 |
| Ανάπτυξη project του Blogger με Arduino |
Ο Seymour Papert αναφέρει στο βιβλίο του «Νοητικές
Θύελλες»: «Η μάθηση αποτελείται από το
κτίσιμο συνόλων από υλικά και εργαλεία που μπορεί να χειριστεί και να
χρησιμοποιήσει κανείς. Ίσως στο κέντρο
όλων, είναι η διαδικασία της εργασίας με ό,τι έχεις» (σελ 208)
Η
ρομποτική στην εκπαίδευση
Γενικά, το ρομπότ μπορεί να χρησιμοποιηθεί
στην εκπαίδευση - στην Πρωτοβάθμια, Δευτεροβάθμια ακόμα και στην
Τριτοβάθμια - αλλά και εκτός σχολείου ως ένα αποτελεσματικό εργαλείο για την
ανάπτυξη γνωστικών δομών από τα παιδιά. Η εκπαίδευση με τη
ρομποτική 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, κινητήρες ως εξόδους και δομικά στοιχεία για την ολοκλήρωση της
κατασκευής.
Η ενασχόληση με
τη ρομποτική ενέχει δύο
ειδών δραστηριότητες: μια κατασκευαστική και μια προγραμματιστική. Οι μαθητές
κατασκευάζουν 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.
 |
| Lego NXT |
http://edurobotics.weebly.com/epsilonkappapialphaiotadeltaepsilonupsilontauiotakappa942-rhoomicronmupiomicrontauiotakappa942.html (3/2/2019) (10.00 μ.μ.)
Χρήση και Αξιοποίηση εργαλείων
εκπαιδευτικής ρομποτικής
Ψυχολόγοι και παιδαγωγοί όπως ο J. Piaget, ο S. Papert, αλλά και οι
Dewey, Freynet και Freire, υποστηρίζουν πως η μάθηση, ιδιαίτερα σήμερα, δεν
μπορεί να στηρίζεται ή να περιορίζεται στην συλλογή πληροφοριών και στην μεταφορά ιδεών και αξιών από
τον δάσκαλο στο μαθητή. Αντίθετα, η μάθηση θα πρέπει να επέρχεται μέσα από την ανταλλαγή
ιδεών, τον πειραματισμό, την αλληλεπίδραση με τον περιβάλλοντα
κόσμο, τη συλλογή εμπειριών και την ιδιαίτερη-προσωπική επεξεργασία τους από το
άτομο. Όταν εργαζόμαστε με ανομοιογενείς ομάδες μαθητών, όπου τα προσωπικά
χαρακτηριστικά και οι δεξιότητες των παιδιών διαφέρουν ή είναι ανεπτυγμένες σε
διαφορετικό βαθμό, τότε αν επιχειρηθεί μια αυστηρά προγραμματισμένη, με
παραδοσιακό τρόπο μεταφορά γνώσεων προς τους μαθητές, είναι σχεδόν βέβαιο πως
θα αποτύχει. Τα στοιχεία που απαιτούνται για μια επιτυχημένη μεταφορά γνώσεων
είναι η αυτορύθμιση και η διαπραγμάτευση.
Σύμφωνα με τον S. Papert, ισχυρό εργαλείο μάθησης αποτελεί η ενεργός εμπλοκή
του μαθητή στη διερεύνηση του
προβλήματος (Ackermann, 2001). Όταν οι μαθητές έρχονται αντιμέτωποι με κάτι νέο
για το οποίο οι μέχρι τώρα εμπειρίες και γνώσεις τους είναι ανεπαρκείς, τότε
αυτή η αίσθηση του αποπροσανατολισμού, του άγνωστου, αποτελεί ένα κρίσιμο
κομμάτι της μαθησιακής διαδικασίας (crucial part of learning). Αν οι μαθητές
ενσωματωθούν σε αυτήν την άγνωστη κατάσταση, νοιώσουν ότι αποτελούν μέρος αυτού
του νέου κόσμου, με άλλα λόγια “παθιαστούν” για αυτό που έχουν να
αντιμετωπίσουν, τότε είναι βέβαιο πως ήδη είναι ανοιχτοί στην συλλογή
εμπειριών, στην ταξινόμηση και επεξεργασία τους. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα να
φτάσουν στην γνώση. Είναι σημαντικό, σύμφωνα με τον S. Papert, ο μαθητής να
θέσει την ενσυναίσθηση στην υπηρεσία της νοημοσύνης (Ackermann, 2001).
