απαιτούν ή οικοδομούν έννοιες που σχετίζονται με διαφορετικές αναπαραστάσεις και μοντέλα της Γης, όπως είναι ο παγκόσμιος χάρτης και η υδρόγειος σφαίρα αλλά και το ουράνιο σώμα.
Όμως, εξαιτίας της αδυναμίας μας να πειραματιστούμε με τον πλανήτη μας (ουράνιο αντικείμενο που περιφέρεται και περιστρέφεται, που έχει μαγνητικό πεδίο και ατμόσφαιρα, που έχει δομή στο εσωτερικό του), οι μοντελοποιήσεις και οι προσομοιώσεις καταστάσεων ή φαινομένων θεωρούνται ως οι πλέον κατάλληλες μέθοδοι προσέγγισης της «Γης ως γνωστικού αντικειμένου». Επιπλέον, η αναζήτηση και η επεξεργασία στοιχείων για ορισμένα φαινόμενα που σχετίζονται με τη Γη καθιστούν αναγκαία την αξιοποίηση των υπηρεσιών του Internet, ενώ η προσέγγιση άλλων φυσικών φαινομένων επιβάλλει στους μαθητές ενός σχολείου να κάνουν μετρήσεις και να επικοινωνούν με μαθητές άλλων σχολείων (όπως π.χ. τα προγράμματα GLOBE και The Noon Observation Project).
Τα παραπάνω μας οδήγησαν στην ιδέα να οικοδομήσουμε ένα λογισμικό το οποίο επιδιώκει να εξυπηρετήσει τη διδασκαλία μέσα από δραστηριότητες μοντελοποίησης όσο και μέσα από δραστηριότητες επικοινωνίας και συνεργασίας (δικτυακή διάσταση).
Από καθαρά εκπαιδευτική σκοπιά, σημείο αφετηρίας της ΓΑΙΑΣ είναι η διαπίστωση ότι η διδασκαλία με τα παραδοσιακά μέσα (κιμωλιο-πίνακας,πειραματικές δραστηριότητες, επίλυση προβλημάτων στο περιβάλλον «χαρτί … μολύβι») συναντά δυσκολίες και έχει τα όριά της. Με την κατάλληλη παιδαγωγική αξιοποίηση των νέων δυνατοτήτων που προσφέρουν οι υπολογιστικές και οι δικτυακές τεχνολογίες (προσομοιώσεις φαινομένων και αισθητοποίησή τους μέσω πολλαπλών αναπαραστάσεων, επικοινωνία με άλλους), επιδιώκεται η υπερπήδηση αυτών των εμποδίων.
2. Αρχές και στόχοι του λογισμικού
Τρεις είναι οι κατευθυντήριες ιδέες πάνω στις οποίες βασιστήκαμε στη σχεδίαση και ανάπτυξη του λογισμικού καθώς και τη συγγραφή του συνοδευτικού υλικού (περιεχόμενο κόμβου και βιβλία δασκάλου, μαθητή και χρήστη):
Το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ ΙΙ μπορεί να καλύψει ένα μεγάλο αριθμό ωρών διδασκαλίας στοχεύοντας:
Οι παραπάνω στόχοι επιδιώκεται να επιτευχθούν με την ένταξη στη διδασκαλία των επτά «κόσμων» (ΙΑΣΩΝ, NEWTON, GILBERT, TORICELLI, ΕΡΑΤΟΣΘΕΝΗΣ, ΕΓΚΕΛΑΔΟΣ και ΑΡΙΣΤΑΡΧΟΣ) με τους 20 μικρόκοσμους που συνιστούν το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ ΙΙ. Πεποίθησή μας είναι ότι, στα χέρια του διδάσκοντα, το πρόγραμμα μπορεί να αξιοποιηθεί με ποικίλους τρόπους έτσι ώστε να διευκολύνουν τόσο τον ίδιο όσο και τους μαθητές.
