ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ: Εργαλείο Μάθησης ή ένα ακόμη παρεξηγημένο και παρερμηνευμένο «δάνειο»;

Πολλά έχουν ειπωθεί για την εκπαιδευτική ρομποτική στις μέρες μας. Και ενώ από τη δεκαετία του 1970 στη Δύση αναπτυσσόταν η είσοδος της ρομποτικής στην εκπαί­δευση, στην Ελλάδα μόλις τα τελευταία χρόνια έχει γίνει της «μόδας» το σλόγκαν: «...και ολίγον ρομποτική».

Ως χώρα του ολίγον απ' όλα, εισαγάγαμε και την εκπαιδευτική Ρομποτική. Γεγονός που προκαλεί σύγχυση και μερικές φορές στρεβλή αντίληψη στους γονείς για το περί τίνος πρόκειται, αναφέροντας τον όρο και όχι άδικα και τυχαία.

Ας προσπαθήσουμε, όμως, να βάλουμε μια τάξη στην ατάκτως ερριμμένη πληροφό­ρηση ή και παραπληροφόρηση και ας ξεκινήσουμε διασαφηνίζοντας το ρόλο της στην εκπαίδευση.

Η εκπαιδευτική ρομποτική διδάσκει στους μαθητές τον τρόπο να εργάζονται ομαδικά (ομαδοσυνεργατική μάθηση), ή ίδια ενσωματώνει στοιχεία μαθηματικών, φυσικής, ηλεκτρολογίας και όχι μόνο, κατά συνέπεια ενισχύει, μέσω της πράξης, την γνώση των μαθητών στους επιστημονικούς αυτούς τομείς, δεδομένου πως συνδυάζει, μέσω των συνδεσμολογιών και των υλικών, την πράξη με τη θεωρία. Έτσι ο μαθητής κατα­νοεί καλύτερα την έννοια της ωμικής αντίστασης, τους νόμους των ρευμάτων, την έννοια της διαφοράς δυναμικού κατασκευάζοντας απλά το κύκλωμα ενός φωτεινού σηματοδότη ή μιας διάταξης με led. Ενισχύει παράλληλα στους μαθητές τη λήψη αποφάσεων καθότι κάθε βήμα προς την υλοποίηση του κυκλώματος αυτοματισμού ή της ρομποτικής μονάδας απαιτεί το σχεδίασμά, τη μελέτη περιπτώσεων και φυσικά τη λήψη αποφάσεων.

Η εκπαιδευτική ρομποτική διδάσκει το σχεδιασμό, την ανάλυση, την εφαρμογή και τη λειτουργία των ρομπότ. Τα ρομπότ περιλαμβάνουν αρθρωτά ρομπότ, κινητά ρο­μπότ ή αυτόνομα οχήματα. Στις μέρες μας είναι εφικτό να διδάσκεται από τα δημο­τικά σχολεία έως τα μεταπτυχιακά και διδακτορικά προγράμματα. Η ρομποτική μπο­ρεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παρακίνηση και τη διευκόλυνση της διδασκα­λίας άλλων, συχνά θεμελιωδών, θεμάτων, όπως προγραμματισμός υπολογιστών, τε­χνητή νοημοσύνη ή σχεδιασμός μηχανικής.

Οι μηχανικοί ρομποτικής από την πλευρά τους σχεδιάζουν τα ρομπότ, τα συντηρούν, αναπτύσσουν νέες εφαρμογές γι' αυτά και διεξάγουν έρευνες για να επεκτείνουν τις δυνατότητες της ρομποτικής. Τα ρομπότ έχουν γίνει ένα δημοφιλές εκπαιδευτικό εργαλείο σε γυμνάσια και λύκεια, καθώς και σε πολλά καλοκαιρινά campus νεολαίων στη Δύση και στην Ασία, αυξάνοντας το ενδιαφέρον για τον προγραμματισμό, τη τε­χνητή νοημοσύνη και τη ρομποτική μεταξύ των μαθητών. Τα μαθήματα πληροφορι­κής του πρώτου έτους στα διάφορα πανεπιστήμια περιλαμβάνουν τώρα τον προ­γραμματισμό ενός ρομπότ εκτός από τα παραδοσιακά μαθήματα που βασίζονται στην τεχνολογία λογισμικού.

Και το ερώτημα πηγάζει αυτόχρημα και αυτοδικαίως: Και από πού πρέπει να ξεκινή­σουμε;

