Κυριακή, 20 Ιουνίου, 2021

Τα ρομπότ στην Εκπαίδευση

ΣΙΜΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΤΑΚΗΣ*
sanagn@edc.uoc.gr

Η Παιδεία παίζει; Ναι! Με ρομποτάκια. Η Εκπαιδευτική Ρομποτική είναι ένας κάλος τρόπος για να δείξουμε στους μαθητές ότι η μηχανική, η πληροφορική, οι φυσικές επιστήμες και τα μαθηματικά μπορεί να είναι διασκέδαση.

Ρομποτική παρόν και μέλλον
Η Ρομποτική ως διεπιστημονική περιοχή είναι στενά εξαρτημένη και αλληλεπιδρά με την Πληροφορική και τις Επικοινωνίες, την Ηλεκτρονική, την Τεχνητή Νοημοσύνη κ.ά. Αποτελεί τεχνολογία αιχμής με εφαρμογή σε πολλούς τομείς των προηγμένων τουλάχιστον κοινωνιών ενισχύοντας κοινωνικο-πολιτικές και τεχνο-οικονομικές ανακατατάξεις (Δ. Εμίρης ? Δ. Κουλουριώτης, 2003). Σαν «ρομπότ» ορίζουμε  μια ευέλικτη μηχανή που ελέγχει τις δράσεις της σε μια ποικιλία εργασιών χρησιμοποιώντας αποθηκευμένα προγράμματα. Η ευελιξία αυτή εξασφαλίζεται από τη δυνατότητα προγραμματισμού. Ο Kazuo Murano, πρόεδρος της Fujitsu Laboratories, τόνισε στην 40ή επετειακή έκδοση του Spectruμm (IEEE) «το ρομπότ θα είναι κατά πάσα πιθανότητα η τεχνολογία του 21ου αιώνα, όπως το αυτοκίνητο ήταν η τεχνολογία του 20ού αιώνα. Αναμένεται να αντιμετωπίσει πολλά κοινωνικά ζητήματα στην Ιαπωνία και άλλες ανεπτυγμένες χώρες -με την ταχεία αντιμετώπιση των δημογραφικών αλλαγών, παρέχοντας ασφάλεια, και βελτίωση της άνεσης και της καθημερινής ζωής». Αυτή τη στιγμή τα ρομπότ παίζουν σημαντικό ρόλο σε γραμμές συναρμολόγησης παραγωγής, ενώ παράλληλα άλλα έχουν αναπτυχθεί βοηθώντας σε ιατρικές διαδικασίες, παρακολούθηση, έρευνα, διάσωση και υποβρύχια εξερεύνηση.
H Διεθνής Ομοσπονδία Ρομποτικής (IFR), ένας μη-κερδοσκοπικός οργανισμός, προβλέπει μια τεράστια αύξηση του αριθμού των ρομπότ υπηρεσίας. Η IFR τα ορίζει ως «ένα ρομπότ που λειτουργεί ημι ή πλήρως αυτόνομα για την παροχή υπηρεσιών χρήσιμων για την ευημερία των ανθρώπων και του εξοπλισμού, με εξαίρεση βιομηχανικές εργασίες». Αυτά τα ρομπότ θα ασχοληθούν με τη φροντίδα των ηλικιωμένων στα σπίτια τους, με την παρακολούθηση της υγείας τους και βοηθώντας σε απλές οικιακές εργασίες. Χώρες, όπως η Ιαπωνία και η Νότιος Κορέα επένδυσαν στον τομές της ρομποτικής, ως μια πιθανή μελλοντική περιοχή ανάπτυξης. Αλλοι τομείς, όπως τα αυτόνομα οχήματα, θα συνεχίσουν να αναπτύσσονται και να ωριμάζουν καθώς η τεχνολογία βελτιώνεται.

Πώς η ρομποτική γίνεται ολοένα και πιο σημαντική στην εκπαίδευση και γιατί;
Εάν, λοιπόν, η Ρομποτική θα διαδραματίσει κύριο ρόλο στις μελλοντικές τεχνολογικά εξαρτώμενες κοινωνίες είναι σημαντικό η εκπαίδευση να προετοιμάσει τη σημερινή γενιά των μαθητών προς την παραπάνω κατεύθυνση. Ο Paolo Fiorini, της IEEE Robotics and Automation Society, περιγράφει τη χρήση των ρομπότ για εκπαιδευτικούς σκοπούς ως «ενδιαφέρουν μείγμα θεωρητικής και πρακτικής εμπειρίας». Οταν βρίσκουν σωστή εφαρμογή στα σχολεία τα ρομπότ αποτελούν τη βάση μιας διεπιστημονικής δραστηριότητας σπουδών, ένας ιδανικό πόρος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διδάξει:
? Μαθηματικά (Χωρικές έννοιες και γεωμετρία).
? Επιστημονικές αρχές (ιδιαίτερα Φυσικής).
? Σχεδιασμός και Τεχνολογία.
? ΤΠΕ* (προγραμματισμός ηλεκτρονικών υπολογιστών).

