Η Ρομποτική και ο Προγραμματισμός είναι από τις δραστηριότητες που γίνονται ολοένα και πιο δημοφιλείς στα παιδιά τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο η εισαγωγή τους στην τάξη είναι μία πρόκληση, ακόμα και για έμπειρους εκπαιδευτικούς. Η δυσκολία δεν εντοπίζεται τόσο στο αντικείμενο καθεαυτό, αλλά κυρίως στην έλλειψη χρόνου και σχετικών πληροφοριών.  Ακολουθεί ένας σύντομος οδηγός με τι θα έρθετε αντιμέτωποι κατά το σχεδιασμό καθώς και οδηγίες για την οργάνωση ενός εργαστηρίου ρομποτικής.

Το πρώτο βήμα είναι η αναζήτηση πληροφοριών σχετικά με τη διδασκαλία του προγραμματισμού και της ρομποτικής. Να σημειωθεί ότι στόχος δεν είναι τα παιδιά να διδαχτούν τον προγραμματισμό όπως σε ένα πανεπιστημιακό μάθημα, αλλά να κατανοήσουν τις βασικές προγραμματιστικές δομές και την αλγοριθμική σκέψη. Μέσα από αυτή τη δραστηριότητα θα πρέπει να αποκτήσουν δεξιότητες τις οποίες θα μεταφέρουν τόσο στον προγραμματισμό και την κατασκευή των ρομπότ όσο και σε άλλα μαθησιακά αντικείμενα αλλά και σε προσωπικό επίπεδο.

Η απόκτηση δεξιοτήτων προγραμματισμού μπορεί να έχουν θετικό αντίκτυπο και στη μελλοντική καριέρα και επαγγελματική πορεία των μαθητών.  Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, ήδη από το 2020, θα σημειωθεί έλλειψη 900.000 ειδικών σε ΤΠΕ (Τεχνολογίες Πληροφοριών και Επικοινωνίας) μόνο στην ΕΕ[1]. Σήμερα, σχεδόν το 90% όλων των θέσεων στην αγορά εργασίας  απαιτούν τουλάχιστον στοιχειώδεις δεξιότητες πληροφορικής. Από έρευνα που διεξάγεται από τον Οργανισμό Οικονομικής Συνεργασίας και Ανάπτυξης (ΟΟΣΑ) προβλέπεται μια ακόμα μεγαλύτερη επανάσταση. Ισχυρίζονται ότι σε περίπου δώδεκα χρόνια, όταν οι σημερινοί μαθητές γίνουν ενήλικες, θα απασχολούνται σε θέσεις εργασίας που δεν έχουν δημιουργηθεί ακόμη [2]. Αυτό σημαίνει ότι διάφορες δεξιότητες, όπως η υπολογιστική σκέψη [3] και οι ικανότητες προγραμματισμού, θα είναι περιζήτητες. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν αποτελεί κάποια έκπληξη. Οι σύγχρονες τεχνολογίες βρίσκονται σχεδόν παντού, τις βρίσκουμε σε όλους τους τομείς της καθημερινής μας ζωής και αν γνωρίζουμε πώς να τις χειριστούμε σωστά μπορούν να βελτιώσουν τη ζωή μας σε πολλούς τομείς. 

Ωστόσο, τα οφέλη που προκύπτουν από τη διδασκαλία του προγραμματισμού δεν περιορίζονται αποκλειστικά στο κομμάτι της επαγγελματικής σταδιοδρομίας. Τα παιδιά που έρχονται σε επαφή με αυτό το αντικείμενο αποκτούν όχι μόνο τις γνώσεις αλλά και τις δεξιότητες που απαιτούνται σε ένα χώρο εργασίας. Πάνω απ 'όλα, ο προγραμματισμός είναι η αναζήτηση και η δημιουργία ενός δρόμου, ο οποίος σας επιτρέπει να φτάσετε σε ένα συγκεκριμένο σημείο που θέλετε. Η υπολογιστική σκέψη και ο προγραμματισμός ενθαρρύνει έναν τρόπο σκέψης με τον οποίο τα παιδιά μαθαίνουν τον τρόπο να λύνουν τα προβλήματα εύκολα και αποτελεσματικά - είτε αυτά αφορούν τον προγραμματισμό είτε στην καθημερινή ζωή. Επιπλέον, η εκμάθηση του προγραμματισμού συμβάλλει στην ανάπτυξη τμημάτων του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνα για τη μνήμη, τη συγκέντρωση και τις ξένες γλώσσες [4], κάτι που σίγουρα βοηθά και στην απόκτηση άλλων δεξιοτήτων. Όμως που ταιριάζει η ρομποτική σε όλα αυτά; Μπορεί να αποτελέσει μια πολύ καλή εισαγωγή στη μηχανική και τη φυσική. Αντί να κάθονται πάνω από ένα βιβλίο, διαβάζοντας ένα κείμενο, τα παιδιά μπορούν να ανακαλύπτουν και να παρατηρούν νέα φαινόμενα διασκεδάζοντας. Πώς λειτουργεί η μετάδοση κίνησης, με ποιο τρόπο η βαρύτητα επηρεάζει μία κατασκευή, πώς λειτουργούν οι αισθητήρες και οι κινητήρες, τι επιβραδύνει ένα όχημα, τι το κάνει να κινείται γρηγορότερα … και όλα αυτά μέσα από το παιχνίδι.  Ανεξάρτητα της πορείας που μπορεί να ακολουθήσει ένα παιδί μεγαλώνοντας, η εκμάθηση προγραμματισμού και ρομποτικής δεν είναι χάσιμο χρόνου.