Η Αρχή είναι το ήμισυ του παντός και εν Αρχή είναι ο Λόγος

Από κάπου πρέπει να ξεκινήσουμε και φυσικά όχι από το τέλος ή τη μέση. Βασικό συστατικό στοιχείο, λοιπόν, στην αλγοριθμική σκέψη αποτελεί ένα σημαντικό εργαλείο που λέγεται Γλώσσα. Θα φέρω ένα απλό παράδειγμα ώστε να γίνουμε κατανοητοί: Ξεκινά το μάθημα αλγορίθμων και συναντούμε μπροστά μας ξαφνικά τη δομή επιλο­γής IF (ΑΝ). Θέτουμε, λοιπόν, το ερώτημα στο μαθητή: «Κάτω από ποια συνθήκη ο­λοκληρώνεις το σχολείο; Και η απάντηση που λαμβάνουμε, συνήθως, είναι ένα ση­μαντικό λάθος: «Όταν τελειώσω την Γ Λυκείου». Η χρήση του χρονικό-υποθετικού ΟΤΑΝ, στην απάντηση δηλώνει τη βεβαιότητα πως κάποια στιγμή θα συμβεί να φτά­σει ο μαθητής στην Γ Λυκείου ενώ η σωστή απάντηση εμπεριέχει το υποθετικό: «ΑΝ φτάσω στην Γ Λυκείου», το οποίο εμπεριέχει και την πιθανότητα να μην φτάσει ποτέ. Το βασικό αυτό λάθος στη χρήση του λόγου είναι και η ουσία της εκπαιδευτικής ρο­μποτικής. Είναι η αφετηρία της ώστε αυτή να καταστεί πραγματικό εργαλείο μάθη­σης και όχι μια επιπλέον ατραξιόν απογυμνωμένη από κάθε εκπαιδευτικό περιεχό­μενο.

Αντιμετωπίζοντας τέτοιου είδους θέματα και ενασχολούμενοι με την εκπαιδευτική ρομποτική από το 2002, στη MicroLab, αποφασίσαμε να απορρίψουμε κάθε πατρονάρισμα από εταιρείες εκπαιδευτικής ρομποτικής και να διεξάγουμε το δικό μας πα­ρακινδυνευμένο «πείραμα» όχι διότι θεωρούμε εαυτόν ανώτερο ή καλύτερο αλλά επειδή προσπαθήσαμε να δώσουμε λύση στις αντικειμενικές δυσκολίες που αντιμε­τωπίζαμε στην πράξη της διδασκαλίας όπως αυτή που σας περιγράφαμε πριν. Τελικά εκ του αποτελέσματος επιβραβευτήκαμε καθότι μας κατέταξε σε ένα από τα καλύ­τερα εκπαιδευτήρια πληροφορικής στην Ελλάδα.

Αποτελεί, έτσι, πεποίθησή μας πλέον πως για να ξεκινήσει κάποιος ρομποτική σε ε­πίπεδο εκπαίδευσης οφείλει να μάθει τη Γλώσσα στην βάση της Λογικής της χρήσης και όχι όπως χρησιμοποιείται στην καθομιλουμένη. Γι' αυτό ένα πρόγραμμα σπου­δών που σέβεται κατ' αρχάς τον εαυτό του και κατ' επέκταση τον μαθητή οφείλει κατ' αρχήν να διδάσκει στους μαθητές την αλγοριθμική σκέψη, τη λογική και τη γλώσσα, στη συνέχεια γλώσσες προγραμματισμού ενώ παράλληλα να διδάσκει μα­θήματα ηλεκτρολογίας, φυσικής, μαθηματικών και μηχανικής προσαρμοσμένα στο μαθησιακό υπόβαθρο των μαθητών του.

Το στάδιο της σύνθεσης και της διασύνδεσης λογισμικού (κώδικα) και μηχανής (ρο­μπότ) ακολουθεί ώστε να ολοκληρώσει το αρχικό πλαίσιο αυτού που βαφτίσαμε εκ­παιδευτική ρομποτική.

Η ελευθερία του εκπαιδευτικού και η φαντασία στην εκπαίδευση

Όλα αυτά όμως δεν θα είχαν κανέναν αποτέλεσμα χωρίς την ελευθερία. Ο καταρτι­σμένος καθηγητής-τρια αν δεν έχει τους βαθμούς ελευθερίας να αναδείξει τις δικές του δεξιότητες, να ξεδιπλώσει τη δική του προσωπικότητα και να την εφαρμόσει α­κριβώς πάνω στο προαναφερθέν πρόγραμμα σπουδών, υπηρετώντας παράλληλα τη βασική φιλοσοφία του, τότε θα είναι αποτυχημένος όχι επειδή δεν έχει τα προσόντα αλλά επειδή εφαρμόζει ένα ξένο γι' αυτόν κανονιστικό και αυστηρό πρόγραμμα που διαθέτουν τα κάθε λογής «πακέτα» εκπαίδευσης που έχουν διαφόρων λογής εται­ρείες (που στη πλειοψηφία τους αποτελούν ξενικά δάνεια μεταφρασμένα α λα ελλη­νικά).

Μην υπερασπίζουμε τα δικαιώματα των «καταπιεσμένων» αλλά να τους αφήσουμε ελεύθερους να έχουν λόγο να τα υπερασπιστούν μόνοι

Μια, επιπλέον, αρχή μας είναι να αφήνουμε τα ίδια τα παιδιά να προβάλουν και να παρουσιάζουν τις δικές τους ρομποτικές κατασκευές. Στις εκθέσεις Ρομποτικής, Αυ­τοματισμών και Λογισμικών που διοργανώνουμε, οι ίδιοι οι μαθητές είναι αυτοί που παρουσιάζουν τις κατασκευές τους στους επισκέπτες ενώ εμείς κάνουμε τα διακοσμητικά στοιχεία. Ομολογουμένως είναι μεγάλη έκπληξη για όλους να βλέπουν τους μικρούς και μεγαλύτερους μαθητές μας, των τμημάτων προγραμματισμού και ρο­μποτικής, να παρουσιάζουν τα έργα τους. Ιδιαίτερη έκπληξη προκάλεσε το γεγονός και στο Patras Science Festival στα μέλη ΔΕΠ του Πανεπιστήμιου που μας επισκέφτηκαν θαυμάζοντας τους μικρούς μαθητές μας να τους παρουσιάζουν τα ρομποτικά συ­στήματα που είχαν κατασκευάσει.