Η Εκπαιδευτική Ρομποτική
Είναι το πεδίο της ρομποτικής που παρουσιάζει ευρύτερο ενδιαφέρον παιδαγωγικής αξιοποίησης ως αποτέλεσμα της έρευνας στη διδακτική των επιστημών και της τεχνολογίας. Η παιδαγωγική αξιοποίηση των τεχνολογικών καινοτομιών της ρομποτικής συνίσταται στον σχεδιασμό, κατασκευή, προγραμματισμό και βελτίωση ηλεκτρομηχανικών κατασκευών σαν τεχνιτών οργανισμών (artificial organisms) μέσα στην εκπαιδευτική διαδικασία.
Αντικείμενο της εκπαιδευτικής ρομποτικής αποτελεί το προγραμματιζόμενο ρομπότ. Εχοντας σαν βασική αρχή το «ΑΙΣΘΑΝΟΜΑΙ ? ΣΚΕΦΤΟΜΑΙ – ΔΡΩ» το ρομπότ ενσωματώνει έναν μικροϋπολογιστή ικανό να εκπληρώσει συγκεκριμένες (βάσει προγράμματος) αποστολές μέσα σε ένα μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί  ως ένα αποτελεσματικό εργαλείο για την ανάπτυξη γνωστικών δομών στα παιδιά. Ο Κυνηγός(2000) αναφέρει, «Μέσα από τη συχνή παλινδρόμηση ανάμεσα στον εικονικό και τον πραγματικό κόσμο καλλιεργείται σημαντικά η αφαιρετική ικανότητα των μαθητών».

Πώς υλοποιείται  
η εκπαιδευτική ρομποτική;
Η εκπαιδευτική ρομποτική είναι μια εκπαιδευτική δραστηριότητα που πραγματοποιείται με την ενεργή συμμετοχή των μαθητών, οι οποίοι δουλεύουν σε ομάδες χρησιμοποιώντας ένα εκπαιδευτικό πακέτο που περιέχει επεξεργαστή (μυαλό), αισθητήρες (αισθήσεις) ως εισόδους της κατασκευής, κινητήρες ως εξόδους και δομικά στοιχεία για την ολοκλήρωση της κατασκευής. Στη συνέχεια οι μαθητές προγραμματίζουν την κατασκευή τους (ρομπότ) σε μια απλή γλώσσα προγραμματισμού -ειδικά σχεδιασμένη για μαθητές- ώστε να πραγματοποιήσει μια συγκεκριμένη ενέργεια. Εχουν τη δυνατότητα να κατασκευάσουν, να προγραμματίσουν και να επιβεβαιώσουν άμεσα τα αποτελέσματά τους, ενώ παράλληλα έχουν δουλέψει συλλογικά έχοντας ο καθένας τον ρόλο του μέσα στην ομάδα.

Τυπική μάθηση (Σχολεία)
Οταν τα ρομπότ χρησιμοποιούνται ως εκπαιδευτικά εργαλεία, οι μαθητές σταματούν να είναι παθητικοί στόχοι των μεθόδων διδασκαλίας και γίνονται ενεργά υποκείμενα μάθησης, δείχνοντας την πρωτοβουλία, την ανεξαρτησία και τη δραστική μείωση του χρόνου μάθησης. Οταν τα ρομπότ χρησιμοποιούνται στην τάξη, οι μαθητές συνήθως εργάζονται σε μικρές ομάδες των 2 έως 4 μαθητών ανά ρομπότ. Αυτό ενθαρρύνει την ανάπτυξη διαπροσωπικών δεξιοτήτων και της βασικής επικοινωνίας. Η ικανότητα να συνεργάζονται και να μεταφέρουν σύνθετες ιδέες σε συμμαθητές τους είναι μια σημαντική δεξιότητα που θεωρείται απαραίτητη. Η εργασία με ρομπότ ενισχύει τις τεχνικές δημιουργικής επίλυσης προβλημάτων.

