Εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στην...

27
Εισαγωγή Εισαγωγή της της εκπαιδευτικής ρομποτικής εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση δευτεροβάθμια εκπαίδευση Καθηγητές : Σουμέλα Ατματζίδου Κων/νος Σωτηρόπουλος

description

Εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση. Καθηγητές : Σουμέλα Ατματζίδου Κων/νος Σωτηρόπουλος. Γρήγορη ανασκόπηση. Κίνητρο και Σκοπός της εργασίας Τα ρομπότ Lego Mindstorms Τα LM ως εκπαιδευτικό εργαλείο Παρουσίαση των LM και του λογισμικού - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στην...

Page 1: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

ΕισαγωγήΕισαγωγήτης της εκπαιδευτικής ρομποτικήςεκπαιδευτικής ρομποτικήςστην πρωτοβάθμια καιστην πρωτοβάθμια καιδευτεροβάθμια εκπαίδευσηδευτεροβάθμια εκπαίδευση

Καθηγητές :Σουμέλα ΑτματζίδουΚων/νος Σωτηρόπουλος

Page 2: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

2/272/

Γρήγορη ανασκόπηση

Κίνητρο και Σκοπός της εργασίας

Τα ρομπότ Lego Mindstorms Τα LM ως εκπαιδευτικό εργαλείο Παρουσίαση των LM και του λογισμικού

Σχεδιασμός εκπαιδευτικού σεναρίου Υλικό μαθημάτων Εφαρμογή εκπαιδευτικού σεναρίου

Έρευνα – Συμπεράσματα

Μελλοντική έρευνα

Page 3: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

3/273/

Κίνητρο

Παρατηρούμε ότι οι μαθητές χάνουν το ενδιαφέρον τους όταν το πλαίσιο μάθησης δεν τους

παρακινεί αντιμετωπίζουν προβλήματα στην κατανόηση βασικών

εννοιών, όπως οι μεταβλητές, δομή επανάληψης κ.α., όταν τα προς επίλυση προβλήματα δεν προκαλούν το ενδιαφέρον τους.

η χρήση των LM μπορεί (σε πιο βαθμό;) να ενισχύσει το ενδιαφέρον των μαθητών για να

ενασχοληθούν δημιουργικά, ευχάριστα και αποτελεσματικά με τον προγραμματισμό και

να τους βοηθήσει να μεταφέρουν γνώσεις προγραμματισμού από το περιβάλλον των LM σε περισσότερο τυπικά περιβάλλοντα προγραμματισμού (π.χ. Visual Basic).

Page 4: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

4/274/

Σκοπός εργασίας

η ενασχόληση των μαθητών μας με νέες τεχνολογίες και καινοτόμες δράσεις με στόχο να διευρύνουν τους ορίζοντές τους να ενισχύσουν την αυτοπεποίθηση να αναπτύσσουν τη δημιουργικότητα τους και να αποκτήσουν πνεύμα ομαδικής συνεργασίας.

μέσα από μια διδακτική προσέγγιση με συνεργατικό και παιγνιώδη χαρακτήρα, με έμφαση στο στοιχείο της ευγενούς άμιλλας μεταξύ

των ομάδων.

Page 5: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

5/275/

Τα ρομπότ Lego Mindstorms ως εκπαιδευτικό εργαλείο

Γιατί τα LM Θεωρείται μία πρακτική και ευχάριστη προσέγγιση Ενθαρρύνει την συνεργασία μικρών ομάδων και την μεταξύ

τους διάδραση Βοηθά στη διαίρεση της εργασίας σε επιμέρους τμήματα με

ξεκάθαρους στόχους και απαιτήσεις Δίνει τη δυνατότητα υλοποίησης ρεαλιστικών σεναρίων

Μια παλιά κινέζικη παροιμία:«Ακούω και ξεχνάω,

βλέπω και θυμάμαι, κάνω και

καταλαβαίνω»