Όλο και περισσότεροι Ευρωπαίοι δείχνουν πλέον να συμμερίζονται αυτή την άποψη. Χρόνο με το χρόνο, όλο και περισσότερα Ευρωπαϊκά εκπαιδευτικά συστήματα εισάγουν την εκμάθηση του προγραμματισμού στα εθνικά προγράμματα σπουδών. Αυτό ισχύει τόσο για την πρωτοβάθμια όσο και για τη δευτεροβάθμια εκπαίδευση. Παρόλο που η κίνηση αυτή δεν αποτελεί έκπληξη, ειδικά υπό το πρίσμα των επιχειρημάτων που αναφέρθηκαν παραπάνω, η έλλειψη προετοιμασίας και γνώσεων των εκπαιδευτικών τους φέρνει αντιμέτωπους με μία νέα πρόκληση. Οι μεταβολές στο αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών δεν συνοδεύονται και από αντίστοιχη επιμόρφωση των δασκάλων ή των καθηγητών οι οποίοι καλούνται να τα βγάλουν πέρα μόνοι τους. Και πώς θα γίνει αυτό; Σίγουρα το ότι οι μαθητές έχουν την ευκαιρία να μάθουν να προγραμματίζουν είναι ένα θετικό βήμα. Αλλά πώς γίνεται να ξεχνάμε τους εκπαιδευτικούς; Οι εκπαιδευτικοί αποτελούν το πιο σημαντικό κομμάτι αυτού του βήματος. Χωρίς αυτούς, τα παιδιά δεν θα είναι σε θέση να αποκτήσουν την απαραίτητη γνώση. Ήρθε η ώρα να γίνει σαφής η διαφορά του να διδάσκεις ένα μάθημα της ειδικότητας σου συγκριτικά με ένα άλλο το οποίο σου είναι εντελώς άγνωστο. Πόσο μάλλον αν δεν υπάρχουν και οι απαραίτητες κατευθυντήριες οδηγίες. Φυσικά, είναι δυνατό κάποιος να εκπαιδευτεί μόνος του, υπό την προϋπόθεση φυσικά ότι έχει αρκετό διαθέσιμο χρόνο για μελέτη. Ωστόσο, ακόμη και αν καταφέρει να μάθει προγραμματισμό, δεν είναι σίγουρο ότι θα μπορέσει να μεταδώσει αυτή τη γνώση, πόσο μάλλον όταν το κοινό στο οποίο θα απευθυνθεί είναι μικρά παιδιά. Προς το παρόν, δεν υπάρχει κάποιο πρόγραμμα και καμία εκπαίδευση σε βάθος η οποία θα μπορούσε πραγματικά να προετοιμάσει έναν αρχάριο εκπαιδευτή στη διδασκαλία του προγραμματισμού. Ευτυχώς, υπάρχει και ένας άλλος τρόπος, ο οποίος επιτρέπει ακόμη και σε αρχάριους να διδάξουν αποτελεσματικά ένα μάθημα προγραμματισμού στην τάξη. Το μόνο που χρειάζεται είναι η προθυμία να πειραματιστείτε και να βασιστείτε στην εμπειρία άλλων.

Η σημερινή κατάσταση στον τομέα της εκπαίδευσης, καθώς και οι ιστορίες των εκπαιδευτικών, μας ενέπνευσαν να δημιουργήσουμε ένα σύντομο οδηγό για όλους εκείνους που μπορεί να ενδιαφέρονται για τη διδασκαλία της ρομποτικής και του προγραμματισμού. Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε τι είναι απαραίτητο κατά την οργάνωση ενός εργαστηρίου ρομποτικής.

ΡΟΜΠΟΤΙΚΑ ΠΑΚΕΤΑ 

ο πρώτο βήμα για την οργάνωση του εργαστηρίου είναι η επιλογή του σωστού εξοπλισμού. Πρέπει να λάβετε υπόψη την ηλικία, τις γνώσεις και τις ικανότητες των μαθητών σας, καθώς και τις δυνατότητες του πακέτου, την αντοχή και το κόστος του. Τις περισσότερες φορές, θα πρέπει να σκεφτείτε και τους περιορισμούς του πακέτου- δυστυχώς, δεν υπάρχει ένα τέλειο πακέτο που να ταιριάζει σε κάθε εργαστήριο. Οι λύσεις που διατίθενται αυτή τη στιγμή στην αγορά μπορούν να χωριστούν σε τρεις κύριες κατηγορίες: προγραμματιζόμενα ρομποτικά παιχνίδια, συναρμολογούμενα ρομποτικά πακέτα και εφαρμογές ή άλλες ψηφιακές λύσεις. Βήμα βήμα, θα προσπαθήσουμε να περιγράψουμε τα γενικά χαρακτηριστικά τους.