Προετοιμασία εκπαιδευτικών
Το Εργαστήριο Διδακτικής Θετικών Επιστημών από την έναρξη της λειτουργίας του το 1986 έχει μακρά παράδοση καινοτομικών δράσεων στις περιοχές της Επιστήμης και της Τεχνολογίας στην Εκπαίδευση. Ηταν το πρώτο που, το 1986, εισήγαγε στο προπτυχιακό πρόγραμμα Παιδαγωγικού Τμήματος μαθήματα πληροφορικής στην εκπαίδευση. Πρώτο επίσης εισήγαγε μαθήματα εκπαιδευτικής ρομποτικής, περιοχή στην οποία έχει από μακρού έντονη δραστηριότητα. Ο Παναγιώτης Μιχαηλίδης, διευθυντής του Εργαστηρίου, τονίζει: «Η εκπαιδευτική ρομποτική έχει και ένα άλλο πολύ πιο σημαντικό πλεονέκτημα. Οταν χρησιμοποιείται ως εκπαιδευτικό περιβάλλον δημιουργεί τις κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη σύνθετων γνωστικών δεξιοτήτων στους μαθητές, για την καλύτερη κατανόηση των εννοιών άλλων μαθημάτων (Φυσικές επιστήμες, μαθηματικά?) δημιουργώντας έτσι λογικά σκεπτόμενους πολίτες, λόγοι αρκετοί για την εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στα προπτυχιακών πρόγραμμα σπουδών των δασκάλων του μέλλοντος».

Ατυπη μάθηση (Ομιλοι ? Διαγωνισμοί)
Ο δεύτερος δρόμος είναι η χρήση του ρομπότ σε ομίλους (club) σχολείων, όπου ειδικευμένοι εκπαιδευτικοί επιβλέπουν ? καθοδηγούν τους ενδιαφερόμενους μαθητές σε χρόνο εκτός σχολικού ωραρίου σε έργα ρομποτικής (projects) ή διοργανώσεις διαγωνισμών. Υπάρχουν πάρα πολλές διοργανώσεις στον κόσμο όπως οι First Lego League, RοboCup, EuroCup, RobotChallenge, RoboGames, roboparty κ.ά. Στην Ελλάδα ο WRO? Hellas διοργανώνει έναν εθνικό διαγωνισμό ρομποτικής. Εχοντας ως φιλοδοξία να καταστήσει κατ? αρχήν ενήμερους, αλλά κυρίως ενεργούς όλους τους πολίτες της ελληνικής κοινωνίας σε θέματα τεχνολογίας και ρομποτικής, λειτουργεί με όραμα την τεχνολογική καινοτομία και γι? αυτό δίνει έμφαση στην εκπαίδευση των νέων. Λειτουργεί σαν παράρτημα του οργανισμού WRO? (World Robot Olympiad) με κορυφαία δράση του τη διοργάνωση της παγκόσμιας ολυμπιάδας εκπαιδευτικής ρομποτικής wroboto. Ο WRO? Hellas  έχει ήδη στο ενεργητικό του τη διοργάνωση του 1ου, 2ου, 3ου και 4ου  Πανελλήνιου Διαγωνισμού Εκπαιδευτικής Ρομποτικής και την οργάνωση και αποστολή των Ελληνικών ομάδων στις Ολυμπιάδες Εκπαιδευτικής Ρομποτικής, που διεξήχθησαν 7 – 9 Νοεμβρίου 2009 στη Ν. Κορέα, 5 – 7 Νοεμβρίου 2010 στη Μανίλα, 18 – 20 Νοεμβρίου 2011 στο Άμπου Ντάμπι και 7 – 9 Νοεμβρίου στην Κουάλα Λουμπούρ. Για το 2013 εγκαινιάζει ένα νέο επίπεδο περιφερειακών διαγωνισμών με κορύφωση ένα εθνικό τελικό (οι νικήτριες ομάδες μαθητών από κάθε ηλικιακή κατηγορία του εθνικού διαγωνισμού λαμβάνουν μέρος στην παγκόσμια ολυμπιάδα ρομποτικής). Το 2013 θα πραγματοποιηθεί στην Τζακάρτα της Ινδονησίας, 15 – 17 Νοεμβρίου. Ο διαγωνισμός  κυριαρχείται από ρομπότ κατασκευασμένα από κιτ Lego Mindstorm NXT ή RCX.