Στο συνοδευτικό υλικό και ειδικότερα στο βιβλίο του δασκάλου προτείνονται όχι μόνο ορισμένες παιδαγωγικές προσεγγίσεις τις οποίες θα μπορούσε να λάβει υπόψη ο διδάσκων για να οικοδομήσει τη δική του διδακτική προσέγγιση, αλλά και συγκεκριμένες δραστηριότητες με τη μορφή «Φύλλων Εργασίας». Σε μια δεύτερη φάση μπορούμε να ενθαρρύνουμε τους μαθητές να πειραματιστούν και να δοκιμάσουν μόνοι τους και ελεύθερα τις ιδέες τους. Σε κάθε περίπτωση αναγνωρίζουμε στους μαθητές μας το δικαίωμα στο «λάθος» αλλά φροντίζουμε ώστε τελικά να διαμορφωθούν οι επιστημονικές ιδέες.
3. Οι μικρόκοσμοι της ΓΑΙΑΣ
Στη ΓΑΙΑ (στη νέα της έκδοση ΙΙ) το αντικείμενο πειραματισμού και διερεύνησης είναι τόσο η ίδια η Γη όσο και
διάφορα φαινόμενα άμεσα σχετιζόμενα με αυτήν. Τα πιο κατάλληλα θέματα που επελέγησαν για μελέτη στο προτεινόμενο πληροφορικό περιβάλλον, και τα οποία αντιστοιχούν σε βασικά περιβάλλοντα με τη μορφή «εικονικού εργαστηρίου», είναι τα ακόλουθα:
4. Με αφετηρία τις αναπαραστάσεις των γεωγραφικών συντεταγμένων
Ο Παγκόσμιος Χάρτης καθώς και οι Επίπεδοι Χάρτες αποτελούν το βασικό σκηνικό μέσα στο οποίο μπορεί να κινηθούν οι εξερευνητές, οχήματα στους μικρόκοσμους του ΙΑΣΟΝΑ. Οι δραστηριότητες μπορεί να αναφέρονται σε εκμάθηση εννοιών (όπως το γεωγραφικό μήκος, το γεωγραφικό πλάτος, η κλίμακα και οι ζώνες, η μέτρηση της διαμέτρου της Γης) καθώς και σε εμπέδωση άλλων, παρόμοιων με αυτές. Η εμπειρία από τη σχολική πράξη αποδεικνύει ότι οι μαθητές μπορεί να διδάσκονται τις έννοιες αυτές με τη βοήθεια εποπτικού υλικού (υδρόγειος σφαίρα, χάρτες με δυνατότητα zoom κτλ.) αλλά δεν τις εμπεδώνουν, ώστε να τους γίνονται μόνιμο κτήμα.
Μικρόκοσμος γεωγραφικών συντεταγμένων (Λάμδα/Φι)
Στο πρώτο «εικονικό εργαστήριο», στην οθόνη εμφανίζεται η Γη ως σφαίρα. σε ένα κεντρικό παράθυρο με τίτλο «Πλανήτης Γη». Πρόκειται για μια τρισδιάστατη αναπαράσταση της Γης την οποία ο μαθητής μπορεί να χειριστεί όπως ακριβώς κάνει με το μοντέλο της υδρόγειας σφαίρας: να την περιστρέφει κατά βούληση, με κλικ και σύρσιμο του ποντικιού πάνω της. Σ΄αυτήν την περίπτωση μιλάμε για «απευθείας χειρισμό» ενός εικονικού αντικειμένου. Παράλληλα, μαζί με την τρισδιάστατη Γη, σε άλλα παράθυρα εμφανίζονται και άλλες δύο αναπαραστάσεις της Γης: η μία με τη γνωστή μορφή του παγκόσμιου χάρτη και η άλλη με τη μορφή ενός επίπεδου χάρτη που δείχνει λεπτομέρειες μιας ευρύτερης περιοχής της γήινης επιφάνειας. Έτσι, στην οθόνη διαθέτουμε τρεις αναπαραστάσεις της επιφάνειας της Γης, οπότε μιλάμε για «πολλαπλές αναπαραστάσεις» του ίδιου πράγματος, βασική έννοια του λογισμικού ΓΑΙΑ ΙΙ.
