Γ. Κωτσάνης, Ν. Δαπόντες, Β. Καραστάθης, Δ. Σάμψων, Α. Παπαγεωργίου
Με το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ, επιλέγοντας ως κεντρικό αντικείμενο πειραματισμού και διερεύνησης τη Γη, μπορούμε:
α) να ταξιδεύουμε στην επιφάνεια της Γης β) να παρακολουθούμε τις τροχιές δορυφόρων γύρω από τους πλανήτες γ) να μελετάμε τα γεωμαγνητικό πεδίο ενός τόπου και πως από αυτό ανακαλύπτουμε κοιτάσματα δ) να υπολογίζουμε την ακτίνα της Γης με τη μέθοδο του Ερατοσθένη ε) να πραγματοποιούμε "ταξίδια" στην ατμόσφαιρα αλλά και στ) στο εσωτερικό της Γης (φλοιό, μανδύα, πυρήνα) και τέλος ζ) να μελετάμε το Ηλιακό μας Σύστημα ή κάποιο άλλο εικονικό.
Το λογισμικό με τη διαθεματική και διερευνητική του προσέγγιση για τα μαθήματα Γεωγραφίας, Φυσικής, Μαθηματικών, Αστρονομίας και Ιστορίας Επιστημών Γυμνασίου-Λυκείου, έχει τοπική και διαδικτυακή διάσταση και υλοποιείται με τρισδιάστατες και δισδιάστατες πολλαπλές αναπαραστάσεις. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται οι μικρόκοσμοι του λογισμικού και ο τρόπος σύνδεσής τους με το Πρόγραμμα Σπουδών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης. Η ΓΑΙΑ στην πρώτη της φάση αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του έργου ΣΕΙΡΗΝΕΣ/ΕΠΕΑΕΚ και στη δεύτερη αναπτύσσεται στο πλαίσιο της ΠΗΝΕΛΟΠΗΣ/ΕΠΕΑΕΚ.
1. Εισαγωγή Το εκπαιδευτικό λογισμικό ΓΑΙΑ είναι ένα διερευνητικό και διαθεματικό μαθησιακό περιβάλλον για τη Γεωγραφία, τα Μαθηματικά, τη Φυσική, την Αστρονομία και την Ιστορία των Επιστημών και την Τεχνολογία του Προγράμματος Σπουδών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης, με πολλαπλές δυνατότητες ένταξης και αξιοποίησής του στην εκπαιδευτική διαδικασία. Βασίζεται σ’ ένα πληροφοριακό περιβάλλον μάθησης (ζώνες αναπαραστάσεων και ζώνες εργαλείων), καθώς και συνοδευτικό παιδαγωγικό υλικό (κείμενα, πηγές, χρονολόγιο, βάσεις δεδομένων, προσομοιώσεις), συναφές με τα γνωστικά αντικείμενα που μπορεί να εξυπηρετήσει, με τα προτεινόμενα σενάρια και τις ανοιχτές δραστηριότητες που υποστηρίζει. Επιπλέον εμπλουτίζεται και με Ιστορικά Πειράματα Προσομοίωσης. Ως λογισμικό σε τοπική και διαδικτυακή μορφή, αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του Προγράμματος ΣΕΙΡΗΝΕΣ - ΕΠΕΑΕΚ (στην 1η φάση) και αναπτύσσεται στην ΠΗΝΕΛΟΠΗ - ΕΠΕΑΕΚ (στη 2η φάση) του ΥΠΕΠΘ.
Η ΓΑΙΑ αποτελείται από 7 μικρόκοσμους σε κάθε έναν από τους οποίους αντιστοιχούν διαφορετικά «Εκπαιδευτικά Σενάρια», τα οποία είναι συμβατά με το Πρόγραμμα Σπουδών. Τα εκπαιδευτικά σενάρια είναι επινοήσεις οι οποίες βασίζονται τόσο στις δυνατότητες με τις οποίες είναι εφοδιασμένος κάθε μικρόκοσμος, όσο και στην εννοιολογική ανάλυση του γνωστικού αντικειμένου που κάθε φορά μας ενδιαφέρει. Με βάση ένα σενάριο μπορούμε να οργανώνουμε δραστηριότητες που παρουσιάζονται με τη μορφή «Φύλλων Εργασίας». Κάθε δραστηριότητα εξυπηρετεί συγκεκριμένους στόχους (γνώσης – κατανόησης, μεθόδου έρευνας, επίλυσης προβλημάτων) και ενσωματώνει τις προϋποθέσεις ή τους όρους οργανικής ένταξης στη διδακτική πράξη και στη σχολική ζωή.
