SEFIN: Spre elaborarea unor principii pedagogice de proiectare pentru software educational inteligent

Olimpius Istrate,
Facultatea de Psihologie şi Ştiinţe ale Educaţiei, Universitatea din Bucureşti
email: olimpius.istrate@elearning.ro

Pentru a construi secvenţe de software educaţional inteligent, este necesară o modalitate de reprezentare unitară a corespondenţei dintre tipurile posibile de prezentare a informaţiilor cu ajutorul computerului şi tipurile de activităţi de instruire – incluzând metode şi procedee didactice, finalităţi educaţionale, instrumente de evaluare etc. Materialul de faţă constituie o încercare de ierarhizare şi de creare de corespondenţe între aceste clase de concepte, pentru construcţia unui model posibil de taxonomie sau de hartă conceptuală a învăţării cu ajutorul tehnologiilor informaţiei şi comunicării. Lucrarea valorifică rezultatele parţiale ale proiectului în derulare \”SEFIN: Cercetări multidisciplinare privind utilizarea sistemelor informatice inteligente pentru eficientizarea învăţării\”, coordonat de Universitatea din Bucureşti în parteneriat cu Siveco România şi cu Centrul pentru Inovare în Educaţie (TEHNE) şi finanţat de Centrul National de Management Programe în cadrul Programului 4: Parteneriate in domeniile prioritare.

 Autori: Olimpius Istrate – Universitatea din Bucureşti, DPPD; Radu Gramatovici – Universitatea din Bucureşti, FMI

1. Introducere

Discursul despre software-urile educaţionale a avut în ultimii ani un parcurs ascendent, utilizarea din ce în ce mai frecventă în practica educaţională a instruirii asistate de calculator determinând necesitatea clarificărilor la nivel epistemologic.
Experienţa din ultimul deceniu şi rapoartele de evaluare ale iniţiativelor de introducere a noilor tehnologii în educaţie ne arată că atât teoria cât şi practica sunt în câştig în cazul în care un proiect îmbină echilibrat elementele teoretice şi cercetarea cu aplicaţiile practice care valorifică şi validează acele idei cu reală valoare pentru cadre didactice şi elevi.
Este şi cazul proiectului „Cercetări multidisciplinare privind utilizarea sistemelor informatice inteligente pentru eficientizarea învăţării – SEFIN”, finanţat de Centrul National de Management Programe în cadrul Programului 4: Parteneriate in domeniile prioritare (contract nr. 12127/2008).
În curs de dezvoltare (până în 2011), proiectul SEFIN îşi propune să studieze şi să dezvolte sisteme educaţionale informatice inteligente, în scopul relevării impactului strategiilor instruirii asistate de calculator asupra realizării obiectivelor curriculare.
Parteneri în cadrul proiectului SEFIN sunt: Universitatea din Bucureşti, SIVECO Romania şi TEHNE– Centrul pentru Inovare în Educaţie.

2. Software educaţional inteligent

Aplicaţiile educaţionale în format electronic pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere, relevante pentru noi fiind o serie de criterii care le diferenţiază după finalitate, tipurile de strategii abordate, procesele învăţării pe care le favorizează. Procesul de proiectare al unui software educaţional trebuie să aibă în vedere înscrierea într-o anumită perspectivă pedagogică, în funcţie de aceste criterii.
A. În primul rând, se poate face o distincţie între software-ul folosit ca resursă (sau suport) pentru activităţile didactice şi software-ul prin care sunt vizate direct procese de învăţare. Astfel, în primul caz, aplicaţiile în format electronic sunt realizate pentru a fi utilizate pe scară largă, având o destinaţie mai curând „culturală” decât „educaţională”: enciclopedii, cărţi în format electronic, diverse baze de date, etc. În măsura în care îşi pot găsi o utilitate în cadrul unei situaţii de învăţare cu finalitate intenţionată, aplicaţiile enumerate se situează la periferia a ceea ce desemnăm a fi software-ul educaţional propriu-zis.
Pe de altă parte, avem software-ul prin care se vizează procese de învăţare. Aceste aplicaţii sunt proiectate în mod special pentru a produce învăţare, pe o anumită secvenţă bine delimitată a dezvoltării individului şi urmărind obiective clar stabilite.
Trebuie menţionat că aplicaţiile online câştigă teren pe zi ce trece, singurul impediment pentru folosirea lor pe scară largă fiind (deocamdată) costurile relativ mari de acces la Internet de mare viteză. Potenţialul acestora se înscrie în direcţia livrării la distanţă a oricărui conţinut, adus la zi din punct de vedere ştiinţific, prelucrat corespunzător din punct de vedere pedagogic pentru a produce învăţare, către un număr (teoretic) nelimitat de utilizatori. În plus, activitatea celor care învaţă individual utilizând un software educaţional poate fi monitorizată şi evaluată de la distanţă şi poate fi susţinută de către un tutor / cadru didactic aflat într-o altă locaţie. Însă cel mai mare câştig îl constituie posibilitatea de a învăţa împreună cu alţii, comunicând în mediul educaţional virtual sau interacţionând de la distanţă în cadrul simulărilor construite ca situaţii de învăţare.

