CC BY
20
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Б. Естествени и хуманитарни науки, т. XVIII, ISSN 1311-9192 (Print), ISSN 2534-9376 (On-line), 2018. Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series B. Natural Sciences and the Humanities, Vol. XVIII, ISSN 1311-9192 (Print), ISSN 2534-9376 (On-line), 2018.
ПЕДАГОГИЧЕСКИ ПАТЕРНИ И СОФТУЕРНИ ИНСТРУМЕНТИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ПЕДАГОГИЧЕСКИ ПАТЕРНИ Станка Хаджиколева, Емил Хаджиколев, Тодор Рачовски, Ламбри Йовков Пловдивски университет „П. Хилендарски "
PEDAGOGICALPATTERNS AND SOFTWARE TOOLS FOR PEDAGOGICAL PATTERNS MANAGEMENT Stanka Hadzhikoleva, Emil Hadzhikolev, TodorRachovski, Lambri Yovkov Plovdiv UaiversiSy „Paisii Hilendarski"
Abstract: The paper provides a literary overview of pedagogical patterns and pedagogical pattern languages. It reviews some software applications for storage and management of pedagogical patterns and outlines the perspectives for usage of patterns in learning management environments.
Keywords: pedagogical patterns, pattern language, pedagogical pattern repository
УВОД
Терминът патерн (pattern) е използван за първи път от австрийския архитект Кристофър Александър. Той предлага нова за времето си теория за архитектурен дизайн, която се базира на идеята за разбиране и конфигуриране на т. нар. архитектурни патерни (design patterns). Според него - „всеки патерн описва проблем, който се появява отново и отново в нашата среда, а след това описва същността на решението на този проблем по такъв начин, че то може да бъде използвано милион пъти, по различни начини" (Alexander, 1979). В книгата „A Pattern Language: Towns, Buildings, Construction", Александър и кол. описват 253 архитектурни патерна. Те дефинират повтарящи се проблеми и решения за многократната употреба в архитектурата. Взети заедно, патерните формират нов език, който авторите наричат език за патерни (pattern language) (Alexander, Ishikawa, Silverstein, 1977).
Книгата „The Timeless Way of Building" (Alexander, 1979) е написана в нетрадиционен за архитектурни писания стил. Тя е по-скоро философска книга с архитектурни примери и дава нов смисъл на понятието „патерн". Най-общо може да се каже, че патерните са шаблони, които описват проблем, и след това предлагат решение на проблема. Идеите на Александър за използване на патерни са намерили приложение в множество предметни области, в различен контекст.
В статията е разгледано приложението на патерните в педагогическата наука. Направен e литературен обзор на педагогически патерни, езици за педагогически патерни и софтуерни приложения за съхранение и управление на педагогически патерни.
ПРОЕКТИ, СВЪРЗАНИ С РАЗРАБОТВАНЕ НА ПЕДАГОГИЧЕСКИ ПАТЕРНИ
През 1996 г., група учени започват работа по проект Pedagogical Patterns Project (PPP, 2012). Основната цел на проекта е да насърчи идентифицирането и разпространението на добри практики за учене и преподаване на обектни технологии от индустрията и
академичните среди. Значима е работата на Бергин в тази насока. Той утвърждава следния формат за описание на патерните - „Проблем", „Контекст", „Ограничения", „Решение", „Дискусия/Следствия/Имплементация", „Специални ресурси", „Свързани патерни", „Примерни инстанции", „Противопоказания" и „Референции" (Bergin, 2000). Резултатите от работата по този проект през 2012 г. са обобщени и публикувани в книгата „Pedagogical Patterns: Advice For Educators" (Bergin и кол., 2012). В нея са описани 122 патерна, групирани в 5 категории - "Активно учене", "Обратна връзка", "Обучение чрез експерименти", "Получаване на различни перспективи", "Преподаване от различни перспективи".
E-LEN е проект, чиято цел е да създаде мрежа от центрове за е-обучение, за разработване и разпространение на ефективни технологии и добри практики за е-обучение (E-LEN, 2005). Част от работата е фокусирана върху дизайн на електронно обучение, чрез използване на патерни. В рамките на проекта е изградено хранилище за патерни за е-обучение. То съдържа колекция патерни, групирани в 4 категории - "Образователни ресурси и системи за управление на обучението", "Учене през целия живот", „Съвместно обучение", и „Адаптивно обучение". Описанието на патерните се извършва в следния формат: „Име", „Категория", „Резюме", „Проблем", „Анализ", „Известни решения", „Въпроси за проучване / изследване", „Контекст", „Условия", „Дискусия / следствия", „Източници на информация", „Свързани патерни", „Автор", „Дата" и „Благодарности". Предложен е процес за създаване на патерни, включващ три основни стъпки - (a) идентифициране на патерн и проучване на жизнения му цикъл, (b) търсене на слабости на патерна, и (c) идентифициране на свързани патерни.
