Η Ρομποτική είναι μεθοδολογία STEM ;

Από πειραματισμούς του Blogger.

Όλες οι φωτογραφίες είναι απo εργασίες του Blogger με Lego Mindstorms EV3 (541 pcs).

Το  ρομπότ  μπορεί  να  χρησιμοποιηθεί  στην  εκπαίδευση (Πρωτοβάθμια, Δευτεροβάθμια και Τριτοβάθμια) αλλά  και  εκτός σχολείου ως ένα αποτελεσματικό εργαλείο για  την ανάπτυξη γνωστικών δομών από  τα παιδιά. 

Με την ενασχόληση αυτή επιτυγχάνεται η ανάπτυξη των κομβικών δεξιοτήτων όχι μόνο των μαθητών, αλλά και των εκπαιδευτικών. 

Οι γονείς δεν θα πρέπει να μείνουν εκτός της καινοτόμου αυτής διδακτικής προσέγγισης για να είναι εφικτή η επικοινωνία με τα παιδιά.

  

Η Εκπαίδευση STEM, στον πυρήνα της, σημαίνει απλώς την εκπαίδευση μαθητών, φοιτητών σε τέσσερις ειδικούς κλάδους συνδυασμένα: Επιστήμη, Τεχνολογία, Μηχανική και Μαθηματικά. Αντί να εκπαιδεύουμε τους μαθητές, σε οποιονδήποτε και ξεχωριστά, από αυτούς τους τομείς, το STEM συνδυάζει και τους τέσσερις σε μία διεπιστημονική και εφαρμοσμένη προσέγγιση.

Η μεθοδολογία αυτή εξοπλίζει καλύτερα τους μαθητές, ώστε να έχουν μια εξαιρετική επαγγελματική καριέρα και να εξετάζουν τις εφαρμογές του πραγματικού κόσμου με άλλη θεώρηση. Παραδεκτό είναι ότι υπάρχει STEM ακόμη και αν ένας κλάδος, από αυτούς απουσιάζει, σε πολύ μικρές ηλικίες. Όμως όταν συνυπάρχουν και οι τέσσερις, τότε προκύπτει ολοκληρωμένο STEM.

Έχουμε αναφερθεί πολλές φορές στο Blog μας πότε ένα μάθημα είναι STEM. Θα το επαναλάβουμε ακόμη μία φορά: «θα πρέπει να ενσωματώνει και τους τέσσερις αυτούς κλάδους στη μεθοδολογία αυτής της διδακτικής διαδικασίας». Αν όμως έχουμε δυσκολία να ενσωματώσουμε τον τέταρτο κλάδο (τομέα) τότε έχουμε εν μέρει STEM. Δηλαδή, περιλαμβάνει τρεις κλάδους από τους: Επιστήμη (S), Τεχνολογία (T), Μηχανική (Ε), Μαθηματικά (Μ).  Παράδειγμα λάθους εφαρμογής και αναφοράς προσέγγισης STEM είναι ο προγραμματισμός ενός robot. Αυτό είναι μόνο Τεχνολογία (Τ του STEM) λόγω της πληροφορικής που χρησιμοποιήθηκε. Αν το έχουμε συναρμολογήσει, τότε υπεισέρχεται και η Μηχανική  (E του Engineering). Απουσιάζουν όμως δύο ακόμη κλάδοι, κάποια Επιστήμη και τα Μαθηματικά, ώστε να υπάρξουν οι τέσσερις κλάδοι συνδυασμένα. Εισερχόμενος ο ένας κλάδος να εξέρχεται ο άλλος.

Η ένταξη της ρομποτικής στο σχολικό περιβάλλον πραγματοποιείται με την ενεργή συμμετοχή των μαθητών ή φοιτητών οι οποίοι δουλεύουν σε ομάδες (συνεργατικά) χρησιμοποιώντας ένα εκπαιδευτικό πακέτο που περιέχει επεξεργαστή (μυαλό), αισθητήρες  (αισθήσεις) ως εισόδους της διάταξης, ενεργοποιητές  (κινητήρες) ως εξόδους και δομικά στοιχεία για την ολοκλήρωση της κατασκευής.  