Ο Περιφερειακός
Διαγωνισμός Κρήτης 2013
Ο Οργανισμός Εκπαιδευτικής Ρομποτικής & Επιστήμης (W.R.O? Hellas), η Περιφερειακή Διεύθυνση Εκπαίδευσης Κρήτης και το Εργαστήριο Διδακτικής Θετικών Επιστήμων (Ε.Δ.Θ.Ε.) του Παιδαγωγικού Τμήματος Δημοτικής Εκπαίδευσης του Πανεπιστημίου Κρήτης διοργανώνουν Περιφερειακό Διαγωνισμό Εκπαιδευτικής Ρομποτικής στην Κρήτη τον Μάιο του 2013 στην Πανεπιστημιούπολη στο Ρέθυμνο  με σκοπό να δώσουν την ευκαιρία στους μαθητές όλης της Κρήτης να συμμετέχουν και να δείξουν την εφευρετικότητα τους.
Τα σχολεία προσκαλούνται να συμμετάσχουν με ομάδες των δυο, τριών ή τεσσάρων μαθητών. Οι συμμετέχουσες ομάδες πρέπει να σχεδιάσουν, κατασκευάσουν και να προγραμματίσουν ένα ρομπότ μοντέλο για την πρόκληση της κάθε κατηγορίας του WRO.
O Πανελλήνιος Διαγωνισμός Εκπαιδευτικής Ρομποτικής είναι μια εκδήλωση για την επιστήμη, την τεχνολογία και την εκπαίδευση που φέρνει σε επαφή τους μαθητές και καθηγητές από όλη τη χώρα με σκοπό να αναπτύξουν τη δημιουργικότητά τους και τη δεξιότητα επίλυσης προβλημάτων μέσα από τις προκλήσεις των εκπαιδευτικών διαγωνισμών ρομποτικής.

Ο διαγωνισμός απευθύνεται
? Σε γονείς που διακρίνουν στο παιδί τους (10- 17 ετών) μια ιδιαίτερη κλίση στα θέματα τεχνολογίας και πληροφορικής, αλλά δεν μπορούν να του δώσουν οι ίδιοι τις κατάλληλες κατευθύνσεις για να εκπαιδευτεί.
? Σε μαθητές που λαχταρούν να γνωρίσουν το θαυμαστό κόσμο της τεχνολογίας, που έχουν την περιέργεια να ανακαλύψουν τους τρόπους με τους οποίους εφαρμόζεται η τεχνολογία και οι αυτοματισμοί στην καθημερινή τους ζωή και που θέλουν να δημιουργήσουν και οι ίδιοι τους δικούς τους «έξυπνους» αυτοματισμούς και ρομπότ.
? Σε σχολεία που θέλουν να εντάξουν στο πρόγραμμα τους καινοτόμες δραστηριότητες που σαν στόχο δεν θα έχουν μόνο την ψυχαγωγία των μαθητών τους αλλά και τη δημιουργική μάθηση σε εκπαιδευτικούς τομείς που το ωρολόγιο πρόγραμμα του σχολείου δεν εμβαθύνει.
? Σε όλους όσοι θέλουν να συμμετάσχουν στο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Εκπαιδευτικής Ρομποτικής.

Εχει ως στόχο
? Να δώσει στους μαθητές την ευκαιρία να διευρύνουν τους ορίζοντές τους μέσα από την εξερεύνηση των ρομπότ και των ρομποτικών συστημάτων στο σχολείο.
? Να εισάγει την έννοια της σύγχρονης επιστήμης σε εκπαιδευτικές δραστηριότητες του σχολείου.
? Να δώσει μια ευκαιρία για την προώθηση της δημιουργικής σκέψης, τη βελτίωση των δεξιοτήτων επικοινωνίας και συνεργασίας, Να οδηγήσει  τους μαθητές να αναπτύξουν τη δημιουργικότητα και τις δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων μέσα από τις προκλήσεις του εκπαιδευτικού διαγωνισμού ρομποτικής.
Περισσότερες πληροφορίες στο www.wrohellas.gr

 

*ηλεκτρονικός μηχανικός με μεταπτυχιακές σπουδές στα Παιδαγωγικά
– Διδάσκει στο Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης με αντικείμενο την Πληροφορική. Τα τελευταία έξι χρόνια  εστιάζει στην Εκπαιδευτική Ρομποτική.
– υποψήφιος διδάκτορας στο Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης του πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας

Αναφορές
? Εμίρης Δ., Κουλουριώτης, Δ., ?Ρομποτική?, 2η έκδοση, ΣΕΔΚΑ-4Μ Τεκδοτική, Αθήνα 2004.
? Anagnostakis, S., & Michaelides, G.P. (2006).?Laboratory of Educational Robotics? – An undergraduate course for Primary Education Teacher – Students. In HSci 2006 – 3rd International Conference on Hands-on Science, (pp. 329-335), Braga, Portugal.
? Anagnostakis, S.,& Michaelides, G.P. (2007). ?Results from an Undergraduate Test Teaching Course on Robotics to Primary Education Teacher ? Students?, in HSci-2007 4th International Conference on Hands-on Science, (pp. 3-9), Azores, Ponta Delgada, Portugal.
? http://www.tribotix.com/EducationInfo/WhyRobotics.htm
? http://spectrum.ieee.org/
? http://wrohellas.gr/

Αφήστε ένα σχόλιο

Please enter your comment!
Please enter your name here

Ειδήσεις

Σχόλια

Συνεργασίες

Διαδρομές

Podcasts

Επιστολές

Χρήσιμα

Μόνιμες στήλες