Οι αναπαραστάσεις αποκτούν νόημα και έχουν ενδιαφέρον για τους μαθητές εφόσον τους εφοδιάσουμε με ένα «αντικείμενο χειρισμού» που παίζει το ρόλο του εξερευνητή. Ως τέτοιο αντικείμενο επιλέξαμε να είναι ένα αεροπλανάκι, ένα ελικόπτερο ή ένας δορυφόρος. Αυτό το «εικονικό αντικείμενο», μπορούμε να το μεταφέρουμε σε διάφορα μέρη της Γης με ποικίλους τρόπους αλλά και να του δώσουμε εντολές ώστε να κινηθεί σε ορισμένη απόσταση σε μια επιθυμητή κατεύθυνση. Σ΄ αυτή την περίπτωση μιλάμε για ποικίλες «ισοδύναμες εισόδους», ενέργειες για να πετύχουμε ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα.
Έτσι, ο εξερευνητής μας μεταβαίνει σε μια συγκεκριμένη θέση είτε με ένα απλό κλικ του ποντικιού σ΄ αυτή τη θέση
είτε δίνοντας δύο αριθμούς (γ. μήκος και γ. πλάτος του τόπου) είτε επιλέγοντας δύο γωνίες (λ, φ) με απευθείας χειρισμό γωνιών στο παράθυρο «τομές». Επιπλέον, με τη βοήθεια οργάνων πλοήγησης που διαθέτει το πιλοτήριο, δίνουμε στον εξερευνητή την επιθυμητή κατεύθυνση ή την απόσταση που θέλουμε να κινηθεί το αντικείμενο. Το ενδιαφέρον βρίσκεται στο γεγονός ότι οι ενέργειες μας πάνω στο αντικείμενο γίνονται φανεροί όχι μόνο στο παράθυρο που αυτό βρίσκεται αλλά και στα άλλα παράθυρα. Τέλος, από το πιλοτήριο μπορούμε να επιλέξουμε τη μορφή του χάρτη (γεωφυσικός, πολιτικός ή σκαρίφημα) και να προκαθορίσουμε τόσο την απόσταση που θέλουμε να διανύσει ο εξερευνητής όσο και την ταχύτητα του. Για να μετράμε εύκολα αποστάσεις πάνω σε χάρτες, προβλέψαμε την ύπαρξη ενός πλήκτρου «μηδενισμού της διανυόμενης απόστασης».
Ο μαθητής εξοικειώνεται όχι μόνο με τις έννοιες παράλληλοι, μεσημβρινοί, πόλοι και Ισημερινός αλλά και με τις βασικές έννοιες όπως κατεύθυνση και μεταβολή της κατεύθυνσης, γεωγραφικό πλάτος και γεωγραφικό μήκος. Στις δραστηριότητες που μπορεί να επινοήσει κανείς συναντάμε ερωτήματα της μορφής «που βρίσκεται», «πόσο απέχει», «πόσος χρόνος απαιτείται» και άλλα παρόμοια.
Τα παιδαγωγικά σενάρια που μπορεί να επινοηθούν βασίζονται στο γεγονός ότι διαθέτουμε ένα αντικείμενο (που μπορούμε να το χειριστούμε με διαφορετικούς τρόπους) και ως περιβάλλον του αντικειμένου έχουμε τις ποικίλες αναπαραστάσεις της επιφάνειας της Γης. Αυτό σημαίνει ότι το περιβάλλον είναι ευνοϊκό για να πραγματοποιούμε διάφορα ταξίδια με σκοπό την επίλυση προβλημάτων αλλά και την εφαρμογή αφηρημένων εννοιών. Ο πρώτος μικρόκοσμος, επομένως, επιτρέπει τη διερεύνηση και την εξοικείωση των μαθητών με την πειραματική μέθοδο έρευνας στις γνωστικές περιοχές της Γεωγραφίας και των μαθηματικών του Προγράμματος Σπουδών.
