A Survey of Research on A Survey of Research on thethe

Jeliot Program Jeliot Program Animation SystemAnimation System

Ronit Ben-Bassat, Levy Ronit Ben-Bassat, Levy Mordechai Ben-AriMordechai Ben-Ari

11

22

סקירת המחקרים שנעשו סקירת המחקרים שנעשו על סביבת האנימציהעל סביבת האנימציה

Jeliot Jeliot רונית בן-בסט לוירונית בן-בסט לוי

מרדכי בן-ארימרדכי בן-אריהמחלקה להוראת המדעיםהמחלקה להוראת המדעים

מכון ויצמן למדעמכון ויצמן למדע

33

קצת היסטוריהקצת היסטוריה

הקשיים בהוראת מדעי המחשב לסטודנטים הקשיים בהוראת מדעי המחשב לסטודנטים מתחילים ידועים מהספרות:מתחילים ידועים מהספרות:

מושגים מופשטים - משתנה, העברת פרמטרים, מושגים מופשטים - משתנה, העברת פרמטרים, ניבוי פלט.ניבוי פלט.

חסר מודל דינאמי לתוכנית הסטאטית.חסר מודל דינאמי לתוכנית הסטאטית.

מורים ומרצים פיתחו במשך השנים שיטות משל מורים ומרצים פיתחו במשך השנים שיטות משל עצמם לצורך המחשה.עצמם לצורך המחשה.

44

ראשית האנימציהראשית האנימציה

אנימציה – תוכנת מחשב המספקת המחשה אנימציה – תוכנת מחשב המספקת המחשה דינאמית של ביצוע תוכנית.דינאמית של ביצוע תוכנית.

הוצגה האנימציה הראשונה בסרט: הוצגה האנימציה הראשונה בסרט: 19811981בשנת בשנת Sorting out sortingSorting out sorting מאת מאת BaeckerBaecker ..

TangoTango , , BalsaBalsaמאז פותחו סביבות נוספות כמו: מאז פותחו סביבות נוספות כמו: ועוד. ועוד.

משותף לכולן: כדי לפתח אנימציה של תוכניות יש משותף לכולן: כדי לפתח אנימציה של תוכניות יש להשקיע שעות רבות.להשקיע שעות רבות.

55

JeliotJeliotמשפחת האנימציה משפחת האנימציה

פותחה באוניברסיטת הלסינקי שבפינלנד פותחה באוניברסיטת הלסינקי שבפינלנד 19961996בשנת בשנת & Jeliot Jeliot - - EliotEliot.. (Lahtinen, Sutinen & (Lahtinen, Sutinenהגרסה הקדמונית של הגרסה הקדמונית של

Tarhio)Tarhio)

האנימציה נוצרת האנימציה נוצרת Self-animationSelf-animationהרעיון המרכזי והחדשני – הרעיון המרכזי והחדשני – באופן אוטומטי מבלי התערבות המשתמש. באופן אוטומטי מבלי התערבות המשתמש.

– לתלמיד יש כלי – לתלמיד יש כלי Learning by doingLearning by doingתפישה מרכזית – תפישה מרכזית – בעזרתו יבנה ייצוג מוחשי לתוכנית.בעזרתו יבנה ייצוג מוחשי לתוכנית.

שתמכו בשפת שתמכו בשפת EliotEliotמאז נוצרו גרסאות חדשות לסביבת מאז נוצרו גרסאות חדשות לסביבת ..JeliotJeliot ומכאן משפחת ומכאן משפחת javajavaהתכנות התכנות

66

JeliotJeliotסביבת האנימציה סביבת האנימציה

77

JeliotJeliotסביבת האנימציה סביבת האנימציה

88

JeliotJeliotסביבת האנימציה סביבת האנימציה

99

JeliotJeliotסביבת האנימציה סביבת האנימציה

1010

))11מחקרים פדגוגיים קודמים (מחקרים פדגוגיים קודמים (

. המחקר . המחקר 19931993 בשנת בשנת StaskoStaskoהמחקר הראשון נערך על-ידי המחקר הראשון נערך על-ידי השתמש ב סביבת אנימציה להוראה של אלגוריתם מסובך. השתמש ב סביבת אנימציה להוראה של אלגוריתם מסובך.

