E-Slate / Αβάκιο

Το E-Slate / Αβάκιο είναι ένα διερευνητικό μαθησιακό περιβάλλον που έχει αναπτυχθεί από το Ερευνητικό Ακαδημαϊκό Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών (EA.ITY). Παρέχει ένα περιβάλλον εργασίας για τη δημιουργία ισχυρά δυναμικού λογισμικού με πλούσια λειτουργικότητα από μη προγραμματιστές. Ιδέες εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων μπορούν να μετατραπούν σε λογισμικό με ελάχιστη συγγραφική προσπάθεια με τη μορφή διαδραστικών Μικρόκοσμων που περιέχουν ειδικά σχεδιασμένες εκπαιδευτικές ψηφίδες (δομικά στοιχεία – components). Οι ψηφίδες του E-Slate παρέχονται σαν μια συλλογή από προκατασκευασμένα αλληλεπιδραστικά υπολογιστικά αντικείμενα. Μικρόκοσμοι λογισμικού μπορούν πολύ εύκολα να κατασκευαστούν συνδέοντας ψηφίδες σε διάφορες διαμορφώσεις. Η συμπεριφορά τόσο των Ψηφίδων όσο και των Μικρόκοσμων, μπορεί να προγραμματιστεί στις γλώσσες προγραμματισμού τελικού χρήστη Logo (με αντικειμενοστραφείς και πολυγλωσσικές επεκτάσεις) και JavaScript. Η νεότερη έκδοση του E-Slate βασίζεται στην πλατφόρμα Java και τις σχετικές με αυτή τεχνολογίες.

 

Καινοτομία

Το E-Slate παρέχει μεθόδους και εργαλεία για τη δημιουργία υψηλά αλληλεπιδραστικού εκπαιδευτικού λογισμικού μέσω γρήγορης πρωτοτυποποίησης με ελάχιστη προσπάθεια και πόρους. Οι ψηφίδες (τεχνολογίας JavaBeans) εμπεριέχουν εξειδικευμένη γνώση σε κάποιον τομέα, παίζοντας το ρόλο δομικών στοιχείων υψηλού επιπέδου στα δημιουργικά χέρια των "τελικών χρηστών". Κατ’αυτό τον τρόπο, συγγραφείς, σχεδιαστές διδακτέας ύλης και παιδαγωγοί χειρίζονται "προσαρμόσιμες συμπεριφορές" παρά μοντέλα δεδομένων, αλγορίθμους και προγραμματισμό χαμηλού επιπέδου. Η δημιουργία λογισμικού ομοιάζει με την συναρμολόγηση ενός "κιτ" παρά τη "συγγραφή ενός προγράμματος". Το εκπαιδευτικό λογισμικό που δημιουργείται με το E-Slate είναι:

• τροποποιήσιμο: η διεπαφή του μπορεί να αναδομηθεί όπως απαιτείται με απλές λειτουργίες σύρσης-ρίψης
• προγραμματιζόμενο: οι ψηφίδες μπορούν να ανασυνδεθούν ή προγραμματιστούν από τον τελικό χρήστη για την επέκταση ή τροποποίηση της παρεχόμενης λειτουργικότητας
• προσαρμόσιμο: το πολυμεσικό περιεχόμενο μπορεί να εμπλουτιστεί ή προσωποποιηθεί από τους τελικούς χρήστες