2. Οι μικρόκοσμοι της ΓΑΙΑΣ
Με βάση τα σενάρια που προτάθηκαν στο έργο και τις εκπαιδευτικές δραστηριότητες που περικλείουν, υλοποιούνται οι παρακάτω 7 μικρόκοσμοι της ΓΑΙΑΣ: (1) ΙΑΣΩΝ, (2) NEWTON, (3) GILBERT, (4) ΕΡΑΤΟΣΘΕΝΗΣ, (5) TORRICELLI, (6) ΕΓΚΕΛΑΔΟΣ και (7) ΑΡΙΣΤΑΡΧΟΣ, οι οποίοι συνιστούν και τον βασικό κορμό του εκπαιδευτικού λογισμικού. Για κάθε έναν από τους παραπάνω μικρόκοσμους (οι παιδαγωγικές και σχεδιαστικές αρχές των οποίων έχουν περιγραφεί σε προγενέστερες αναφορές) δίνουμε μία συνοπτική περιγραφή του βασικού σενάριου που τους διέπει.
Μικρόκοσμος ΙΑΣΩΝ
Ο Παγκόσμιος Χάρτης καθώς και οι Επίπεδοι Χάρτες αποτελούν το βασικό σκηνικό μέσα στο οποίο μπορεί να κινηθεί ο εξερευνητής–όχημα (ή οι εξερευνητές). Οι δραστηριότητες μπορεί να αναφέρονται σε εκμάθηση εννοιών (όπως το γεωγραφικό μήκος, το γεωγραφικό πλάτος, η κλίμακα και οι ζώνες, η μέτρηση της διαμέτρου της Γης) καθώς και σε εμπέδωση άλλων, παρόμοιων με αυτές. Η εμπειρία από τη σχολική πράξη αποδεικνύει ότι οι μαθητές μπορεί να διδάσκονται τις έννοιες αυτές με τη βοήθεια εποπτικού υλικού (χάρτης και υδρόγειος σφαίρα), αλλά δεν τις εμπεδώνουν, ώστε να τους γίνονται μόνιμο κτήμα. Η μετατόπιση μπορεί ακόμη να συνδεθεί με την έννοια των διανυσμάτων. Γι΄ αυτό το σκοπό μας εξυπηρετεί η ιδέα να δημιουργήσουμε και ένα δεύτερο εξερευνητή δίπλα στον ένα και μοναδικό της τρέχουσας έκδοσης της ΓΑΙΑΣ. Η μετακίνηση των δύο εξερευνητών κατά μέτρο και κατεύθυνση συνιστούν, επομένως, το μαθησιακό πλαίσιο μελέτης των διανυσματικών μεγεθών. Θεωρούμε ότι τα διανύσματα μπορούν να εισαχθούν, με φυσικό τρόπο, στη διδασκαλία αρχικά μέσω της έννοιας «μετατόπιση» και στη συνέχεια να γίνει επέκταση σε άλλα μεγέθη διανυσματικής φύσης (όπως, για παράδειγμα, ταχύτητα και δύναμη). Με αφετηρία αυτήν την ιδέα προτείνουμε στους μαθητές συγκεκριμένες δραστηριότητες με σκοπό να εξοικειωθούν τόσο με την ίδια την έννοια όσο και με τις ιδιότητες των διανυσμάτων (άθροισμα, διαφορά, πολλαπλασιασμός με αριθμό).