Μικρόκοσμος γεωφυσικών και πολιτικών δεδομένων (Κόσμος)
Ο δεύτερος μικρόκοσμος εισάγει το μαθητή στην έρευνα με τη βοήθεια μιας βάσης Γεωγραφικών Δεδομένων και του παγκόσμιου χάρτη. Πρωταγωνιστής και εδώ είναι ο εξερευνητής που μπορεί να μετακινείται, με τους γνωστούς τρόπους, πάνω στον Παγκόσμιο χάρτη. Ο συνδυασμός του εξερευνητή με τα στοιχεία της Βάσης Γεωγραφικών Δεδομένων (195 χώρες, τον πληθυσμό τους, τις πρωτεύουσες και τις γεωγραφικές τους συντεταγμένες και άλλα στοιχεία) ανοίγει νέες προοπτικές για επινόηση νέων δραστηριοτήτων που είναι ενδιαφέρουσες για τους μαθητές. Και σ΄ αυτήν την περίπτωση είναι δυνατόν να μεταβαίνει ο μαθητής από μια επιλεγμένη εγγραφή της Βάσης σε αντίστοιχα στοιχεία των δύο άλλων αναπαραστάσεων.
Ο μικρόκοσμος αποτελεί ευνοϊκό περιβάλλον για αναζήτηση στοιχείων που θα χρειαζόταν στην επίλυση ενός προβλήματος σε έναν άλλο μικρόκοσμο.
Τα παιδαγωγικά σενάρια μπορεί να αναφέρονται στην πραγματοποίηση ταξιδιών με σκοπό την επίλυση προβλημάτων ή στην εξοικείωση με τις έννοιες που αναφέρθηκαν στον προηγούμενο μικρόκοσμο. Στην πραγματικότητα, το περιβάλλον προσφέρει εναλλακτικούς τρόπους που εμπλουτίζουν τους στόχους της διδασκαλίας.
Μικρόκοσμοι ιστορίας πρωτευουσών κρατών και υγρού στοιχείου (Ευρώπη, Κόσμος)
Οι δραστηριότητες στους μικρόκοσμους αυτούς έχουν ως αφετηρία τον πολιτικό ή γεωφυσικό χάρτη. Η παρατήρηση των γεωγραφικών στοιχείων αποτελεί προϋπόθεση για την πραγματοποίηση των δραστηριοτήτων, ενώ η βάση των ιστορικών στοιχείων παρέχει την απαιτούμενη πληροφόρηση στον μαθητή. Οι γεωγραφικές περιοχές που επιλέγονται (με σημείο αναφοράς μια πόλη) για την οργάνωση της δραστηριότητας, σημειώνονται στο χάρτη κατάλληλα, ώστε να είναι δυνατή η άντληση ιστορικών πληροφοριών για τις περιοχές αυτές. Είναι προφανές ότι στην περίπτωση που απαιτείται πληροφόρηση για ιστορικά στοιχεία σχετικά με άλλους μικρόκοσμους, γίνεται παραπομπή και στο διαδικτυακό υλικό. Έτσι ο μαθητής περιηγείται ταυτόχρονα γεωγραφικές περιοχές και ιστορικά δεδομένα, αντιμετωπίζοντας με απόλυτα διαθεματικό τρόπο την Ιστορία και τη Γεωγραφία.
Οι ιστορικές πληροφορίες που περιλαμβάνονται στον ΙΑΣΟΝΑ οργανώνονται σύμφωνα με το είδος των δραστηριοτήτων που έχουν δημιουργηθεί ή άλλων συναφών, που μπορεί να επινοηθούν από τους διδάσκοντες ή τους μαθητές. Αυτό σημαίνει ότι επιτρέπουν στον μαθητή τόσο την περιήγηση για την άντληση των απαραίτητων για τη δραστηριότητα ιστορικών πληροφοριών, όσο και τη βαθύτερη διερεύνηση συναφών ιστορικών φαινομένων ή καταστάσεων.
