Η ρομποτική στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση - Η εφαρμογή των Lego Mindstorms EV3

Abstract

Περίληψη

Η διδασκαλία των βασικών αρχών του προγραμματισμού συγκεντρώνει το ενδιαφέρον της ερευνητικής κοινότητας, κυρίως όταν αφορά τις ηλικίες της πρώτης εκπαιδευτικής βαθμίδας. Στην παρούσα εργασία θα παρουσιαστεί μια νέα διδακτική προσέγγιση για τη διδασκαλία διαφόρων μαθημάτων τόσο στην πρωτοβάθμια όσο και στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση, η οποία αναπτύχθηκε με τη βοήθεια του συστήματος εκπαιδευτικής ρομποτικής Lego Mindstorms EV3. Η διδασκαλία των βασικών αρχών του προγραμματισμού συγκεντρώνει το ενδιαφέρον της ερευνητικής κοινότητας, κυρίως όταν αφορά τις ηλικίες της πρώτης εκπαιδευτικής βαθμίδας. Τα Lego Mindstorms EV3 είναι ρομπότ τα οποία είναι εύκολα προγραμματιζόμενα, διαθέτουν αισθητήρες, κινητήρες και μία μεγάλη ποικιλία από τουβλάκια με τα οποία μπορεί εύκολα κάποιος να δημιουργήσει τα δικά του φυσικά μοντέλα. Είναι ρομπότ τα οποία ανάλογα με τον εκάστοτε προγραμματισμό και το περιβάλλον στο οποίο θα δράσουν, μπορούν να εκτελέσουν μία σειρά από ενέργειες και να αντιδράσουν σε διάφορα ερεθίσματα που υπάρχουν στον χώρο. Ερεθίσματα τα οποία αντιλαμβάνονται οι αισθητήρες που είναι ενσωματωμένοι πάνω στο ρομπότ. Η συγκεκριμένη εργασία στόχο έχει να περιγράψει την έννοια της ρομποτικής και της ένταξης αυτής στη μαθησιακή διαδικασία, καθώς επίσης, και τα αποτελέσματα έπειτα από πρακτική εξάσκηση των παιδιών με τα ρομπότ. Περιγράφονται διάφορα διαθέσιμα πακέτα, γίνεται όμως εκτενής αναφορά στα προγραμματιζόμενα ρομπότ Lego Mindstorms EV3. Πιο συγκεκριμένα, αναλύεται τόσο σε δομικά μέρη όσα και σε λειτουργικά το Lego Mindstorms EV3 ρομπότ, το οποίο ονομάζεται Gyro Boy EV3 και είναι ένα αυτό-εξισορροπητικό ρομπότ. Πραγματοποιείται παρουσίαση του ρομπότ αυτού στο Δημοτικό σχολείο της Βεργίνας Ημαθίας με σκοπό τη γνωριμία του με τους μαθητές και τους δασκάλους. Παρατίθενται τα συμπεράσματα και τα αποτελέσματα του αντίκτυπου που έχει στα παιδιά, αυτή η παρουσίαση, τα οποία δεν έχουν προηγούμενη επαφή με ρομπότ. Πραγματοποιείται, στη συνέχεια, μία έρευνα η οποία αφορά τη μεθοδολογία ένταξης της εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση και παρουσιάζονται αναλυτικά οι δραστηριότητες συνοδευόμενες από παρατηρήσεις από την πορεία της διδασκαλίας και της παρουσίασης των ρομπότ σε παιδιά τα οποία προηγουμένως δεν είχανε άλλη επαφή με τα ρομπότ Lego και σε παιδιά τα οποία έχουνε επαφή και ενασχόληση με αυτόν τον τομέα. Τέλος, μέσα από την αξιολόγηση των φύλλων εργασίας και των ερωτηματολογίων που απαντήθηκαν από παιδία ηλικίας 9-12 ετών, εξάγονται χρήσιμα αποτελέσματα τόσο για τη μέχρι τώρα πορεία της εκπαιδευτικής ρομποτικής όσο και για την μελλοντική εξέλιξη αυτής της νέας μορφής διδασκαλίας.

Abstract

In this dissertation a new teaching approach will be presented for the teaching of various courses in both primary and secondary education, which was developed with the help of the educational robotics system Lego Mindstorms. Teaching the basic principles of programming brings together the interest of the research community, especially when it comes to ages of the first grade. Lego Mindstorms are robots that are easily programmable, feature sensors, motors and a wide variety of blocks that can easily be created by one's own physical models. They are robots which, depending on the programming and environment in which they act, can perform a series of actions and react to various stimuli that exist in the space. Stimulants sensed by the sensors embedded on the robot. This specific task aims to describe the concept of robotics and its inclusion in the learning process as well as the results of the practical practice of children with robots. Several available packages are outlined, but there is an extensive reference to the programmable Lego EV3 robots. More concretely, it is analyzed so much in structural parts that also in functional Lego Mindstorms EV3 robot, which is named Gyro Boy EV3 and is an equalizing robot. In released presentation of this robot in the Municipal school of Vergina Imathia aiming at his acquaintance mentioned the conclusions and the results of the impact that robot has in the children who do not have previous contact with robots. Then a survey is made on the methodology of integration of educational robotics in primary and secondary education and the activities are presented in detail accompanied by observations from the course of the teaching and presentation of robots to children who previously had no other contact with the robot Lego and children who are in engage in this field. Finally, through the evaluation of the worksheets and questionnaires responded by children aged 9-12 years, useful results are drawn both for the course of educational robotics so far and for the future development of this new form of teaching.