Εκπαιδευτική ρομποτική στο Γυμνάσιο και Λύκειο

[merlin]

Στον παρακάτω σύνδεσμο μπορείτε να παρακολουθήσετε ένα μικρό απόσπασμα από την παρουσίαση εκπαιδευτικής ρομποτικής του Γυμνασίου Πολυδρόσου που εργάζομαι τα 2 τελευταία χρόνια.

http://www.youtube.com/watch?v=_dIlYUocTPA

Αν θέλετε να συζητήσουμε για παιδαγωγικά θέματα όσον αφορά στην εκπαιδευτική ρομποτική και να ενημερωθείτε για τα ρομποτ της lego μπορείτε να επισκεφθείτε το ειδικό φορουμ στο www.mindstormsnxt.gr

[Laertis]

Πολύ ενδιαφέρον συνάδελφε,

μου θύμισες το μάθημα της Ρομποτικής που κάναμε στη σχολή πριν πολλά χρόνια (με μεγαλύτερα ρομποτάκια και βραχίονες) με πολύ ενδιαφέρουσες εργασίες και παρουσιάσεις. Είναι όντως αρκετά ενδιαφέρον για την εκπαίδευση ο προγραμματισμός και ο έλεγχος συστημάτων, αλλά δε ξέρω κατά πόσο μπορεί κάποιος να το ενσωματώσει στο μάθημά του (λόγω χρόνου κυρίως κι όχι αντικειμένου).
Αυτό έγινε στο μάθημα της Πληροφορικής ή της Τεχνολογίας ;

[merlin]

Αυτό ήταν ένα project με το οποίο έκανα το μάθημα της Τεχνολογίας ΚΑΙ της Πληροφορικής.
Το project αυτό "άγγιζε" πολλά κομμάτια του αναλυτικού προγράμματος σπουδών σε όλες τις τάξεις του Γυμνασίου.
Για παράδειγμα, έπρεπε να βγάλουμε αφίσες για την τελική παρουσίαση. Η πρώτη γυμνασίου ασχολήθηκε με αυτό το κομμάτι (επεξεργασία κειμένου). Επίσης εισάγαμε φωτογραφίες στο κείμενο από έτοιμα ρομπότ (αναζήτηση στο internet, downloads κλπ).
Η Β΄Γυμνασίου (εκτός από την κατασκευή του ρομπότ) έκανε και "λογιστική" επεξεργασία των εξόδων που είχαμε για το project (χαρτόνια, μαρκαδόροι, μπαταρίες κλπ).
H Γ΄Γυμνασίου ασχολήθηκε με τον προγραμματισμό του ρομπότ, την δημιουργία της παρουσίασης στο impress και πάει λέγοντας...
Προφανώς δεν μπορείς να καλύψεις το 100% της ύλης, αλλά αυτό που καλύπτεις γίνεται με ευχάριστο τρόπο...
Απαραίτητα γίνονται και "σφήνες" θεωρίας για να υπάρχει και το κατάλληλο θεωρητικό υπόβαθρο.

[nikosx]

πάρα πολύ ενδιαφέρον, μπράβο

[merlin]

Ευχαριστώ για τα θετικά σας σχόλια.
Το καλύτερο πάντως ήταν ότι τα παιδιά το ευχαριστήθηκαν πάρα πολύ. Την τελευταία βδομάδα πριν την παρουσίαση δεν ξεκολούσαν από τα PC για να τελειώσουμε την παρουσίαση (πηγαίναμε στο σχολείο και απογεύματα).
Δεν είναι όμως τόσο δύσκολη η δουλειά για τον εκπαιδευτικό όσο μπορεί να φαίνεται. Δεν είχα ξαναπιάσει lego στα χέρια μου, ούτε τα παιδιά.
Του χρόνου θα κάνουμε ακόμη πιο εντυπωσιακά πράγματα και με περισσότερη μεθοδικότητα και προγραμματισμό της ύλης από την μεριά μου.
Αν είστε σε σχετικά μικρό σχολείο, σας  το συστήνω ανεπιφύλακτα να το δοκιμάσετε και εσείς.

[EleniK]

Συνάδελφε είδα το videaki, παρα πολύ καλή ιδέα και φανταζομαι οτι τα παιδια το ευχαριστηθηκαν πολύ. Συγχαρητήρια για την προσπάθεια!