B. După tipul de rezultate aşteptate ale instruirii (pentru domeniul cognitiv – B. Bloom), putem distinge între:
–    software-uri care vizează comportamente de cunoaştere
–    software-uri care vizează capacităţi de înţelegere
–    software-uri de aplicare
–    software-uri care vizează capacităţi de analiză
–    software-uri care vizează capacităţi de sinteză
–    software-uri care dezvoltă competenţele de evaluare.

Se identifică astfel tipurile de comportamente observabile şi măsurabile care se formează, se dezvoltă sau se modifică la elevi prin utilizarea unei secvenţe a aplicaţiei. În mod ideal, pentru un conţinut dat, un software educaţional trebuie să fie proiectat pentru a dezvolta competenţe pe cât mai multe dintre cele şase paliere.
Identificarea exactă a tipurilor de obiective operaţionale urmărite în cadrul unui software educaţional pe fiecare secvenţă a acestuia ajută profesorul să-şi proiecteze strategia didactică adecvată atunci când utilizează respectivul software, precum şi să elaboreze corect instrumentele de evaluare a atingerii obiectivelor.

C. După tipul de strategie abordată, se pot face diverse distincţii între software-urile educaţionale – cu menţiunea valorii strict didactice a taxonomiei – aplicaţiile folosite în mod curent în educaţie combinând două sau mai multe strategii sau aspecte ale acestora:
–    software-uri ce favorizează strategii/ abordări de tip inductiv
–    software-uri în care predomină strategii/ abordări de tip deductiv
–    software-uri ce favorizează activităţi colaborative
–    software-uri care permit învăţarea independentă
–    software-uri în care învăţarea este condusă/ mediată de profesor etc.

D. După procesele învăţării pe care le favorizează:
–    software-uri ce favorizează o învăţare bazată pe proiect
–    software-uri ce favorizează o învăţare bazată pe resurse, etc.
–    software-uri ce favorizează dezvoltarea structurilor cognitive
–    software-uri ce favorizează aspectele afectiv-emoţionale
–    software-uri orientate spre dimensiunea acţională etc.
Astfel, în cadrul software-ului educaţional, se pot favoriza: rezolvarea de probleme, cercetarea experimentală / de documentare, demonstraţia, simularea, brainstorming-ul, dezbaterile, jocurile didactice, aplicaţii / sarcini practice etc.

Putem numi software educaţional o aplicaţie care urmăreşte obiective pedagogice clar definite, poate identifica nivelul actual al cunoaşterii studentului, aplică o concepţie clară despre formele de învăţare necesare pentru a determina schimbări de comportament (pentru a ajunge de la acest nivel actual la obiectivele vizate) şi verifică fiecare etapă de învăţare, corectând erorile. În plus, un  software educaţional „inteligent” asigură o individualizare a învăţării nu numai prin parcurgerea materiei în ritmul propriu studentului dar şi prin adecvarea activităţilor la stilul personal de învăţare. În acest caz, teoretic nu putem vorbi de o ineficacitate a software-ului educaţional – o astfel de aplicaţie va conduce în mod necesar la obţinerea unor rezultate ale învăţării.
Prin urmare, prin software educaţional inteligent înţelegem o secvenţă de instruire asistată de calculator (cu o componentă semnificativă care implică utilizarea TIC) care, pentru aceeaşi unitate de conţinut, este capabilă, fără intervenţie, să schimbe modalitatea de prezentare a informaţiilor sau tipul de activitate solicitat celui care învaţă în funcţie de caracteristici de context şi în funcţie de caracteristici individuale ale celui care învaţă (determinate de regulă automat, în funcţie de comportamentul utilizatorului).

