|
Β΄ ΚΟΙΝΟΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΣΤΗΡΙΞΗΣ
ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ
ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΡΧΙΚΗΣ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗΣ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗΣ
Ενέργεια 3.2β «Έρευνα »
Τα ερευνητικά έργα της Ενέργειας 3.2β «Έρευνα» συγχρηματοδοτήθηκαν από κοινοτικούς και εθνικούς πόρους στο πλαίσιο του ΕΠΕΑΕΚ (Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Εκπαίδευσης και Αρχικής Επαγγελματικής Κατάρτισης), Β΄ ΚΠΣ (Κοινοτικό Πλαίσιο Στήριξης, 1997-2000). Το Κέντρο Εκπαιδευτικής Έρευνας ανέλαβε την εποπτεία σαράντα οκτώ ερευνητικών έργων στο πλαίσιο της παραπάνω Ενέργειας. Υπεύθυνος της Ενέργειας 3.2β ήταν ο Kαθηγητής Μιχάλης Κασσωτάκης και Χειριστής ο Δρ. Βασίλης Σβολόπουλος.
Επιστημονικός Υπεύθυνος: Βασίλειος Πετρίδης
Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Σκοπιμότητα
Οι στόχοι αυτού του έργου περιελάμβαναν:
- Συνεχή διαδικασία αυτό-αξιολόγησης υλοποιούμενη από το προτεινόμενο λογισμικό.
- Ενσωμάτωση αριθμητικού λογισμικού καθώς και χρήση μιας βάσης δεδομένων (ΒΔ) με σκοπό την αντιμετώπιση πραγματικών προβλημάτων σχεδίασης κατά τη διδασκαλία. Επιπλέον στόχος ήταν η σύνδεση με το Internet ώστε να υπάρξει η δυνατότητα πρόσβασης σε πληροφορίες που ανανεώνονται διαρκώς.
- Δυνατότητα αυτοματοποιημένης προσαρμογής της εξάσκησης του κάθε φοιτητή στο δικό του ρυθμό πρόσληψης γνώσης μέσω ενός μηχανισμού αυτό-αξιολόγησης και πρότασης προβλημάτων.
- Στατιστική ανάλυση των συγκεντρωτικών αποτελεσμάτων για τη βελτιστοποίηση της χρήσης των υπαρχόντων πόρων και της παροχής νέων πόρων.
Λογισμικό
Στα πλαίσια του προγράμματος αναπτύχθηκαν τρεις ξεχωριστές εφαρμογές για την υποστήριξη του εργαστηριακού μέρους των μαθημάτων
- «Κλασσικός Αυτόματος Έλεγχος» και «Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου»,
- «Αρχιτεκτονική Υπολογιστών» και «Βιομηχανική Πληροφορική», και
- «Μικροεπεξεργαστές και Περιφερειακά» και «Συστήματα Μικροϋπολογιστών» που διδάσκονται στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Η/Υ της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ.
Ακολουθούν οι συνοπτικές περιγραφές των τριών αυτών εφαρμογών:
Λογισμικό ΕΛΣΑΕ για εξάσκηση στα μαθήματα «Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Ι» και «Κλασσικός Αυτόματος Έλεγχος»
Τα βασικά στοιχεία της εφαρμογής ΕΛΣΑΕ για την υποστήριξη του εργαστηριακού μέρους των μαθημάτων «Κλασσικός Αυτόματος Έλεγχος» και «Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου» είναι:
α) η εμφάνιση σελίδων θεωρίας σε μορφή υπερκειμένου (hypertext) που είναι σχετικές με τα παραπάνω μαθήματα, με δυνατότητα γρήγορης μετακίνησης μεταξύ θεματικών ενοτήτων με συνδέσμους (links).
