Αποτέλεσμα εικόνας για εκπαιδευτική ρομποτική

Γιατί η Ρομποτική στην Εκπαίδευση;

Τα παιδιά όταν σχεδιάζουν, κατασκευάζουν και προγραμματίζουν ρομπότ έχουν την ευκαιρία να μάθουν παίζοντας και να αναπτύξουν δεξιότητες.

Η ρομποτική αφενός, είναι μία διασκεδαστική και ενδιαφέρουσα δραστηριότητα που δίνει τη δυνατότητα στο μαθητή να εμπλακεί με τη δράση, αφετέρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλες τις βαθμίδες εκπαίδευσης για τη διδασκαλία διαφόρων εννοιών, κυρίως, από τις Φυσικές Επιστήμες και άλλα γνωστικά αντικείμενα.

  • Φυσική (μελέτη της κίνησης, μελέτη της επίδρασης της τριβής, μελέτη της σχέσης των δυνάμεων, μεταφορά ενέργειας κ.α)
  • Μαθηματικά και Γεωμετρία (αναλογίες, μέτρηση αποστάσεων, κατανόηση βασικών γεωμετρικών ιδιοτήτων όπως η περίμετρος κ.α)
  • Μηχανική (κατασκευή, έλεγχος και αξιολόγηση μηχανικών λύσεων κ.α)
  • Τεχνολογία (τεχνολογικός αλφαβητισμός κ.α)
  • Ιστορία (πχ. με την κατασκευή ενός ρομπότ καταπέλτη - του Αρχιμήδη - τα παιδιά έχουν την ευκαιρία να γνωρίσουν την ανάπτυξη της τεχνολογίας εκείνης της εποχής καθώς και το έργο και την προσωπικότητα του Αρχιμήδη κ.α)
  • Ο συνδυασμός εννοιών από διαφορετικές, γνωστικές περιοχές (τεχνολογία, τέχνη, περιβάλλον, κοινωνία, μαθηματικά, φυσικές επιστήμες) με διαθεματικά project (συνθετικές εργασίες)

        κ.λπ.

Η εκπαιδευτική Ρομποτική έχει θετικές επιπτώσεις εκτός από το γνωστικό τομέα και στο συναισθηματικό (αυτοεκτίμηση, αυτοπεποίθηση) και κοινωνικό (κοινωνικοποίηση, απομυθοποίηση). 

Επιπλέον, με τη βοήθεια της ρομποτικής στη διδασκαλία του ο εκπαιδευτικός μπορεί να επικεντρωθεί στην ανάπτυξη και άλλων κρίσιμων δεξιοτήτων του 21ου αιώνα: 

  • ομαδική εργασία
  • επίλυση προβλημάτων (ανάλυση, σχεδίαση, υλοποίηση, δοκιμή και πειραματισμός, αξιολόγηση)
  • καινοτομία
  • διαχείριση έργου (διαχείριση χρόνου, κατανομή έργου και πόρων κ.α)
  • προγραμματισμός
  • δεξιότητες επικοινωνίας
  • πολύτιμες νοητικές δεξιότητες (αναλυτική και συνθετική σκέψη, δημιουργικότητα, κριτική σκέψη κ.α)
    κ.λπ.

Το όραμα της ρομποτικής είναι όλοι οι μαθητές να αναπτύξουν αυτές τις δεξιότητες, οι οποίες στα πλαίσια της παγκοσμιοποίησης αποτελούν επιτακτική ανάγκη για την προετοιμασία πολιτών του κόσμου που θα μπορούν να συνεισφέρουν θετικά σε παγκόσμια κλίμακα.