ЕЗИЦИ ЗА ПЕДАГОГИЧЕСКИ ПАТЕРНИ
Иба и Мияке предлагат езици за патерни, които наричат "Патерни за обучение". Първоначално те са създадени за употреба от студенти, но впоследствие са адаптирани за всякакви обучаеми, в различни области - инженерни, бизнес, научни и др. Значима е работата по създаване на патерн език за креативни обучаеми (Iba, Miyake, 2016) и патерн език за активни обучаеми (Iba и кол., 2009). Всеки един от двата езика включва по около 40 патерна. Те са организирани на 3 слоя в зависимост от нивото на абстракция. На най-високо ниво е основния патерн - „учебен дизайн". Второто ниво се сформира от три фундаментални патерна. Те показват основното поведение, което категоризира специфичните патерни на трето ниво. На третото ниво са патерните, описващи конкретни похвати за обучение. Всеки патерн е описан във формат, който се състои от следните елементи - "Номер на патерн", "Име на патерн", "Въведение", "Илюстрация", "Контекст", "Проблем", "Решение", "Действие", "Свързани патерни". За бързо търсене на подходящ патерн е установена категоризация на база контекст. Дефинирани са 5 категории - „В началото", "За задаване на цел", "В действие", "За резултат" и "В задънена улица". Всяка категория се състои от 4 контекста, към които се класифицират конкретните патерни. Това позволява на потребителите да търсят патерни в зависимост от ситуацията, в която са -напр. искат да започнат да учат нещо ново, да пишат статия, да придобият ново умение, да подобрят свое умение и т.н.
Чатър и колектив предлагат дизайн за педагогически патерни за е-обучение. Те адаптират класическата структура на патерн на Александър, като добавят нов педагогически слой. По този начин изместват акцента на дизайна за е-обучение от използваемостта към педагогиката. Методологията за разработване на патерни има за цел да постави на преден план теорията за учене чрез конструктивизъм и експерименти. Тя изисква след като бъде дефиниран един проблем, да бъдат потърсени решение, стратегии за преподаване и алтернативни подходи, в съответствие с педагогическа теория (Chatteur и кол., 2008).
Патерн език KISTA се състои от 28 патерна, типизирани в 6 категории -"Цифровизация на учебните материали", „Дигитални учебни среди", „Отворени класни стаи", „Мотивираща класна стая", "Технология за обучаване и документация", „Дигитални
арени на студентите" (Knutsson, Ramberg, 2016). Тук фокусът е върху дидактическите и педагогическите аспекти на употребата на технологиите в преподаването и ученето.
В (Mor и кол., 2014) са представени патерни за технологично подпомогнато преподаване и учене. Описани са 29 патерна, групирани в 4 групи: „Дизайн, фокусиран върху обучаемия", „Общности на обучаеми", "Социални медии и взаимодействие между обучаемите в социалните пространства", и „Оценяване и обратна връзка". Всяка група включва множество от патерни, заедно със случаи, от които са извлечени, и сценарии, в които тези патерни са приложени в нов, различен контекст.
Ботури и Белфер правят опити да описват педагогически патерни за онлайн обучение с помощта на езика E2ML (Botturi, Belfer, 2003). E2ML e език за моделиране на образователна среда. Той използва три множества от документи - „Дефиниране на цел", „Диаграми на дейности", и „Диаграми за общ преглед". Поддържа визуално моделиране на патерните, което улеснява тяхното проектиране и разбиране (Botturi, 2006). Педагогически патерни за обучение по програмиране чрез допускане на грешки са описани в (Jerinic, 2012).
СОФТУЕРНИ ИНСТРУМЕНТИ ЗА СЪХРАНЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ НА ПЕДАГОГИЧЕСКИ ПАТЕРНИ
Известни са множество софтуерни приложения за използване и управление на педагогически патерни.
В (Nunes и кол., 2005) е представен софтуерен инструмент за обучение по програмиране с педагогически патерни, наречен ProPAT. Програмата е предназначена за обучение на студенти от първи курс. Чрез нея преподавателите могат да въвеждат, редактират и изтриват патерни и задачи за упражнения. Студентите решават задачи, като избират програмен патерн, добавят го в редактора, добавят програмен код, компилират и тестват решението си с предварително определени входни и изходни данни. Приложението е имплементирано като плъгин за Еклипс. Поддържа две перспективи: преподавателска перспектива и студентска перспектива. Има система за откриване на грешки в студентските програми. Използва базирани на модели техники за анализ от изкуствения интелект.