Μικρόκοσμος NEWTON
Ο μικρόκοσμος παρέχει τη δυνατότητα μελέτης της κίνησης ενός ή/και δύο δορυφόρων και με δυνατότητα επιλογής ουρανίου σώματος (πλανήτη ή σελήνης) καθώς και με κρυμμένο μοντέλο το νόμο της παγκόσμιας έλξης με τις πραγματικές τιμές των μεγεθών, προσδίδοντας στο περιβάλλον του σημαντικές ιδιότητες, οι οποίες επιτρέπουν στους μαθητές να ασχοληθούν με μεγαλύτερο εύρος δραστηριοτήτων. Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι ο μικρόκοσμος αποκτά τη δυνατότητα ποσοτικής μελέτης και δεν περιορίζεται στην ποιοτική αντιμετώπιση των φαινομένων κίνησης. Επιπλέον, ο μικρόκοσμος NEWTON, με το εμπεριεχόμενο παιδαγωγικό υλικό του στον κόμβο της ΓΑΙΑΣ, καλύπτει ένα ευρύ φάσμα των απαιτήσεων και των στόχων του προγράμματος σπουδών για το μάθημα επιλογής «Στοιχεία Αστρονομίας και Διαστημικής» της Β΄ τάξης του Ενιαίου Λυκείου. Ενδεικτικά αναφέρουμε την ενότητα «οι τρεις νόμοι του Kepler» (τρίτο Κεφάλαιο) και «κινήσεις δορυφόρων» (όγδοο κεφάλαιο).
Μικρόκοσμος Gilbert
Από το πείραμα του Gilbert με τις μαγνητικές βελόνες το οποίο και αποτελεί προσομοίωση του ιστορικού πειράματος (terrela) εμπνέεται ο μικρόκοσμος αυτός. Με την προσθήκη δύο νέων πειραματικών διαδικασιών και εννοιών στον τομέα του μαγνητισμού, ο μικρόκοσμος διευρύνεται ως εξής: Για τη μελέτη του μαγνητικού πεδίου ενός τόπου ο χρήστης σε τρισδιάστατη απεικόνιση επιλέγει κάποιο σημείο του χώρου γύρω από τη γήινη σφαίρα και μετακινεί έναν εξερευνητή - μαγνητόμετρο γύρω από τη Γη και παράλληλα δείχνεται η ένταση του μαγνητικού πεδίου, η γωνία έγκλισης αλλά και η γωνία απόκλισης. Σε άλλη αναπαράσταση έχουμε την τρισδιάστατη διανυσματική απεικόνιση του πεδίου και των δύο συνιστωσών (οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα). Οι γωνίες της απόκλισης και της έγκλισης αισθητοποιούνται σχηματικά. Σε άλλη πειραματική διάταξη παρουσιάζεται τομή εδάφους-υπεδάφους με ένα μαγνητόμετρο πάνω στο έδαφος και με τέτοιο τρόπο, ώστε να επιτρέπεται η διαδικασία μετρήσεων. Στο υπέδαφος υπάρχει θαμμένη μια πλάκα. Το μαγνητόμετρο περνά πάνω από την πλάκα και μετρά την ένταση του μαγνητικού πεδίου (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα). Στο πληροφοριακό υλικό του λογισμικού, μπορεί να γίνει σύνδεση των απλών αυτών εννοιών με τις μαγνητικές μεθόδους της επιστήμης της Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής που χρησιμοποιούνται για την ανακάλυψη κοιτασμάτων με τη μέτρηση του γήινου μαγνητικού πεδίου.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης 
Ανάλυση του μαγνητικού πεδίου ενός τόπου
Μικρόκοσμος Ερατοσθένης
Ο μικρόκοσμος αυτός συνιστά ένα περιβάλλον διδασκαλίας και μάθησης ευνοϊκό για να αποκτήσουν οι μαθητές μια εικόνα για το τι είναι επιστημονική μέθοδος έρευνας, με αφορμή μίας από τις πιο σημαντικές στιγμές της ιστορίας των ιδεών: τη μέτρηση της ακτίνας της Γης, με τη μέθοδο που χρησιμοποίησε ο Ερατοσθένης ο Κυρηναίος το 230 π.Χ. (η οποία και υπάρχει στο διδακτικό εγχειρίδιο των Μαθηματικών Β΄ τάξης ως “Ιστορικό σημείωμα”). Στον μικρόκοσμο αυτόν οι μαθητές θα χρησιμοποιήσουν στοιχεία από την ιστορία της επιστημονικής σκέψης, θα αναζητήσουν πληροφορίες πέρα από το βιβλίο τους, θα πειραματιστούν οι ίδιοι στην αυλή του σχολείου τους και θα χρειαστεί να επικοινωνήσουν με άλλους για να οδηγηθούν στη λύση του συγκεκριμένου προβλήματος.