[merlin]

Ευχαριστώ πολύ Ελένη.
Τα παιδιά το ευχαριστήθηκαν πάρα πολύ (ειδικά μετά την παρουσίαση που έγινε μπροστά σε τόσο κόσμο που οι περισσότεροι ήταν άγνωστοι).
Έχουμε ακούσει πολλές φορές τα παιδιά να λένε "ωωωχ, έχουμε Αρχαία τώρα, ή Μαθηματικά κλπ", δεν θα σας στεναχωρούσε να ακούγατε το ίδιο και για την Πληροφορική; Δυστυχώς πέρασε ή εποχή που τα παιδιά δεν είχαν υπολογιστή σπίτι τους και όταν τα έβαζες στο εργαστήριο ήταν γεμάτα ενθουσιασμό (βέβαια τα πράγματα εδώ στην επαρχία δεν έχουν αλλάξει και τόσο).
Η εκπαίδευση πρέπει να εξελίσεται, όπως έχουν εξελιχθεί και εμπλουτιστεί τα ερεθίσματα που παίρνουν τα παιδιά από την καθημερινή τους ζωή.
Κάποτε θυμάμαι ερχόταν ο μαθηματικός μας στην τάξη με το διαφανοσκόπιο και παθαίναμε πλάκα, τώρα τα παιδιά θα έβαζαν απλά τα γέλια...

[EleniK]

Εμένα πάντως θα με ενδιέφερε να μάθω περισσότερα σχετικά με το πως το οργάνωσες. Το βρήκα πολύ ενδιαφέρον.

[merlin]

Για την οργάνωση του μηθήματος με χρήση εκπαιδευτικής ρομποτικής ισχύει ότι και σε όλα τα μαθήματα: Είναι δύσκολο στην αρχή, αλλά με την εμπειρία που αποκτάς γίνεται ευκολότερο. Ένα από τα πιο δύσκολα κομμάτια του για μένα είναι η σύνδεση με το αναλυτικό προγραμμα σπουδών. Έχεις φυσικά άπειρες ευκαιρίες και δυνατότητες (οργάνωση αρχείων, επεξεργασία κειμένου, λογιστικό φύλλο, διαδίκτυο, προγραμματισμός, λογισμικό παρουσιάσεων, κλπ όπως ανέφερα σε προηγούμενο post) αλλά το ότι δεν υπάρχει βιβλίο (μαθητή και κυρίως καθηγητή) σε αναγκάζει να σχεδιάσεις κάθε χρονιά τα πλάνα των μαθημάτων (κάθε χρονιά δεν θα φτιάχνεις το ίδιο ρομπότ!).

Σαν να μην έφταναν όλα αυτά, ενώ είχα παραγγείλει τα Lego από αρχές Σεπτέμβρη, ήρθαν τον Δεκέμβρη! Ευτυχώς τώρα υπάρχει stock και πιο γρήγορες διαδικάσίες...
Ένα ακόμη σημαντικό σημείο που πρέπει να προσέξει κάποιος κατά τη γνώμη μου είναι να μην "ξεφύγει" το μάθημα (κλασικός κίνδυνος με την μέθοδο project). Για να έχουν όμως αποτέλεσμα οι θεωρίες μάθησης στις οποίες βασίζεται η εκπαιδευτική ρομποτική (εποικοδομισμός, για περισσότερα ψάξτε constructionism και constructivism, Piaget, Papert), πρέπει να αφήσεις τα παιδιά να ανακαλύψουν μόνα τους την γνώση, άρα μια καθυστέρηση (ανάλογα και με το επίπεδο των παιδιών) είναι αναμενόμενη και φυσιολογική (και πρέπει να λαμβάνεται υπ΄όψη στον σχεδιασμό και την οργάνωση του project).
Για παράδειγμα, ενώ εγώ θεωρούσα κάποιες γνώσεις των παιδιών στα Μαθηματικά ως δεδομένες, βρέθηκα προ εκπλήξεως: έπρεπε να μετρήσουν ένα ευθύγραμμο τμήμα 86 cm για να κάνουμε στη συνέχεια κάποιους υπολογισμούς και όταν έβαλα τα παιδιά να το μετρήσουν πήρα 6 διαφορετικές απαντήσεις (σε σύνολο 6 μαθητών γιατί έλειπαν εκείνη τη μέρα πάνω από τους μισούς λόγω χιονιού)! Θεώρησα λανθασμένα ότι αφού γνωρίζουν να μετράνε με το χαρακάκι στο χαρτί, μπορούν και στο πάτωμα με τον χάρακα του μέτρου. Για να μην πω μετά που μπήκαμε σε μετρήσεις γωνιών, Πυθαγόρειο Θεώρημα, ημίτονα, εφαπτομένες κλπ. Όλα τα παραπάνω ήταν διδαγμένα στα Μαθηματικά (ρωτούσα τον Μαθηματικό του σχολείου) αλλά τα παιδιά στην πράξη δεν μπορούσαν να δουλέψουν.
Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της εκπαιδευτικής ρομποτικής είναι ότι μπορείς να καλύψεις κενά και από άλλα μαθήματα και να δώσεις την πρακτική εφαρμογή των άχαρων τύπων και των εξισώσεων του τετραδίου.
Θα μπορούσα να γράφω για ώρες για πεδία μαθημάτων που μπορούν να συνδυαστούν εύκολα και με "εύπεμπτο" τρόπο για τα παιδιά αλλά ας μην σας κουράσω άλλο.
Σκεφτείτε μόνο ότι το ρομπότ μπορεί να συνδεθεί με αισθητήρες όπως ατμοσφαιρικής πίεσης, πυξίδα, gps, uva και uvb ακτινοβολίας και ένα σωρό άλλα! Για περισσότερα μπορείτε να δείτε εδώ http://forum.mindstormsnxt.gr/jforum/posts/list/15.page
Για να καταλήξω, η οργάνωση τέτοιου μαθήματος προϋποθέτει αρκετή εργασία το καλοκαίρι. Πέρυσι προφανώς δεν είχα κάνει τίποτα, ξεκινήσαμε και τον Δεκέμβρη, δεν είχα ιδέα από Lego, άρα όπως καταλαβαίνετε, η πρώτη χρονιά ήταν δοκιμαστική. Τώρα όμως είμαι πιο έτοιμος και ξέρω τι θα συναντήσω. Η οργάνωση της επόμενης χρονιάς είναι όμως πολύ διασκεδαστική και για τον καθηγητή, δεν θυμάμαι άλλη χρονιά να είχα τόση λαχτάρα να έρθει ο Σεπτέμβρης...
Αυτά για την ώρα, όποιος έφτασε να διαβάζει αυτές τις γραμμές, συγνώμη αν τον κούρασα...