Page 6: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

6/276/

Τα ρομπότ Lego Mindstorms

Τα LM είναι ένα σχετικά καινούργιο προϊόν της Lego (πρωτοεμφανίστηκαν το 1998)

ανήκει στην κατηγορία των λεγόμενων «kit 3ης γενιάς» (http://mindstorms.lego.com/)

Εύκολα προγραμματιζόμενα ρομπότ που περιλαμβάνουν Τουβλάκια Κινητήρες αισθητήρες και άλλα εξαρτήματα

Τα ρομπότ με την χρήση κατάλληλων περιβαλλόντων ανάπτυξης προγραμμάτων μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να εκτελούν μία σειρά ενεργειών και να αντιδρούν σε ερεθίσματα που δέχονται οι αισθητήρες τους

Page 7: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

7/277/

Τα LM ως εκπαιδευτικό εργαλείο

Θετικά συμπεράσματα Τα ρομπότ βοήθησαν σημαντικά στην μετάδοση γνώσης

βασικών εννοιών προγραμματισμού (Καρατράντου, Τάχος & Αλιμήσης, 2005; Beisser, 2006).

Σε μαθητές γυμνασίου – λυκείου καταγράφηκαν θετικά αποτελέσματα σε ότι αφορά το ενδιαφέρον των μαθητών κατά την διάρκεια των μαθημάτων καθώς και στην επίτευξη των εκπαιδευτικών στόχων που είχαν τεθεί (Dagdilelis et al., 2005).

Page 8: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

8/278/

ΝΧΤ Lego Mindstorms

Θύρες εισόδου

Θύρες εξόδου

Διακόπτηςανοίγματος/κλεισίματοςΚουμπίεκτέλεσης προγράμματος

Επιλογέας προγράμματος

Οθόνη προβολής μηνυμάτων(LCD)

Υποδοχή τροφοδοσίας(μετασχηματιστή)

Page 9: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

9/279/

ΠεριβάλλονLEGO MINDSTORMS Edu NXT

Page 10: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

10/2710/

Εφαρμογή εκπαιδευτικού σεναρίου

Μαθητές

Ε΄ και ΣΤ΄ τάξης Δημοτικού (ηλικίας 11 – 12 χρονών) Β΄, Γ΄ τάξης Επαγγελματικού Λυκείου (ηλικίας 16 – 18 χρονών). Τρεις μαθητές ανά ομάδα

Εφαρμογή εκπαιδευτικού σεναρίου 2 διαδοχικά έτη 1ο έτος (συμμετείχαν 20 μαθητές)

Φάση προπόνησης 6 συνεδρίες

Φάση πρόκλησης 1 συνεδρία Αγώνας

2ο έτος (συμμετείχαν 25 μαθητές) Φάση προπόνησης

12 συνεδρίες Φάση πρόκλησης

Αγώνας σε επίπεδο σχολείου Συμμετοχή στον 1ο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Ρομποτικής

Page 11: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

11/2711/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία

1η προπόνηση: παρουσίαση των ρομπότ LM δημιουργία ομάδων μαθητών επίδειξη της λειτουργίας των δύο ρομπότ που έχουν

κατασκευαστεί από τους εκπαιδευτές διανέμετε έντυπο υλικό στο οποίο περιγράφεται:

α) η πορεία των μαθημάτων σε βάθος χρόνου, β) το πλάνο κάθε μαθήματος, γ) τα Lego Mindstorms, δ) το περιβάλλον Lego Mindstorms Edu NXT και η

εγκυκλοπαίδεια Constructopedia.

Page 12: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

12/2712/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία

2η προπόνηση: ο εκπαιδευτής

αναθέτει στις ομάδες την εργασία της ημέρας και μοιράζει το υποστηρικτικό υλικό, σε ηλεκτρονική ή

έντυπη μορφή. οι μαθητές

κατασκευάζουν το δικό τους ρομπότ, ακολουθώντας βηματικές οδηγίες και

εκτελούν τα πρώτα τους προγράμματα (χρήση κινητήρων).

