Εκπαιδευτική ρομποτική: Το Ozobot, ένα ξεχωριστό προγραμματιζόμενο κινητό ρομπότ εδάφους

Του Νίκου Δαπόντε,

1. Εισαγωγή

Σήμερα, η επιλογή ρομποτικών συστημάτων τα οποία να απευθύνονται στους μαθητές της Πρωτοβάθμιας Εκπαίδευσης στη χώρα μας, είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη υπόθεση μια και δεν υπάρχει κάποιο ενιαίο και πλήρες Πρόγραμμα Σπουδών. Από την άλλη, η «Εκπαιδευτική Ρομποτική» (Ε.Ρ.), από τη φύση της, έχει ως κύριο χαρακτηριστικό τη διαθεματικότητα, οπότε η ένταξή της στην εκπαίδευση συνεπάγεται ακόμα περισσότερες δυσκολίες.

Μετά την πρόσφατη ανάρτηση μου αναφορικά με το ιστορικό της ρομποτικής, στο Eduportal, προχωράμε σε μια παρουσίαση του Ozobot, ένα ιδιαίτερα ξεχωριστό ρομποτάκι – παιχνίδι που ανήκει σ’ αυτά που ονομάζονται «κινητά εδάφους» σύμφωνα με την κατηγοριοποίηση:

(βλέπε το βιβλίο «Elements of Robotics» των M.Ben-Ari and F.Mondada, έκδοση του 2008 που μπορείτε να κατεβάσετε δωρεάν από τη διεύθυνση https://doi.org/10.1007/978-3-319-62533-1_1).

Ανακάλυψα το ozobot σε μια αναζήτησή μου για ρομποτικές δραστηριότητες από το site της Γαλλικής Ακαδημίας της Limoges  και από το τρίγλωσσο (Αγγλικά, Γαλλικά, Γερμανικά) site αφιερωμένο στην (Ε.Ρ.) . Θεωρώ ότι αξίζει την προσοχή όσων ενδιαφέρονται για την εξοικείωση των παιδιών με τη ρομποτική όχι μόνο σε συνθήκες διδασκαλίας-μάθησης αλλά και «δημιουργικού παιχνιδιού» ως εξωσχολική δραστηριότητα.

Γι’ αυτό το σκοπό βασίστηκα, κυρίως:

Α) στον ορισμό του ρομπότ που δόθηκε και στην προηγούμενη ανάρτηση μου:

«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».

https://www.eduportal.gr/apo-ti-chelona-edafous-tou-s-papert-ke-ti-logo-stin-plithora-ton-ekpedeftikon-robot-ke-ton-programmatistikon-perivallonton/ 

Β) στην άποψη μου ότι για τα μικρά παιδιά «ταιριάζει» ο προγραμματισμός ενός ρομπότ με λογισμικά τύπου Scratch του MIT, BLOCKLY, Visual Programming τα οποία, πέρα από το ότι είναι «Open Source», υπόσχονται «μεταφορά εκμάθησης» και άλλων γλωσσών προγραμματισμού

Γ) στην ανάδειξη της παιδαγωγικής σημασίας που οφείλουν να έχουν οι απλές «δραστηριότητες ρομποτικής» και τα «project ρομποτικής» που πραγματοποιούν οι ίδιοι οι μαθητές σε ομάδες ή ατομικά

Δ) στην προσαρμογή των διαδικασιών της απλοϊκής «πειραματικής μεθόδου έρευνας» (πρόβλημα, υπόθεση, πειραματική διαδικασία, δεδομένα, έλεγχος κ.λ.π.) στα χαρακτηριστικά μιας σύγχρονης διεπιστημονικής περιοχής, όπως είναι η ρομποτική για διδασκαλία καθώς και σε μια «παιδαγωγική των projects»

Ε) στην μελέτη άλλων προγραμμάτων σπουδών, όπως για παράδειγμα, αυτό που συντάχθηκε πρόσφατα από εκπαιδευτικούς της πράξης στο πλαίσιο του Γαλλικού μη κερδοσκοπικού Ιδρύματος  «La main a la pate» καθώς και σε προτάσεις ποικίλων projects που έφτιαξαν άλλοι δάσκαλοι.