Το σχολείο σήμερα, ακόμη κι όταν προσπαθεί να
εφαρμόσει στην πράξη τις ιδέες του Piaget, του Papert ή ακόμη και του Vygotsky,
μετατρέπει την ανακαλυπτική μάθηση σε καθοδηγούμενη ανακάλυψη. Ο εκπαιδευτικός
συνήθως βοηθά ή και καθοδηγεί τους μαθητές να ανακαλύψουν τη γνώση μέσα από
ανακαλυπτικές διαδικασίες (πείραμα, δοκιμή, επαλήθευση, διάψευση) (EAITY,
2008). Επιχειρεί να δημιουργεί καταστάσεις που θα οδηγήσουν τους μαθητές στην
“ανακάλυψη” αυτού που πρέπει να ανακαλύψουν.
Η εκπαιδευτική ρομποτική εκπληρώνει
όλα αυτά που αναφέρονται στην προηγούμενη παράγραφο. Με την ανακαλυπτική διερευνητική
μάθηση μέσω των προγραμματισμών και της κατασκευής με τη βοήθεια της ρομποτικής
και του arduino
οι μαθητές συναρπάζονται.
Ένταξη της ρομποτικής στα Εργαστηριακά
Κέντρα των ΕΠΑΛ
Αποτελεί πλέον κοινή θέση ότι τα παιδιά μαθαίνουν συνδυάζοντας την πράξη
και τη δημιουργική σκέψη (Papert, 1970). Επομένως, εκπαιδευτική καινοτομία
είναι η δημιουργία των συνθηκών που θα επιτρέψουν στους μαθητές να εκδηλώσουν
την δημιουργική τους σκέψη και να την υλοποιήσουν κατά τον καλύτερο δυνατό
τρόπο. Η Πληροφορική, ως επιστήμη, αλλά και η Ρομποτική αποτελούν με διαφορά
την πλουσιότερη πηγή αυτών των συστατικών.
Παρατηρούμε ότι
τα τελευταία χρόνια έχουν προστεθεί δραστηριότητες και εργασίες στο ωρολόγιο πρόγραμμα
των ΕΠΑΛ πέρα από τα καθιερωμένα πρότυπα των παραδοσιακών μαθημάτων. Θα μπορούσε το ίδιο να συμβεί και στα εργαστηριακά
κέντρα που στηρίζουν τα εργαστηριακά μαθήματα των ΕΠΑΛ. Για παράδειγμα αναφέρουμε
την ρομποτική αλλά και την οργάνωση τμημάτων STEM όπως εξ άλλου γίνεται και στο εξωτερικό. Είναι
εύκολο να εντάξουμε τις δράσεις αυτές στα εργαστηριακά κέντρα λόγω του αξιοπρεπούς
διατιθέμενου εξοπλισμού αλλά και χώρων.
Θα μπορούσε να
ευρεία χρήση arduino και
ρομποτικής με μεθοδολογία STEM σε οποιαδήποτε
ειδικότητα. Είναι πολύ μεγάλο το γνωστικό εύρος που μπορούμε να εντάξουμε το arduino, αναφέρουμε παράδειγμα για την ειδικότητα του αυτοκινήτου το
σύστημα ψεκασμού και συγκεκριμένα τους αισθητήρες και ενεργοποιητές αυτού. Οι
μαθητές δείχνουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον όταν διερευνούν τις τάσεις που
βγάζουν οι αισθητήρες ή όταν παρατηρούν τις κινήσεις των ενεργοποιητών εκτός
οχήματος.
 |
| Ανάπτυξη Lego NTX EV3.0 από τον Blogger |
Άλλη ιδέα θα ήταν να γίνει
ο προγραμματισμός του Lego NXT EV3.0 ώστε να σταθμεύσει σε συγκεκριμένο χώρο
μεταξύ δυο αντικειμένων το ρομποτάκι. Έτσι οι μαθητές θα εκπαιδευτούν στη νέα
τεχνολογία του αυτόματου παρκαρίσματος. Πρώτη η BMW στη σειρά 7 κυκλοφόρησε το
σύστημα αυτό. Ακολούθησε η Ford και άλλοι κατασκευαστές. Σε λίγο καιρό το auto
self parking θα είναι standard εξοπλισμός σε όλα τα αυτοκίνητα.