Pentru a construi secvenţe de software educaţional inteligent, este necesară o modalitate de reprezentare unitară a corespondenţei dintre tipurile posibile de prezentare a informaţiilor cu ajutorul computerului şi tipurile de activităţi de instruire – incluzând metode şi procedee didactice, finalităţi educaţionale, instrumente de evaluare etc.
„Modelul” sau „taxonomia” ar reprezenta un instrument necesar pentru creatorii de software educaţional (designeri instrucţionali), o „hartă” generală care face legătura dintre aplicaţiile educaţionale care utilizează instrumente informatice şi instrumentele pedagogice. Deşi prin natura sarcinii o astfel de abordare trebuie să pornească de la o viziune de nivel foarte general, scopul final vizează aspecte foarte concrete şi care pot transcende obiectivele proiectului SEFIN, prin crearea unui model care să poată funcţiona ca un „determinator” cu funcţionalitate bidirecţională, util atât pentru creatori de software educaţional şi designeri instrucţionali, cât şi pentru cercetători şi practicieni ai educaţiei, cadre didactice şi factori de decizie în învăţământ. Cu alte cuvinte, prin utilizarea acestei „hărţi conceptuale” să se poată raspunde la întrebări de genul:
A.1. Ce tip de software (educaţional) pot să folosesc pentru a viza obiective educaţionale de ordin afectiv?
A.2. Ce tip de secvenţă de instruire asistată de computer ar favoriza gândirea divergentă?
A.3. Ce tip de secvenţă de instruire asistată de computer ar favoriza o retenţie mai bună?
A.4. Ce tip de secvenţă de instruire asistată de computer ar favoriza procesele cognitive de analiză?
B.1. Ce proces psihic e favorizat de un software de tip „vizionare de fenomene (fizice)”?
B.2. Ce capacitate / competenţă este dezvoltată implicit în cazul utilizării instrumentelor de evaluare de tip grilă?
B.3. Ce emisferă cerebrală este favorizată / antrenată daca folosesc un joc de tip puzzle?
Cadrul general teoretic căruia îi subsumăm demersul de realizare a unui instrument pentru învăţarea cu utilizarea TIC relevă câteva modele consacrate de instruire programată:
–   programarea lineară (B.F. Skinner)
–   programarea ramificată (N.A. Crowder)
–   programarea criterială.
Ultimul model, mai puţin cunoscut, se bazează pe tehnica programării criteriale a instruirii (criterion programming technique). Adresat la origine adulţilor, modelul are următoarele caracteristici esenţiale: o secvenţă didactică (de conţinut) începe cu o unitate-criteriu prin care subiectului i se comunică tema următoare; subiectul are patru posibilităţi de alegere şi acţiune, după cum urmează:
a) ştiu – daţi-mi testul;
b) am învăţat-o, dar nu sunt sigur – vă rog, repetaţi-o;
c) nu ştiu încă despre ce este vorba – daţi-mi câteva exemple;
d) sunt sigur că nu ştiu – vă rog să mă instruiţi.
Adevărata programare a instruirii începe cu secvenţa d).