Χρήστες

• Στους Εκπαιδευτικούς παρέχονται ποιοτικό και υψηλά προσαρμόσιμο εκπαιδευτικό λογισμικό, στο οποίο μπορεί να ενσωματωθεί προσωποποιημένο περιεχόμενο, να αναδομηθεί η διεπαφή, και ακόμη και να τροποποιηθεί ή επεκταθεί η λειτουργικότητα του όπως απαιτείται. Κατ’αυτό τον τρόπο, το E-Slate υποστηρίζει πολύ την "κονστρακτιβιστική" (Piaget) διδακτική προσέγγιση και ειδικότερα και ειδικότερα τον "Κονστρουκτιονισμό" (Papert), κατά τον οποία η μάθηση προκύπτει κατά την πράξη και κατά την δημιουργία/κατασκευή έργων, διερευνώντας ενεργά ιδέες και ελέγχοντας υποθέσεις.
• Συγγραφείς και Εκδότες μπορούν να αναπτύσσουν προϊόντα πραγματικής εκπαιδευτικής αξίας με δραστικά μειωμένα κόστη (συγκριτικά με τις τρέχουσες εκπαιδευτικές μεθόδους). Αυτό είναι δυνατό γιατί:
  • Οι ψηφίδες παρέχουν προκατασκευασμένη, εξειδικευμένη σε έναν τομέα λειτουργικότητα που δεν χρειάζεται να υλοποιηθεί ξανά και ξανά.
  • Επαναχρησιμοποίηση των κατασκευών (και της προσπάθειας) είναι εκμεταλλεύσιμη σε πολύ μεγάλο βαθμό σε διάφορα επίπεδα: ψηφίδες, πρότυπα, μικρόκοσμους.
• Οι Προγραμματιστές μπορούν να χρησιμοποιούν ένα πλήθος από υπηρεσίες πυρήνα του E-Slate (προγραμματιστικές διασυνδέσεις – API) για τη δημιουργία ψηφίδων που αξιοποιούν το E-Slate και έτσι να αποκτούν άμεσο όφελος από την λειτουργικότητα που ήδη υλοποιείται από τις υπάρχουσες ψηφίδες. Κατ’αυτό τον τρόπο οι προγραμματιστές μπορούν να πολλαπλασιάσουν τη δουλειά τους κατά έναν παράγοντα σχετιζόμενο προς το μέγεθος της συλλογής ψηφίδων του E-Slate. Οι εστιασμένες, μικρές ομάδες και ο κατανεμημένος τρόπος ανάπτυξης ενθαρρύνεται.

Επεκτάσεις της E-Slate Logo

Η γλώσσα προγραμματισμού τελικού χρήστη "E-Slate Logo" είναι βασισμένη στην έκδοση TurtleTracks της γλώσσας προγραμματισμού Logo, υλοποιημένης πάνω στην γλώσσα προγραμματισμού της πλατφόρμας Java από τον Daniel Azuma, διδακτορικό φοιτητή του Brian Harvey, δημιουργού της διάσημης UCBLogo.

Η E-Slate Logo παρέχει αντικειμενοστραφείς επεκτάσεις για να επιτρέπει στα προγράμματα του χρήστη ν’απευθύνονται σε ψηφίδες (αντικείμενα). Συγκεκριμένα παρέχονται οι εντολές TELL (ΠΕΣ), ASK (ΖΗΤΑ), EACH (ΚΑΘΕ) και TELLALL (ΠΕΣΟΛΑ), με τις τρείς πρώτες να είναι εμπνευσμένες από το συντακτικό της Apple Logo (σχετικής με την τεχνολογία προγραμματισμού από τον τελικό χρήστη AppleTalk).

• Η σύνταξη της εντολής TELL είναι TELL <λίστα-ονομάτων-ψηφίδων>. Υπάρχει μια τέτοια λίστα ανά πάσα στιγμή ξεχωριστή για κάθε διερμηνευτή Logo την οποία χρησιμοποιούν οι εντολές που αναφέρονται σε ψηφίδες (και οι οποίες φορτώνονται και αποφορτώνονται δυναμικά στο διερμηνευτή κατά την προσθήκη και αφαίρεση ψηφίδων που χρησιμοποιούν τις αντίστοιχες ενότητες εντολών από ένα μικρόκοσμο). Mπορούν να υπάρχουν πολλοί διερμηνευτές ταυτόχρονα σε ένα μικρόκοσμο με χρήση αντίστοιχου πλήθους στιγμιοτύπων της ψηφίδας Logo που αξιοποιεί τις δυνατότητες πολυνηματικής επεξεργασίας (multithreading) της πλατφόρμας Java.