Οι μαθητές θα συναρμολογήσουν ανά ομάδες τα Lego σε μορφή οχήματος. Το project μπορούμε να το δούμε στο video https://www.youtube.com/watch?v=IdqZhIH9DHg (2/2/2019) (13.30)
Με τρεις αισθητήρες ultrasonic μπορεί το αυτοκινητάκι να σταθμεύσει
χωρίς τηλεχειρισμό σε συγκεκριμένο κενό χώρο. Ο ένας αισθητήρας «κοιτάει»
προς την πλευρά του πεζοδρομίου και μόλις εντοπίσει το διάκενο και μετρήσει την
απόσταση του διαθέσιμου χώρου στάθμευσης σταματάει σε συγκεκριμένη θέση. Με
όπισθεν και συγκεκριμένες μοίρες στροφής του τιμονιού κάνει όπισθεν και μπαίνει
στο κενό χώρο. Οι αισθητήρες που υπάρχουν εγκατεστημένοι μπρος και πίσω του
οχήματος ρυθμίζουν την απόσταση από τα εμπόδια για να μην κτυπήσει το όχημα
πάνω στα υποτιθέμενα οχήματα μεταξύ των οποίων θα σταθμεύσει. Με την αντίστροφη
διαδικασία μπορεί να βγει από τη θέση στάθμευσης. Ο προγραμματισμός θα γίνει
στο εργαστήριο πληροφορικής μέσω του προγράμματος που έχουμε κατεβάσει από την πλατφόρμα
της Lego :
http://www.lego.com/en-us/mindstorms/downloads/download-software
Σε κάποιες άλλες ομάδες μπορούμε να προτείνουμε
ένα άλλο Project λίγο
πιο δύσκολο. Να κατασκευαστεί με arduino η
ενεργοποίηση (περιστροφή) της πεταλούδας γκαζιού με τη βοήθεια ενός σερβομοτέρ μέσω
ενός ποτενσιομέτρου που υποτίθεται ότι είναι το ηλεκτρονικό γκάζι. Έτσι ακριβώς
είναι και στην πραγματικότητα. Αντί για ντίζα υπάρχει αγωγός που μεταφέρει την
εντολή από το ποτεσνιόμετρο σε ένα σερβομοτέρ το οποίο περιστρέφει την
πεταλούδα γκαζιού, ανοίγει και κλείνει αυτή ανάλογα με τη θέση του
ποτεσνιομέτρου. Η διάταξη θα κατασκευαστεί και θα λειτουργήσει εκτός οχήματος
για να δουν εμφανώς τα αποτελέσματα οι μαθητές μας. Δυο αισθητήρες τύπου
διακόπτη θα ελέγχουν την τελείως ανοικτή και την τελείως κλειστή θέση.
Τα δύο αυτά Project θα
απαιτήσουν αρκετό χρόνο για να ολοκληρωθούν. Φαίνεται ότι δεν μπορεί να
ξεπεραστεί το σοβαρότατο πρόβλημα των προγραμμάτων σπουδών των ΕΠΑΛ που είναι
απαρχαιωμένα. Δεν υπάρχει πρόβλεψη από το Υπουργείο για STEM στα εργαστηριακά μαθήματα που
διαχειριζόμαστε. Δεν υπάρχει ούτε η ευελιξία να ξεφύγουμε από το Πρόγραμμα
Σπουδών έστω και στο ελάχιστο.
Τα τελευταία χρόνια προσπαθούμε να επιστήσουμε την προσοχή στο ΙΕΠ και στο Υπουργείο αλλά "φωνή βοώντος εν τη ερήμω". Πρέπει να ευαισθητοποιηθούν προς αυτήν την κατεύθυνση για να μην χαθεί το ραντεβού με το μέλλον. Δεν είναι τυχαίο που έχουν δημιουργηθεί κέντρα ρομποτικής και STEM σε ολόκληρη την Ελλάδα. Δεν είναι τυχαίο που η επιστημονική ένωση εκπαιδευτικών STEM καταβάλει προσπάθειες για την διάδοση αυτής της διεπιστημονικής μεθοδολογίας. Δεν είναι τυχαίο που κοινοφελή ιδρύματα έως και το Αστεροσκοπείο Αθηνών οργανώνουν σεμινάρια STEM.
Θα κλείσω με την αγαπημένη μου ερώτηση: "Τι δεν καταλαβαίνουν επιτέλους;"
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ :
(1)
Κ., Αλεξόπουλος, Ε. Ρόμπολα, Εκπαιδευτική Ρομποτική:
ανακαλύπτοντας όχι μόνο αυτό “που πρέπει”.
(2) Ε.,
Ελευθεριώτη, Α., Καρατράντου, Χ., Παναγιωτακόπουλος «Μια εφαρμογή με Lego Mindstorms NXT, Arduino και Processing». Χρησιμοποιώντας
τα Lego Mindstorms NXT για τη διδασκαλία του Προγραμματισμού σε ένα διαθεματικό
πλαίσιο: μία πιλοτική μελέτη.
(3) Γ., Κορρές. Εργαστήριο εκπαιδευτικής Ρομποτική
με χρήση των LEGO Mindstorms NXT.