תוצאות מאד מאכזבות. שיפור הושג כאשר בקשו תוצאות מאד מאכזבות. שיפור הושג כאשר בקשו מהסטודנטים לנבא פלט – שיפור לא משמעותי.מהסטודנטים לנבא פלט – שיפור לא משמעותי.

MayerMayer (1997) (1997) מצא כי שימוש משולב של אנימציה עם מצא כי שימוש משולב של אנימציה עםהסבר מילולי מאד אפקטיבי להבנה.הסבר מילולי מאד אפקטיבי להבנה.

Petre & Green Petre & Green (1993) (1993) מצאו כי הצגה גרפית לא מספיקה מצאו כי הצגה גרפית לא מספיקה לבדה וההבנה של ייצוגי כזה היא יכולת נרכשת.לבדה וההבנה של ייצוגי כזה היא יכולת נרכשת.

1111

))22מחקרים פדגוגיים קודמים (מחקרים פדגוגיים קודמים (

Hundhausen, Douglas & StaskoHundhausen, Douglas & Stasko 20022002בשנת בשנת ערכו מטה-מחקר על סביבות ושימושן והתוצאות ערכו מטה-מחקר על סביבות ושימושן והתוצאות אמרו כי: אין שימוש מספיק בסביבות, הסביבות אמרו כי: אין שימוש מספיק בסביבות, הסביבות

עצמן אינן מספיקות וחשוב לא פחות כיצד עצמן אינן מספיקות וחשוב לא פחות כיצד משתמשים בהן. משתמשים בהן.

וחבריו שנערכה בכנס וחבריו שנערכה בכנס NapsNaps (2002) (2002)בסדנא של בסדנא של להוראת מדעי המחשב נמצא כי בין היתרונות להוראת מדעי המחשב נמצא כי בין היתרונות

בשימוש באנימציות: עוזר בהבנה, מהנה, מקלים על בשימוש באנימציות: עוזר בהבנה, מהנה, מקלים על הדיון בכיתה. בחסרונות: זמן, השקעה נדרשת כדי הדיון בכיתה. בחסרונות: זמן, השקעה נדרשת כדי

להכניסם להוראה, חוסר מידע על היתרונות להכניסם להוראה, חוסר מידע על היתרונות ללמידה.ללמידה.

1212

JeliotJeliot משפר למידה משפר למידה

Ben-Basssat Levy & Ben-AriBen-Basssat Levy & Ben-Ari 1998-20011998-2001בשנים בשנים על על JeliotJeliotערכו מחקר הבוחן את ההשפעה שיש ל- ערכו מחקר הבוחן את ההשפעה שיש ל-

תלמידי תיכון.תלמידי תיכון.

על פני שנה שלמה על פני שנה שלמה JeliotJeliotשימוש לראשונה ב – שימוש לראשונה ב – בכיתה יוד.בכיתה יוד.

pre postpre post((המחקר היה מחקר כמותי (שאלוני המחקר היה מחקר כמותי (שאלוני ואיכותני (ראיונות). ואיכותני (ראיונות).

נבדקו שתי כיתות: ניסוי וביקורת. נבדקו שתי כיתות: ניסוי וביקורת.

1313

JeliotJeliot משפר למידה - תוצאות משפר למידה - תוצאות

תלמידי כיתת הניסוי שיפרו ציוניהם באופן יחסי תלמידי כיתת הניסוי שיפרו ציוניהם באופן יחסי לכיתת הביקורת – תוצאות משמעותיות אחרי פרק לכיתת הביקורת – תוצאות משמעותיות אחרי פרק

חודשים בסביבה. חודשים בסביבה.33זמן של שימוש זמן של שימוש

שימוש באוצר מילים שספקה הסביבה לצורך שימוש באוצר מילים שספקה הסביבה לצורך הסברים.הסברים.