• Η σύνταξη της εντολής ASK είναι ASK <λίστα-ονομάτων-ψηφίδων> <λίστα-εντολών>. Η εντολή αυτή ορίζει προσωρινά μια νέα λίστα TELL και αφού εκτελεστεί η λίστα εντολών επαναφέρει την προηγούμενη λίστα TELL του διερμηνευτή.

• Η εντολή TELLALL ορίζει σε ειδική τιμή την λίστα TELL ώστε να απευθύνεται σε όλες τις ψηφίδες (και τις υπάρχουσες αλλά και όσες εισαχθούν στη συνέχεια από το χρήστη στο μικρόκοσμο).

• Η σύνταξη της εντολής EACH είναι EACH <λίστα-εντολών>. Εκτελεί τις εντολές της τρέχουσας λίστας TELL (όπως αυτή έχει οριστεί από τις TELL/ASK/TELLALL) ξεχωριστά για κάθε ψηφίδα με τη σειρά που αυτές βρίσκονται στη λίστα TELL.

Στις παραπάνω εντολές αντί για λίστα ονομάτων ψηφίδων μπορεί να δωθεί και το όνομα μιας μόνο ψηφίδας.

Οι εντολές (primitives) που επιστρέφουν τιμή (reporters) στην περίπτωση που κληθούν σε λίστα ψηφίδων εκτελούνται κανονικά αλλά επιστρέφουν μόνο το αποτέλεσμα της πρώτης στην τρέχουσα λίστα TELL ψηφίδας.

Η E-Slate Logo επίσης παρέχει δυνατότητα προγραμματισμού σε πολλές γλώσσες μέσω κεντρικών λεξικών (τύπου Java ResourceBundle) αντιστοιχήσεων εντολών από τα αγγλικά στην αντίστοιχη γλώσσα συστήματος του χρήστη, αλλά και δυναμικά φορτωνόμενων λεξικών για τις εντολές κάθε ψηφίδας (αποφορτωνόμενων αυτόματα όταν αφαιρούνται από το μικρόκοσμο όλα τα στιγμιότυπα ψηφίδων που χρησιμοποιούν την αντίστοιχη ενότητα εντολών). Δίνεται η δυνατότητα ανάμιξης αγγλικών και μη αγγλικών εντολών στο ίδιο πρόγραμμα.

Αρχεία μικρόκοσμων

Αρχικά οι ψηφίδες του E-Slate / Αβάκιο φιλοξενούταν μέσα σε έγγραφα OpenDoc (στην αρχική έκδοση του Αβάκιο σε C++, πριν αποσυρθεί η πλατφόρμα OpenDoc από τις εταιρείες Apple και IBM) και αργότερα (στην μετέπειτα έκδοση για Java) μέσα σε ιστοσελίδες, όντας οι ίδιες σε μορφή Java Applet.

Λόγω των περιορισμών του μοντέλου ασφαλείας Java Sandbox των Java applet αλλά και της δικαστικής διαμάχης Microsoft και Sun Microsystems που επηρέασε τη χρήση της γλώσσας Java σε ιστοσελίδες προβαλλόμενες μέσω του δημοφιλούς Internet Explorer, αναπτύχθηκε το περιβάλλον σύνταξης και χρήσης μικρόκοσμων του E-Slate (αναφερόμενο και ως E-Slate Container).

Το "E-Slate Container" χρησιμοποιεί ένα δομημένο αρχείο αποθήκευσης (τεχνική αναφερόμενη στα αγγλικά ως "File System In A File") εμπνευσμένο από το Structured Storage του Microsoft COM (Component Object Model). Το εν λόγω σύστημα επιτρέπει σε κάθε ψηφίδα αλλά και στο περιβάλλον που τη φιλοξενεί να ανοίγει εικονικούς φακέλους/υποφακέλους και να εγγράφει σε και διαβάζει από εικονικά αρχεία (ροές δεδομένων) μέσα στο αρχείο αποθήκευσης ενός μικρόκοσμου του E-Slate.