Για παράδειγμα, ένα μεγάλο ποτάμι παρέχει ευκαιρίες για εγκαταστάσεις, ταξίδια, μεταφορές, συνδέεται
δηλαδή το γεωγραφικό δεδομένο με τις ιστορικές εξελίξεις. Αν η σχετική δραστηριότητα επικεντρώνεται στον Νείλο, στον μαθητή δίνεται η ευκαιρία επιβεβαίωσης των συμπερασμάτων του, με την παροχή πληροφοριών για άλλα ποτάμια της ευρύτερης περιοχής (Ευρώπη, Ασία), που σημειώνονται με τον ίδιο τρόπο στο χάρτη. Αν μία δραστηριότητα σχετίζεται με τα ταξίδια του Κολόμβου και τις ιστορικές συγκυρίες της αντίστοιχης εποχής, σε μια άλλη δραστηριότητα για το ταξίδι του Μαγγελάνου θα μπορούσαν να εφαρμοστούν ανάλογες λύσεις και να επιβεβαιωθούν αντίστοιχες υποθέσεις. Στο χάρτη σημειώνονται οι περιοχές και τα γεωγραφικά στοιχεία που ενδιαφέρουν και τις δύο δραστηριότητες, ενώ η βάση με τα ιστορικά στοιχεία υποστηρίζει επίσης και τις δύο δραστηριότητες.
Οι ιστορικές πληροφορίες οι οποίες δίνονται στο τοπικό λογισμικό, στο διαδικτυακό ή/και στα φύλλα εργασίας, και στοχεύουν στην εξυπηρέτηση των προτεινόμενων γεωγραφικών-ιστορικών δραστηριοτήτων. Κατά συνέπεια, οι περιεχόμενες ιστορικές πληροφορίες θα έχουν ανάλογη έκταση και θα ταξινομούνται σύμφωνα με τα κατάλληλα κριτήρια, δηλαδή θα αφορούν πόλεις και κράτη που εμπλέκονται στις προτεινόμενες δραστηριότητες. Για παράδειγμα, στη δραστηριότητα «πρωτεύουσες ευρωπαϊκών κρατών και υγρό στοιχείο» θα υπάρχουν ιστορικές πληροφορίες για όλες τις ευρωπαϊκές παραθαλάσσιες ή παραποτάμιες-παραλίμνιες πρωτεύουσες.
Οι πληροφορίες αυτές θα αφορούν: την εποχή ίδρυσης των πόλεων και τις συνθήκες που οδήγησαν στην εξέλιξή τους, με στόχο να συνδυαστεί η γεωγραφική τους θέση με την οικονομική, πληθυσμιακή και πολιτισμική τους εξέλιξη. Ο περιορισμός των ιστορικών δεδομένων επιβάλλεται και από το περιεχόμενο του Προγράμματος Σπουδών (βλ. Γεωγραφία Β΄ Γυμνασίου). Η προσέγγιση των στοιχείων αυτών (π.χ. οικονομία, κοινωνία, πολιτισμός, θρησκεία κ.λπ.), θα είναι ιστορική-διαχρονική, κατά συνέπεια δεν μπορεί να είναι αντικείμενο της επιστήμης της Γεωγραφίας, αφού είναι γνωστό ότι η Γεωγραφία εξετάζει τα στοιχεία αυτά μόνο συγχρονικά.
5. … και μετάβαση σε αναπαραστάσεις του γήινου μαγνητικού πεδίου
Οι μικρόκοσμοι GILBERT αναφέρονται στην κατανόηση της έννοιας του μαγνητικού πεδίου της Γης, αλλά και πως αυτό μπορεί να μελετηθεί και να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές. Το γήινο μαγνητικό πεδίο αν και ως έννοια είναι από τις πλέον ελκυστικές, τελικά η διδασκαλία του δυσκολεύεται από την αδυναμία των μαθητών να αναλύσουν το άνυσμά του στο χώρο σε σχέση με τις γεωγραφικές συντεταγμένες, αλλά και από την αδυναμία τους να αντιληφθούν άμεσα την ύπαρξή του όπως πχ. μπορούν να αντιληφθούν την ύπαρξη της θερμότητας. Oι μικρόκοσμοι Gilbert έρχονται ακριβώς να συμβάλουν σε αυτό και να εξοικειώσουν τους μαθητές με την ύπαρξη και την φύση του γήινου μαγνητικού πεδίου.