3. Principii pedagogice de proiectare a software-ului educaţional inteligent

O posibilă sintaxă de abordare a conţinutului predării şi învăţării evidenţiază câteva reguli de proiectare a acestor software-uri educaţionale:
•    să se urmărească simultan formarea capacităţilor şi transmiterea de cunoştinţe,
•    să se faciliteze acţiuni de structurare independentă a conţinutului printr-un efort de acţiune sinergică a învăţării dirijate şi nedirijate,
•    să se aleagă forme adecvate de punere a problemelor în raport cu obiectivele prioritare care să faciliteze manifestarea gândirii productive independente,
•    să se anticipeze şi organizeze prin predare formarea şi antrenarea unor strategii eficiente de gândire,
•    să se organizeze structurile de conţinut astfel încât să se varieze nivelurile de activitate mintală,
•    să se creeze condiţii şi elemente pentru o orientare eficientă a instruirii şi învăţării,
•    să se creeze situaţii didactice de autocontrol.
Principalele operaţii ce ghidează proiectarea muncii de instruire pot fi traduse şi aplicate într-un program de educaţie asistată de calculator prin specificarea particularităţilor cerute de specificul instruirii. Succint, aceste operaţii sunt:
a)    stabilirea obiectivelor,
b)    elaborarea modalităţilor finale de evaluare a competenţei elevilor,
c)    ordonarea pe capitole a conţinutului materialului,
d)    specificarea şi detalierea secvenţelor de studiu şi a materialelor auxiliare,
e)    elaborarea programului sub forma textului, a schemelor iconice, simbolice sau sub forma suporturilor audiovizuale,
f)    aplicarea programului,
g)    evaluarea,
h)    reelaborarea programului.
În ceea ce priveşte elaborarea cursului sub forma textului, a schemelor iconice, simbolice sau pe suport audio-vizual, criteriile de analiză (în proiectare, evaluare, validare), vizează măsura în care:
•    se dau suficiente informaţii şi explicaţii pentru ca materialul de studiu să fie însuşit şi aplicat;
•    sunt controlate informaţiile şi explicaţiile date în secvenţe speciale;
•    sunt anticipate momentele de relaxare, de trezire a atenţiei şi de evitare a monotoniei;
•    sunt facilitate transferul orizontal şi vertical, precum şi discuţiile din iniţiativa elevilor;
•    există concordanţă între materialul de studiu în forma specifică şi obiectivele educaţionale;
•    servesc acestea atât profesorului cât şi elevilor;
•    permite materialul vizual o reconstituire a materialului de studiu, plecându-se de la obiectivele sau rezultatele obţinute.
În plus, pentru a orienta mai bine activitatea de proiectare pedagogică a software-urilor educaţionale, se poate utiliza o grilă dezvoltată pentru a încadra, a clasifica şi a descrie corect orice aplicaţie în format electronic dezvoltată pentru a fi folosită în procesul de educaţie. Această grilă poate cuprinde aspecte precum: mecanisme de învăţare utilizate, clase de comportament cognitiv şi afectiv vizate, vârsta căreia i se adresează, aria curriculară, categoria de conţinut cuprins, competenţe transdisciplinare favorizate etc. Prezentăm în cele ce urmează o parte dintre ele.

Mecanisme de învăţare
Din perspectiva tipurilor de mecanisme de învăţare (MI) pe care le favorizează un software educaţional, putem distinge între aplicaţii care sunt orientate către învăţarea de reacţii simple la diverşi stimuli – învăţare condiţionată – până la învăţarea modelelor de acţiune complexă de tip cognitiv.
a- favorizează învăţarea de semnale (învaţă să dea un răspuns general difuz la un semnal, de genul reflexului condiţionat);
b- favorizează conexiuni S-R (învaţă să dea un răspuns precis la un stimul determinat);
c- favorizează înlănţuiri motorii (învaţă un „lanţ” de două sau mai multe legături stimul-răspuns);
d- favorizează asociaţii verbale (realizează lanţuri verbale);
e- favorizează discriminarea stimulilor (dă răspunsuri de identificare la tot mai mulţi stimuli care prezintă similitudini);
f- învăţarea de concepte;
g- învăţarea de reguli;
h- învăţarea de probleme;
i- învăţare prin descoperire/ strategii euristice.
Există bineînţeles o corespondenţă între tipul de mecanism de învăţare pe care îl regăsim în software-ul didactic şi complexitatea acestuia, astfel încât este mai probabil să avem de a face cu o aplicaţie simplă, destinată grupelor de vârstă mică, când vorbim de învăţarea unei reacţii condiţionate (de ex.: b- dacă este roşu la semafor, atunci te opreşti şi aştepţi) şi este de aşteptat să construim un software elaborat şi care este destinat unui interval de timp suficient de lung pentru acomodare-adaptare-asimilare, atunci când sunt vizate strategii cognitive de acţiune ca răspuns la o categorie de probleme (de ex.: h- tehnici de supravieţuire într-un mediu ostil, cu un set determinat de resurse, pentru care utilizatorul trebuie să facă apel la cunoştinţe din fizică, chimie, biologie, sociologie şi să le reorganizeze în configuraţii noi pentru a atinge obiectivele „jocului” la un nivel satisfăcător)

Clase de comportament aşteptat ca rezultat al învăţării
Ca în cazul oricărei activităţi de învăţare, proiectarea unui software educaţional porneşte de la definirea obiectivelor educaţionale, operaţionalizate şi grupate pe clase de comportamente aşteptate, conform cu taxonomia lui Bloom/ Anderson. Această secvenţă din cadrul activităţii de proiectare a unui scenariu didactic este binecunoscută practicienilor educaţiei, şi în special cadrelor didactice din învăţământul preuniversitar. Pentru domeniul cognitiv, avem următoarele nivele, în ordine, de la simplu la complex: achiziţie de informaţii, înţelegere, aplicare, analiză, evaluare, creare. Nivelele mai înalte privesc asimilarea de strategii cognitive şi circumscriu aşa-numitele capacităţi de gândire de ordin superior, dezvoltarea cărora putând constitui obiective ale aplicaţiilor educaţionale în format digital: apreciere critică, sinteză, rezolvare de probleme, gândire divergentă etc.
În ce priveşte domeniul afectiv, următoarele clase de comportament pot fi vizate de o aplicaţie software: receptare (participare), răspuns (reacţie), valorizarea (aprecierea), organizarea (conceptualizarea), caracterizarea (interiorizarea).

