Δημιουργικότητα και κοινωνικότητα μέσω της ρομποτικής

Ομάδα Τ Θερμός Σπύρος Φλώρος Γιώργος Κυρίτσης Κων/νος Τζιουβάρας Θανάσης Καβούρας Στέλιος Τσιλιμίγκρας Θοδωρής Κολοβός Χρυσόστομος Πατσιούρας Μίλτος

3ο Συνέδριο Robotics in education “Exploring Creativity and Sociability with an Accessible Educational Robotic Kit” Silvia S. C. Botelho, Lilian G. Braz and Ricardo N. Rodrigues Center for Computational Science Federal University of Rio Grande 13 - 15 September 2012 Prague, Czech Republic

Εισαγωγή Οι νέες τεχνολογίες έχουν δημιουργήσει καινούργιους τρόπους κοινωνικότητας. Αντίστοιχα το διαδίκτυο, οι διαδραστικοί πίνακες, τα εκπαιδευτικά παιχνίδια έχουν επηρεάσει την μόρφωση στα σχολεία. Οι χρήση νέων εργαλείων αυξάνει την ποιότητα εκπαίδευσης και παρέχει εφόδια για την τεχνολογική κοινωνία.

Χρήση ρομποτικής Η ρομποτική μελετά την δημιουργία και τον προγραμματισμό μηχανών. Συνδυάζει γνώσεις από πεδία όπως τα μαθηματικά, η φυσική, η μηχανική, ο προγραμματισμός και άλλα. Έχει εφαρμοστεί με επιτυχία σε πολλά σχολεία παγκοσμίως.

Ιστορική αναδρομή Το έργο του Papert με το LEGO/LOGO θεωρείτε πρόδρομος του αντικειμένου. Βασίζεται στην ιδέα ότι η γνώση προέρχεται όταν οι ιδέες και οι σκέψεις υλοποιούνται και κατασκευάζονται. Οι περισσότερες μεθοδολογίες βασίζονται σε συγκεκριμένο εξοπλισμό.

Εργαλεία GoGo Board: Topodo: LEGO: VEX: Ανοιχτού κώδικα βιβλιοθήκη. Δεν παρέχει παιδαγωγική μέθοδο. Topodo: Απλοποίηση του προγραμματισμού. Προτείνει διδακτικές μεθοδολογίες. LEGO: Πολλές εκδόσεις διαθέσιμες. Παρέχει παιδαγωγική μέθοδο (LegoZoom). VEX: Παρέχει λογισμικό και υλικό. Ενθαρρύνει τους διαγωνισμούς.

Προβλήματα Η χρήση της ρομποτικής είναι γενικά ακριβή, ιδιαίτερα όταν προέρχεται από εταιρίες. Οι παραδοσιακές παιδαγωγικές μέθοδοι δεν μπορούν να μεγιστοποιήσουν τα οφέλη. Πρόταση  Κατασκευή ενός φτηνού εξοπλισμού και μία παιδαγωγική μέθοδο με έμφαση στην δημιουργικότητα και κοινωνικότητα.

Παιδαγωγική μέθοδος Χρειάζεται μια παιδαγωγική μέθοδο χωρίς να εστιάζει μόνο στα τεχνικά θέματα. Έμφαση στην συνεργατικότητα, μάθηση και στη εύκολη αξιοποίηση από διδάσκοντες. Η χρήση της παιδαγωγικής μεθόδου του LEGO μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν βάση.

LEGO Ο δάσκαλος παρουσιάζει το πρόβλημα που πρέπει να λυθεί. Ο δάσκαλος παρουσιάζει το πρόβλημα που πρέπει να λυθεί. Οι μαθητές χωρίζονται σε ομάδες. Κάθε μαθητής στην ομάδα του διαλέγει ρόλους. Τα θέματα και οι οδηγίες παρέχνοται αναλυτικά σε βιβλίο.

Παρατηρήσεις Δεν πρέπει να δίνεται η ακριβής λύση. Οι οδηγίες πρέπει να οδηγούν στην δημιουργηκότητα και στη γνώση. Υπάρχουν μεθοδολογίες που δίνουν απλά ένα σκίτσο για το τι πρόκειται να κατασκευαστεί.

Εξοπλισμός ρομποτικής Ο εξοπλισμός χωρίζεται σε τρία κομμάτια. Τα δομικά κομμάτια, ένα electronic board, και η διεπαφή για προγραμματισμό του ρομπότ. Αυτά μπορεί να δημιουργηθούν από φθηνά εξαρτήματα ώστε να μπορούν να εφαρμοστούν σε πολλά σχολεία.

Πιο συγκεκριμμένα Τα δομικά κομμάτια μπορεί να είναι: Μπλοκ που μπορούν να αγοραστούν από καταστήματα παιχνιδιών. Ρόδες από παλιά παιχνίδια, καπάκια, κουμπια κλπ. Άξονες από ξυλάκια για μετάδοση δυναμης και σύνδεση κομμάτιων.