Page 13: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

13/2713/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία

3η – 4η προπόνηση: εκμάθηση βασικών εντολών εισόδου-εξόδου κάνοντας

χρήση του αισθητήρα αφής εισαγωγή στις βασικές δομές προγραμματισμού,

ακολουθίας και επιλογής

5η – 6η προπόνηση: εκμάθηση εντολών δομής επανάληψης με τη λειτουργία

των αισθητήρων αφής και φωτός. παρουσίαση προγραμματιστικές εννοιών, όπως για

παράδειγμα αυτή του μετρητή.

Page 14: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

14/2714/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία

Οι μαθητές κατά την διάρκεια των προπονήσεων προσπαθούν να υλοποιήσουν τα προγράμματά τους με

τον βέλτιστο δυνατό τρόπο (ταχύτητα και αποτελεσματικότητα εκτέλεσης).

χρησιμοποιούν έτοιμα block πειραματίζονται αλλάζοντας τις τιμές διαφόρων

παραμέτρων δημιουργούν νέες ομάδες εντολών (MyBlocks) βελτιώνουν κατασκευαστικά το ρομπότ τους ανταλλάσουν απόψεις και συζητούν για τα πιθανά

σενάρια του διαγωνισμού παρατηρούν και καταγράφουν σχόλια στο ημερολόγιο

Page 15: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

15/2715/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία

Παράλληλα οι εκπαιδευτές τονίζουν στους μαθητές τη σημαντικότητα της ομαδικής

δουλειάς και της συνεργασίας, ενισχύουν την ευγενή άμιλλα μεταξύ τους προσεγγίζουν τα προβλήματα που δημιουργούνται ανάμεσα στα

μέλη των ομάδων και τα χρησιμοποιούν για να ανατροφοδοτούν την τάξη, βοηθώντας με αυτό τον τρόπο τη συνεργασία μεταξύ των παιδιών.

φροντίζουν να κατανοήσουν ότι τελικά όλοι θα είναι νικητές, συμμετέχοντας ενεργά στην παραπάνω εκπαιδευτική διαδικασία.

Η ομαδική συνεργασία δημιουργεί μια δυναμική που επιτρέπει στα μέλη της ομάδας να ξεπεράσουν τα ατομικά τους όρια σκέψης και πράξης, τα οποία κάθε μέλος ατομικά εκτός ομάδας δεν θα

μπορούσε να αναπτύξει (Ματσαγγούρας 2000)

Page 16: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

16/2716/

Δομή σεναρίου ανά συνεδρία

Φάση πρόκλησης: συνεδρία προετοιμασίας

Οι εκπαιδευτές παρουσιάζουν την τελική πρόκληση και δίνουν λεπτομερείς οδηγίες στις ομάδες για το σενάριο που πρέπει να υλοποιήσουν αλλά και τον τρόπο βαθμολόγησής τους.

Οι μαθητές πειραματίζονται και δημιουργούν τα προγράμματα για τον αγώνα.

αγώνας

Page 17: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

17/2717/

Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (1/4)

1) Η ενασχόληση των παιδιών με το ρομπότ LM συνετέλεσε στην εξοικείωση των παιδιών με τις αρχές του

δομημένου προγραμματισμού, κατανόησαν ευκολότερα προγραμματιστικές έννοιες

(π.χ. όπως αυτή του μετρητή, της σημαίας, της επανάληψης κ.α.), τις οποίες κατά την διδασκαλία του μαθήματος του προγραμματισμού (Pascal, Visual Basic) είχαν πρόβλημα να τις αντιληφθούν και τις εφαρμόσουν.

Χαρακτηριστική δήλωση μαθητή:«…καταλαβαίνω καλύτερα μια δομή επανάληψης, όταν είναι

να κάνω το ρομπότ να κτυπήσει σε ένα εμπόδιο 3 φορές και να σταματήσει. Έτσι έχει ενδιαφέρον..»