התלמידים הבינוניים הם אלה שענו בזמן הקצר התלמידים הבינוניים הם אלה שענו בזמן הקצר ביותר על שאלות. ביותר על שאלות.

קבוצת הניסוי השתמשה בהבנה שנרכשה גם לאחר קבוצת הניסוי השתמשה בהבנה שנרכשה גם לאחר פרק זמן ארוך של אי-שימוש בסביבה. פרק זמן ארוך של אי-שימוש בסביבה.

1414

JeliotJeliot משפר תשומת לב משפר תשומת לב

ערכו ניסוי הבודק את ערכו ניסוי הבודק את Ebel & Ben-AriEbel & Ben-Ari 20062006בשנת בשנת של של ))AttentionAttention(( על תשומת הלב על תשומת הלב JeliotJeliotההשפעה שיש ל-ההשפעה שיש ל-

תלמידים. תלמידים.

AttentionAttention.תנאי מוקדם ללמידה. – תנאי מוקדם ללמידה –

בתנאים של הדגמה. בתנאים של הדגמה. JeliotJeliotנעשה שימוש ב-נעשה שימוש ב-

התלמידים היו תלמידי חינוך מיוחד (היפראקטיבים), בעלי התלמידים היו תלמידי חינוך מיוחד (היפראקטיבים), בעלי יכולות קוגניטיביות נורמליות. יכולות קוגניטיביות נורמליות.

השיעורים צולמו והוקלטו ונערך ניתוח המידע.השיעורים צולמו והוקלטו ונערך ניתוח המידע.

1515

JeliotJeliot – משפר תשומת-לב – משפר תשומת-לב ניתוח ותוצאותניתוח ותוצאות

בתהליך הניתוח התמקדו באירועים של חוסר בתהליך הניתוח התמקדו באירועים של חוסר תשומת-לב ומדדו את כמות האירועים של חוסר תשומת-לב ומדדו את כמות האירועים של חוסר

תשומת-לב ליחידת זמן. תשומת-לב ליחידת זמן.

נמצאו אירועים של חוסר תשומת-לב כאשר המורה נמצאו אירועים של חוסר תשומת-לב כאשר המורה לאלא, בניגוד לתדירות של אירועים בכל , בניגוד לתדירות של אירועים בכל JeliotJeliotהשתמש ב – השתמש ב –

דקות כאשר לא היה שימוש בסביבה. דקות כאשר לא היה שימוש בסביבה.22

1616

JeliotJeliot והמורים והמורים -Ben-Bassat Levy & Ben-Ben-Bassat Levy & Ben ערכו ערכו 2003-20092003-2009בשנים בשנים

AriAri מחקר הבודק כיצד מורים למדעי המחשב מחקר הבודק כיצד מורים למדעי המחשב משתמשים בסביבת אנימציה ומהן עמדותיהם לגבי משתמשים בסביבת אנימציה ומהן עמדותיהם לגבי

הוראה מסוג זה. הוראה מסוג זה.

החוקרים בדקו את הנושא במתודולוגיה שפתחו החוקרים בדקו את הנושא במתודולוגיה שפתחו ) ) phenomenographyphenomenographyהמשלבת מתודולוגיה איכותית (המשלבת מתודולוגיה איכותית (

TPB -Theory of Planned TPB -Theory of Plannedומתודולוגיה כמותית (ומתודולוגיה כמותית (BehaviorBehavior .( .(

1717

JeliotJeliot והמורים – התוצאות והמורים – התוצאות ))11((

phenomenographyphenomenography הדרכים בהן המורים תופסים : הדרכים בהן המורים תופסים : ככלי עזר להוראה (מוצגות בסדר ככלי עזר להוראה (מוצגות בסדר JeliotJeliotאת השימוש ב-את השימוש ב-

יורד):יורד):InternalizationInternalization- - JeliotJeliot נתפס ככלי שימושי התואם את נתפס ככלי שימושי התואם את

תפיסתו הפדגוגית של המורה. תפיסתו הפדגוגית של המורה.