      

Είναι σημαντικό εκτός από τον προγραμματισμό του ρομπότ (T-technology του STEM) να συνυπάρξουν τουλάχιστον ακόμη τρεις κλάδοι για να υπάρξει προσέγγιση STEM. Αν συνυπάρξουν, κάποια από τις επιστήμες, όπως για παράδειγμα, η Φυσική μαζί με την Πληροφορική, την Μηχανολογία και τα Μαθηματικά, τότε κάνει την εμφάνιση του το ολοκληρωμένο STEM. Αν με κάποιο τρόπο ενταχθεί και η Τέχνη (Art), η προσέγγιση είναι STEAM, για παράδειγμα η δημιουργία ενός ρομποτικού ζωγράφου που παράγει έργα. Η φαντασία του μαθητή δραστηριοποιείται. Ο εκπαιδευτικός είναι το επίκεντρο και ο καθοριστικός παράγοντας της επιτυχίας του εγχειρήματος.

Αν η εφαρμογή της ρομποτικής έχει μοναδική δραστηριότητα τον προγραμματισμό της διάταξης, τότε ΔΕΝ υπάρχει μεθοδολογία STEM στην εκπαιδευτική διαδικασία.

Η ρομποτική δεν πρέπει να γίνεται για τη ρομποτική αλλά να συνδυάζεται με κάποια/ες επιστήμες για να υπάρξει μεθοδολογία STEM. Πρέπει να γνωρίζει ο μαθητής τι ακριβώς κάνει και γιατί το κάνει, να αυτενεργεί και να βρίσκει λύσεις σε προβλήματα που του έχουν τεθεί. Το επιθυμητό είναι να ενταχθεί στη μεθοδολογία STEM για ακόμη μεγαλύτερη απολαβή.

 Η  ενασχόληση  με  τη  ρομποτική  ενέχει  δύο  ειδών δραστηριότητες: μια κατασκευαστική (το E μηχανική του STEM) και μια προγραμματιστική (το T technology του STEM). Οι μαθητές κατασκευάζουν ή συναρμολογούν κιτ με ρομποτικές διατάξεις και στη συνέχεια προβαίνουν στον προγραμματισμό τους ώστε να δώσουν λύσεις σε αυθεντικά προβλήματα που θέτει ο εκπαιδευτικός με κριτήριο τις εμπειρίες τους, τα ενδιαφέροντα και τις ανάγκες τους. Η επίλυση προβλήματος είναι βασικός παράγων για τις καινοτόμες μεθόδους διδασκαλίας, όπως είναι η μεθοδολογία STEM. 

Παρέχονται πολλές διαφορετικές ρομποτικές διατάξεις σε μορφή κιτ στο εμπόριο από διαφορετικές εταιρείες. H  φιλοσοφία  σχεδίασης  του  εκπαιδευτικού  υλικού  στηρίζεται στην άποψη ότι το παιδί πρέπει από μόνο του να οικοδομεί τη γνώση (Papert) και ειδικότερα  στην  άποψη  ότι  η  μάθηση  επέρχεται  μέσα  από  το  παιχνίδι (“learning through play”) (Hussain at al., 2006; LEGO Dacta A/S, 1999). 

Στόχος  της  χρήσης  των ρομπότ  είναι  η  ενσωμάτωση  του  παιχνιδιού στην εκπαιδευτική  διαδικασία,  δίνοντας  τη δυνατότητα στο μαθητή να διασκεδάσει και να χρησιμοποιήσει τη φαντασία του... 

Το κόστος του πλήρες κιτ (541 τεμάχια) που περιέχεται μέσα στο πλαστικό κουτί είναι γύρω στα 500 ευρώ. Με αυτό έχουμε πραγματοποιήσει όλες τις εργασίες συναρμολόγησης και προγραμματισμού που απεικονίζονται στις φωτογραφίες.

Πολύδωρος Σταυρόπουλος, Μηχανολόγος Εκπαιδευτικός, MSc STEM in Education (Παιδαγωγικό Τμήμα ΑΣΠΑΙΤΕ), Επιθεωρητής Ασφάλειας, Υγείας και Ποιοτικού Ελέγχου, Συγγραφέας, Αmbassador STEM Scientix.