Μικρόκοσμος Εγκέλαδος
Ο μικρόκοσμος αυτός είναι αφιερωμένος στη μελέτη του εσωτερικού της Γης, και ο μοναδικός τρόπος να προσεγγίσουμε αυτόν τον «απρόσιτο» κόσμο είναι η μελέτη των σεισμικών κυμάτων. Η μελέτη αυτή απαιτεί γνώσεις σχετικές με τη διάδοση των κυμάτων (τις ταλαντώσεις, τα εγκάρσια και τα διαμήκη κύματα), αλλά και κατανόηση των νόμων που διέπουν φυσικά φαινόμενα, όπως η ανάκλαση, η διάθλαση και η ολική ανάκλαση. Σύμφωνα με το βασικό σενάριο αφενός μεν ο μαθητής έχει την ευκαιρία να αναζητεί ποικίλες πληροφορίες για τη σύσταση και τις φυσικές ιδιότητες των μερών της Γης (με ένα γεωτρύπανο το οποίο εισχωρεί στο έδαφος και συλλέγει πληροφορίες) και αφετέρου μπορεί να προκαλεί ένα «σεισμό» σε μια περιοχή που επιλέγει και στη συνέχεια παρακολουθεί τη διάδοση των σεισμικών κυμάτων P και S (αφού μεταβάλει τη δομή του εσωτερικού της Γης: φλοιό – μανδύα - πυρήνα). Τα κύματα διαδίδονται ευθύγραμμα και καταγράφονται σε σταθμούς καταγραφής που απέχουν, για παράδειγμα, 10 μοίρες επικεντρικής γωνίας από την πηγή.

Τρισδιάστατη αναπαράσταση του εσωτερικού της Γης

Τροχιές κυμάτων (μανδύας: ατσάλι, πυρήνας: τσιμέντο)
Μικρόκοσμος Torricelli
Στην ατμόσφαιρα της Γης μπορούμε να διερευνήσουμε, με τη βοήθεια του εξερευνητή - αερόστατου φαινόμενα τα οποία συνδέονται με την ατμοσφαιρική πίεση, την αντίσταση του αέρα, τη δυναμική άνωση και τη διάδοση οπτικών κυμάτων. Πεδίο αναφοράς του βασικού περιβάλλοντος πειραματισμού και διερεύνησης είναι το περίφημο πείραμα του Ιταλού Τorricelli, μαθητή του Γαλιλαίου το 17ο αιώνα. Το πείραμα περιλαμβάνει δύο μέρη. Το πρώτο αναφέρεται σε εργαστήριο (παραθαλάσσιας περιοχής) όπου γίνεται η προσομοίωση του γνωστού πειράματος (και περιλαμβάνεται στα ιστορικά πειράματα προσομοίωσης) και το δεύτερο αναφέρεται στη διεξαγωγή του ίδιου πειράματος, αλλά σε διαφορετικό υψόμετρο. Επιπλέον, ο μικρόκοσμος εφοδιάζεται με μία προσομοίωση αεροτομής, ως παράδειγμα δυναμικής άνωσης, και την αναπαράσταση της πτώσης ενός αλεξιπτωτιστή.
Μικρόκοσμος Αρίσταρχος
Ο χρήστης εδώ μπορεί να μελετήσει την κίνηση των πλανητών στο μοντέλο του Ηλιακού Συστήματος, επιλέγοντας και από βάση δεδομένων, που συμπεριλαμβάνεται στο λογισμικό, τους συγκεκριμένους πλανήτες των οποίων την κίνηση και τροχιά επιθυμεί να παρακολουθήσει. Στη βάση δεδομένων περιέχονται και πρόσφατες φωτογραφίες των πλανητών καθώς και στοιχεία που σχετίζονται με διαστημικές αποστολές που έχουν πραγματοποιηθεί. Επίσης η βάση δεδομένων περιέχει και στοιχεία από άλλα πλανητικά συστήματα που έχουν πρόσφατα ανακαλυφθεί γύρω από άστρα του Γαλαξία μας. Ο μικρόκοσμος δίνει τη δυνατότητα μελέτης της κίνησης των πλανητών σε «εξωγήινα» συστήματα καθώς επίσης και αλλαγής συστήματος αναφοράς στην παρατήρηση της κίνησης των πλανητών.