Μικρόκοσμος μέτρησης του γήινου μαγνητικού πεδίου
Το γήινο μαγνητικό πεδίο γίνεται άμεσα αισθητό στους μαθητές με τη χρήση της πυξίδας και γι΄ αυτό στο σχολικό εργαστήριο θα πρέπει να επιχειρείται η εξοικείωσή τους με αυτήν και κυρίως μέσω της μέτρησης της κατεύθυνσης του πεδίου. Η μέτρηση στο εργαστήριο όμως, όσο χρήσιμη και αν είναι, περιορίζει τον μαθητή στο να διαπιστώσει και μετρήσει το γήινο μαγνητικό πεδίο μόνο στο σημείο που βρίσκεται.
Στο μικρόκοσμο δίνεται η δυνατότητα στο μαθητή να πάει σε οποιοδήποτε μέρος της Γης και
να μετρήσει τα στοιχεία του γήινου μαγνητικού πεδίου, χρησιμοποιώντας μαγνητόμετρο μέτρησης ολικού πεδίου και πυξίδες. Η επιλογή του τόπου γίνεται είτε πάνω σε μια τρισδιάστατη περιστρεφόμενη υδρόγειο, είτε πάνω σε επίπεδο γεωφυσικό χάρτη. Το ύψος μέτρησης ρυθμίζεται με απευθείας δράση του ποντικιού πάνω στην αναπαράσταση του μαγνητομέτρου στην επιλεγμένη θέση. Μπορεί ακόμη να μεταβάλει και την παράμετρο της ημερομηνίας μέτρησης αφού εισαχθεί όμως στην μεταβολή του πεδίου με τον χρόνο.
Ο μαθητής έχει και τις ενδείξεις τριών οργάνων, μιας πυξίδας που μετράει απόκλιση, μιας πυξίδας τοποθετημένης στο μαγνητικό επίπεδο που μετράει έγκλιση και ενός μαγνητομέτρου ολικού πεδίου. Για κάθε σημείο της Γης μπορεί να έχει ακόμη πέραν της εικονικής μέτρησης και την ανάλυση του ανύσματος του πεδίου. Στην ανάλυση αυτή διακρίνονται σαφώς τα μεγέθη της έντασης, της απόκλισης και της έγκλισης του πεδίου. Του δίνεται ακόμη η δυνατότητα να αναλύει το άνυσμα και σε καρτεσιανές συντεταγμένες. Η προβολή της ανυσματικής αναπαράστασης μπορεί να στρέφεται από τον μαθητή ώστε να διευκολύνεται η παρατήρηση των σχετικών γωνιών και ανυσμάτων.
Μικρόκοσμος γήινου μαγνητικού διπόλου
Η διπολική συνιστώσα του γεωμαγνητικού πεδίου, που αποτελεί και το 95% του
συνολικού πεδίου, παρουσιάζεται σε άλλη αναπαράσταση όπου ο μαθητής με έναν αριθμό πυξίδων, οι οποίες μπορούν να μετακινούνται ελεύθερα στον χώρο, μπορεί να ελέγχει την παρουσία του πεδίου γύρω από όλον τον πλανήτη Γη. Στο περιβάλλον αυτό μπορεί εύκολα να εξοικειωθεί με την έννοια των δυναμικών γραμμών αλλά και με τη φυσική θέση των μαγνητικών πόλων. Οι μαγνητικές γραμμές του πεδίου εμφανίζονται ή όχι ανάλογα με την επιλογή του μαθητή.
Στο παράθυρο παρουσιάζεται η κυρίαρχη διπολική συνιστώσα του γήινου μαγνητικού πεδίου. Ο μαθητής πειραματίζεται με την τοποθέτηση και μετακίνηση ενός αριθμού πυξίδων και τελικά εξοικειώνεται με την έννοια των δυναμικών γραμμών.