Ποιοι είμαστε και τι κάνουμε

Η εκπαιδευτική ομάδα της MicroLab Robotics αποτελείται από δύο Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς κ Μηχανικούς Η/Υ, από έναν Μηχανικό Η/Υ/ από έναν Μηχανικό ΑΣΠΑΙΤΕ και την φιλόλογο μας, εξειδικευμένη καθηγήτρια Microsoft Instructor.

Στην εκπαιδευτική ρομποτική χρησιμοποιούμε όλους τους τύπους μικροεπεξεργαστών της Arduino, τον μικροεπεξεργαστής της Raspberry καθώς και το μικροεπεξεργαστή της Lego, EV3. Ανάμεσα σε αυτούς οι δύο πρώτοι σαφώς υπερτερούν στη δυ­νατότητα επεκτασιμότητας και των εκατοντάδων shield modules, αισθητήρων, κινη­τήρων που μπορούν να προσαρμόσουν πάνω τους και αυτός είναι ο λόγος που κα­θιερώσαμε την εφαρμογή τους στην εκπαιδευτική ρομποτική.

Σε επίπεδο γλωσσών προγραμματισμού, πέραν των βασικών εννοιών αλγορίθμων που διδάσκονται οι μικρότεροι μαθητές μας (scratch, ψευδογλώσσα, hour of code etc) οι κύριες γλώσσες που διδάσκονται είναι Python, Java, C++. Ωστόσο διοργανώνουμε παράλληλα κάθε καλοκαίρι αλλά και στη διάρκεια του ακαδημαϊκού έτους σε­μινάρια των γλωσσών προγραμματισμού και ανάμεσα σε αυτές που έχουν διδαχθεί είναι Fortran, Pascal, HTML, CSS, Javascript etc.

Παράλληλα από το 2017 έχουμε συστήσει ερευνητική ομάδα ρομποτικής η οποία πέρα από την παγκόσμια πρωτοτυπία του MicroLab Arduino Radar, έχει κατασκευά­σει αυτοκίνητο παράλληλης στάθμευσης, το έξυπνο σπίτι το οποίο ελέγχεται μέσω διαδικτύου από οποιοδήποτε σημείο του πλανήτη όσον αφορά στις ηλεκτρικές συ­σκευές του, την υγρασία (εσωτερική-εξωτερική), την παραβίαση θυρών αλλά και την ανίχνευση εξωτερικών κινδύνων μέσω αισθητήρων σόναρ. Η ομάδα ήδη έχει σχεδιά­σει τα επόμενα πρωτότυπα ρομποτικά συστήματα που θα μας απασχολήσουν την επόμενη χρονιά.

Στόχος και σκοπός της ομάδας είναι να αποδείξει πως κι εμείς οι Έλληνες μπορούμε -και μπορούμε ίσως καλύτερα-, να δώσει βήμα σε νέους επιστήμονες να αναδείξουν το ιδιαίτερο ταλέντο τους και με τις κατασκευές της να βοηθήσει στη λύση σε καθη­μερινά αλλά και οικουμενικά προβλήματα της ανθρωπότητας, όπως αυτό της ενερ­γειακής κρίσης.

Η MicroLab προσπαθεί να λειτουργήσει ως κάτι παραπάνω από ένα εργαστήρι πλη­ροφορικής. Ελπίζουμε να είμαστε σε καλό δρόμο, αν και τα έξωθεν μηνύματα επιβε­βαιώνουν αυτή την ελπίδα, καθότι το 2017 δημοσιεύσαμε με τεράστια επιτυχία το MicroLab Aduino Radar, το 2018 υπήρξαμε ανάμεσα στα πρόσωπα χρονιάς στην Πε­λοπόννησο, ενώ το 2019 προσκληθήκαμε στο Patras Science Festival. Την ίδια χρονιά είχαμε την τιμή να γίνουμε και επίσημος επιστημονικός συνεργάτης του «ΟΔΥΣΣΕΑ», του υπεραυτόματου οχήματος-εργαστηρίου που διαθέτει Το Χαμόγελο του Παιδιού.

Σε κάθε περίπτωση θα είναι χαρά μας να σας υποδεχτούμε στο φιλόξενο εργαστήρι μας για να μας γνωρίσετε και να σας παρουσιάσουμε με κάθε λεπτομέρεια το πλουραλιστικό πρόγραμμα σπουδών μας.

Ομάδα Εκπαιδευτικής Ρομποτικής MicroLab