עקרונות עיצוב לתוכניות לימודים מבוססות מחשב

1. עקרונות עיצוב לתוכניות לימודים מבוססות מחשב The Design Principles Database: A new form of synthesis יעל קלי המחלקה להוראת הטכנולוגיה והמדעים CILT (Center for Innovative Learning Technologies) TELS (Technology Enhanced Learning in Science) סמינר במחלקה להוראת המדעים והטכנולוגיה 11/11/2003

2. צורך הולך וגדל בסינתיזה של הידע המצטבר בתחום עיצוב תוכניות לימודים מבוססות מחשב • עיצוב תוכניות לימודים – תהליך איטרטיבי סיזיפי (עם קרדיט אקדמי מינימאלי). • למרות שקיימות מסגרות תיאוריתיות מבוססות לגבי למידה והוראה, התרגום שלהן לחומרי למידה מבוססי מחשב אינו מובן מאליו. המעצב נדרש "להמציא את הגלגל".... • הידע והניסיון שקיים בתחום הוא מבוזר ובלתי פורמאלי - המסגרות המקובלות לדיווח על עיצוב תוכניות לימודים אינן מעודדות למידה מניסיון של אחרים (מחקרי הערכה ללא הכללה; דיווח על הצלחות ולא על התהליך). • מחקרי עיצוב (Design-Based Research) (Brown, 1992; Collins 1992) - פרדיגמה מחקרית חדשה שנותנת פתח לפרסום תהליכי עיצוב, ולמסקנות הנובעות ממנו. • מכיוון שהתחום חדש (יחסית) – קיים חוסר בתשתית רעיונית משותפת, ואפילו בטרמינולוגיה משותפת שתאפשר איגום הידע והפיכתו לשימושי עבור עיצוב ופיתוח של לומדות חדשות, ועבור התפתחות אקדמית של התחום.

3. The Design Principles Database: A New Form of Synthesis • בכנס של CILT 2000, קבוצה של מובילים מהתחום של עיצוב לומדה בארה"ב הציעו להקים מאגר ידע שייבנה עבור הקהילה, על-ידי הקהילה, על מנת שנוכל לקדם את התחום הן ברמה האקדמית/מחקרית, והן ברמה המעשית. • מטרת הפרויקט: לפתח מאגר ידע שיאפשר למעצבי לומדה לפרסם את רעיונותיהם וניסיונם (מגובה במחקר), ולקשור אותם לרעיונות ולניסיון של מעצבים אחרים, תוך שימוש באבני בניין של "עקרונות עיצוב".

4. סוגיות שאנו מתלבטים בהן בפיתוח מאגר עקרונות העיצוב • איך יוצרים סינתיזה? • כיצד לתת משמעות ל"סיסמאות" שבעקרונות העיצוב? • רזולוציה – מהו גודל היחידה (grain-size) המתאים? • מגבלות (limits, tradeoffs, pitfalls) – כיצד ללמוד מטעויות של אחרים? • כיצד מתעדים חילוקי דעות? • איך אוספים אינפורמציה? • איך שומרים על איכות אינפורמציה? ניתן להיכנס למאגר מ- http://wise.berkeley.edu/design

5. כיצד ליצור סינתיזה? כיצד לתת משמעות ל"סיסמאות"? הפיתרון במאגר: ניתן לפרסם במאגר עקרונות עיצוב רק לאחר קישורם לדוגמאות לומדה (וההיפך). הממשק מעודד קישור לעקרונות עיצוב ולרעיונות של אחרים. הבעיה: עקרונות עיצוב אינם יכולים לעמוד בפני עצמם. המשמעות של עיקרון העיצוב מתקבלת באמצעות קישור לאוסף של דוגמאות לומדה (software features)

6. Connection 2: Legacy cycle http://peabody.vanderbilt.edu/ctrs/ltc/brophys/legacy1.html Example Design Principle:Provide a Visual Overview of the Inquiry Process