By-the-bookBy-the-book- - JeliotJeliot נתפס ככלי שייתכן והוא יעיל, אך נתפס ככלי שייתכן והוא יעיל, אך לא ברור כי הוא תואם את תפיסתו הפדגוגית של לא ברור כי הוא תואם את תפיסתו הפדגוגית של

המורה.המורה.RepudiationRepudiation- - JeliotJeliot נתפס ככלי שהונחת מבחוץ בעל נתפס ככלי שהונחת מבחוץ בעל

תועלת פדגוגית מוגבלת. תועלת פדגוגית מוגבלת.DissonantDissonant- - JeliotJeliot נתפס באופן מנוגד בו-זמנית: מצד נתפס באופן מנוגד בו-זמנית: מצד

אחד בהתלהבות ומצד שני בהתנגדות להשתמש בו. אחד בהתלהבות ומצד שני בהתנגדות להשתמש בו.

1818

TPB modelTPB model

1919

JeliotJeliot והמורים – התוצאות והמורים – התוצאות ))22((

TPBTPB השתמשו החוקרים כדי לחשוף את העמדות : השתמשו החוקרים כדי לחשוף את העמדות : ככלי עזר להוראה, ככלי עזר להוראה, JeliotJeliotשיש למורים לגבי השימוש ב-שיש למורים לגבי השימוש ב-

או דחייתו. או דחייתו.JeliotJeliotמתוך רצון לנבא את קבלת מתוך רצון לנבא את קבלת

המודל שמציעה מתודולוגיה זו משמש לניבוי התנהגות המודל שמציעה מתודולוגיה זו משמש לניבוי התנהגות ) ) intentionsintentions((הנחקר. ההתנהגות היא תוצאה של כוונות הנחקר. ההתנהגות היא תוצאה של כוונות

. .

PBCPBC .נמוך – מפתיע לגבי מורים למדעי המחשב. נמוך – מפתיע לגבי מורים למדעי המחשב

הסבר: מורים מאויימים על-ידי סביבה ה"תופסת את הסבר: מורים מאויימים על-ידי סביבה ה"תופסת את . . CentralityCentralityמקומם בכיתה" – מקומם בכיתה" –

2020

JeliotJeliot ושיתוף פעולה ושיתוף פעולה Myller, Bednarik, Ben-Ari & SutinenMyller, Bednarik, Ben-Ari & Sutinen בדקו בדקו 20082008בשנת בשנת

משפיע על שיתוף הפעולה בין משפיע על שיתוף הפעולה בין JeliotJeliotכיצד השימוש ב-כיצד השימוש ב-סטודנטים.סטודנטים.

ואף הרחיבו ואף הרחיבו engagement taxonomyengagement taxonomyהחוקרים השתמשו ב-החוקרים השתמשו ב-. . JeliotJeliotאותה לצורת העבודה עם אותה לצורת העבודה עם

החוקרים השתמשו במחקר השוואתי בין רמות השיתוף השונות החוקרים השתמשו במחקר השוואתי בין רמות השיתוף השונות . . JeliotJeliotכדי להבין את ההבדלים שיוצר השימוש ב-כדי להבין את ההבדלים שיוצר השימוש ב-

בפינלנד על סטודנטים בפינלנד על סטודנטים JoensuuJoensuuהמחקר נערך באוניברסיטת המחקר נערך באוניברסיטת בקורס מבוא למדעי המחשב. בקורס מבוא למדעי המחשב.

2121

JeliotJeliot ושיתוף פעולה - התוצאות ושיתוף פעולה - התוצאות החוקרים מצאו כי קיים מתאם חיובי באופן משמעותי החוקרים מצאו כי קיים מתאם חיובי באופן משמעותי

בין האינטראקציה עם הסביבה לבין רמת שיתוף בין האינטראקציה עם הסביבה לבין רמת שיתוף הפעולה בין הסטודנטים. הפעולה בין הסטודנטים.