Ήδη από την πρώτη επαφή μας με αυτό το Πρόγραμμα διδασκαλίας της Πληροφορικής και της Τεχνολογίας για το Δημοτικό και το Γυμνάσιο με τίτλο 1, 2, 3…..CODEZ! (1, 2, 3……. Προγραμματίστε!) διαπιστώνουμε ότι γίνεται σαφής διάκριση αναφορικά με τη φύση των  δραστηριοτήτων ενασχόλησης των μαθητών:

Η πρώτη παρουσίαση στοχεύει σε μια πολύπλευρη γνωριμία του κινητού ρομπότ Ozobot με σκοπό να εμφανιστούν νέες ιδέες ώστε να εμπλουτιστεί η περιοχή της (Ε.Ε). Αυτό, γίνεται μέσα από μια προσωπική διαδρομή της αναζήτησης των χαρακτηριστικών ενός ρομπότ και της αξιοποίησής του στη διδακτική πράξη. με παραπομπές, ερωτηματικά και σχόλια.

Το Ozobot διατίθεται σε δύο μοντέλα EVO και bit. Χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι είναι ένα μικροσκοπικό κινητό ρομποτάκι εδάφους (όπως φαίνεται στην παραπάνω  μεσαία φωτογραφία) και το οποίο ανήκει στην κατηγορία των «Line-Following Robots»:

Το κινητό που μας ενδιαφέρει εδώ, σύμφωνα με τον ορισμό του ρομπότ, διαθέτει κατάλληλους αισθητήρες και προγραμματίζεται σε τρία περιβάλλοντα:

Πρόκειται, πράγματι, για το μικρότερο ρομποτάκι του είδους του!

2. Η βασική ιδέα Προγραμματισμού: Ο χρωματικός κώδικας

Έχουμε συνηθίσει να θεωρούμε ότι τα λεγόμενα κινητά ρομποτάκια «ζούνε» γενικά, στο έδαφος, στον αέρα ή στο νερό.  Το Ozobot μας εκπλήσσει μια και μπορεί να κινείται όχι μόνο πάνω στο χαρτί αλλά και πάνω στην ……. οθόνη ενός tablet ή iPad. Επομένως, διακρίνω δύο περιβάλλοντα  στα οποία μπορεί να κινείται ένα ρομποτάκι:

α) πάνω στο χαρτί και σχεδίαση γραμμών με μαρκαδόρους και

β) πάνω στην οθόνη ενός tablet ή iPad και σχεδίαση γραμμών με το …. δάχτυλό μας.

2.1. Προγραμματίζω τη συμπεριφορά του ρομπότ πάνω στο χαρτί με χρωματιστούς μαρκαδόρους 

Ανάλογα με το πόσα από τα τέσσερα χρώματα { μπλε, κόκκινο, πράσινο, μαύρο } και με ποια ακολουθία τα συναντάει στο δρόμο που φτιάχνουμε – με μαρκαδόρο πάνω σε λευκό χαρτί – το ρομποτάκι μπορεί να αλλάζει τη συμπεριφορά του. Πιο συγκεκριμένα.

Με τον ίδιο ακριβώς τρόπο μπορούμε να προγραμματίσουμε και άλλες δράσεις όπως αυτές που παρουσιάζονται συνοπτικά στον παρακάτω χάρτη:

Με άλλα λόγια, το Ozobot αξιοποιεί μια σειρά από εντολές καθώς κινείται πάνω σε μια μαύρη γραμμή (πάχους 6 mm) σχεδιασμένη σε λευκό χαρτί και συναντάει τις παραπάνω χρωματικές ακολουθίες.

Έτσι, από την πρώτη κιόλας στιγμή, το παιδί βλέπει το κινητό ρομποτάκι να ακολουθεί μια γραμμή που το ίδιο σχεδιάζει σε λευκό χαρτί. Για παράδειγμα:

Αν στο τέλος της γραμμής υπάρχει λευκό χρώμα, τότε, το ρομποτάκι σταματάει.

Αν στο τέλος της γραμμής υπάρχει η ακολουθία χρωμάτων { μπλε – κόκκινο } τότε το ρομποτάκι κάνει στροφή 180 μοιρών και επιστρέφει. Αυτή τη «δουλειά» την αναλαμβάνουν οι αισθητήρες («ακολουθίας γραμμής» και ο «χρώματος») που βρίσκονται στο κάτω μέρος του ρομπότ.