Προγραμματιζόμενα ρομποτικά παιχνίδια (π.χ. Dash & Dot, Ozobot, Thymio 2, Cozmo): Είναι ολοκληρωμένα ρομπότ, στα οποία μπορούμε να προγραμματίσουμε τον τρόπο με τον οποίο αντιδρούν. Οι κατασκευές αυτές συνήθως δεν μπορούν να τροποποιηθούν ή να αλλάξει η μορφή τους. συνήθως ένα σετ. Το κόστος τους ποικίλλει. Η τιμή ενός τέτοιου ρομπότ κυμαίνεται από 50€ έως και 300€, ανάλογα από την εταιρεία και τα αξεσουάρ που το συνοδεύουν. Αποτελούν μια καλή λύση για μικρότερα παιδιά και βοηθούν τους μαθητές να εξοικειωθούν γρήγορα με μηχανές, οι οποίες θα γίνουν ακόμα πιο διαδεδομένες στο μέλλον. Ωστόσο, θα πρέπει να θυμάστε ότι ένα μεγάλο μέρος των “εκπαιδευτικών ρομπότ” που κυκλοφορούν στην αγορά παρουσιάζουν περισσότερες ομοιότητες με τα κοινά παιχνίδια παρά με πραγματικά εκπαιδευτικά εργαλεία. Ενώ, επιτρέπουν στους μαθητές να κατανοήσουν τις βασικές εντολές προγραμματισμού, η κατασκευή και οι διεργασίες που συμβαίνουν στο εσωτερικό τους παραμένουν κλειστές. Τα παιδιά (οι νέοι κατασκευαστές) είναι ανυπόμονοι και αυτό μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα να αποθαρρυνθούν γρήγορα, αν δεν υπάρχει δυνατότητα τροποποίησης της κατασκευής. Επιπλέον, η σταθερή μορφή αυτών των ρομπότ περιορίζει σε μεγάλο βαθμό και τον προγραμματισμό. Μια τέτοια μηχανική κατασκευή δεν μπορεί να εκτελέσει όλες τις εντολές και οι μαθητές δεν είναι εύκολο να κατανοήσουν γιατί συμβαίνει αυτό. Στα θετικά τους στοιχεία τώρα, ένα από τα σημαντικά τους πλεονεκτήματα είναι η ανθεκτικότητά τους, και σε ορισμένες περιπτώσεις το γεγονός ότι μπορούν να αναβαθμιστούν με νέα αξεσουάρ. Για παράδειγμα, το Dash & Dot προσφέρει εκτοξευτές και υποδοχές στις οποίες μπορούν να συνδεθούν τουβλάκια. Τα εργαλεία αυτά είναι αρκετά απλά, αλλά μπορούν να εξελίξουν και να εμπλουτίσουν το μάθημα.

Η επόμενη λύση περιλαμβάνει τα συναρμολογούμενα ρομποτικά πακέτα. Εταιρείες όπως η LEGO, η VEX, το Lofi Robot ή το Mbot είναι από τις πρώτες στις προτιμήσεις των εκπαιδευτικών. Αυτό βέβαια είναι αναμενόμενο καθώς πέρα από τα οφέλη που προσφέρει ένα ρομπότ, τα πακέτα αυτά επιτρέπουν στους εκπαιδευτικούς να εισάγουν στοιχεία μηχανικής, φυσικής και μαθηματικών. Έτσι οι μαθητές αναπτύσσουν επιπλέον κατασκευαστικές δεξιότητες. Παρόλα αυτά, αν αποφασίσετε να χρησιμοποιήσετε ένα τέτοιο πακέτο, θα πρέπει να λάβετε υπόψη και άλλους παράγοντες. Πρώτον, θα πρέπει να εξετάσετε το επίπεδο δυσκολίας ενός τέτοιου πακέτου. Πρέπει να είστε βέβαιοι ότι η κατασκευή και ο προγραμματισμός που θα επιλέξετε θα είναι αρκετά εύκολα για την τάξη σας. Προσπαθήστε να το δείτε από την οπτική του μαθητή: νομίζετε ότι η τοποθέτηση εξαρτημάτων γίνεται ενστικτωδώς, απλά και εύκολα; Δεύτερον, είναι το πακέτο αρκετά ευέλικτο ώστε να καλύψει τουλάχιστον ένα σχολικό εξάμηνο; Πάνω σε αυτό θα μπορούσατε να δείτε εάν υπάρχουν και ποια πρόσθετα εξαρτήματα είναι διαθέσιμα. Έτσι θα μπορούσατε να αποφασίσετε για την αγορά τους εξ αρχής. Στη συνέχεια, θα πρέπει να δώσετε προσοχή στην ανθεκτικότητα. Τα εξαρτήματα που παράγονται από ορισμένες μάρκες (π.χ. VEX, Lofi) φθείρονται πολύ γρήγορα. Επιπλέον πριν κάνετε την αγορά, πρέπει να ελέγξετε και το λογισμικό που το συνοδεύει. Είναι δωρεάν; Είναι κατανοητό για όλους τους μαθητές της και τις ηλικίες που σκοπεύετε να διδάξετε; Μπορεί να προγραμματιστεί και με άλλο λογισμικό; Τέλος, ανεξάρτητα από το πακέτο που θα επιλέξετε, θα πρέπει να έχετε κατά νου ότι σίγουρα θα χρειαστούν ανταλλακτικά και επιπλέον δομικά στοιχεία τα οποία σίγουρα θα χαθούν κατά τη διάρκεια των μαθημάτων. 

