Καθηγητές : Σουμέλα Ατματζίδου Κων/νος Σωτηρόπουλος Εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση Καθηγητές : Σουμέλα Ατματζίδου Κων/νος Σωτηρόπουλος

Γρήγορη ανασκόπηση Κίνητρο και Σκοπός της εργασίας Τα ρομπότ Lego Mindstorms Τα LM ως εκπαιδευτικό εργαλείο Παρουσίαση των LM και του λογισμικού Σχεδιασμός εκπαιδευτικού σεναρίου Υλικό μαθημάτων Εφαρμογή εκπαιδευτικού σεναρίου Έρευνα – Συμπεράσματα Μελλοντική έρευνα 2/

Κίνητρο Παρατηρούμε ότι οι μαθητές χάνουν το ενδιαφέρον τους όταν το πλαίσιο μάθησης δεν τους παρακινεί αντιμετωπίζουν προβλήματα στην κατανόηση βασικών εννοιών, όπως οι μεταβλητές, δομή επανάληψης κ.α., όταν τα προς επίλυση προβλήματα δεν προκαλούν το ενδιαφέρον τους. η χρήση των LM μπορεί (σε πιο βαθμό;) να ενισχύσει το ενδιαφέρον των μαθητών για να ενασχοληθούν δημιουργικά, ευχάριστα και αποτελεσματικά με τον προγραμματισμό και να τους βοηθήσει να μεταφέρουν γνώσεις προγραμματισμού από το περιβάλλον των LM σε περισσότερο τυπικά περιβάλλοντα προγραμματισμού (π.χ. Visual Basic). 3/

Σκοπός εργασίας η ενασχόληση των μαθητών μας με νέες τεχνολογίες και καινοτόμες δράσεις με στόχο να διευρύνουν τους ορίζοντές τους να ενισχύσουν την αυτοπεποίθηση να αναπτύσσουν τη δημιουργικότητα τους και να αποκτήσουν πνεύμα ομαδικής συνεργασίας. μέσα από μια διδακτική προσέγγιση με συνεργατικό και παιγνιώδη χαρακτήρα, με έμφαση στο στοιχείο της ευγενούς άμιλλας μεταξύ των ομάδων. 4/

Τα ρομπότ Lego Mindstorms ως εκπαιδευτικό εργαλείο Γιατί τα LM Θεωρείται μία πρακτική και ευχάριστη προσέγγιση Ενθαρρύνει την συνεργασία μικρών ομάδων και την μεταξύ τους διάδραση Βοηθά στη διαίρεση της εργασίας σε επιμέρους τμήματα με ξεκάθαρους στόχους και απαιτήσεις Δίνει τη δυνατότητα υλοποίησης ρεαλιστικών σεναρίων Μια παλιά κινέζικη παροιμία: «Ακούω και ξεχνάω, βλέπω και θυμάμαι, κάνω και καταλαβαίνω» 5/

Τα ρομπότ Lego Mindstorms Τα LM είναι ένα σχετικά καινούργιο προϊόν της Lego (πρωτοεμφανίστηκαν το 1998) ανήκει στην κατηγορία των λεγόμενων «kit 3ης γενιάς» (http://mindstorms.lego.com/) Εύκολα προγραμματιζόμενα ρομπότ που περιλαμβάνουν Τουβλάκια Κινητήρες αισθητήρες και άλλα εξαρτήματα Τα ρομπότ με την χρήση κατάλληλων περιβαλλόντων ανάπτυξης προγραμμάτων μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να εκτελούν μία σειρά ενεργειών και να αντιδρούν σε ερεθίσματα που δέχονται οι αισθητήρες τους 6/

Τα LM ως εκπαιδευτικό εργαλείο Θετικά συμπεράσματα Τα ρομπότ βοήθησαν σημαντικά στην μετάδοση γνώσης βασικών εννοιών προγραμματισμού (Καρατράντου, Τάχος & Αλιμήσης, 2005; Beisser, 2006). Σε μαθητές γυμνασίου – λυκείου καταγράφηκαν θετικά αποτελέσματα σε ότι αφορά το ενδιαφέρον των μαθητών κατά την διάρκεια των μαθημάτων καθώς και στην επίτευξη των εκπαιδευτικών στόχων που είχαν τεθεί (Dagdilelis et al., 2005). 7/

ΝΧΤ Lego Mindstorms Θύρες εξόδου Διακόπτης ανοίγματος/κλεισίματος Κουμπί εκτέλεσης προγράμματος Επιλογέας προγράμματος Οθόνη προβολής μηνυμάτων (LCD) Θύρες εισόδου Υποδοχή τροφοδοσίας (μετασχηματιστή) 8/