β) η δυνατότητα επίλυσης ασκήσεων σχετικών με την θεωρία. Στο Σχ.1 παρουσιάζονται ενδεικτικά διάφορα παράθυρα της εφαρμογής ΕΛΣΑΕ για επικοινωνία με το χρήστη. Οι ασκήσεις περιλαμβάνονται σε μία βάση δεδομένων και διαβαθμίζονται ανάλογα με το κεφάλαιο θεωρίας που αναφέρονται, τον τύπο τους και την δυσκολία τους. Ο χρήστης έχει την δυνατότητα επίλυσης των ασκήσεων μέσω του MATLAB, στις οποίες και βαθμολογείται από το ΕΛΣΑΕ με κλιμακωτό τρόπο. Έτσι επιτυγχάνεται η αυτοαξιολόγηση των φοιτητών στην μεθοδολογία επίλυσης ασκήσεων. Επίσης η εφαρμογή μπορεί να προτείνει ασκήσεις στους φοιτητές (αυτοδιδασκαλία) ανάλογα με την τρέχουσα βαθμολογία του καθενός που διαμορφώνεται ως ένα άνυσμα μαθησιακής κατάστασης (τρεις βαθμολογίες μία για κάθε τύπο ασκήσεων: Μαθηματικές, Αλγοριθμικές, Σχεδίασης).
γ) Η εφαρμογή περιλαμβάνει διαδραστικά (interactive) εργαλεία (παραγωγή γραφημάτων συστήματος με γραφική τοποθέτηση πόλων-μηδενικών) που βοηθούν τους σπουδαστές στην κατανόηση εννοιών και στην επίλυση ασκήσεων.
δ) Η εφαρμογή λειτουργεί τόσο τοπικά όσο και δικτυακά δίνοντας ευελιξία στη χρήση της και έχοντας το πλεονέκτημα κεντρικού ελέγχου / ενημέρωσης και παρέμβασης από απόσταση.
ε) Η εφαρμογή περιλαμβάνει ολοκληρωμένο σύστημα βοήθειας στην ελληνική γλώσσα.
Επίσης αναπτύχθηκε μία ξεχωριστή εφαρμογή (ΕΛΣΑΕ-Server) για τον έλεγχο και επίβλεψη των εργαστηριακών μαθημάτων από απόσταση με δυνατότητα παρέμβασης του επιβλέποντος στον καθορισμό των προτεινόμενων ασκήσεων. Τέλος, συμπληρωματικά προς τις σελίδες υπερκειμένου της θεωρίας αναπτύχθηκε επιπλέον ένα Γράφημα Εννοιών σε μορφή υπερκειμένου (HTML) όπου παραθέτονται σε μορφή δένδρου οι έννοιες που περιλαμβάνονται στις σελίδες θεωρίας καθώς και οι συσχετισμοί τους.
Λογισμικό εξάσκησης στα μαθήματα «Αρχιτεκτονική Υπολογιστών»
και «Βιομηχανική Πληροφορική»
Το λογισμικό, που αναπτύχθηκε για το μάθημα «Αρχιτεκτονική Υπολογιστών» αποτελείται από τα εξής τρία τμήματα (modules):
- Web Server,
- Citrix Metaframe - Terminal Server Citrix, και
- SQL Server.
Το πρώτο τμήμα (Web Server) επιτρέπει την δημοσίευση σελίδων HTML με την θεωρία, την πρόσβαση μέσω web στις βάσεις δεδομένων με τα στοιχεία των φοιτητών, και τις ασκήσεις. Το δεύτερο μέρος (Citrix Metaframe - Terminal Server Citrix) επιτρέπει την απομακρυσμένη εκτέλεση των εκπαιδευτικών εφαρμογών του μαθήματος στο περιβάλλον ενός προσομοιωτή. Το τρίτο τμήμα (SQL Server) λειτουργεί ως εξυπηρετητής των σχεσιακών βάσεων δεδομένων με τα στοιχεία των φοιτητών, των ασκήσεων και των βαθμολογιών.
Το λογισμικό, που αναπτύχθηκε για το μάθημα «Βιομηχανική Πληροφορική» παρέχει τις ίδιες υπηρεσίες, έχει την ίδια αρχιτεκτονική και τον ίδιο τρόπο επικοινωνίας με το χρήστη με το λογισμικό εξάσκησης που αναπτύχθηκε για το μάθημα «Αρχιτεκτονική Υπολογιστών». Η μόνη διαφορά του είναι ως προς το είδος, το αριθμό και τον τύπο των προσομοιωτών που χρησιμοποιεί. Στο λογισμικό αυτό έχουν ενσωματωθεί δύο προσομοιωτές και περιβάλλον ανάπτυξης προγραμμάτων για βιομηχανικού τύπου υπολογιστές. Ο πρώτος προσομοιωτής επιτρέπει μέσω του λογισμικού να διαρρυθμίζονται τα διανεμημένα υπολογιστικά συστήματα που ρυθμίζουν τη λειτουργία βιομηχανικών διεργασιών και να προσομοιώνουν τη λειτουργία αυτή. Ο δεύτερος προσομοιωτής και περιβάλλον ανάπτυξης επιτρέπει την ανάπτυξη και αποσφαλμάτωση προγραμμάτων που γράφονται για υπολογιστές τύπου PLC.