[merlin]

Πολύ ενδιαφέρον συνάδελφε,

μου θύμισες το μάθημα της Ρομποτικής που κάναμε στη σχολή πριν πολλά χρόνια (με μεγαλύτερα ρομποτάκια και βραχίονες) με πολύ ενδιαφέρουσες εργασίες και παρουσιάσεις.

Και εγώ την ίδια σχολή τελείωσα πριν πολλά χρόνια, με τα ίδια ρομποτάκια παίζαμε... Μετά τον προγραμματισμό, η ρομποτική ήταν το αγαπημένο μου μάθημα (όχι μόνο το πρακτικό αλλά και το θεωρητικό μέρος, αν και είχε πολύ χαμαλοδουλειά με πράξεις).

[EleniK]

Δεν κούρασες καθολου συνάδελφε. Η αποτύπωση εμπειριών είναι ιδιαίτερα ουσιαστική όταν δοκιμάζεται κάτι νέο. Τα Lego απο που τα παρήγγειλες? Δούλεψες με φύλλα εγρασίας φανταζομαι με κατευθυνόμενη ανακαλυπτική μάθηση? Ο προγραμματισμός ήταν σε ποια γλώσσα?

Συγγνώμη για τις πολλές ερωτήσεις, αλλά πραγματικά με ενδιαφέρει.

[merlin]

Είναι χαρά μου να απαντάω σε ερωτήσεις (αν μπορώ) γι΄αυτό μπορείτε να κάνετε όσες ερωτήσεις θέλετε. Άλλωστε θα ήθελα να ασχοληθούν και άλλοι με την εκπαιδευτική ρομποτική, να ανταλλάσουμε σχέδια μαθήματος, ιδέες κλπ.

1) Λοιπόν, τα Lego τα πήρα από την μοναδική εταιρία στην Ελλάδα που φέρνει τα Lego Education Set (ειδικό σετ για την εκπαίδευση, σε αντίθεση με την retail έκδοση), την Διερευνητική Μάθηση (www.why.gr). Είχα στείλει mail στην Lego γιατί δεν μπορούσα να βρω καμία εταιρία στην Ελλάδα και μου απάντησαν με την συγκεκριμένη εταιρία. Έχουν φτιάξει και ένα site ειδικά για τα lego mindstorms που χρησιμοποίησα: www.mindstormsnxt.gr
Φυσικά υπάρχουν και άλλες εταιρίες που φτιάχνουν ρομπότ στον κόσμο (κάποια είναι και μεταλλικά) αλλά εγώ την μεγαλύτερη ποικιλία εξαρτημάτων και αισθητήρων την είδα στη Lego. Ούτε μέτοχος να ήμουν, τόση διαφήμιση! 