 Αποτέλεσμα εικόνας για εκπαιδευτική ρομποτική

Γιατί να διδάξω με Lego MINDSTORMS στο σχολείο μου;

 «ποιους εκπαιδευτικούς στόχους θα επιτύχω;»

«γιατί τα Lego MINDSTORMS είναι χρήσιμα για την διδασκαλία του μαθήματος μου;»
 

Η εκπαιδευτική δυναμική των προγραμματιζόμενων ρομποτικών κατασκευών LEGO MINDSTORMS συνίσταται στη δυνατότητα που προσφέρει στους μαθητές, να συνθέσουν μια μηχανική οντότητα (π.χ. ένα μοντέλο αυτοκινήτου) και να την κατευθύνουν με τη βοήθεια ενός απλού και εύχρηστου προγραμματιστικού περιβάλλοντος. Το πακέτο LEGO MINDSTORMS, αν αξιοποιηθεί κατάλληλα, μπορεί να υποστηρίξει τη δημιουργία ενός περιβάλλοντος εποικοδομητικής μάθησης (constructive learning) που θα παρέχει αυθεντικές εκπαιδευτικές δραστηριότητες ενταγμένες σε διαδικασίες επίλυσης ανοιχτών προβλημάτων από τον πραγματικό κόσμο, θα ενθαρρύνει την έκφραση και την προσωπική εμπλοκή στη μαθησιακή διαδικασία και θα υποστηρίζει την κοινωνική αλληλεπίδραση. 

Με τα LEGO MINDSTORMS γίνονται πράξη οι ιδέες του S. Papert για «μαστόρεμα της γνώσης» (constructionism): τα παιδιά οικοδομούν πιο αποτελεσματικά τη γνώση όταν εμπλέκονται ενεργά στη σχεδίαση και κατασκευή (χειρωνακτική και ψηφιακή) πραγματικών αντικειμένων που έχουν νόημα για τους ίδιους είτε αυτά είναι κάστρα από άμμο, είτε κατασκευές LEGO και προγράμματα υπολογιστών. 

Η σχεδίαση δραστηριοτήτων με τις ρομποτικές κατασκευές LEGO MINDSTORMS συνδέεται με την εκπλήρωση ενός έργου με στόχο την επίλυση ενός προβλήματος. Σε ένα τέτοιο μαθησιακό περιβάλλον, η μάθηση καθοδηγείται από το προς επίλυση πρόβλημα. Προκειμένου να εμπλέξουμε τους μαθητές σε δραστηριότητες σχεδίασης και κατασκευής πραγματικών αντικειμένων, δηλαδή ρομποτικών κατασκευών που έχουν νόημα για τους ίδιους και τους γύρω τους, θα πρέπει να επινοήσουμε δραστηριότητες που θα προτρέπουν τους μαθητές να κατασκευάσουν αλλά συγχρόνως να τους ενθαρρύνουμε και να τους υποστηρίξουμε κατάλληλα ώστε να πειραματιστούν και να διερευνήσουν ιδέες που διέπουν τις κατασκευές τους. Οι δραστηριότητες αυτές είναι συνήθως διαθεματικές και μπορούν να ενταχθούν στα σχολικά μαθήματα της τεχνολογίας, των φυσικών επιστημών και της πληροφορικής τόσο στην πρωτοβάθμια όσο και στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση.   

Η εκπαιδευτική ρομποτική στη διδασκαλία του προγραμματισμού

Αδυναμίες και δυσκολίες της παραδοσιακής διδασκαλίας προγραμματισμού
Μαθητές και φοιτητές αντιμετωπίζουν δυσκολίες στον προγραμματισμό. Βασική αιτία θεωρείται το γεγονός ότι οι μαθητές διδάσκονται κυρίως κάποια  συγκεκριμένη γλώσσα προγραμματισμού και όχι κάποια μεθοδολογία για την επίλυση προβλημάτων. Τα κυριότερα προβλήματα που έχουν παρατηρηθεί κατά τη διδασκαλία της πληροφορικής και του προγραμματισμού: 