Αν, καθώς κινείται το Ozobot, πλησιάσουμε το χέρι μας μπροστά από αυτό, τότε το σταματάμε και αν απομακρύνουμε το χέρι μας, τότε, το ρομποτάκι συνεχίζει την πορεία του.

Από την άλλη, αν πλησιάζουμε το χέρι μας, συνεχώς, κοντά στο πίσω μέρος του ρομπότ, τότε, το ρομποτάκι κινείται με αυξανόμενη ταχύτητα.      

Τα προηγούμενα παραδείγματα και μια σειρά άλλων που μπορούμε να επινοήσουμε, σύμφωνα με τις δυνατότητες που μας προσφέρει το Ozobot και πάντα μέσα από ποικίλες καταστάσεις καθημερινής ζωής, το μικρό παιδί οδηγείται στa πρώτα συμπεράσματα για το ρομποτάκι εδάφους:

2.2. Δραστηριότητες προγραμματισμού με χρωματικούς κώδικες

Μια δραστηριότητα που με … ενθουσίασε προέρχεται από ένα βίντεο με τίτλο «Let’s play with Ozobot»  https://www.youtube.com/watch?v=uaquZBOqKv4

Πάνω σε λευκό χαρτόνι κολλάω μια λωρίδα στα άκρα της οποίας υπάρχουν οι «χρωματικοί κώδικες» που δίνουν εντολή τέτοιες εντολές ώστε το Ozobot να πηγαινοέρχεται.

 

Στη συνέχεια, κρατώντας τη λωρίδα από τα άκρα της φτιάχνω ένα κύκλο, μια κυκλική λωρίδα, όπως φαίνεται στο σχήμα, και τοποθετώ στο κάτω μέρος της (πάνω στη γραμμή) το ρομποτάκι.

Τότε, καθώς κινείται το ρομποτάκι, βλέπουμε τη λωρίδα να κυλάει σαν ρόδα πάνω στο τραπέζι και να πηγαινοέρχεται!

Μετά από αυτό γεννιούνται και άλλες ιδέες…..

2.3. Προγραμματίζω τη συμπεριφορά του ρομπότ πάνω στην οθόνη 

Το μικροσκοπικό μέγεθος του Ozobot  και οι δυνατότητες για τη δημιουργία εφαρμογών (apps) για προγραμματισμό ρομπότ σε tablets και iPad, επιτρέπουν την κίνηση του Ozobot πάνω στην οθόνη και τον πειραματισμό.

Πάνω στην Οθόνη του iPad κινείται το Ozobot και συμπεριφέρεται πάντα σύμφωνα με τα

“χρωματικά patterns” που συναντάει. Και εδώ, ο προγραμματισμός επιτυγχάνεται με το

 χρωματικό κώδικα που είδαμε λίγο πιο πάνω.

Παρουσιάσεις της χρήσης του ρομπότ με tablet ή iPad σε δύο βίντεο:

https://www.youtube.com/watch?v=i688UIk0TaE&t=473s

https://www.youtube.com/watch?v=-xFjTXQ8uho

Διαπιστώνει κανείς ότι ακόμα και με τις προ-προγραμματισμένες συμπεριφορές τα παιδιά έρχονται σε μια πρώτη επαφή με ένα απλό ρομπότ – είτε πάνω στο χαρτί είτε πάνω στην οθόνη του κινητού τους – και αυτό τους κινεί την περιέργεια και το ενδιαφέρον. Επόμενο βήμα, αναγκαίο, είναι η επινόηση προβληματικών καταστάσεων και συμπεριφορών του ρομπότ και του προγραμματισμού που το ίδιο το παιδί μαθαίνει να οικοδομεί σιγά – σιγά. Τελικά, τα παιδιά μαθαίνουν ότι μπορούν να προγραμματίζουν με εύκολο τρόπο τις αντιδράσεις του μικροσκοπικού κινητού, χωρίς βέβαια να γνωρίζουν πώς λειτουργούν οι αισθητήρες και οι κινητήρες. Το ενδιαφέρον τους, στην αρχή είναι δεδομένο και εύλογο μια και έχει παιγνιώδη χαρακτήρα. Οι γνώσεις των παιδιών οικοδομούνται αργά και σταθερά με την καθοδήγηση του διδάσκοντα και του κατάλληλου παιδαγωγικού κλίματος, τέτοιο που να τους κρατάει ενεργητικούς. Όμως, για τον τομέα της ρομποτικής, σημαντικό ρόλο διαδραματίζει η φύση των δραστηριοτήτων και τα projects που αναλαμβάνουν να πραγματοποιήσουν οι ίδιοι οι μαθητές, ατομικά ή σε ομάδες.  