Хранилището за патерни PCeL поддържа патерни за технологично подпомогнато обучение, базирани на философията за обучение, в центъра на което е обучаемия (Derntl, 2004).
Има два основни подхода за вграждане на образователни патерни в системи за управление на обучението (СУО). Първият подход предполага разработване на потребителски софтуерни компоненти, имплементиращи педагогически патерни и вграждането им в СУО. Вторият подход предполага дизайн на педагогически патерни чрез конфигуриране на съществуващите в СУО компоненти.
Beehive следва първия подход. Това е софтуерна среда за колаборативни образователни дейности, базирана на образователни патерни, вградени в СУО. Поддържа различни педагогически и колаборативни модели, като „няколко-към-няколко", „няколко-към-много", „един-към-много", „един-към-един". Средата интегрира хост СУО с Macromedia Flash Communication Server, и на клиентската страна работи на Flash Player. Инструкторът може „в движение" да създава синхронни колаборативни пространства, оптимизирани за конкретен тип онлайн образователни дейности (напр. групови дискусии, сесии за мозъчна атака, дебати, и др.) (Turani, Calvo, 2006).
PatMan е пример за използване на втория подход - приложението имплементира педагогически патерни чрез наличните в СУО функционалности. Приложението работи като прокси обект за преподавателя, помагайки му да установи подходящи конфигурационни настройки за компонентите на СУО, които са необходими за имплементиране на конкретен патерн или множество от патерни (Derntl, Calvo, 2010). Патерните се инстанцират и конфигурират чрез софтуерни съветници и скриват технологичните детайли за инстанцирането на патерна от преподавателя. Те могат да бъдат прегледани и редактирани по време на дизайна, а също и по време на работа. Приложението използва хранилището на патерни PCeL (Derntl, 2004).
Collage е редактор на патерни за съвместно обучение. Приложението дава възможност на преподавателите да конфигурират свои собствени педагогически патерни, в зависимост от изискванията на конкретната образователна ситуация. Патерните са структурирани като потоци от колаборативни образователни дейности. Съхраняват се в IMS формат (Hernández и кол., 2006).
Academius е уеб приложение за изграждане на колаборативни педагогически патерни, приложими в обучението на инженери. То е базирано на таксономията на Блум и моделира различните стилове на обучение (Azevedo и кол., 2014).
Pedagogical Pattern Collector е софтуерен инструмент за управление на педагогически патерни. Той има модул „Браузър" за преглеждане на наличните патерни и модул „Дизайнер" за създаване и редактиране на патерни, анализиращ различни характеристики на конкретни образователни процеси (PPC, 2012).
Цифрово хранилище за педагогически патерни, които могат да бъдат използвани както от преподаватели и студенти, така и от софтуерни приложения, е описано в (Rachovski и кол., 2017). Патерните са с 4 слоен модел, включващ базов, педагогически, технологичен и мета слой. Базовият слой включва основните характеристики, използвани обичайно за описание на педагогически патерни - име, проблем, анализ, контекст, свързани патерни и др. Педагогическият слой описва някои педагогически аспекти на патерна, технологичният отразява спецификата на електронното обучение и мета слоя поддържа описателна информация за патерна, необходима за ефективна софтуерна обработка (Hadzhikoleva, Hadzhikolev, Rachovski, 2017). Конкретни случаи на употреба на патерните се описват чрез т. нар. „инстанции на патерни". Инстанциите дават конкретни идеи за реализиране на различни преподавателски стратегии и могат да бъдат използвани многократно (Hadzhikoleva и кол., 2017).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Концепцията на архитект Александър за използване на патерни в архитектурата е намерила своето приложение и в педагогическата наука. В специализираната литература са описани множество педагогически патерни, обхващащи различни аспекти на обучението. Те използват различни формати за описание на патерните и често са категоризирани и класифицирани по начин, улесняващ тяхното търсене и използване. Патерните са изключително полезни за педагозите - за откриване на нови идеи за преподаване, за споделяне на учебен опит и добри практики, за обучение на млади специалисти и др.
Софтуерните приложения, използващи педагогически патерни, улесняват работата на педагозите, свързана с моделирането и управлението на образователния процес. Те автоматизират част от дейностите на преподавателя, спестяват времеви ресурси, и благоприятстват повишаване на качеството на обучението.
Благодарности: Работата е частично финансирана от проект СП17-ФМИ-005 и проект МУ17-ФМИ-007 към Фонд „Научни изследвания" при Пловдивския университет „П. Хилендарски".
ЛИТЕРАТУРА
Alexander C., (1979), The Timeless Way of Building, Oxford University Press, New York, ISBN: 0-19-502402-8.