  • οι μαθητές δεν αντιλαμβάνονται τη διαδικασία επικοινωνίας μεταξύ ανθρώπου -  μηχανής
  • παρουσιάζουν δυσκολίες στην αντίληψη και την έκφραση των αλγορίθμων
  • συνήθως παρουσιάζουν προβλήματα στην κατανόηση των επαναληπτικών δομών και δομών επιλογής, δυσκολία στο χειρισμό μεταβλητών κ.α
  • κατανοούν  τον αλγόριθμο σε φυσική γλώσσα, αλλά δυσκολεύονται στη μεταφορά του στην αυστηρή και λιτή σύνταξη και δομή του κώδικα
  • τα περισσότερα προγραμματιστικά περιβάλλοντα είναι προσανατολισμένα προς έμπειρους προγραμματιστές
  • οι γλώσσες γενικού σκοπού διαθέτουν ένα μεγάλο ρεπερτόριο εντολών και είναι πολύπλοκες
  • η προσοχή των μαθητών επικεντρώνεται στην εκμάθηση της ίδιας της γλώσσας (αποστήθιση εντολών,  σύνταξη κώδικα) και όχι στην ανάπτυξη ικανοτήτων επίλυσης προβλημάτων
  • τα περισσότερα διδακτικά προβλήματα είναι μαθηματικού τύπου χωρίς αντιστοίχιση σε καθημερινά προβλήματα που να κεντρίζουν το ενδιαφέρον των διδασκομένων


Μία νέα διδακτική προσέγγιση για τη διδασκαλία του προγραμματισμού
Η εκπαιδευτική ρομποτική σε συνδυασμό με τον οπτικό προγραμματισμό μπορούν να αξιοποιηθούν για τη διδασκαλία του προγραμματισμού και κατ' επέκταση για την αντιμετώπιση των δυσκολιών στον προγραμματισμό.

