Από τη χελώνα εδάφους του S.Papert και τη LOGO στην πληθώρα των «Εκπαιδευτικών Ρομπότ» και των προγραμματιστικών περιβαλλόντων

του Νίκου Δαπόντε

Ιστορικό σημείωμα

Εξαιτίας της ραγδαίας ανάπτυξης της ψηφιακής τεχνολογίας, την τελευταία δεκαετία,  παρατηρείτε μια έντονη κινητικότητα σε ποικίλους τομείς, αναφορικά με την ένταξη της Ρομποτικής στη θεσμοθετημένη εκπαίδευση. Αυτές οι προσπάθειες έχουν ένα γνωστό παρελθόν μιας πεντηκονταετίας και ένα ενδιαφέρον αλλά κάπως απροσδιόριστο κοντινό μέλλον.

Σ’ αυτό το σύντομο ιστορικό της «Εκπαιδευτικής Ρομποτικής» ένας σημαντικός επιστήμονας – μαζί με τους συνεργάτες του –  βρίσκεται πάντα στο επίκεντρο. Πρόκειται για τον πρωτοπόρο Μαθηματικό, Πληροφορικό, Seymour Papert ο οποίος μαζί με άλλους επιστήμονες του Τεχνολογικού Ινστιτούτου του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης (MIT ), στα τέλη δεκαετίας του 60’ επινόησαν και δημιούργησαν τόσο τη γλώσσα προγραμματισμού Logo (με τη «χελώνα – οθόνης» ως visual αντικείμενο) όσο και το πρώτο προγραμματιζόμενο ρομπότ (με τη γνωστή ως «χελώνα – εδάφους»).

Και όλα αυτά στο πλαίσιο του κατασκευαστικού εποικοδομητισμού (Constructionism) το οποίο διαμόρφωσε ο Papert (1993), επηρεασμένος από τη θεωρία μάθησης του Ελβετού J.Piaget (1972), τον εποικοδομητισμό (Constructivism). Παράλληλα, αξίζει να επισημάνουμε την έκδοση του βιβλίου του Papert το 1980, με τίτλο «Mindstorms»  και την Ελληνική μετάφρασή του ως «Νοητικές Θύελλες», το 1991.

Από την άλλη, έχουμε τη γνωστή σ’ ολόκληρο τον κόσμο Δανέζικη Βιομηχανία παιχνιδιών, τη LEGO (ονομασία προερχόμενη από τη δανέζικη έκφραση, «leg godt» και σημαίνει «παίζω καλά»), η οποία ξεκίνησε το 1932 κατασκευάζοντας ξύλινα παιχνίδια. Μόλις τη δεκαετία του 60’ τα ξύλινα αντικαταστάθηκαν από τα πλαστικά τουβλάκια με υποδοχές ώστε να επιτυγχάνεται η εύκολη και στέρεη συναρμολόγηση μεταξύ τους.

Το 1984, ο Kjeld Kirk Kristiansen, εγγονός του ιδιοκτήτη της Δανέζικης βιομηχανίας παιχνιδιών LEGO, παρακολούθησε στην τηλεόραση μια συνέντευξη του Seymour Papert. Σ’ αυτήν, o Papert διατύπωνε την άποψη πώς:

«τα παιδιά θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τη γλώσσα προγραμματισμού LOGO για να ελέγχουν ένα μικρό ρομπότ, μια χελώνα εδάφους, με εντολές όπως, προχώρα μπροστά ή πίσω, στρίψε δεξιά ή αριστερά».

Στη συνέχεια, έχουμε τη συνεργασία της LEGO με τον Papert και το εργαστήριο του MIT, οπότε το 1989 ο Dr.Seymour Papert ανακηρύσσεται ως πρώτος «LEGO Professor of Learning Research». Το ουσιαστικό αποτέλεσμα αυτής της συνεργασίας ήταν και η επέκταση της LEGO με κατασκευή ρομποτικών συστημάτων για την εκπαίδευση όπως τα LEGO Mindstorms (εδώ, το Mindstorms, προέρχεται από το βιβλίο του Papert που αναφέρθηκε παραπάνω) και το απλούστερο Wedo 2.0. για παιδιά του Δημοτικού.