7. Provide a Visual Overview for the Inquiry Process (Cont.) Connection 3: Symphony inquiry wheel http://hi-ce.org/teacherworkroom/software/symphony

8. Connection 1: WISE inquiry map http://wise.berkeley.edu/ Provide a Visual Overview for the Inquiry Process (Cont.)

9. Meta-Principle Pragmatic-Principle Pragmatic-Principle Specific Principle Specific Principle Specific Principle רזולוציה של עקרונות עיצוב:מהו גודל היחידה (grain-size) המתאים? הבעיה: גודל היחידה צריך להיות מספיק ספציפי כדי שיוכל להנחות עיצוב של לומדות חדשות... ... אך גם מספיק כללי כדי לקשור בין תחומי תוכן שונים.

10. היררכיה של עקרונות עיצוב במאגר – הדגמה באמצעות Geo3D Meta-Principle Pragmatic Principle Specific Principle (feature rationale) Geo3D

11. אפיון היכולות המרחביות הדרושות בגיאולוגיה מבניתמחקר מקדים לפיתוח Geo3D: שיטות • מדגם • 115 תלמידים משלוש כיתות י' בתיכון מקיף במרכז הארץ • לא למדו גיאולוגיה כמקצוע מוגבר • כלי מחקר • GeoSAT שכלל 13 שאלות • ראיונות מובנים • הליך • בחינת כל המדגם באמצאות השאלון • קטגוריזציה של התשובות • ראיונות עם 6 תלמידים שייצגו קטגוריות שונות

12. מחקר מקדים לפיתוח Geo3D: תוצאות תשובות שגויות המבוססות על אלמנטים חיצוניים של המבנה

13. מחקר מקדים לפיתוח Geo3D: תוצאות תשובות שגויות המראות על ניסיון לייצג אלמנטים פנימיים של המבנה

14. מחקר מקדים לפיתוח Geo3D: מסקנות (חלקי) שני גורמים משלימים דרושים על-מנת לפתור את הבעיות של GeoSAT: • יכולת שקראנו לה VPA (Visual Penetration Ability) המאפשרת לתלמידים ליצור מניפולציה ויזואלית של חדירה לדמות המנטאלית של המבנה. • יכולת לדמיין את המבנה המרחבי של השכבות המרכיבות את המבנה.

15. הדגמת Geo3D Yael Kali and Nir OrionWeizmann Institute of Science, Israel ניתן להוריד את התוכנה (עברית/אנגלית) מאתר המחלקה/סגל/יעל קלי

16. Provide a visual overview of the inquiry process ArgusLab BlockStacking היררכיה של עקרונות עיצוב במאגר Meta-Principle Make Thinking Visible Pragmatic Principle Provide dynamic visual aids for the perception of 3D phenomena Specific Principle (feature rationale) Geo3D הסבר לגבי סוגי ההמחשות שאנחנו מצאנו כיעילות לפיתוח של תפישה תלת מימדית בקונטקסט של מבנים גיאולוגיים

17. מגבלות (limits, tradeoffs, pitfalls): מהם הגבולות של עיקרון העיצוב? מתי הוא מפסיק לעבוד? מה מרוויחים ומה מפסידים כאשר מעצבים לאור העיקרון? כיצד אחרים יכולים ללמוד מטעויות שלך?

18. מגבלות (limits, tradeoffs, pitfalls):כיצד אחרים יכולים להימנע מטעויות שלנו? Design Principle Provide dynamic visual aids for perception of 3D phenomena רצוי לאפשר לתלמידים ליצור דמות מנטאלית (mental image) של התופעה לפני שהם צופים בעזרים הויזואליים. למשל, על-ידי ציור שמנבא איך תיראה התופעה לאחר מניפולציה. Feature

19. חשיבות הדיונים – כיצד מתעדים חילוקי דעות? פורום לכל אלמנט במאגר עקרונות עיצוב ברמות השונות, דוגמאות לומדה, קשרים בין עקרונות לדוגמאות ניתן למיין את רשימת עקרונות העיצוב על פי מספר התגובות בדיון דיונים ציבוריים לגבי חילוקי דעות בין מעצבים הם לא פחות מעניינים מעקרונות העיצוב!