2) Η βασική θεωρία μάθησης στην οποία βασίστηκα ήταν ο κονστραξιονισμός (constructionism, Seymour Papert, ο γνωστός δημιουργός της Logo). Είναι καθαρά μαθητοκεντρική προσέγγιση της διδασκαλίας, αν και μερικές φορές χρειάστηκαν και άλλες μορφές διδασκαλίας, πιο δασκαλοκεντρικές όπως ο μπιχεβιορισμός. Για παράδειγμα, έπρεπε να τους "θυμίσω" κάποια πράγματα τριγωνομετρίας που θα χρειαζόμασταν, μετρήσεις γωνιών, Πυθαγόρειο κλπ. Λόγω έλλειψης χρόνου η διάλεξη ήταν απαραίτητη.

Δεν είχα δημιουργήσει πολλά φύλλα εργασίας, μόνο κάποια βασικά για να μπορούν να βασιστούν πάνω τους και να "χτίσουν" μετά την γνώση μόνοι τους. Στην κατασκευή βέβαια του ρομπότ δεν μπορούσα να έχω καν φύλλα εργασίας, τους είπα το θέμα και τα "άφησα" μόνα τους τα παιδιά. ʼρχισαν να κάνουν σχέδια (σκαριφήματα) για το πως θα είναι το ρομπότ (δεν ξέρω αν το ανέφερα, το ρομπότ το έφτιαξαν τα παιδιά από το μηδέν, τουβλάκι τουβλάκι), μετά υλοποιούσαν τις ιδέες τους στην πράξη, παρατηρούσαν προβλήματα (ευστάθειας, μη στιβαρότητας της κατασκευής, λειτουργικά προβλήματα κλπ) και πολλές φορές ξεκινούσαν από την αρχή.
Πολλές φορές μου ζήτησαν την βοήθειά μου αλλά τους έλεγα ότι πρέπει να το φτιάξουν μόνοι τους (τα παιδιά θέλουν να βλέπουν γρήγορα τα αποτελέσματα της δουλειάς τους).
Όλη αυτή η διαδικασία όπως καταλαβαίνετε παίρνει αρκετό χρόνο (η κατασκευή ήταν βέβαια δύσκολη, ο μηχανισμός του μαρκαδόρου για να ανεβοκατεβαίνει τους δυσκόλεψε αρκετά). Δεν μπορείτε να φανταστείτε όμως τι ιδέες είχαν για την κατασκευή (εμένα δεν μου είχαν περάσει καν από το μυαλό!).
Προφανώς σε όλα τα παραπάνω χρησιμοποίήθηκε η ομαδοσυνεργατική διδασκαλία (τα παιδιά σε ομάδες λειτουργούν απίστευτα διαφορετικά).

3) Ο προγραμματισμός της τελικής κατασκευής θέλει πολύ κουβέντα. Καταρχάς, μπορεί να προγραμματιστεί σε διάφορες εμπορικές γλώσσες όπως C, Java, python κτλ. (για περισσότερα κοιτάξτε εδώ http://forum.mindstormsnxt.gr/jforum/posts/list/21.page). Η βασική γλώσσα προγραμματισμού είναι μια που βασίζεται στο Labview και ονομάζεται NXT-G. Περιλαμβάνει μόνο κουτάκια τα οποία τα τοποθετείς με την σειρά και κάνεις τις απαραίτητες συνδέσεις και ρυθμίσεις (το κάθε κουτάκι έχει check boxes, radio buttons, κλπ όπου ρυθμίζεις ακριβώς τι θέλεις να κάνει).
Ο οπτικός αυτός τρόπος προγραμματισμού είναι πολύ πιο γρήγορος, εξαφανίζει τα συντακτικά λάθη (δεν ψάχνεις 1 ώρα να βρεις γιατί δεν δουλεύει ενώ λείπει ένα ερωτηματικό στην C για παράδειγμα), και είναι πιο ευχάριστος για τα παιδιά. Υποστηρίζει όλες τις γνωστές προγραμματιστικές δομές (ακολουθίας, επιλογής, επανάλληψης) και τα παιδιά "αναγκάζονται" να σκεφτούν αλγοριθμικά. Εδώ λοιπόν μπαίνουν τα φύλλα εργασίας, όπως σε οποιαδήποτε άλλη γλώσσα διδάσκουμε.
Κάποιοι μπορεί να έχουν ενδοιασμούς για αυτόν τον τρόπο προγραμματισμού (στο 4ο Πανελλήνιο Συνέδριο Διδακτικής της Πληροφορικής στην Πάτρα άκουσα κάποιους να διαφωνούν, δεν ξέρω αν ήταν πανεπιστημιακοί ή Β-θμιας), αλλά εγώ πιστεύω ότι σε αυτή την ηλικία τουλάχιστον, τα παιδιά πρέπει να μάθουν την αλγοριθμική σκέψη και όχι πως ακριβώς συντάσσεται η for για παράδειγμα.
Στο μυαλό μας πρέπει να έχουμε ότι τα παιδιά δεν θέλουμε να τα κάνουμε προγραμματιστές (ούτε τους μαθαίνουμε Μαθηματικά για να γίνουν Μαθηματικοί), πρέπει να τα μάθουμε να σκέφτονται σωστά και να μπορούν να λύνουν τα προβλήματα στη ζωή τους.