כמות המלל בדיון בין הסטודנטים עלתה באופן כמות המלל בדיון בין הסטודנטים עלתה באופן משמעותי אם הכלי תמך ברמה של הכנסת קלט. משמעותי אם הכלי תמך ברמה של הכנסת קלט.

תוצאה הפוכה הושגה כאשר הכלי תמך רק בצפייה תוצאה הפוכה הושגה כאשר הכלי תמך רק בצפייה בויזואליזציה.בויזואליזציה.

אופציה של אופציה של JeliotJeliot הוסיף ל- הוסיף ל- MyllerMyllerבעקבות המחקר בעקבות המחקר שאלות הבנה אוטומטיות כדי לתמוך ברמת התגובה שאלות הבנה אוטומטיות כדי לתמוך ברמת התגובה

בטקסונומיה.בטקסונומיה.

2222

JeliotJeliot כיוצר של אנימציות שגויות כיוצר של אנימציות שגויות Conflicting animationConflicting animation ,הסביבה מציגה, במתכוון, – הסביבה מציגה, במתכוון –

קטע קוד באופן שגוי. קטע הקוד נכון, אך הביצוע שגוי.קטע קוד באופן שגוי. קטע הקוד נכון, אך הביצוע שגוי.

& Moreno, Sutinen, Bednarik & Moreno, Sutinen, Bednarik 2005-20082005-2008בשנים בשנים MyllerMyller חקרו את האופן בו שימוש באנימציה שגויה חקרו את האופן בו שימוש באנימציה שגויה

משפיעה על היכולת לביקורת של הסטודנטים על קטע משפיעה על היכולת לביקורת של הסטודנטים על קטע הקוד המופיע בפניהם. השגיאות הן בטווח שבין הקוד המופיע בפניהם. השגיאות הן בטווח שבין

שגיאות הרצה פשוטות לבין שיאה בהבנה של מנגנון שגיאות הרצה פשוטות לבין שיאה בהבנה של מנגנון ההורשה.ההורשה.

JeliotJeliotמוסיפים ל-מוסיפים ל-Moreno & MyllerMoreno & Myller בעקבות המחקר בעקבות המחקר אופציה לאנימציות שגויות.אופציה לאנימציות שגויות.

2323

סיכום - מספריםסיכום - מספרים . .JeliotJeliot הורדות של הורדות של 16001600במחצית השנה האחרונה במחצית השנה האחרונה

משם יכלו להוריד משם יכלו להוריד JeliotJeliot אנשים נכנסו לאתר של אנשים נכנסו לאתר של 80008000גם כן. גם כן.

מדינהמדינהמספר מבקרים מספר מבקרים

ארה"בארה"ב16611661

מקסיקומקסיקו754754

גרמניהגרמניה743743

ישראלישראל720720

2424

סיכוםסיכום מלווה במחקר פדגוגי של מלווה במחקר פדגוגי של JeliotJeliotסביבת האנימציה סביבת האנימציה

שנים. שנים.2020למעלה מ-למעלה מ-

מחקר רב שנתי כזה מראה על קשר של החוקרים מחקר רב שנתי כזה מראה על קשר של החוקרים למשתמשים, ותרם תרומה משמעותית לפיתוח הכלי.למשתמשים, ותרם תרומה משמעותית לפיתוח הכלי.

עלה באופן משמעותי בשנים עלה באופן משמעותי בשנים JeliotJeliotהשימוש ב-השימוש ב-האחרונות.האחרונות.

JeliotJeliot יכול לשמש דוגמה לפיתוח של כלים טכנולוגיים יכול לשמש דוגמה לפיתוח של כלים טכנולוגיים להוראה. להוראה.

2525

תודה רבהתודה רבה