Λογισμικό εξάσκησης στα μαθήματα «Συστήματα Μικροϋπολογιστών» και «Μικροεπεξεργαστές και Περιφερειακά»
Οι διδακτικές ιδιαιτερότητες στις απαιτήσεις των μαθημάτων «Συστήματα μικροϋπολογιστών» και «Μικροεπεξεργαστές και Περιφερειακά» εστιάζονται στην φιλική για τον φοιτητή ανάπτυξη προγραμμάτων σε γλώσσα assembly, την συνεχή ανανέωση του εκπαιδευτικού υλικού σύμφωνα με τις νέους τύπους μικροεπεξεργαστών, στον προγραμματισμό διαφορετικών τύπων μικροεπεξεργαστών και στην χρήση των νέων τύπων πρωτοκόλλων στην επικοινωνία με περιφερειακές συσκευές.
Από τον τρόπο απόδοσης των φοιτητών έχει γίνει αντιληπτό ότι τόσο η ανάπτυξη των εργαστηριακών ασκήσεων όσο και η επίδοση τους στις εξετάσεις απαιτούν ένα πιο ευέλικτο και φιλικό περιβάλλον εκμάθησης.
Στα πλαίσια του συγκεκριμένου προγράμματος ΠΥΛΕΣ, υλοποιήθηκε η ενσωμάτωση
α) της θεωρίας των μαθημάτων «Συστήματα μικροϋπολογιστών» και «Μικροεπεξεργαστές και Περιφερειακά».
β) ενός συμβολομεταφραστή για ένα απλό μικροεπεξεργαστή, τον 6502.
γ) ενός προσομοιωτή για τον 6502με πλήρη δυνατότητα αποσφαλμάτωσης, με φιλική ένδειξη του περιεχομένου των καταχωρητών και θέσεων μνήμης.
δ) ενός συνόλου ασκήσεων με δυνατότητα εισαγωγής breakpoints για καλλίτερη αξιολόγηση της πορείας κατά την εκτέλεση ενός προγράμματος.
Η όλη σχεδίαση δίνει την δυνατότητα της εύκολης επέκτασης ή ανανέωσης της θεωρίας καθώς και την ενσωμάτωση και άλλων μικροεπεξεργαστών.
Μελλοντικά υπάρχει η δυνατότητα για την ενσωμάτωση του μαθήματος «Ειδικές αρχιτεκτονικές υπολογιστών» και η προσομοίωση του 68332 μικροελεγκτή.
Στατιστική Ανάλυση
Η αξιολόγηση του λογισμικού έγινε με μεθόδους στατιστικού ελέγχου υποθέσεων που αποτελεί κλασσική πρακτική η οποία ακολουθείται για αξιολόγηση εκπαιδευτικών μεθόδων. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε το Στατιστικό Τεστ Μέσης Τιμής, όπως περιγράφεται στο Τεχνικό Δελτίο, για να ελεγχθούν οι παρακάτω υποθέσεις εργασίας:
H0: Με ίση δαπάνη πόρων, η ομάδα φοιτητών που χρησιμοποίησε το λογισμικό ΠΥΛΕΣ έχει καλύτερη επίδοση από την ομάδα που διδάχτηκε με παραδοσιακό τρόπο.
G0: Το ενδιαφέρον των φοιτητών βελτιώνεται με την χρήση του λογισμικού ΠΥΛΕΣ.