  • Με  τα  φυσικά  μηχανικά  μοντέλα όπως της Lego πετυχαίνεται υψηλός βαθμός αλληλεπίδρασης μεταξύ υπολογιστή και πραγματικού  αντικειμένου.
  • Τα προγραμματιζόμενα ‘τουβλάκια’ Lego είναι φυσικά μοντέλα με παρατηρήσιμες φυσικές συμπεριφορές.
  • Ενισχύουν  τους  βασικούς  στόχους  της  διδασκαλίας  του προγραμματισμού  όπως  την  τεκμηρίωση  και  ανακάλυψη,  τη  μάθηση  νέων συστημάτων  συμβόλων,  την  επικοινωνία  μεταξύ  μηχανών  και  τη  μάθηση αλγορίθμων (Lawhead et al., 2003).
  • Υπάρχει η δυνατότητα για πειραματισμό και δοκιμή  και  ενεργός  συμμετοχή  από  τους  μαθητές,  αναπτύσσεται  η  κριτική σκέψη,  καλλιεργείται  η  δημιουργική  σκέψη, η  διορατικότητα  και  η  πρωτοτυπία, υπάρχει  άμεση  εμπειρία  και  ο  μαθητής  απαλλάσσεται  από  την  εκμάθηση  και απομνημόνευση  συντακτικών  κανόνων  μιας  γλώσσας  προγραμματισμού (Καγκάνη κ.α., 2005).
  • Ο μαθητής είναι σε θέση να γράψει κώδικα σε σύντομο χρονικό διάστημα. 
  • Στο  περιβάλλον  συγγραφής  του  κώδικα  γίνεται  ταυτόχρονα  και συντακτικός έλεγχος (Τσοβόλας & Κόμης, 2005). 
  • Οι προγραμματιστικές έννοιες αποκτούν νόημα για τους μαθητές χάρη στην άμεση ανάδραση που υπάρχει ανάμεσα στον αλγόριθμο και στην υλοποίησή του.
  • Το  οπτικό  περιβάλλον της οπτικής γλώσσας προγραμματισμού είναι φιλικό σε όλους  τους μαθητές, αφού  εξοικειώνονται εύκολα με τα εικονίδια και τη σημασία της κάθε οπτικής εντολής. Ο αναπαραστατικός χαρακτήρας των εντολών βοηθάει τα παιδιά να αναγνωρίζουν τη λειτουργία των εντολών από το εικονίδιό τους.
  • Δίνει τη δυνατότητα υλοποίησης ρεαλιστικών σεναρίων (πχ. παρκάρισμα του οχήματος).
  • Διευκολύνει τη μεταφορά γνώσεων από το ρομποτικό περιβάλλον σε άλλα προγραμματιστικά περιβάλλοντα.
  • Η πτυχή του παιχνιδιού που εμπεριέχουν τα προγραμματιζόμενα ρομπότ Mindstrorms προτρέπει τους μαθητές να είναι περισσότερο δημιουργικοί αντιμετωπίζοντας τον προγραμματισμό του ρομπότ ως μια ψυχαγωγική και ευχάριστη ενασχόληση, ενισχύοντας σημαντικά τη διάθεσή  τους για ενασχόληση με τον προγραμματισμό.
  • Χαρακτηρίζεται  από  υψηλό  βαθµό  αλληλεπίδρασης µεταξύ  του  υπολογιστή  και  του πραγµατικού αντικειµένου, µε αποτέλεσµα, ο διδασκόµενος να µπορεί να συσχετίσει τις αντιδράσεις  του ρομπότ µε  τις  εντολές  του  προγράµµατος  και  να  παρατηρήσει  τις συνέπειες που έχουν στη συµπεριφορά του ρομπότ οι αλλαγές που πραγµατοποιεί στο πρόγραµµα (Eden et al. 1996).
  • Τα  ρομπότ προσφέρουν  απτή  ανατροφοδότηση (feedback)  στους µαθητές  για  την  αποτελεσµατικότητα  των  προγραµµάτων  τους (Barnes 2002).  Η δυνατότητα  αυτή  βοηθά  τους µαθητές  να  οδηγούνται  σταδιακά  σε  καλύτερες, αποτελεσµατικότερες, πληρέστερες και ακριβέστερες λύσεις.
  • Ακόµη, επιτρέπει στον εκπαιδευτικό να διδάξει την  ίδια θεωρία και τις  ίδιες έννοιες όχι µόνο πιο αποτελεσµατικά  αλλά  και  σε  λιγότερο  χρόνο (Fagin 2000).  Το  γεγονός αυτό  σηµαίνει  ότι  ο  καθηγητής  έχει  στη  διάθεσή  του  περισσότερο  χρόνο  για  να παρακολουθήσει  την  πορεία  κάθε µαθητή  ξεχωριστά  και  να  εντοπίσει  τις  αδυναµίες, παρανοήσεις,  δυσκολίες  που  αυτός  αντιµετωπίζει. Επίσης,  ο µαθητής  εργάζεται µε  το δικό  του  ρυθµό µάθησης,  έτσι  ώστε  να µπορεί  να  σταθεί  όσο  χρόνο  χρειάζεται  σε κάποια σηµεία.
  • Υποστηρίζει το  σχεδιασμό δραστηριοτήτων  διδασκαλίας  προγραμματισμού  στηριγμένων  στη  διερευνητική  μάθηση (Ramadhan, 2000; Kolikant & Pollack, 2004)  και  στη  συνεργατική  μάθηση (Γρηγοριάδου κ.α., 2004). Οι Willliams & Kessler (2000) αναφέρουν ότι η συνεργασία μεταξύ των μαθητών αποτελεί καθοριστικό παράγοντα στη μάθηση του προγραμματισμού.
  • Υποστηρίζει τη διδασκαλία προγραμματισμού σε διάφορα γνωστικά επίπεδα και βαθμίδες εκπαίδευσης. Ειδικότερα, η εκπαιδευτική πλατφόρμα της LEGO MINDSTORMS  υποστηρίζει μία μεγάλη ποικιλία γλωσσών προγραμματισμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προγραμματισμό ρομπότ  Mindstorms - γεγονός που την καθιστά κατάλληλη τόσο για μικρές ηλικίες (με τον οπτικό προγραμματισμό) όσο και για τη διδασκαλία του προγραμματισμού (με άλλες γλώσσες πχ. RobotC) σε μεγαλύτερες ηλικίες ή σε μαθητές που έχουν διδαχθεί τις βασικές προγραμματιστικές δομές (πχ. στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση).

 Σχετική εικόνα

Περισσότερα...

Υποκατηγορίες

Who's online

Αυτήν τη στιγμή επισκέπτονται τον ιστότοπό μας 47 επισκέπτες και κανένα μέλος