20. איך אוספים אינפורמציה? עריכת סדנאות מקוונות עם מובילי התחום בארה"ב עבודה בצוותים f2f (מנחה/מונחה) שבוע 1 - פרסום דוגמאות לומדה (features) ועקרונות עיצוב ספציפיים שבוע 2 - העלאת עקרונות עיצוב פרגמטיים הקושרים בין features של צוותים שונים. פרסום עקרונות עיצוב במאגר זו משימה לא קלה (קישורים בין עקרונות ודוגמאות של אחרים, קישורים היררכיים...) הבעיה – כיצד לגרום למעצבים לתרום למאגר?

21. איך לשמור על איכות אינפורמציה? כיוון אפשרי: מינוי צוות עריכה שישמור על איכות האינפורמציה על ידי זיהוי החפיפות, הסתירות והחסרים, ועריכת דיונים פומביים בין תורמי הנתונים. מחקר: תוצאות ראשוניות בעיות: כיום כל אחד יכול לתרום למאגר. כיצד נקבע בעתיד אילו נתונים יפורסמו ואלו לא? כיצד נתמודד עם בעיות של עקרונות חופפים? עקרונות סותרים? עקרונות חסרים?

22. מחקר ראשוני: שיטות • ניתוח איכותי (ראשוני) של פרוטוקול הדיונים האסינכוניים שהתרחשו במסגרת הסדנא הבינלאומית המקוונת (כ 30 משתתפים, צוותים מנחה/מונחה). • ראיונות עם שלושה ממשתתפי הסדנא. לקראת הראיונות: מציאת אפשרויות לחפיפה, סתירה, חוסר קישור בין עיקרון העיצוב של המרואיין לנתונים אחרים במערכת. שאלות הראיון: • האם קיימת סתירה בין עיקרון העיצוב שלך לעיקרון עיצוב....? • האם קיימת חפיפה בין עיקרון העיצוב שלך לעיקרון העיצוב....? • האם ניתן לקשר את עיקרון העיצוב שלך לדוגמת הלומדה.....?

23. מחקר ראשוני: תוצאות • ניתוח הדיונים: • למשתתפים היה קל לתרום features ועקרונות עיצוב משל עצמם תוך שימוש במסגרת הרעיונית הטבועה במאגר (שימוש במונחים, במבנה, במערכת הקישורים). • ... אך היה להם קשה ליצור סינתיזה בין עקרונות העיצוב שלהם לעקרונות העיצוב של עמיתיהם. • ניתוח הראיונות: העיסוק בבחינת חפיפה,סתירה, קישור אפשריים גרם ל: • חידוד עיקרון העיצוב • העלאת רעיונות ל features חדשים • העלאת שאלות שיכולות להוות שאלות מחקר חדשות

24. מה הלאה? • פיתוח גירסה משופרת של התוכנה • פתיחת המאגר בפני לקהלי-יעד אחרים העשויים להפיק תועלת מהמאגר (מורים, סטודנטים להוראה). • יצירתממשקים מיוחדים לקהלי-היעד השונים. • העשרת המאגר על ידי סדנאות נוספות. • שיפור פעילויות הסדנא בעקבות המחקר (פחות עבודה משותפת על עקרונות עיצוב, יותר עיסוק בהשוואה בין רעיונות) • מינוי צוות עריכה שישמור על איכות האינפורמציה על ידי זיהוי החפיפות, הסתירות והחסרים, ועריכת דיונים פומביים בין תורמי הנתונים. • עריכת מחקר לבחינת אופן השימוש במערכת והשפעתה: • על פיתוח תוכניות לימודים מבוססות מחשב חדשות. • על התפתחות הקהילייה של מעצבי הלומדה.