Για κάθε έναν από τους παραπάνω μικρόκοσμους έχουν περιγραφεί τα "στοιχεία ταυτότητάς" του, με την παρακάτω μορφή:
• Ιδέα που διέπει το μικρόκοσμο…
• Απευθύνεται σε μαθητές…
• Απευθύνεται σε διδάσκοντες …
• Εργασία στην τάξη (αίθουσα υπολογιστών) σε ομάδες των δύο ή των τριών μαθητών. Οι μαθητές έχουν στη διάθεσή τους…
• Εστιάζεται κυρίως στη διδασκαλία…
• Υποστηρίζεται από μια δέσμη δραστηριοτήτων…
Έχει Πεδίο Εμπειρικής Αναφοράς….
Εξυπηρετεί συγκεκριμένους στόχους…
Γνώσης – κατανόησης…
Μεθόδου έρευνας…
Έχει Πεδίο Ερωτημάτων…
Να υπολογίσετε…
Να προβλέψετε ή να υποθέσετε…
Να επιβεβαιώσετε…
Να περιγράψετε…
Να εφαρμόσετε…
Έχει Πεδίο Ελέγχου…
Να ελέγξετε την ορθότητα των απαντήσεών σας με…
3. Σύνδεση με το Πρόγραμμα Σπουδών
Με βάση τα παραπάνω σενάρια που αναπτύχθηκαν το λογισμικό της ΓΑΙΑΣ συνδέεται με τις παρακάτω ενότητες του Προγράμματος Σπουδών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης.
• Μαθηματικά, Α' Γυμνασίου: Κλίμακες
• Μαθηματικά, B' Γυμνασίου: Μέτρηση ακτίνας Γης (Μέθοδος Ερατοσθένη), Μέτρηση ακτίνας Γης με συνεργασία
• Μαθηματικά, Γ' Γυμνασίου: Διανύσματα, Συντεταγμένες, Διανύσματα, Συνιστώσες
• Φυσική, Β' Γυμνασίου: Μαγνητικό πεδίο γης (φάσμα terrela), Μέτρηση ακτίνας Γης (Μέθοδος Ερατοσθένη), Μέτρηση ακτίνας Γης με συνεργασία, Οπτική (Το τηλεσκόπιο), Οπτικά φαινόμενα (ανάκλαση - διάθλαση)
• Φυσική, Γ' Γυμνασίου: Διανύσματα, Συντεταγμένες, Παγκόσμια έλξη και Κινήσεις Δορυφόρων, Ταλαντώσεις. Εγκάρσια και διαμήκη κύματα - Πυκνώματα και αραιώματα (Απλή αρμονική ταλάντωση)
• Γεωγραφία, Α' Γυμνασίου: Κλίμακες, Συντεταγμένες, Οι πόλεις-γέννηση και ανάπτυξη πόλεων (Η γεωγραφική θέση των πόλεων και η ιστορία), Ηλιακό σύστημα, Οι σεισμοί, Λιθόσφαιρα. Το εσωτερικό της Γης, Η ατμόσφαιρα της Γης (Ατμοσφαιρική πίεση - Το ιστορικό πείραμα Torricelli)
• Γεωγραφία, Β' Γυμνασίου: Συντεταγμένες, Οι πόλεις-γέννηση και ανάπτυξη Ευρωπαϊκών πόλεων, Τα ποτάμια και οι λίμνες της Ελλάδας, Η Γεωλογική ιστορία της Ελλάδας
• Φυσική, Α' Λυκείου: Διανύσματα, Παγκόσμια έλξη και Kepler, Ηλιακό σύστημα.