Categorii de conţinuturi ale învăţării
Din perspectiva conţinuturilor învăţării, putem clasifica software-urile educaţionale în software care conţin:
•    fapte, date, informaţii, reprezentări, imagini
•    experienţe de viaţă
•    fenomene, procese, relaţii
•    elemente componente, clasificări, structură, tipologii, sisteme
•    caracteristici, valenţe, proprietăţi, asemănări, deosebiri
•    argumente, demonstraţii, principii funcţionale, strategii de cunoaştere
•    noţiuni, categorii, principii fundamentale
•    ipoteze, teze, legi, modele, concepţii, teorii
•    geneză, evoluţie, istoric, perspective
•    epistemologia şi logica domeniilor de cunoaştere şi activitate
•    operaţii şi acţiuni practice, metode, tehnici specifice, modele şi strategii operaţionale
•    metode şi tehnici de muncă intelectuală
•    motivaţii, atitudini, valori personale.
Relevanţa pentru proiectarea aplicaţiilor educaţionale în format digital constă în modalitatea prin care aceste conţinuturi pot fi favorizate de anumite metode de instruire şi de anumite resurse/ materiale didactice. Atitudinile şi valorile trebuie abordate prin utilizarea problematizării, demonstraţiei, dezbaterilor, aplicaţiilor şi experimentării dirijate – toate acestea necesitând timp şi o pregătire temeinică, fiind cel mai probabil abordate prin activităţi de tip mixt, care combină instruirea asistată de calculator cu tehnici şi metode didactice convenţionale.
Un pas mai departe în identificarea elementelor compozite ale instruirii asistate de calculator din punct de vedere al conţinutului îl constituie modul în care conţinuturile pot fi organizate în cadrul unităţii de învăţare propusă celor care învaţă. Parcursuri alternative, determinate de stilul de învăţare şi de caracteristicile cognitive ale elevilor de pe un anumit palier de vârstă, dar şi de specificul temei abordate, pot fi prevăzute în cadrul softului educaţional inteligent. Structurarea conţinutului instruirii se realizează urmând câteva direcţii sau strategii specifice, în funcţie de condiţiile practice în care se realizează învăţarea.
În mod evident, metode precum experimentarea dirijată, lucrările practice, învăţarea prin descoperire, studiul de caz sunt preferabile în construcţia softurilor educaţionale inteligente, datorită valorii formative ridicate ale acestora, însă opţiunea finală pentru o metodă este determinată atât de contextul specific al situaţiei de instruire (caracteristicile grupului ţintă, resurse suplimentare disponibile, timpul de instruire prevăzut) cât şi, mai ales, de obiectivele educaţionale şi de conţinutul unităţii de învăţare abordat.
De aceea, o grilă completă sau o matrice în mai multe dimensiuni, care să includă principiile instruirii, obiectivele şi tipurile de conţinut, este necesară pentru a susţine opţiuni întemeiate la nivelul fiecărei etape de proiectare.

Valoarea grilei conceptuale în curs de elaborare în cadrul proiectului SEFIN constă în posibilitatea de a determina, pe baza claselor descrise, a parcursurilor alternative de formare care vor fi propuse în cadrul softului educaţional inteligent, în funcţie de obiectivele specifice pentru o anumită unitate de învăţare şi de permisivitatea conţinuturilor prevăzute în ce priveşte o anumită metodă sau tehnică didactică.
În plus, această hartă conceptuală poate fi utilizată pentru a stabili competenţele transdisciplinare şi procesele psihice favorizate de softul educaţional creat, care transcend învăţarea şcolară în accepţiune tradiţională, constituind un instrument util în sprijinul elementelor de reformă curriculară şi de transformare la nivelul procesului educaţional.

 Elearning.Romania, 2010-11-22

Citare:

Istrate, Olimpius. SEFIN: Spre elaborarea unor principii pedagogice de proiectare pentru software educational inteligent. Apărut în: Elearning.Romania, 2010-11-22. Bucureşti: TEHNE- Centrul pentru Dezvoltare şi Inovare în Educaţie. Disponibil online: http://www.elearning.ro.