Ας ρίξουμε μια ματιά στο Arduino. Έχει πραγματικά πολλές δυνατότητες, αφού μπορείτε να το συνδέσετε με πάρα πολλά ηλεκτρονικά στοιχεία πέραν από αυτά που παρέχονται στο πακέτο.  Το Arduino εφαρμόζεται ακόμη και σε εμπορικές λύσεις, σε συστήματα του IoT(Internet of Things), σε drones, σε τροποποιήσεις αυτοκινήτων κλπ. Η τιμή του είναι αρκετά προσιτή (79,90 €) λαμβάνοντας υπόψη ότι συνοδεύεται από αρκετά στοιχεία.  Ωστόσο, αν θέλετε να δημιουργήσετε ένα εργαστήριο ρομποτικής που να ενσωματώνει πεδία STEM, στα οποία κάποιος να μαθαίνει όχι μόνο προγραμματισμό, αλλά και μηχανική και μαθηματικά, το Arduino δεν είναι η καλύτερη επιλογή, καθώς δεν διαθέτει πολλά μηχανικά μέρη. Προφανώς, μπορείτε μόνοι σας να κάνετε έρευνα και να βρείτε μηχανικά στοιχεία, αλλά αυτό απαιτεί αρκετό χρόνο. Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί πως αυτά τα εξαρτήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο από μαθητές που βρίσκονται σε προχωρημένο επίπεδο τόσο προγραμματιστικά όσο και κατασκευαστικά καθώς απαιτούνται εργαλεία όπως κατσαβίδια και πένσες για την ένωση των στοιχείων μεταξύ τους. Τέλος, η διδασκαλία με Arduino απαιτεί γνώσεις ηλεκτρονικής, διαφορετικά οι μαθητές μπορούν εύκολα να καταστρέψουν τα πιο ευαίσθητα εξαρτήματα. 

Επιπλέον, στην σχολή μας δουλεύουμε και με το πακέτο mBot, το οποίο έχει αρκετά πλεονεκτήματα. Αρχικά, η συναρμολόγηση είναι πολύ πιο απλή σε σχέση με το Arduino, και όλα τα απαραίτητα εξαρτήματα εμπεριέχονται μέσα στη συσκευασία. Τα mBots STEM σχεδιάστηκαν με γνώμονα το σχολείο και περιέχουν πληθώρα εξαρτημάτων για την κατασκευή διαφόρων ρομπότ. Ωστόσο, εστιάζουν περισσότερο στον προγραμματισμό, οπότε μην περιμένετε πολλά μηχανικά εξαρτήματα, κάτι που ίσως να τελικά, να περιορίζει τη δημιουργικότητα των παιδιών. Σημειώστε ακόμη ότι τα mBots δεν προτείνονται για μικρότερες ηλικίες γιατί οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν βασικά στοιχεία ηλεκτρονικής ώστε να χρησιμοποιούν με ευκολία το πακέτο. Ένα ακόμα θετικό στοιχείο είναι ότι περιλαμβάνει ένα προστατευτικό το οποίο περικλείει τον εγκεφάλου του ρομπότ. Αυτό κάνει τον μικροελεγκτή πιο ανθεκτικό σε περίπτωση πτώσης, βέβαια, τα υπόλοιπα εξαρτήματα, όπως οι διάφοροι αισθητήρες, είναι εντελώς ακάλυπτα. 

Μια ακόμη γνωστή εμπορική μάρκα εκπαιδευτικών ρομπότ είναι η LEGO. Τα σετ που παράγονται από αυτήν την εταιρεία έχουν πολλά χαρακτηριστικά τα οποία οι άλλες εταιρείες δύσκολα μπορούν να ανταγωνιστούν. Πρώτον, ήδη τα περισσότερα παιδιά γνωρίζουν πώς να χρησιμοποιούν τα τουβλάκια LEGO. Δεύτερον, περιέχουν πολλά ηλεκτρονικά αλλά και μηχανικά εξαρτήματα. Τρίτον, είναι ο καλύτερος τρόπος έκφρασης της δημιουργικότητας. Τέλος, από την εμπειρία μας με τη χρήση διαφόρων πακέτων, τα συγκεκριμένα σετ είναι τα πλέον κατάλληλα για την διδακτική της ρομποτικής. Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα, μπορείτε να εγγραφείτε και να παρακολουθήστε κάποιο σεμινάριο μας.