Ερευνητικά έργα

Η ανάπτυξη της πλατφόρμας E-Slate και εκπαιδευτικών μικρόκοσμων υλοποιημένων σε αυτή υποστηρίχθηκε από ελληνικούς και κοινοτικούς πόρους για την Έρευνα και Ανάπτυξη στο πλαίσιο διαφόρων έργων όπως τα Θρανίο (1999-2001), ΥΔΕΕΣ (1995-1998), IMEL (1996-1998), Οδυσσέας (1997-2000), C3 (1998-2000), Μέντωρ (1998-2000), και Οδύσσεια / Ελληνικά Σχολεία στην Κοινωνία της Πληροφορίας (http://odysseia.cti.gr/).

Εκπαιδευτικοί Μικρόκοσμοι που έχουν παραχθεί στα πλαίσια των παραπάνω ερευνητικών έργων είναι ελεύθερα διαθέσιμοι και έχουν χρησιμοποιηθεί ως επικουρικό υλικό σχολικής διδασκαλίας με την αξιοποίηση των εργαστηρίων πληροφορικής ελληνικών και ξένων σχολείων.

Η εκπαιδευτική έρευνα, σχεδίαση και αξιολόγηση στην τάξη πληθώρας μικρόκοσμων που αναπτύχθηκε με το E-Slate έγινε από το Εργαστήριο Εκπαιδευτικής Τεχνολογίας στο Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Φιλοσοφική Σχολή, Τμήμα Φιλοσοφίας, Παιδαγωγικής και Ψυχολογίας (ΦΠΨ), Τομέας Παιδαγωγικής, μέσω της συμμετοχής του στα αντίστοιχα ερευνητικά έργα.

Δημοσιεύσεις

• C. Kynigos, M. Koutlis 2002: "E-slate: A ‘black-and-white box’ approach to component computing". Paper presented at the Annual Meeting of the American Educational Research Association, New Orleans, 2002.
• C. Kynigos 2002: "Generating cultures for mathematical microworld development in a multi-organizational context". Journal of Educational Computing Research, Baywood Publishing Co. Inc. (1 and 2), 183-209.
• C. Kynigos 2001: "E-slate Logo as a basis for constructing microworlds with mathematics teachers". Proceedings of the Ninth Eurologo Conference, Lintz, Austria, 65-74.
• G. Birbilis, M. Koutlis, K. Kyrimis, G. Tsironis, G. Vasiliou, 2000: “E-Slate: A software architectural style for end-user programming”, presented at the 22nd International Conference on Software Engineering (ICSE 2000), Limerick, Ireland. PDF
• J. Roschelle, M. Koutlis, A. Reppening, etal, 1999: “Developing Educational Software Components”, IEEE Computer, September 1999 Special Issue on Web based learning and collaboration pp 2-10.
• M. Koutlis etal, 1999: “E-Slate: a kit of educational components” AI-ED ’99 international conference, poster session, LeMans, France, July ’99.
• M. Koutlis, P. Kourouniotis, K. Kyrimis, N. Renieri, 1998: “Inter-component communication as a vehicle towards end-user modeling”, ICSE’98 Workshop on Component-Based Software Engineering, Kyoto, Japan.
• Ch. Kynigos, M. Koutlis, Th. Hadzilacos, 1998: “Mathematics with Component Oriented Exploratory Software”, International Journal of Computers in Mathematics Education, Kluwer Academic.
• M. Koutlis, Ch. Kynigos, A. Oikonomou, G. Tsironis, 1997: “Empowering Logo through a Component-Oriented Approach”, 7th Eurologo Conference, Boudapest, Hungary, August ’97.
• M. Koutlis, Th. Hadzilacos, 1996: “Avakeeo: the construction kit of computerised microworlds for teaching and learning Geography”, Second International Symposium on GIS in Higher Education, NCGIA, Baltimore, September 1996.
• Th. Hadzilacos, M. Koutlis, “A framework for the Computer Aided Spatial Education through Geographic Microwords”, Workshop in Advances in Geographic Information Systems (ACM) Washington DC November 1993.