Τέλος, η Logo εξελίχθηκε και διαδόθηκε ταχύτατα σε όλο τον κόσμο – κυρίως χάρη στο Scratch Website και την ομάδα του MIT – με τη μορφή του ανοιχτού λογισμικού Scratch, και τελικά σήμερα να αποτελεί μια από τις γλώσσες προγραμματισμού πολλών εκπαιδευτικών ρομπότ. Ένας από τους κύριους συντελεστές του Scratch, o Mitchel Resnick του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (MIT) ανακηρύχτηκε και αυτός «LEGO Professor of Learning Research» το 1999.  Τα αποτελέσματα της συνεργασίας LEGO, MIT δίνονται στο σχήμα:

Τα παραπάνω συστήματα LEGO πολύ γρήγορα διαδόθηκαν σε ολόκληρο τον κόσμο. Ιδιαίτερα στη χώρα μας έγιναν γνωστά με ποικίλους τρόπους, όπως για παράδειγμα:

α) με το να απευθύνεται σε νέους που είχαν ήδη χρησιμοποιήσει τα τουβλάκια LEGO και είχαν εξοικειωθεί μέσα από τις κατασκευές παίζοντας και δημιουργώντας,

β) με το να δίνονται ευκαιρίες σε πολλούς μαθητές να συμμετέχουν σε Παγκόσμιους διαγωνισμούς με ρομποτάκια αποκλειστικά της Βιομηχανίας LEGO (όπως World Robotics Olympiad < WRΟ > και First Lego League < FLL >)

γ)  με το να διατίθενται δωρεάν συστήματα ρομποτικής της LEGO σε σχολεία, ώστε οι μαθητές να προετοιμάζονται τόσο για τους παραπάνω διαγωνισμούς όσο και για μια ενδεχόμενη συμμετοχή τους σε «Ευρωπαϊκά Προγράμματα»

δ) με το να δημιουργούνται «Σχολές, Λέσχες και Κέντρα» ρομποτικής με σκοπό και την εκμάθηση των συστημάτων της LEGO ώστε οι ενδιαφερόμενοι να συμμετέχουν σε διαγωνισμούς ρομποτικής

ε) με το να παραμένουν ως μοναδική επιλογή, μέχρι πριν από λίγα χρόνια, τα συστήματα ρομποτικής LEGO  στην Ελληνική αγορά.

Μετά το σύντομο ιστορικό σημείωμα αποκλειστικά για την πολυετή πορεία των συστημάτων LEGO διατύπωσα την απλοϊκή σκέψη:

Μια πρώτη αναζήτηση στο διαδίκτυο αναφορικά με την εκπαιδευτική ρομποτική σε διάφορες χώρες του κόσμου μας αποκαλύπτει ότι το θέμα με τη ρομποτική είναι αρκετά πολύπλοκο:

Α) Ο αριθμός των κατασκευαστών ρομπότ έχει αυξηθεί μια και στο πεδίο της ρομποτικής εισέρχονται νέοι επιστήμονες με καινοτόμες ιδέες και εταιρείες

Β) Τα ρομποτάκια κοστίζουν ολοένα και φθηνότερα (όπως για παράδειγμα τα προγραμματιζόμενα Drones)

Γ) Ο προγραμματισμός παύει να είναι τόσο πολύπλοκος μια και χρησιμοποιούνται νέα περιβάλλοντα και ενισχύεται η ιδέα για την Πολλαπλότητα των Προγραμματιστικών περιβαλλόντων (οπτικός προγραμματισμός, BLOCKLY, Scratch, ScratchJr, κ.α.)

Δ) Εμφανίζονται καινοτόμες ιδέες συναρμολόγησης του ρομπότ από τα ίδια τα παιδιά ώστε να ανακαλύπτουν μέσα από πειραματισμούς

Ε) Παρουσιάζονται νέοι τρόποι οικοδόμησης ενός ρομπότ βασισμένοι στα ηλεκτρονικά και τον προγραμματισμό «ανοιχτού τύπου» (open source).

Ζ) Κατασκευάζονται σχετικά φτηνά κινητά ρομποτάκια εδάφους με πληθώρα αισθητήρων, LED’s και με δυνατότητες επέκτασης

Η) Οικοδομούνται ρομποτικά συστήματα σε Πανεπιστήμια και οργανισμούς με το χαρακτηριστικό του «ανοιχτού» (open source) σε όλα (υλικού, προγραμματισμού)

Θ) Γνήσιες δραστηριότητες ρομποτικής νοούνται μόνο αυτές που οπωσδήποτε αξιοποιούν εισόδους (αισθητήρες), εξόδους (κινητήρες) και προγραμματίζονται με υπολογιστή

Ι) Η μύηση των μαθητών σε έννοιες και τεχνικές προγραμματισμού μπορεί να επιτευχθεί με ενεργητικό και ευχάριστο τρόπο προγραμματισμού ενός ρομπότ ακόμα και με δωρεάν εφαρμογές για κινητά και τάμπλετ (apps)

K) Αξιοποιείται ο 3D εκτυπωτής για τη κατασκευή των μερών ενός ρομπότ

Λ) Κάνουν την εμφάνισή τους και νέοι παγκόσμιοι διαγωνισμοί εκπαιδευτικής ρομποτικής

Μ) Προκηρύσσονται Εθνικοί διαγωνισμοί ρομποτικής επίσημα από εκπαιδευτικούς φορείς με ρομποτάκια που χρησιμοποιούνται ήδη στα σχολεία