Alexander C., S. Ishikawa, M. Silverstein, (1977), A Pattern Language: Towns, Buildings, Construction, Oxford University Press, ISBN: 0-19-501919-9.
Azevedo F., Grimoni J., Delaine D., (2014), Academius: A Web tool for building collaborative pedagogical patterns applied to engineering education, International Conference on Interactive Collaborative Learning (ICL), 3-6 Dec. 2014, Dubai, United Arab Emirates.
Bergin B., (2000), Fourteen Pedagogical Patterns, Proceedings of the Fifth European Conference on Pattern Languages of Programs, Irsee, Germany, 2000.
Bergin J., Eckstein J., Manns M., Sharp H., etc., (2012), Pedagogical Patterns: Advice For Educators, CreateSpace Independent Publishing Platform, ISBN: 1479171824.
Botturi L., (2006), A Visual Language for the Design of Instruction, Educational Technology Research and Development, Vol. 54, No. 3, p. 265-293.
Botturi L., Belfer K., (2003), Pedagogical patterns for online learning, ELEARN 2003, Phoenix, Arizona, USA.
Chatteur F., Carvalho L., Dong A., (2008), Design for Pedagogy Patterns for E-Learning, Eighth IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies 2008, Santander, Cantabria, Spain.
Derntl M., (2004), The Person-Centered e-Learning Pattern Repository - Design for Reuse and Extensibility. Proceedings of World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia, & Telecommunications (ED-MEDIA'04), June 21-26, 2004, Lugano, Switzerland, pp. 3856-3861.
Derntl M., Calvo R., (2010), Embedding Educational Design Pattern Frameworks into Learning Management Systems. Technology Enhanced Learning. Quality of Teaching and Educational Reform. Communications in Computer and Information Science, vol 73. Springer, Berlin, Heidelberg.
E-LEN Project. <http://www2.tisip.no/E-LEN/> (accessed 28.10.2017).
Hadzhikoleva, St., Hadzhikolev, E., Rachovski, T., (2017), Pedagogical Patterns and Information Technologies, International Science Conference Sliven'2017, 30 June - 2 July 2017, Sliven (in print).
Hadzhikoleva, St., Hadzhikolev, E., Rachovski, T., Tzvetkov, Vl., (2017), Using pedagogical pattrens for shareing pedagogical experience and good practices, National Scientific Conference „Education and science - for personal and social development", 27-28 Oct. 2017, Smolyan (in print).
Hernández-Leo D., Villasclaras-Fernández E., Asensio-Pérez J., (2006), COLLAGE: A collaborative Learning Design editor based on patterns, Educational Technology & Society, 9 (1), 58-71.
Iba T., Miyake (2016), Learning Patterns: a pattern language for creative learners II, Proceedings of the 1st Asian Conference on Pattern Languages of Programs, ISBN: 978-1-45030126-8.
Iba T., Miyake T., Naruse M., Yotsumoto N., (2009), Learning Patterns: a pattern language for active learners, Proceedings of the Pattern Languages of Programming 2009 (PloP'2009), ISBN: 978-1-60558-873-5.
Jerinic, L., (2012), Pedagogical Patterns For Learning Programming By Mistakes, Computer Algebra and Dynamic Geometry Systems in Mathematics Education Conference, 22 -24 June 2012, Novi Sad, Serbia.
Knutsson O., Ramberg R., (2016), Collaborative Pattern Language Representation of Designs for Learning, Designs for Learning Conference, Copenhagen, Denmark, May 18-20, 2016.
Mor Y., Mellar H., Warburton S., Winters N., (2014), Practical Design Patterns for Teaching and Learning with Technology, Sense Publishers, 2014, ISBN: 978-94-6209-530-4.
Nunes de Barros L., Paula dos Santos Mota A., Delgado K., Matsumoto P., (2005), A Tool for Programming Learning with Pedagogical Patterns, Proceedings of the 2005 OOPSLA workshop on Eclipse technology eXchange, San Diego, California, October 16 - 17, 2005.
Pedagogical Pattern Collector. <http://www.ld-grid.org/resources/tools/pedagogical-pattern-collector> (accessed 28.10.2017).
Pedagogical Patterns Project. <http://www.pedagogicalpatterns.org> (accessed 28.10.2017).
Rachovski, T., Tzvetkov, Vl., Hadzhikolev, E., Hadzhikoleva, S., (2017), Digital Repository of Pedagogical Patterns, Annual Conference Indusrtry 4.0. Business Environment. Quality of Life., 27-28.10.2017, Russe (in print).
Turani A., Calvo R., (2006), Beehive: a software application for synchronous collaborative learning, Campus-Wide Information Systems, Vol. 23 Issue: 3, pp.196-209, ISSN: 1065-0741.