Page 18: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

18/2718/

2) Χρησιμοποιώντας τα ρομπότ οι προγραμματιστικές έννοιες αποκτούν νόημα για τους μαθητές χάρη στην άμεση ανάδραση που υπάρχει ανάμεσα στο αλγόριθμο και την υλοποίησή του.

3) Τα παιδιά έδειξαν τη διάθεση να «μειώσουν» τον αντίπαλο, συγκεκριμένα σκέφτηκαν με ποιον τρόπο θα μπορούσαν να επηρεάσουν αρνητικά τη λειτουργία του ρομπότ της άλλης ομάδας.

Χαρακτηριστική ερώτηση μαθητή:

«… θα μπορούσαμε να στείλουμε λανθασμένη εντολή στο ρομπότ της άλλης ομάδας»;

Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (2/4)

Page 19: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

19/2719/

Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (3/4)

4) Οι μαθητές κατά τη διδασκαλία νέων εντολών (εκμάθηση της γλώσσας προγραμματισμού Visual Basic) παρατηρήθηκε ότι τις συνέδεαν με αντίστοιχες δραστηριότητες τους στα ρομπότ και αυτό τους βοηθούσε να τις κατανοήσουν καλύτερα και ευκολότερα.

5) το κίνητρο του ανταγωνισμού ανάμεσα στις δύο ομάδες κατά την τελική πρόκληση ήταν αυτό που κράτησε αμείωτο το ενδιαφέρον των μαθητών

να ξεπεραστούν οι όποιες δυσκολίες και

ενίσχυσε σημαντικά την διάθεση των μαθητών για ενασχόληση με το προγραμματισμό.

Page 20: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

20/2720/

Αποτελέσματα – Παρατηρήσεις (4/4)

6) Η πτυχή του παιχνιδιού προέτρεπε τα παιδιά να είναι περισσότερο δημιουργικά αντιμετωπίζοντας τον προγραμματισμό του ρομπότ ως μία ψυχαγωγική και ευχάριστη ενασχόληση.

Ο ενθουσιασμός των παιδιών είναι εμφανής στα σχόλια τους:

«Γιατί δεν τα χρησιμοποιούμε στο μάθημα;»

«Θα ήθελα πολύ να έχω ένα στο σπίτι. Πως μπορώ να το αγοράσω;»

«Θα μπορούμε να παίζουμε με τα ρομπότ και μετά;»

Page 21: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

21/2721/

Μελλοντική έρευνα (1/2)

Μελλοντικός μας στόχος είναι η:

Συνέχεια του κύκλου των μαθημάτων και εμπλουτισμός τους με νέο υλικό

Διερεύνηση του επίπεδου των γνώσεων που μπορούν να μεταδοθούν

Προσπάθεια εύρεσης του βέλτιστου χρόνου διεξαγωγής των μαθημάτων

Ενασχόληση περισσοτέρων ομάδων μαθητών

Page 22: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

22/27

1ο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Ρομποτικής 2009

Στα πλαίσια του 1ου Πανελλήνιου Διαγωνισμού Ρομποτικής συμμετείχαμε με 5 ομάδες (1 Δημοτικού και 4 Λυκείου)

από τις οποίες οι 2 κατέλαβαν

την 2η θέση στην κατηγορία του Λυκείου και

την 3η θέση στην κατηγορία του Δημοτικού

Page 23: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

23/27

Η ομάδα εκπαιδευτικής ρομποτικής 2009

23/

Page 24: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

24/27

Η ομάδα σε δράση …

24/

Page 25: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

25/27

Με τα βραβεία

25/

Page 26: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

26/27

Κάλαντα με τα ρομποτάκια…

Page 27: Εισαγωγή της  εκπαιδευτικής ρομποτικής στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση

Ευχαριστούμε..