Πιο συγκεκριμμένα ΙΙ Ένα electronic board που μπορεί να βρεθεί σε πολύ χαμηλη τιμή. Το hardware design μπορεί να βρεθεί στην ιστιοσελίδα http://www.nautec.c3.furg.br/. Τέλος η διεπαφή μπορεί να βρεθεί στην ίδια ιστιοσελίδα. Δημιουργεί ακολουθίες κινήσεων.

Δομικά κομμάτια Διεπαφή Electronic board

Αναλυτικά η παιδαγωγική μέθοδος Όπως αναφέρθηκε στηρίζεται στη LEGO. Οι κύριες διαφορές είναι ότι δεν προσδιορίζει τόσο αναλυτικά τη λύση και τα βήματα. Αντίθετα κάθε βήμα περιέχει βασικές πτυχές που οδηγούν στη δημιουργική σκέψη.

Τα βήματα προς τη λύση 1ο:Ιδεατό σκίτσο. 2ο:Λειτουργικό σκίτσο. 3ο:Βασισμένο στα διαθέσιμα υλικά σκίτσο. 4ο:Κατασκευή. 5ο:Παρουσίαση της λύσης.

Πως δουλεύουν.. Αρχικά οι μαθητές σχεδιάζουν ένα αφαιρετικό σκίτσο και έπειτα καταλήγουν σε ένα πιο συγκεκριμένο αναλύοντας τις ανάγκες του σχεδίου. Τα σχέδια μετατρέπονται σε συγκεκριμένα, βασισμένα σε υλικά που μπορούν να υλοποιηθούν. Οι μαθητές το κατασκευάζουν και παρουσιάζουν την λύση τους.

Χρησιμότητα μεθόδου Όπως αναφέρει και ο Papert η γνώση είναι πιο αποδοτική όταν ο μαθητής μπορεί να κατασκευάσει. Οι μαθητές μέσω των σκίτσων πρέπει να σκεφτούν σε ομάδες, να ανταλλάξουν απόψεις και να καταλήξουν στη λύση. Τέλος οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να αναγνωρίζουν τις αδυναμίες της λύσης.

Αξιολόγηση της μεθόδου Οι αξιολόγηση έγινε σε τέσσερες διαφορετικές κατασκευές. Οι σύγκριση έγινε με την μεθοδολογία LEGO και τον αντίστοιχο εξοπλισμό. Τα τέσσερα πειράματα είναι: Συμπιεστής σκουπιδιών. Πύργος. Μασκότ. Χέρι με δαγκάνα.

Συμπιεστής σκουπιδιών LEGO/Mindstorms Μέθοδο που περιγράφεται Σωστή συνεργασία μαθητών. Όλοι το κατασκεύασαν σωστά. Υπήρχαν λάθος λύσεις. Αρκετά συντηριτικές λύσεις. Πολλές και διαφορετικές λύσεις. Δεν παρουσιάστηκαν ενναλακτικές λύσεις. Πολλές ομάδες είχαν δυσκολία να κάνουν τα κομμάτια να δουλέψουν σωστά. Γνώση μέσα από λάθη καθώς δεν υπήρχε συγκεκριμένο manual.

Πύργος LEGO/Mindstorms Μέθοδο που περιγράφεται Υλοποίηση πύργου βάση περιγραφής από manual. Ελεύθερη κατασκευή ότι πύργου θέλει κάθε ομάδα. Καλή συνεργασία. Ικανοποιητική συνεργασία με πολλές διαφορετικές απόψεις. Δεν κατάφεραν να φέρουν εις πέρας το challenge. Πολλά ενδιαφέροντα σχέδια με διαφορετικά χαρακτηριστικα. Εύκολη ένωση των κομματιών για τον πύργο. Δύσκολη ένωση των κομματιών για το τελικό σχέδιο. Πιο μεγάλος ανταγωνισμός καθώς δεν υπήρχε σχέδιο.

Μασκότ/Χέρι με δαγκάνα LEGO/Mindstorms Μέθοδο που περιγράφεται Υλοποίση από όλες τις ομάδες. Υλοποίηση αν και υπήρχαν δυσκολίες στον προγραμματισμό του ρομπότ(για το χέρι). Πολύ εύκολη υλοποίηση. Δυσκολίες στην ένωση των υλικών. Όλες οι ομάδες έμειναν μόνο στα αρχικά σχέδια. Καλύτερη κατανόηση σε νόμους της φυσικής(για το χέρι). Πολύ εύκολος προγραμματισμός του ρομπότ.

Συμπεράσματα Οι μέθοδος που περιγράφηκε είχε καλά αποτελέσματα. Οι μέθοδος που περιγράφηκε είχε καλά αποτελέσματα. Οι μαθητές έδειξαν ενδιαφέρον που δεν υπήρχε συγκεκριμένο σχέδιο. Ο εξοπλισμός μπορεί εύκολα να γίνει διαθέσιμος σε οποιοδήποτ σχολίο με ελάχιστα έξοδα.

Αναφορές http://www.nautec.c3.furg.br/ Exploring Creativity and Sociability with an Accessible Educational Robotic Kit. 3ο Συνέδριο Robotics in education. http://www.papert.org/

Ερωτήσεις/Απορίες