3. Γλώσσα Προγραμματισμού:   OzoBlockly

Το ρομποτάκι Ozobot (μοντέλο bit και EVO) προγραμματίζεται με «χρωματικά patterns» σε μια γλώσσα προγραμματισμού που κατάγεται από τη BLOCKLY με την ονομασία Ozoblockly και το οποίο λειτουργεί online στη διεύθυνση: http://ozoblockly.com/editor?mode=4

Η κεντρική σελίδα περιλαμβάνει, όπως συνηθίζεται, τρία μέρη:

στο αριστερό μέρος της οθόνης παρατίθενται οι 10 κατηγορίες εντολών, στο κεντρικό συναρμολογούνται οι εντολές – μπλοκ και στο δεξιό προσφέρονται τόσο τα χαρακτηριστικά τους όσο και επιλεγμένες δραστηριότητες προγραμματισμού τύπου BLOCKLY.

Ας δούμε τις δέκα κατηγορίες εντολών που περιλαμβάνονται στο περιβάλλον προγραμματισμού του ρομπότ Ozobot

  • Κίνηση (Movement)
  • Ακολουθία Γραμμής (Line Navigation)
  • Φωτεινά εφέ (Light effects)
  • Χρονομέτρηση (Timing)
  • Διακοπή – Τερματισμός (Terminate)
  • Λογική (Logic)
  • Μαθηματικά (Math)
  • Μεταβλητές (Variables)
  • Συναρτήσεις (Functions)

Για παράδειγμα, δίνονται οι εντολές που ανήκουν σε δύο κατηγορίες:

  • Οι εντολές της κατηγορίας  Κίνηση (Movement)

  • Οι εντολές της κατηγορίας Επαναλήψεις (Loops)

Σχόλιο 1: Έχοντας την εμπειρία από διάφορες εφαρμογές που πραγματοποίησα με το περιβάλλον BLOCKLY για το κινητό ρομπότ Thymio (https://www.eduportal.gr/el/ ), διαπιστώνω ότι και το ozoblockly προγραμματίζεται με τον ίδιο τρόπο.  Όμως, αυτό δεν σημαίνει ότι τα δύο περιβάλλοντα ταυτίζονται ως προς τις εντολές. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι ειδικές εντολές που αναφέρονται στα «χρώματα εδάφους» καθώς και στην «ακολουθία γραμμής».

Σχόλιο 2.Ακόμα και αν δεν έχουμε το ρομποτάκι Ozobot,  μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα περιβάλλον προσομοιωτή  OzoBlockly  ώστε να εξοικειωθούμε με τον προγραμματισμό για μικρά παιδιά σύμφωνα με το ozoblockly. https://games.ozoblockly.com/shapetracer-advanced?lang=en

4. Η «βιβλιοθήκη μαθημάτων» με το Ozobot

Μια ιδέα των δραστηριοτήτων, που μπορούν να πραγματοποιηθούν με τα ρομποτάκια Ozobot, παίρνουμε αν μελετήσουμε τα μαθήματα που προτείνονται στην επίσημη βιβλιοθήκη της ιστοσελίδας (https://portal.ozobot.com/lessons ).

Παρατήρηση 2: Με βάση τα χαρακτηριστικά του Ozobot σκέφτηκα ότι θα μπορούσε κανείς να επεκτείνει τις παιδαγωγικές του δραστηριότητες με τη χρήση άλλων εκπαιδευτικών ρομπότ εδάφους που έχουν αισθητήρα αναγνώρισης χρώματος (Για παράδειγμα, βλέπε μια πρώτη σχετική προσέγγιση με το ρομποτάκι Thymio στο Eduportal https://www.eduportal.gr/thymio25/ ). Έτσι, μπορούμε να μιλάμε για Remix μιας καλής ιδέας προγραμματισμού από ένα ρομποτάκι σε άλλο! Είναι μια πρόκληση, αξίζει να το δοκιμάζει κανείς.


Για περισσότερα……..

Α) Διευθύνσεις στο διαδίκτυο

Β) Βίντεο

Share Button