Ν) Εμφανίζονται εξελιγμένα ρομποτάκια – παιχνίδια που μπορεί να εντυπωσιάζουν και να διασκεδάζουν τα μικρά παιδιά

Ξ) Πρόσφατα εμφανίστηκαν συστήματα τα οποία αξιοποιούν την ιδέα από τα γνωστά τουβλάκια της LEGO και κατασκευάζουν  νέα «τουβλάκια αισθητήρες», «τουβλάκια αγωγούς», «τουβλάκια λαμπάκια», «τουβλάκια κινητήρες» (2016)

0) Ετοιμάζεται η νέα έκδοση της γλώσσας Scratch (η τρίτη σε μια δεκαετία: Scratch 1.4, Scratch 2.0 και σύντομα η έκδοση Scratch 3.0)

………….και η παράθεσή τους, απ’ ότι φαίνεται, δεν τελειώνει. Οι αλλαγές συνεχίζονται σε πολλά επίπεδα και τομείς.

Όλα τα παραπάνω με οδήγησαν σε μια πρώτη απάντηση, σ’ ένα πρώτο γενικό συμπέρασμα:

Και σήμερα τι; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των διαθέσιμων ρομπότ;

Πρώτα απ’ όλα θα χρειαστεί να δώσουμε έναν απλό ορισμό του «τι είναι ρομπότ»:

 Ως ρομπότ ορίζεται μια μηχανή ικανή να εκτελεί, αυτόματα και με τη βοήθεια ποικίλων αισθητήρων, μια πολύπλοκη σειρά δράσεων για την οποία έχει προγραμματιστεί με υπολογιστή.

Επομένως, μια εκπαιδευτική δραστηριότητα που περιλαμβάνει κατασκευές με τροχαλίες, τουβλάκια LEGO και κινητήρα που τροφοδοτείται με μπαταρία δεν είναι ρομποτική. Κυρίως οι αισθητήρες και ο προγραμματισμός είναι απαραίτητα στοιχεία για να ολοκληρωθεί η εικόνα μιας δραστηριότητας που εντάσσεται στον τομέα της ρομποτικής.

Για να συζητήσουμε το θέμα της εκπαιδευτικής ρομποτικής και να υπάρχουν όσο γίνεται πιο γόνιμα συμπεράσματα, δεν υπάρχει άλλος δρόμος από μια ικανοποιητική πρακτική εμπειρία και γνώσεις, αρκετών συστημάτων ρομποτικής από αυτά που διατίθενται στην αγορά, μέσα από ποικίλες όψεις της ρομποτικής (μηχανική, ηλεκτρονική, φυσική, προγραμματιστική, παιδαγωγική, διδακτική κ.λ.π.). Επιπλέον, θα χρειαστούμε και τις έρευνες που πραγματοποιούνται διεθνώς για αυτά τα ζητήματα και τις συγκρίσεις μεταξύ των διαφόρων συστημάτων.

Από την άλλη σκέφτομαι ότι, για πρώτο βήμα, θα ήταν χρήσιμο να αναζητήσω τα διαθέσιμα ρομποτάκια κατά βαθμίδες (Νηπιαγωγείο, Δημοτικό, Γυμνάσιο, Λύκειο) και να μελετήσω  τόσο τα τεχνικά τους χαρακτηριστικά (είσοδοι, έξοδοι, wifi, Bluetooth, επεκτάσεις, προγραμματισμός κ.λ.π.) όσο και τις βασικές προτεινόμενες δραστηριότητες (κατασκευαστικές, μαθηματικών, φυσικής κ.α.).

Σημείωση : Χρήσιμο φάνηκε στις αναζητήσεις μου το site της Ακαδημίας του Bordeaux http://sti.ac-bordeaux.fr/techno/coder/Σ’ αυτό ενημερώνονται «επίσημα» όλοι οι εκπαιδευτικοί που χρησιμοποιούν νέες τεχνολογίες στο σχολείο τους ακόμα και με συγκριτικές παρουσιάσεις ποικίλων ρομποτικών συσκευών. Εκεί, βέβαια, υπάρχει το πρόγραμμα σπουδών με γνώσεις και ικανότητες Τεχνολογίας που οφείλουν να αποκτήσουν οι μαθητές και επομένως είναι επιθυμητή και η πρόταση των πλέον κατάλληλων ρομπότ και προγραμματιστικών περιβαλλόντων.

Με βάση τα παραπάνω σε επόμενο αφιέρωμα θα παρουσιαστούν τρία ενδιαφέροντα ρομποτάκια (Ozobot Bit 2.0, Minidrone Parrot Airborne Cargo και Cubelets)  για την Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση:

Για περισσότερα………

Share Button