[Επεξεργασία] Σύνδεσμοι

• http://e-slate.cti.gr/
• http://edsoft.cti.gr/edsoft/logismika/e-slate.html
• http://syneducation.wordpress.com/2009/05/29/%CE%B1%CE%B2%CE%AC%CE%BA%CE%B9%CE%BF-e-slate/
• http://etl.ppp.uoa.gr/_content/download/index_download.htm
• http://www.elica.net/download/papers/LogoTreeProject.pdf (Ιστορική εξέλιξη – εκδόσεις της γλώσσας προγραμματισμού Logo)
• http://www.mech.upatras.gr/~robgroup/logo/farm/index.html (μικρόκοσμος "Φάρμα" από έργο SEED)
• http://en.wikipedia.org/wiki/Educational_programming_language#Children

Running E-Slate (Αβάκιο) on Windows 7 and Vista

For those who wonder what E-Slate is, it’s a componentized authoring environment for the creation of (interactive) educational microworlds, see my previous post for more info.

As I mentioned at that post, the latest official version (ignoring any unofficial / experimental versions that you might find around at some educational research labs’ websites) doesn’t work out of the box on Windows Vista and Windows 7, so below I provide some easy steps to make it work there too.

First of all, you navigate to http://e-slate.cti.gr with your web browser.

The you follow the download link on the left and locate the English and Greek installation files for Windows.

Note that the official version was never released for the Mac (although we had working prototypes running on both MacOS and MacOS-X), cause at the time Apple’s own JVM (MRJ) had serious issues (if I remember well they’ve moved on by now to use the official Java code under the hood). Some RA.CTI team has even recently made it to run one of the latest experimental E-Slate versions on Linux too (full source-code is now available with these latest versions).

 

Note that the installer also installs documentation, source code for the code parts and components that were OpenSource at that time (e.g. the Logo scripting engine) and several demo microworlds. However you can download more microworlds from the “microworlds” link on the left.

 

Then you download and run the appropriate installer (English or Greek, so that you get localized content in the demo microworlds). Do accept/allow at any security prompts for the installer to function properly.

 

Follow all the steps at the installer (just press Next etc.) and just press OK at the following dialog to ignore it (the URL provided is broken by now with Sun Microsystems having been acquired by Oracle and anyway Java 1.3 is quite old [there’s 1.6+ now]).

You should instead install the latest Java Virtual Machine (JVM) from http://www.java.com

 

After these steps, you have to fix E-Slate launcher to work with administrator rights if UAC (User Access Control) is enabled on Windows Vista or Windows 7 (which is the default setting), or if the current user doesn’t have administrator rights (you’ll be asked for the administrator password in that case when you do that setting change). So right click the E-Slate shortcut (“Αβάκιο” if you installed the Greek version) on the desktop and select “Properties”.

At the properties dialog displayed, click the “Compatibility” tab and then select “Run this program as an administrator” and press “OK”.

From then on you’ll be able to either click an E-Slate shortcut to launch the E-Slate Container (the editor) or double-click a .MWD file (an E-Slate Microworld storage file) to open that microworld in the E-Slate Container. Make sure you reply “Yes” to the

The 1st time you launch E-Slate you’ll see a dialog like the following popup, to select the Java Virtual Machine (JVM) to use with E-Slate (assuming you did install Java from http://www.java.com). Make sure you select the greatest version (there are some duplicate entries there due to recent changes on how JVMs register themselves with the system – those that have the same “in …” part at the end are equivalent).

The E-Slate launcher will remember this selection in the future, unless it can’t find the JVM you had selected anymore. To select another JVM make sure you hold down CTRL key when launching E-Slate (e.g. can press CTRL+OK at the security prompt Windows UAC shows when you run E-Slate with administrator privileges or hold CTRL when double-clicking a .MWD file or an E-Slate shortcut if you are running it using an administrator account and UAC is disabled).

The above instructions also apply to software based on the E-Slate environment, like the fine education software GAIA II I had built together with several educational and research partners from Greece. If you have any problems, just drop a question at the comments section. Will be glad to help…