Οι παραπάνω δύο υποθέσεις H0 και G0 ελέγχθηκαν σε έξι διαφορετικά μαθήματα όπως περιγράφεται στη συνέχεια. Η υπόθεση H0 ελέγχθηκε με ανάλυση της βαθμολογία της τελικής (γραπτής) εξέτασης φοιτητών σε κάποιο συγκεκριμένο μάθημα, ενώ η υπόθεση G0 ελέγχθηκε με ανάλυση των απαντήσεων των φοιτητών σε συγκεκριμένα ερωτηματολόγια στάσης (attitude) απέναντι στη χρήση του λογισμικού ΠΥΛΕΣ. Για κάθε υπόθεση ελήφθησαν δύο στατιστικά δείγματα. Το πρώτο δείγμα (ομάδα ελέγχου) είχε μέγεθος Ν1 και είναι οι φοιτητές οι οποίοι διδάχτηκαν το μάθημα με παραδοσιακό τρόπο. Το δεύτερο δείγμα (πειραματική ομάδα) είχε μέγεθος Ν2 και είναι οι φοιτητές οι οποίοι διδάχτηκαν το μάθημα με τη χρήση του λογισμικού ΠΥΛΕΣ.
Αποτελέσματα στατιστικής επεξεργασίας στα μαθήματα
«Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Ι» και «Κλασσικός Αυτόματος Έλεγχος»
Στο μάθημα «Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Ι» για τον έλεγχο της υπόθεσης G0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=50 και Ν2=79, ενώ για τον έλεγχο της υπόθεσης H0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=67 και Ν2=53. Η στατιστική ανάλυση δεδομένων αναφορικά με τη στάση των φοιτητών έδειξε ότι δεν υπήρξε στατιστικά ανιχνεύσιμη βελτίωση στη στάση των φοιτητών (παρέμεινε στα ίδια επίπεδα). Όσον αφορά την επίδοση των φοιτητών, όπως προκύπτει από τη βαθμολογία, υπήρξε μεγάλη βελτίωση με περιθώριο βεβαιότητας 99.9%.
Στο μάθημα «Κλασσικός Αυτόματος Έλεγχος» για τον έλεγχο της υπόθεσης G0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=142 και Ν2=184, ενώ για τον έλεγχο της υπόθεσης H0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=149 και Ν2=73. Η στατιστική ανάλυση δεδομένων αναφορικά με τη στάση των φοιτητών (υπόθεση G0) έδειξε ότι γενικά δεν υπήρξε στατιστικά ανιχνεύσιμη αλλαγή στη στάση των φοιτητών (παρέμεινε στα ίδια επίπεδα). Επίσης από τα αποτελέσματα των γραπτών εξετάσεων προκύπτει ότι δεν υπήρξε βελτίωση της επίδοσης των φοιτητών (υπόθεση H0).
Από τα αποτελέσματα των γραπτών εξετάσεων συμπεραίνουμε ότι οι φοιτητές είχαν καλύτερη κατανόηση των εννοιών αλλά δεν είχαν επαρκή εξάσκηση σε επίλυση ασκήσεων χωρίς τη βοήθεια του υπολογιστή. Συγκρίνοντας την επίδοση των φοιτητών στο μάθημα «Κλασσικός Αυτόματος Έλεγχος» και «Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Ι» καταλήγουμε στο συμπέρασμα πως η σημαντική βελτίωση της επίδοσης των φοιτητών στο μάθημα «Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Ι» στο εξάμηνο που χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό πρέπει να οφείλεται στο ότι το μάθημα αυτό έχει δυσκολία στην κατανόηση των εννοιών μόνο και όχι στη χρήση των αλγόριθμων. Έτσι η βαθύτερη κατανόηση των εννοιών που πρέπει να επιτεύχθηκε με τη χρήση του λογισμικού ήταν αρκετή για να βελτιώσει την επίδοση των φοιτητών στις εξετάσεις.