Περιβάλλον LEGO MINDSTORMS Edu NXT 9/

Εφαρμογή εκπαιδευτικού σεναρίου Μαθητές Ε΄ και ΣΤ΄ τάξης Δημοτικού (ηλικίας 11 – 12 χρονών) Β΄, Γ΄ τάξης Επαγγελματικού Λυκείου (ηλικίας 16 – 18 χρονών). Τρεις μαθητές ανά ομάδα Εφαρμογή εκπαιδευτικού σεναρίου 2 διαδοχικά έτη 1ο έτος (συμμετείχαν 20 μαθητές) Φάση προπόνησης 6 συνεδρίες Φάση πρόκλησης 1 συνεδρία Αγώνας 2ο έτος (συμμετείχαν 25 μαθητές) 12 συνεδρίες Αγώνας σε επίπεδο σχολείου Συμμετοχή στον 1ο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Ρομποτικής 10/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία 1η προπόνηση: παρουσίαση των ρομπότ LM δημιουργία ομάδων μαθητών επίδειξη της λειτουργίας των δύο ρομπότ που έχουν κατασκευαστεί από τους εκπαιδευτές διανέμετε έντυπο υλικό στο οποίο περιγράφεται: α) η πορεία των μαθημάτων σε βάθος χρόνου, β) το πλάνο κάθε μαθήματος, γ) τα Lego Mindstorms, δ) το περιβάλλον Lego Mindstorms Edu NXT και η εγκυκλοπαίδεια Constructopedia. 11/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία 2η προπόνηση: ο εκπαιδευτής αναθέτει στις ομάδες την εργασία της ημέρας και μοιράζει το υποστηρικτικό υλικό, σε ηλεκτρονική ή έντυπη μορφή. οι μαθητές κατασκευάζουν το δικό τους ρομπότ, ακολουθώντας βηματικές οδηγίες και εκτελούν τα πρώτα τους προγράμματα (χρήση κινητήρων). 12/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία 3η – 4η προπόνηση: εκμάθηση βασικών εντολών εισόδου-εξόδου κάνοντας χρήση του αισθητήρα αφής εισαγωγή στις βασικές δομές προγραμματισμού, ακολουθίας και επιλογής 5η – 6η προπόνηση: εκμάθηση εντολών δομής επανάληψης με τη λειτουργία των αισθητήρων αφής και φωτός. παρουσίαση προγραμματιστικές εννοιών, όπως για παράδειγμα αυτή του μετρητή. 13/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία Οι μαθητές κατά την διάρκεια των προπονήσεων προσπαθούν να υλοποιήσουν τα προγράμματά τους με τον βέλτιστο δυνατό τρόπο (ταχύτητα και αποτελεσματικότητα εκτέλεσης). χρησιμοποιούν έτοιμα block πειραματίζονται αλλάζοντας τις τιμές διαφόρων παραμέτρων δημιουργούν νέες ομάδες εντολών (MyBlocks) βελτιώνουν κατασκευαστικά το ρομπότ τους ανταλλάσουν απόψεις και συζητούν για τα πιθανά σενάρια του διαγωνισμού παρατηρούν και καταγράφουν σχόλια στο ημερολόγιο 14/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία Παράλληλα οι εκπαιδευτές τονίζουν στους μαθητές τη σημαντικότητα της ομαδικής δουλειάς και της συνεργασίας, ενισχύουν την ευγενή άμιλλα μεταξύ τους προσεγγίζουν τα προβλήματα που δημιουργούνται ανάμεσα στα μέλη των ομάδων και τα χρησιμοποιούν για να ανατροφοδοτούν την τάξη, βοηθώντας με αυτό τον τρόπο τη συνεργασία μεταξύ των παιδιών. φροντίζουν να κατανοήσουν ότι τελικά όλοι θα είναι νικητές, συμμετέχοντας ενεργά στην παραπάνω εκπαιδευτική διαδικασία. Η ομαδική συνεργασία δημιουργεί μια δυναμική που επιτρέπει στα μέλη της ομάδας να ξεπεράσουν τα ατομικά τους όρια σκέψης και πράξης, τα οποία κάθε μέλος ατομικά εκτός ομάδας δεν θα μπορούσε να αναπτύξει (Ματσαγγούρας 2000) 15/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία Φάση πρόκλησης: συνεδρία προετοιμασίας Οι εκπαιδευτές παρουσιάζουν την τελική πρόκληση και δίνουν λεπτομερείς οδηγίες στις ομάδες για το σενάριο που πρέπει να υλοποιήσουν αλλά και τον τρόπο βαθμολόγησής τους. Οι μαθητές πειραματίζονται και δημιουργούν τα προγράμματα για τον αγώνα. αγώνας 16/

Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (1/4) Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (1/4) 1) Η ενασχόληση των παιδιών με το ρομπότ LM συνετέλεσε στην εξοικείωση των παιδιών με τις αρχές του δομημένου προγραμματισμού, κατανόησαν ευκολότερα προγραμματιστικές έννοιες (π.χ. όπως αυτή του μετρητή, της σημαίας, της επανάληψης κ.α.), τις οποίες κατά την διδασκαλία του μαθήματος του προγραμματισμού (Pascal, Visual Basic) είχαν πρόβλημα να τις αντιληφθούν και τις εφαρμόσουν. Χαρακτηριστική δήλωση μαθητή: «…καταλαβαίνω καλύτερα μια δομή επανάληψης, όταν είναι να κάνω το ρομπότ να κτυπήσει σε ένα εμπόδιο 3 φορές και να σταματήσει. Έτσι έχει ενδιαφέρον..» 17/

Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (2/4) Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (2/4) 2) Χρησιμοποιώντας τα ρομπότ οι προγραμματιστικές έννοιες αποκτούν νόημα για τους μαθητές χάρη στην άμεση ανάδραση που υπάρχει ανάμεσα στο αλγόριθμο και την υλοποίησή του. 3) Τα παιδιά έδειξαν τη διάθεση να «μειώσουν» τον αντίπαλο, συγκεκριμένα σκέφτηκαν με ποιον τρόπο θα μπορούσαν να επηρεάσουν αρνητικά τη λειτουργία του ρομπότ της άλλης ομάδας. Χαρακτηριστική ερώτηση μαθητή: «… θα μπορούσαμε να στείλουμε λανθασμένη εντολή στο ρομπότ της άλλης ομάδας»; 18/

Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (3/4) Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (3/4) 4) Οι μαθητές κατά τη διδασκαλία νέων εντολών (εκμάθηση της γλώσσας προγραμματισμού Visual Basic) παρατηρήθηκε ότι τις συνέδεαν με αντίστοιχες δραστηριότητες τους στα ρομπότ και αυτό τους βοηθούσε να τις κατανοήσουν καλύτερα και ευκολότερα. 5) το κίνητρο του ανταγωνισμού ανάμεσα στις δύο ομάδες κατά την τελική πρόκληση ήταν αυτό που κράτησε αμείωτο το ενδιαφέρον των μαθητών να ξεπεραστούν οι όποιες δυσκολίες και ενίσχυσε σημαντικά την διάθεση των μαθητών για ενασχόληση με το προγραμματισμό. 19/

Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (4/4) Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (4/4) 6) Η πτυχή του παιχνιδιού προέτρεπε τα παιδιά να είναι περισσότερο δημιουργικά αντιμετωπίζοντας τον προγραμματισμό του ρομπότ ως μία ψυχαγωγική και ευχάριστη ενασχόληση. Ο ενθουσιασμός των παιδιών είναι εμφανής στα σχόλια τους: «Γιατί δεν τα χρησιμοποιούμε στο μάθημα;» «Θα ήθελα πολύ να έχω ένα στο σπίτι. Πως μπορώ να το αγοράσω;» «Θα μπορούμε να παίζουμε με τα ρομπότ και μετά;» 20/

Μελλοντική έρευνα (1/2) Μελλοντικός μας στόχος είναι η: Συνέχεια του κύκλου των μαθημάτων και εμπλουτισμός τους με νέο υλικό Διερεύνηση του επίπεδου των γνώσεων που μπορούν να μεταδοθούν Προσπάθεια εύρεσης του βέλτιστου χρόνου διεξαγωγής των μαθημάτων Ενασχόληση περισσοτέρων ομάδων μαθητών 21/

1ο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Ρομποτικής 2009 Στα πλαίσια του 1ου Πανελλήνιου Διαγωνισμού Ρομποτικής συμμετείχαμε με 5 ομάδες (1 Δημοτικού και 4 Λυκείου) από τις οποίες οι 2 κατέλαβαν την 2η θέση στην κατηγορία του Λυκείου και την 3η θέση στην κατηγορία του Δημοτικού

Η ομάδα εκπαιδευτικής ρομποτικής 2009 23/

Η ομάδα σε δράση … 24/

Με τα βραβεία 25/

Κάλαντα με τα ρομποτάκια…

Ευχαριστούμε..