• Φυσική, Β' Λυκείου, Ανίχνευση υλικών (παραμαγνητικά διαμαγνητικά υλικά), Οι σεισμοί και τα σεισμικά κύματα, Οπτικά φαινόμενα (ανάκλαση - διάθλαση) (Η δυναμική άνωση)
• Φυσική, Γ' Λυκείου: Η αντίσταση του αέρα. Οριακή ταχύτητα (Ατμοσφαιρική πίεση - Το ιστορικό πείραμα Torricelli), Εφαρμογή του νόμου του Bernoulli στο αεροπλάνο (Η αντίσταση του αέρα)
• Αστρονομία, Β' Λυκείου: Παγκόσμια έλξη-κινήσεις δορυφόρων και πυραύλων Kepler, Ηλιακό σύστημα - Νόμοι Kepler, Η ατμόσφαιρα της Γης. Φαινόμενα οπτικής (Ατμοσφαιρική πίεση - Το ιστορικό πείραμα Torricelli)
• Ιστορία Επιστημών, Γ' Λυκείου: Παγκόσμια έλξη-Γεωκεντρικό μοντέλο. Αδρανειακή Κίνηση (προσομοιώσεις και υλικό του κόμβου της Γαίας), Πειραματική μέθοδος έρευνας. Το ιστορικό από τον Torricelli στον Pascal. Φαινόμενα οπτικής, Μοντέλο Gilbert (terrela) και υλικό του κόμβου της ΓΑΙΑΣ, Επιστημονική μέθοδος έρευνας. Υλικό στον κόμβο της ΓΑΙΑΣ, Ηλιακό σύστημα - Νόμοι Kepler - Τηλεσκόπιο
4. Στοιχεία λειτουργικότητας του λογισμικού
Η βασική λειτουργικότητα της εφαρμογής παραμένει ίδια με αυτήν του αρχικού λογισμικού της ΓΑΙΑΣ. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε μικρόκοσμο υπάρχει ένα πιλοτήριο (περιέχει διάφορα χειριστήρια και όργανα για την πλοήγηση των εξερευνητών και την προβολή διάφορων μεγεθών) και από δύο έως τέσσερα (το πολύ) ταυτόχρονα ενεργές αναπαραστάσεις (περιοχές εργασίας – ψηφίδες) οι οποίες δέχονται ή/και δίνουν δεδομένα στο πιλοτήριο (και μπορούν ν’ αλλάζουν θέση ή να μεταβάλλεται, όπου απαιτείται, το μέγεθός τους και να φυλάσσεται, προαιρετικά, η τελευταία κατάστασή τους).
Το πιλοτήριο αλλάζει μορφή με μία πιο σύγχρονη σχεδίαση, όλα τα κουμπιά του σχετίζονται με το άμεσα εγκατεστημένο λογισμικό στον τοπικό σταθμό εργασίας και μόνο ένα κουμπί οδηγεί στο Internet (και επιστρέφει στο ίδιο σημείο). Σε κάθε μικρόκοσμο προστίθεται το κουμπί «info» για την άμεση σύνδεση με το πληροφοριακό υλικό και τα ιστορικά στοιχεία.
Η γενικευμένη νέα λειτουργικότητα που προστίθεται για κάθε μικρόκοσμο είναι η ύπαρξη μιας αναπαράστασης (ψηφίδας) με τίτλο «Πλανήτης Γη», στην οποία ο χρήστης μπορεί να επιλέγει παραμέτρους σχετικές με το μικρόκοσμο που ασχολείται. Εμφανίζεται τρισδιάστατη απεικόνιση της Σφαίρας-Γης την οποία ο χρήστης μπορεί να περιστρέψει μόνο κατά την κατεύθυνση «ανατολή-δύση» και να μεταβάλλει κάθε φορά την εικόνα της Γης που προβάλλεται. Επιλέγοντας την επιφάνεια της Σφαίρας ο χρήστης προσδιορίζει ένα γεωγραφικό μήκος/πλάτος λ/φ και τον αντίστοιχο μεσημβρινό/παράλληλο (τα λ/φ εμφανίζονται και αριθμητικά στη μπάρα του παραθύρου), το οποίο και αξιοποιείται από τις υπόλοιπες αναπαραστάσεις των μικρόκοσμων. Ένα ενδεικτικό παράδειγμα του «Πλανήτη Γη» ακολουθεί, συνοδευόμενο από την αναπαράσταση των «Τομών» (απεικονίζει τα λ και φ σε δύο κατάλληλα ημισφαίρια προβάλλοντας τιμές από –180 έως 180 για το λ και από –90 έως 90 για το φ σε σχέση με τον ισημερινό και τον 1ο μεσημβρινό αντίστοιχα, με τα οποία και αλληλεπιδρά ο χρήστης).


Ανάλογα με το μικρόκοσμο, και όπου αυτό έχει νόημα, από τον Πλανήτη Γη ο χρήστης μπορεί να επιλέγει τον εξερευνητή με τον οποίο θα εργαστεί. Για παράδειγμα στον Ιάσονα αεροπλάνο, πλοίο κτλ., στον Gilbert μαγνητική βελόνα, μαγνητόμετρο κτλ., στον Torricelli αερόστατο, αεροπλάνο κτλ., επιλογές οι οποίες και μπορούν να διαμορφώσουν τις ενεργές αναπαραστάσεις του μικρόκοσμου.