Αποτελέσματα στατιστικής επεξεργασίας στα μαθήματα
«Αρχιτεκτονική Υπολογιστών» και «Βιομηχανική Πληροφορική»
Στο μάθημα «Αρχιτεκτονική Υπολογιστών» για τον έλεγχο της υπόθεσης G0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=35 και Ν2=47, ενώ για τον έλεγχο της υπόθεσης H0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=47 και Ν2=189. Η στατιστική ανάλυση δεδομένων αναφορικά με τη στάση των φοιτητών έδειξε ότι σε 6 από τα 24 ερωτήματα του ερωτηματολογίου υπήρξε στατιστικά ανιχνεύσιμη βελτίωση στη στάση των φοιτητών. Η βελτίωση που ανιχνεύθηκε αποδίδεται κυρίως σε αύξηση του ενδιαφέροντος των φοιτητών για το μάθημα, και στη βαθύτερη και ταχύτερη κατανόηση ορισμένων εννοιών. Αναφορικά με τα αποτελέσματα των γραπτών εξετάσεων υπήρξε βελτίωση στην επίδοση των φοιτητών η οποία αποδίδεται στην καλύτερη κατανόηση των εννοιών και όχι στην βελτίωση των συνθετικών ή σχεδιαστικών τους δεξιοτήτων.
Στο μάθημα «Βιομηχανική Πληροφορική» για τον έλεγχο της υπόθεσης G0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=28 και Ν2=25, ενώ για τον έλεγχο της υπόθεσης H0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=54 και Ν2=25. Η παραπάνω στατιστική ανάλυση δεδομένων αναφορικά με τη στάση των φοιτητών έδειξε ότι με εξαίρεση στο ερώτημα που αφορά την αύξηση του ενδιαφέροντος στο μάθημα σε κανένα από τα άλλα 29 ερωτήματα του ερωτηματολογίου δεν υπήρξε στατιστικά ανιχνεύσιμη αλλαγή στη στάση των φοιτητών. Αυτή η άποψη επιβεβαιώνεται και από την επίδοση των φοιτητών στις εξετάσεις όπου δεν παρατηρήθηκε στατιστικά ανιχνεύσιμη βελτίωση μετά τη χρήση του λογισμικού.
Αποτελέσματα στατιστικής επεξεργασίας στα μαθήματα
«Συστήματα Μικροϋπολογιστών» και «Μικροεπεξεργαστές και Περιφερειακά»
Στο μάθημα «Συστήματα Μικροϋπολογιστών» για τον έλεγχο της υπόθεσης G0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=61 και Ν2=35, ενώ για τον έλεγχο της υπόθεσης H0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=63 και Ν2=55. Η στατιστική ανάλυση δεδομένων αναφορικά με τη στάση των φοιτητών έδειξε ότι δεν υπήρξε στατιστικά ανιχνεύσιμη βελτίωση στη στάση των φοιτητών (παρέμεινε στα ίδια επίπεδα). Όσον αφορά την επίδοση των φοιτητών όπως προκύπτει από τη βαθμολογία, υπήρξε μικρή βελτίωση, ενώ υπήρξε μετατόπιση της βαθμολογίας προς μεγαλύτερους βαθμούς. Οι απαντήσεις στα περισσότερα ερωτήματα έδειξαν μια μικρή βελτίωση στην κατανόηση των βασικών εννοιών του μαθήματος.
Στο μάθημα « Μικροεπεξεργαστές και Περιφερειακά » για τον έλεγχο της υπόθεσης G0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=24 και Ν2=62, ενώ για τον έλεγχο της υπόθεσης H0 τα μεγέθη των στατιστικών δειγμάτων ήταν Ν1=48 και Ν2=63. Η στατιστική ανάλυση δεδομένων αναφορικά με τη στάση των φοιτητών έδειξε ότι δεν υπήρξε στατιστικά ανιχνεύσιμη βελτίωση στη στάση των φοιτητών (παρέμεινε στα ίδια επίπεδα). Σημαντικό όμως, είναι ότι η απάντηση στην ερώτηση σχετικά με τον βαθμό ενδιαφέροντος στο μάθημα έδωσε πιo θετικά αποτελέσματα. Όσον αφορά την επίδοση των φοιτητών όπως προκύπτει από τη βαθμολογία, δεν υπήρξε μεγάλη βελτίωση.
Εισηγητές: Βασίλειος Πετρίδης, Βασίλης Καμπουρλάζος, Σπύρος Καζαρλής
Σημείωση: Το παραπάνω κείμενο προέρχεται από το Κέντρο Εκπαιδευτικής Έρευνας, Πανελλήνιο Συνέδριο, Έρευνα για την ελληνική εκπαίδευση, 21-23 Σεπτεμβρίου 2000, Περιλήψεις Εισηγήσεων, Αθήνα 2000.
βλ. επίσης
|