Η τρίτη λύση για την εισαγωγή του προγραμματισμού στην τάξη περιλαμβάνει τη χρήση ψηφιακών εργαλείων, όπως τα Scratch, Tynker, Alice ή Code.org. Το πόσο δημοφιλείς είναι οι συγκεκριμένες λύσεις φαίνεται και από τους αριθμούς. Την στιγμή που γράφουμε αυτό το άρθρο, σχεδόν 25 εκατομμύρια πρότζεκτ έχουν κοινοποιηθεί στον  ιστοσελίδα του Scratch και 21 δισεκατομμύρια γραμμές κώδικα έχουν δημιουργηθεί με το Code.org. Ο προγραμματισμός με τη χρήση τέτοιων εργαλείων μπορεί να προσαρμοστεί στις ανάγκες σχεδόν όλων των μαθητών. Τα μικρότερα παιδιά μπορούν να τοποθετούν στη σειρά πολύχρωμα μπλοκ εντολών ώστε να σχηματίσουν έναν αλγόριθμο, ενώ οι μεγαλύτεροι μαθητές μπορούν να μάθουν τις βασικές αρχές γλωσσών προγραμματισμού, όπως οι JavaScript ή Python οι οποίες χρησιμοποιούνται κυρίως από επαγγελματίες προγραμματιστές. Τα ψηφιακά εργαλεία εξασφαλίζουν την ενίσχυση των γνώσεων πληροφορικής με πολύ μικρό κόστος. Δυστυχώς, υπάρχουν και κάποια μειονεκτήματα. Πρώτον, ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούν, ταιριάζει περισσότερο σε πιο προχωρημένους μαθητές παρά σε μικρότερες ηλικίες. Δεύτερον, πολλά παιδιά κατανοούν ευκολότερα τις έννοιες προγραμματισμού, εάν βιώσουν όλες αυτές τις θεωρητικές ιδέες στην πράξη. Και φυσικά, ένα μέρος της ικανοποίησης έχει χαθεί. Οι μαθητές στερούνται τη δυνατότητα να δουν πώς το ρομπότ που κατασκεύασαν μόνοι τους, ξεκίνησε να κάνει τα πρώτα του βήματα. Αυτό μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις στο ενδιαφέρον των μαθητών, καθώς εμπειρίες σαν και αυτή παρακινούν το μαθητή να ενδιαφερθεί και να μάθει περισσότερα.

Ο ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ

Φυσικά, τα πακέτα από μόνα τους δεν αρκούν. Προκειμένου να προγραμματίσετε τα ρομπότ, οι μαθητές θα χρειαστούν υπολογιστές και το κατάλληλο λογισμικό. Δεν υπάρχει λόγος να επενδύσετε σε ολοκαίνουργιους υπολογιστές, αλλά προτού αγοράσετε οποιοδήποτε ρομποτικό πακέτο, πρέπει σίγουρα να λάβετε υπόψιν τις απαιτήσεις του εκάστοτε συστήματος. Μπορεί το σχολείο σας να διαθέτει παλιό εξοπλισμό. Σε αυτή την περίπτωση, συνιστούμε να ρίξετε μια ματιά σε κάποια παλαιότερα πακέτα ρομποτικής. Συνήθως, έχουν παρόμοια εκπαιδευτική αξία, χωρίς να σας αναγκάζουν να αντικαταστήσετε εξολοκλήρου τον εξοπλισμό που ήδη διαθέτετε.

Επίσης ένα ακόμα σημείο που θα πρέπει να προσέξετε είναι ότι σε μερικές περιπτώσεις τα περιβάλλοντα προγραμματισμού για ένα πακέτο μπορεί να έχουν κάποιο επιπλέον κόστος. Για παράδειγμα το παλαιότερο λογισμικό που είναι συμβατό με το σετ LEGO WeDo 1.0., ή ο προγραμματισμός με τη γλώσσα Robot C για τα Lego Minstroms ή και τα VEX δεν διατίθενται δωρεάν. Αν θέλετε να χρησιμοποιήσετε την εφαρμογή ROBOTC, θα πρέπει να πληρώσετε μία μηνιαία συνδρομή 49€ για κάθε ηλεκτρονικό υπολογιστή. Ευτυχώς, υπάρχουν και κάποιες λύσεις οι οποίες παρέχονται δωρεάν. Μία από αυτές περιλαμβάνει τη χρήση του γνωστού περιβάλλοντος προγραμματισμού Scratch για τον προγραμματισμό των ρομπότ LEGO WeDo και Lego Mindstorms EV3 (με την έκδοση Scratch 3.0). Αυτές οι επεκτάσεις δημιουργήθηκαν και είναι διαθέσιμες από το MIT - (για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτό εδώ). Επίσης πλέον η Lego παρέχει δωρεάν τα περιβάλλοντα προγραμματισμού για τα πακέτα Lego Mindstorms EV3 και LeGo WeDo 2.0. Τα πακέτα mBot μπορούν επίσης να προγραμματιστούν δωρεάν στο mBlock, το οποίο βασίζεται στο Scratch. 