5. Η Υλοποίηση του Τοπικού Λογισμικού
Η ΓΑΙΑ λαμβάνει υπ’ όψιν την ανάγκη για διαφορετικές αναπαραστάσεις και υιοθετεί μεθοδολογία ανάπτυξης βασισμένη στην κατασκευή ψηφίδων λογισμικού (software components). Γι’ αυτό το σκοπό, ορίζει μία ψηφίδα για κάθε αναπαράσταση, η οποία καθορίζεται από τις παιδαγωγικές ανάγκες των εκπαιδευτικών σεναρίων. Η συγκεκριμένη τεχνική, εκτός του «παντρέματος» της κάθε ψηφίδας με μία διαφορετική αναπαράσταση, παρέχει δυνατότητες επαναχρησιμοποίησης παρόμοιων ψηφίδων σε περισσότερους του ενός μικρόκοσμους και ευκολότερης σύνθεσης μικρόκοσμων. Οι τεχνικές επιλογές της ΓΑΙΑΣ εκμεταλλεύονται επίσης τις πρόσφατες εξελίξεις στις τρισδιάστατες τεχνολογίες. Το φανερό πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι οι τρεις διαστάσεις προσφέρουν θέα σε ένα ιδεατό κόσμο (virtual world), ο οποίος είναι πιο κοντά στην πραγματικότητα από τα γραφικά δύο διαστάσεων, ενώ ταυτόχρονα παρέχουν αυξημένες δυνατότητες αλληλεπίδρασης.
6. Συμπεράσματα
Η εισαγωγή του εκπαιδευτικού λογισμικού ΓΑΙΑ στη διδακτική πράξη έχει ως σημείο αφετηρίας την ιδέα της καινοτομικής παρέμβασης. Η εισαγωγή του λογισμικού στην τάξη δεν καταργεί τα δοκιμασμένα μέσα διδασκαλίας. Γι’ αυτό το λόγο, η ένταξη του λογισμικού γίνεται με τέτοιο τρόπο, ώστε να συνδυάζεται κατάλληλα τόσο με το πείραμα στο εργαστήριο -και με τα άλλα παραδοσιακά εποπτικά μέσα- όσο και με το παραδοσιακό περιβάλλον “χαρτί - μολύβι”. Ακολουθώντας τις παιδαγωγικές και σχεδιαστικές αρχές του λογισμικού, θεωρούμε ότι εμπλουτίζουμε τμήμα του Προγράμματος Σπουδών της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης με λειτουργικά εκπαιδευτικά σενάρια, υλικό και εργαλεία, υιοθετώντας μία από τις πλέον σύγχρονες μεθοδολογίες ανάπτυξης λογισμικού βασισμένη σε πολλαπλές δισδιάστατες και τρισδιάστατες αναπαραστάσεις – ψηφίδες.
7. Σχετικές Αναφορές
ΓΑΙΑ, Τεχνικό Παράρτημα Έργου για το Πρόγραμμα Ε23 – ΠΗΝΕΛΟΠΗ (ΕΠΕΑΚ), Πληροφορική Τεχνογνωσία, Ινστιτούτο Πληροφορικής & Τηλεματικής, Compulink NETWORK, Γεωδυναμικό Ινστιτούτο, Μουσείο Ιστορίας της Παιδείας Πανεπιστημίου Αθηνών, Νοέμβριος 1999.
Γ. Κωτσάνης, Ν. Δαπόντες, Γ. Δάλκος κ.ά., ΓΑΙΑ: Μία Διερευνητική και Διαθεματική Προσέγγιση για την Ανάπτυξη και Ένταξη Μικρόκοσμων Πολυμέσων στο Γυμνάσιο, "Η Πληροφορική στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση", 2η Διημερίδα Πληροφορικής, ΕΠΥ, 4-5 Δεκεμβρίου 1998.
Α. Παπαγεωργίου, Δ. Σάμψων, Γ. Κωτσάνης, Ν. Δαπόντες, ΓΑΙΑ: Ένα Διερευνητικό Εκπαιδευτικό Λογισμικό με Τρισδιάστατες Πολλαπλές Αναπαραστάσεις, 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο "Οι Τεχνολογίες της Πληροφορίας και της Επικοινωνίας στην Εκπαίδευση" Πανεπιστήμιο Πατρών, 13-15 Οκτωβρίου 2000.