Μικρόκοσμος μαγνητικών χαρτών
Παράδειγμα εφαρμογής της απόκλισης του μαγνητικού πεδίου της Γης σε ναυτικούς χάρτες με άμεση αναφορά στα στοιχεία που την καθορίζουν.
Στον διπλανό χάρτη (η πρώτη απεικόνιση του οποίου έγινε το 1913 από τη Ρωσική Κυβέρνηση) στην περιοχή Yekaterininskaya Gavan με γεωγραφικές συντεταγμένες λ=33ο 28΄ Ε και φ=69ο 13΄Ν έχουμε απόκλιση: 11ο 25΄Ε το έτος 1964, με ετήσια αύξηση 6΄.
Τα παραπάνω στοιχεία προβάλλονται πάνω στο χάρτη στη θέση της βελόνας και επαληθεύονται από το λογισμικό της ΓΑΙΑΣ.
6. Η υλοποίηση των μικρόκοσμων
Η μεθοδολογία ανάπτυξης της ΓΑΙΑΣ είναι βασισμένη στην κατασκευή ψηφίδων λογισμικού (software components) μέσω του Αβάκιου E-Slate. Για αυτό το σκοπό, ορίζει μία ψηφίδα για κάθε αναπαράσταση, η οποία καθορίζεται από τις παιδαγωγικές ανάγκες των εκπαιδευτικών σεναρίων και οι ψηφίδες «δένονται» μεταξύ τους μέσω πιλοτηρίου (στο οποίο συγκεντρώνονται διαφορετικές παράμετροι και αλληλεπιδράσεις των επιμέρους ψηφίδων). Η συγκεκριμένη τεχνική, εκτός του «παντρέματος» της κάθε ψηφίδας με μία διαφορετική αναπαράσταση, παρέχει δυνατότητες επαναχρησιμοποίησης παρόμοιων ψηφίδων σε περισσότερους του ενός μικρόκοσμους και ευκολότερης σύνθεσης μικρόκοσμων. Επιπλέον οι τεχνικές επιλογές της ΓΑΙΑΣ βασίζονται και τις πρόσφατες εξελίξεις στις τρισδιάστατες τεχνολογίες.
7. Συμπεράσματα
Η εισαγωγή του εκπαιδευτικού λογισμικού ΓΑΙΑ στη διδακτική πράξη έχει ως σημείο αφετηρίας την ιδέα της καινοτομικής παρέμβασης. Η εισαγωγή του λογισμικού στην τάξη δεν καταργεί τα δοκιμασμένα μέσα διδασκαλίας. Γι΄ αυτό το λόγο, η ένταξη του λογισμικού γίνεται με τέτοιο τρόπο, ώστε να συνδυάζεται κατάλληλα τόσο με το πείραμα στο εργαστήριο – και με τα άλλα παραδοσιακά εποπτικά μέσα- όσο και με το παραδοσιακό περιβάλλον «χαρτί… μολύβι». Ακολουθώντας τις παιδαγωγικές και σχεδιαστικές αρχές του λογισμικού, θεωρούμε ότι εμπλουτίζουμε τμήμα του Προγράμματος Σπουδών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης με λειτουργικά εκπαιδευτικά σενάρια, υλικό και εργαλεία, υιοθετώντας μία από τις πλέον σύγχρονες μεθοδολογίες ανάπτυξης λογισμικού βασισμένη σε πολλαπλές δισδιάστατες και τρισδιάστατες αναπαραστάσεις, ψηφίδες.
Ν. Δαπόντες, Γ. Κωτσάνης, Β. Καραστάθης, Γ. Δάλκος
Web προσαρμογή: Σαλονικίδης Γιάννης
Κοινοποιήστε:
Σχετικά
By eduportal • Εκπαιδευτικό Λογισμικό • 0 • Tags: ΓΑΙΑ ΙΙ, Νίκος Δαπόντες