Ορισμένα σχολεία μπορεί ήδη να περιλαμβάνουν στον εξοπλισμό τους τάμπλετ, με τα οποία σίγουρα μπορούν να δουλέψουν και οι μικρότεροι μαθητές με περισσότερη ευκολία, ειδικά σε συνδυασμό με τα πακέτα Lego WeDo 2.0 ή το Lofi ROBOT. Ωστόσο, το περιβάλλον προγραμματισμού μπορεί να διαφέρει από τον υπολογιστή στο τάμπλετ, ανάλογα με το ποια έκδοση διαθέτει το καθένα. Ας πάρουμε ως παράδειγμα το λογισμικό Lego Mindstorms EV3. Το συγκεκριμένο είναι διαθέσιμο σαν εφαρμογή για τάμπλετ, αλλά σε μια πιο απλοποιημένη έκδοση, που δεν περιλαμβάνει όλες τις εντολές που μπορείτε να βρείτε από τον υπολογιστή σας. Επομένως, εάν σκέφτεστε να αγοράσετε εξοπλισμό μαζί με τα ρομπότ σας, σας συνιστούμε ανεπιφύλακτα την επιλογή των φορητών υπολογιστών. Αυτή είναι η πιο ευέλικτη λύση, θα λειτουργήσει σχεδόν με όλα τα πακέτα και είναι άμεσα διαθέσιμη στην αγορά.

ΠΛΑΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ

Ας υποθέσουμε ότι έχετε ήδη αγοράσει τα πακέτα και τον εξοπλισμό. Τι γίνεται όμως στη συνέχεια;
Πρέπει να δημιουργήσετε ένα πλάνο μαθήματος. Και σε αυτή την περίπτωση, έχετε πολλές επιλογές:

1. Εάν έχετε επαρκή γνώση του θέματος, εμπειρία και (το σημαντικότερο) αρκετό ελεύθερο χρόνο για να προετοιμαστείτε για το μάθημα, μπορείτε να δημιουργήσετε ολόκληρο το πρόγραμμα μόνοι σας.
2. Αν δεν έχετε καμία γνώση ή εμπειρία, αλλά είστε πολύ πρόθυμοι και έχετε άπλετο ελεύθερο χρόνο στη διάθεσή σας, μπορείτε και πάλι να προετοιμάσετε το πρόγραμμα μόνοι σας - ακολουθώντας συμβουλές και οδηγίες που θα βρείτε στο διαδίκτυο. 
3. Ανεξαρτήτως από το επίπεδο των γνώσεων σας, αν δεν μπορείτε να θυσιάσετε τόσες ώρες για την προετοιμασία σας, αλλά θέλετε να οργανώσετε και να διδάξετε μαθήματα υψηλής ποιότητας, μπορείτε να διαβάσετε το έτοιμο υλικό και τις δραστηριότητες που βρίσκονται στην ιστοσελίδα του RoboCAMP.gr.

Δεν θα σκαλίσουμε πολύ την πρώτη περίπτωση. Αν κάποιος έχει ευρείες γνώσεις σχετικά με τον προγραμματισμό και πολύ ελεύθερο χρόνο για να προετοιμαστεί για τα μαθήματα, δεν θα διαβάσει καν αυτό το άρθρο, καθώς γνωρίζει ήδη όλα όσα περιγράφονται εδώ. Αντ 'αυτού, θα επικεντρωθούμε στη δεύτερη και την τρίτη περίπτωση.

Το Διαδίκτυο μπορεί να αποτελέσει μια μεγάλη πηγή έμπνευσης. Ως δάσκαλος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα υλικά που δημιουργήθηκαν αρχικά από τους λάτρεις της ρομποτικής και να τα προσαρμόσετε στις ανάγκες των μαθητών και στο χρονικό πλαίσιο του μαθήματος. Επιπλέον, η πλειοψηφία των ρομποτικών σετ διαθέτουν πολλές ιδέες για το πώς θα μπορούσε να διεξαχθεί το μάθημα. Ωστόσο, είναι συνήθως ανεπαρκείς για το ξεκίνημα ή απλά δεν ταιριάζουν με τις τρέχουσες ανάγκες των μαθητών σας. Σε τελική ανάλυση, πώς υποτίθεται ότι θα διδάξετε ρομποτική κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου εξάμηνου με μόλις 3-4 μοντέλα ρομπότ; Αν θέλετε να έχετε ένα λειτουργικό πρόγραμμα, τότε θα πρέπει να δοκιμάσετε και να ελέγξετε τα πάντα προτού ξεκινήσετε να τα εφαρμόζετε στην τάξη. 

Οι ασκήσεις που δημοσιεύονται στο διαδίκτυο μερικές φορές περιλαμβάνουν έναν εκτιμώμενο χρόνο και οδηγίες, χωρίς, όμως, εγκυρότητα αξιοπιστίας. Πολύ συχνά, οι ασκήσεις που διατίθενται διαδικτυακά ελέγχονται από ανθρώπους που κοιτάζουν μόνο τις φωτογραφίες της τελικής κατασκευής. Ορισμένες περιέχουν ακόμη και σφάλματα. Για έναν έμπειρο κατασκευαστή, ο οποίος έχει συνηθίσει να εκτελεί τη διαδικασία της κατασκευής βασιζόμενος σε εικόνες, αυτό δεν αποτελεί μεγάλο πρόβλημα. Αλλά για έναν μαθητή, ένα λάθος στις οδηγίες μπορεί να τον φέρει σε μία αρκετά δύσκολη θέση, ειδικά αν υπάρχουν και περιορισμοί στο χρόνο. Μόνο αν κάνετε οι ίδιοι την κατασκευή και τον προγραμματισμό, μπορείτε πραγματικά να μάθετε ποια είναι η διάρκεια αλλά και η δυσκολία μιας δεδομένης δραστηριότητας. Αυτή η μέθοδος βοηθά επίσης τον καθηγητή να μάθει ποιες προκλήσεις μπορεί να αντιμετωπίσουν οι μαθητές του κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας - ένα σημαντικό ατού για την πρόοδο του μαθήματος! Παρ 'όλα αυτά, για να δημιουργήσετε ένα ολόκληρο πρόγραμμα ακολουθώντας αυτή τη μέθοδο, πρέπει να εργαστείτε πολλές ώρες και να έχετε συνεχή πρόσβαση σε ρομποτικά σετ και λογισμικό προγραμματισμού.