Αυτά για την ώρα, ελπίζω να απάντησα στα ερωτήματα που έθεσες Ελένη.

[EleniK]

Ευχαριστώ Παρασκευά. Την LabView την είχα χρησιμοποιήσει και εγώ κατά τη διάρκεια του διδακτορικού μου πριν αρκετά χρόνια για data acquisition του μηχανήματος που δούλευα.Είναι δύσκολη σχετικά στην εντόπιση λαθων αλλά εύκολη στο να τη μαθει κάποιος μια που είναι με γραφική απεικόνιση (κουμπάκια). Θα επεξεργαστώ τις πληροφορίες που μου έστειλες και θα επικοινωνήσουμε ξανά.


Ευχαριστώ
Ελενη

[merlin]

Το κακό με αυτό το γραφικό περιβάλλον προγραμματισμού (MINDSTORMS NXT ή ακόμα και LABVIEW) είναι ότι δεν έχεις άπειρες δυνατότητες (για παράδειγμα θα ήθελα να μπορώ να προγραμματίσω τα ρομπότ με πιο low level τρόπο). Για τις εφαρμογές όμως που θα χρειαστεί να φτιάξουν τα παιδιά είναι η ιδανική λύση. Δεν υπάρχει περίπτωση παιδί Γυμνασίου ή ακόμη και Λυκείου να εξαντλήσει αυτό το προγραμματιστικό περιβάλλον και να χρειαστεί π.χ. C++ για την εφαρμογή του (βέβαια υπάρχει είπαμε αυτή η δυνατότητα).

Αυτό το καλοκαίρι προσπάθησα να φτιάξω και εγώ (κυκλοφορούν πολλά στο youtube) ένα segway (ρομπότ με 2 ρόδες που σταθεροποιείται μόνο του) χρησιμοποιώντας το γραφικό περιβάλλον του NXT και προσπάθησα να φτιάξω έναν PID ελεγκτή (αναγκάστηκα να ξεσκονίσω τις σημειώσεις των Σ.Α.Ε. που έκανα στην σχολή πριν πάρα πολλά χρόνια). Δυστυχώς δεν τα κατάφερα (όσοι το έχουν κάνει χρησιμοποίησαν C++ ή Java).

Το όλο εγχείρημα βέβαια δεν είχε κανένα εκπαιδευτικό σκοπό (απλά περνούσα όμορφα την ώρα μου).
Για να καταλήξω, θεωρώ ότι το γραφικό περιβάλλον προγραμματισμού του ρομπότ είναι απείρως καλύτερο (από εκπαιδευτικής σκοπιάς) για τα παιδιά και φυσικά μαθαίνεται πολύ γρήγορα (ειδικά ένας καθηγητής πληροφορικής μπορεί μέσα σε μια μέρα να το "ξεσκονίσει").

Δυστυχώς όμως, έχω παρατηρήσει ότι η ΑΕΠΠ της Γ' Λυκείου μας έχει κάνει να βλέπουμε με σκεπτικισμό άλλα προγραμματιστικά περιβάλλοντα. Προτιμούμε να κάνουμε μια εισαγωγή της ΑΕΠΠ στο Γυμνάσιο (βασικές δομές, ακολουθίας, επιλογής, άντε και επανάλληψης) για να προετοιμάσουμε τα παιδιά να γράψουν Πανελλήνιες μετά από 3 χρόνια. 

[EleniK]

Χμ....Δεν έχεις άδικο