Ο ευκολότερος τρόπος είναι να βασίζεστε σε ¨έτοιμα¨ πλάνα μαθήματος. Η ομάδα του RoboCAMP.gr προετοίμασε μια λύση για όλα: εισαγωγή, θεωρία, βήμα-βήμα οδηγίες κατασκευής και προγραμματισμού. Επιπλέον, οι σημαντικότεροι μηχανισμοί όπως τα γρανάζια, η μετάδοσης κίνησης, η μεταφορά πληροφοριών από τους αισθητήρες και άλλα, εξηγούνται ένα ένα ξεχωριστά. Και επειδή οι εκπαιδευτικοί μας έχουν δοκιμάσει αυτή την μέθοδο στην τάξη, είμαστε βέβαιοι ότι λειτουργεί πραγματικά.

Πώς να ξεκινήσετε ένα μάθημα στο RoboCAMP.gr; Το μόνο που χρειάζεστε είναι ένας υπολογιστής και μία σύνδεση στο διαδίκτυο. Ο δάσκαλος συνδέεται στην πλατφόρμα ηλεκτρονικής εκμάθησης (e-learning) μέσω ενός προγράμματος περιήγησης και στη συνέχεια μοιράζεται επιλεγμένα εκπαιδευτικά υλικά με τους μαθητές του. Μπορεί να επιλέξει να δημοσιεύσει μια ολόκληρη δραστηριότητα, ή ένα μέρος της. Κάθε δραστηριότητα χωρίζεται σε μέρη: Θεωρία - θεωρητική εισαγωγή στο θέμα, Κατασκευή - οδηγίες κατασκευής ρομπότ, Έρευνα - λεπτομερής επεξήγηση των μηχανικών μερών και Κώδικας - λεπτομερείς οδηγίες προγραμματισμού για το επιλεγμένο ρομπότ. Ο δάσκαλος μπορεί να τα παρουσιάσει στον πίνακα ή να τα μοιραστεί απευθείας με τους μαθητές, οι οποίοι θα έχουν τη δυνατότητα να εργάζονται με τον δικό τους ρυθμό. Απλό, έτσι δεν είναι;

Ο ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

Ο δάσκαλος επίσης θα πρέπει, για να διδάξει τη ρομποτική, να πληροί ορισμένες προϋποθέσεις. Το πιο σημαντικό είναι να διατηρεί τον ενθουσιασμό των παιδιών. Αν και η εργασία με τα παιδιά μπορεί να είναι εξαντλητική, προσφέρει μεγάλη ικανοποίηση. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, κάποιος που διδάσκει τις βασικές αρχές του προγραμματισμού δεν χρειάζεται να είναι «επαγγελματίας». Πρέπει όμως να είναι σωστά καταρτισμένος. 

Στην Υδρόγειο παρέχουμε hands-on εκπαίδευση και πιστοποίηση κατόπιν εξετάσεων σε εκπαιδευτικούς από όλη την Ελλάδα. Τα σεμινάρια που μπορεί κανείς να παρακολουθήσει χωρίζονται σε τρία επίπεδα (Level 1,2,3), αναλόγως την ηλικιακή κατηγορία μαθητών που ενδιαφέρετε κάποιος να διδάξει. Τα μαθήματα απευθύνονται σε εκπαιδευτικούς όλων των βαθμίδων και απόφοιτους θετικών και πολυτεχνικών σχολών, ενδιαφερόμενους γονείς και συλλόγους, εκπαιδευτές διαγωνισμών ρομποτικής, νηπιαγωγούς και ΚΔΑΠ.

Κατά τη διάρκεια των σεμιναρίων, θα έχετε τη δυνατότητα για πρακτική εφαρμογή σε πλήρως εξοπλισμένα εργαστήρια ρομποτικής με πολλά και διαφορετικά εκπαιδευτικά εργαλεία (όχι μόνο LEGO). Ελάτε να σας μεταδώσουμε την εμπειρία 10 χρόνων εκπαίδευσης σε οργανωμένα τμήματα ρομποτικής με πάνω από 1500 μαθητές να έχουν περάσει από τα εργαστήρια μας μέχρι σήμερα. Μπορείτε να δείτε τα επόμενα προγραμματισμένα σεμινάρια εκπαιδευτών ρομποτικής εδώ.

Αν κάποιος είναι καλά καταρτισμένος όσον αφορά τα εργαλεία και το εκπαιδευτικό υλικό, το μόνο που χρειάζεται μετά είναι ενέργεια και εμπειρία στο κομμάτι της διδασκαλίας. Είναι προφανές βέβαια ότι πρέπει να είναι γνωστές οι βασικές αρχές του προγραμματισμού πριν από την έναρξη των μαθημάτων, ώστε να παρέχετε καλύτερη υποστήριξη. Όταν εργάζεστε με πολλές ομάδες, συνίσταται στους καθηγητές να δουλεύουν σε ζευγάρια. Αν και η διδασκαλία με δύο καθηγητές ταυτόχρονα μπορεί να φαίνεται περιττή, η διδασκαλία σε ζευγάρια εξασφαλίζει την αποτελεσματική εκμάθηση και υλοποίηση του πλάνου. Για παράδειγμα, ένας δάσκαλος μπορεί να ασχοληθεί με την επεξήγηση των θεωρητικών εννοιών και καθηκόντων σε ολόκληρη την τάξη και εν τω μεταξύ, ο δεύτερος δάσκαλος μπορεί να επικεντρωθεί σε κάθε ομάδα ξεχωριστά βοηθώντας με όποιο πρόβλημα αντιμετωπίζουν. Η εφαρμογή της προσέγγισης αυτής δεν είναι υποχρεωτική, αλλά διευκολύνει την εργασία και εγγυάται ότι όλοι οι μαθητές θα κατανοήσουν το υλικό, ειδικά όταν πρόκειται για τάξεις με πολλά άτομα.

Ένα ακόμα κομμάτι στο οποίο θα πρέπει να δώσετε προσοχή είναι αυτό του χώρου εργασίας των ομάδων αλλά και του δασκάλου. Σίγουρα, κάθε θρανίο πρέπει να περιλαμβάνει έναν υπολογιστή και ένα ασύρματο ποντίκι. Λόγω του χαρακτήρα των μαθημάτων, ο δάσκαλος μετακινείται συχνά, οπότε ένα ασύρματο ποντίκι είναι σίγουρα πολύ χρήσιμο. Επίσης, είναι πολύ σημαντικό για το δάσκαλο να είναι να είναι σε θέση να παρατηρεί πώς εργάζονται οι μαθητές. Αυτό είναι ανέφικτο σε μία τυπική αίθουσα διδασκαλίας, όπου τα θρανία βρίσκονται σε σειρές και οι μαθητές κοιτάζουν κατευθείαν στον πίνακα. Η καλύτερη λύση είναι να μετακινήσετε τα θρανία μπροστά από τρείς τοίχους, δημιουργώντας το σχήμα “Π”. 

Όλα τα παραπάνω βελτιώνουν την άνεση των μαθητών και βοηθούν τον δάσκαλο να διαχειριστεί ολόκληρη τάξη πιο αποδοτικά. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την οργάνωση των τάξεων και τη διάταξη των εργαστηρίων μπορείτε να βρείτε στο εγχειρίδιο του δασκάλου. Διατίθεται στην πλατφόρμα ηλεκτρονικής μάθησης του RoboCAMP.gr, αφού αποκτήσετε πρόσβαση στο δοκιμαστικό μάθημα.

ΣΥΝΟΨΗ

Εν ολίγοις, αν θέλετε να ξεκινήσετε μαθήματα προγραμματισμού και ρομποτικής, χρειάζεστε ρομποτικά πακέτα, υπολογιστές ή τάμπλετ για τον προγραμματισμό της κατασκευής, σύνδεση στο διαδίκτυο για το πλάνο μαθήματων, μεγάλη προθυμία, και ίσως έναν προβολέα. Από τη στιγμή που έχετε τον χώρο και τους υπολογιστές, το υπόλοιπο κόστος δεν είναι ιδιαίτερα υψηλό. Και όλη αυτή η γνώση από μια μεγάλη ποικιλία πεδίων STEM και οι ώρες διασκέδασης αξίζουν τον κόπο!

Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα σχετικά με την οργάνωση μαθημάτων ρομποτικής και προγραμματισμού ή αν έχετε απορίες όσον αφορά το κόστος, λάβετε μέρος στο διαδικτυακό μας σεμινάριο: “ΤΙ ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ ΓΙΑ ΝΑ ΔΙΔΑΞΕΤΕ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ;”. 

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

[1] Computer programming and coding – Priorities, school curricula and initiatives across Europe by European Schoolnet
[2] Forum 2016 Issues: The future of education by Organisation for Economic Co-operation and Development
[3] Computational thinking from Wikipedia, the free encyclopedia
[4] Understanding Source Code with Functional Magnetic Resonance Imaging by Siegmund J., Kastner C. et al.
[5] Scratch – Imagine, Program, Share
[6] Code Studio

Για λοιπές ερωτήσεις, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας στο 2310328797 - θα χαρούμε πολύ να σας βοηθήσουμε και να απαντήσουμε στις ερωτήσεις σας.

ΝΕΑ ΤΜΗΜΑΤΩΝ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