La robotica educativa (RE) è un termine ampio che si riferisce a una raccolta di attività, programmi didattici, piattaforme fisiche, risorse educative e filosofia pedagogica. Ci sono molte scuole che usano l’insegnante di robot.
RE è un mezzo di apprendimento in cui partecipano persone motivate dalla progettazione e dalla costruzione delle proprie creazioni. Queste creazioni sono fornite prima mentalmente e poi in forma fisica e sono costruite con diversi tipi di materiali e controllate da un sistema informatico.
Definizione
Il principale obiettivo della robotica educativa è fornire una serie di esperienze per facilitare lo sviluppo di conoscenze, abilità e attitudini da parte dello studente per la progettazione, l’analisi, l’applicazione e il funzionamento dei robot. Il termine robot qui è usato in modo piuttosto ampio e può includere robot articolati, robot mobili o veicoli autonomi di qualsiasi dimensione. Il rigore dell’approccio può essere ridimensionato in base al background del target di riferimento e può essere adatto per gli studenti attraverso l’intero spettro educativo, dai programmi delle scuole elementari o dei laureati.
Un obiettivo alternativo o secondario è usare la robotica come applicazione tangibile ed eccitante per motivare e facilitare l’istruzione di altri argomenti, spesso fondamentali, come la programmazione di computer, l’intelligenza artificiale o la progettazione ingegneristica.
Lo scopo della robotica pedagogica è quello di sfruttare il desiderio degli studenti di interagire con un robot per favorire i processi cognitivi. Martial Vivet propone la seguente definizione di robotica pedagogica:
È l’attività di ideazione, creazione e messa in opera, a scopi pedagogici, di oggetti tecnologici che riproducono fedelmente e in modo significativo i processi e gli strumenti robotici utilizzati quotidianamente, soprattutto nell’ambiente industriale.
Le differenze tra robotica educativa e robotica educativa sono:
Robotica educativa: utilizza kit e materiali commerciali, che nella maggior parte dei casi sono costosi, fanno ampio uso di sensori e motori, si concentrano sulla cibernetica, sono considerati anche integrativi e permettono di passare dal concreto all’astratto.
La robotica pedagogica: impiega materiali a basso costo, compresi quelli riciclati, e integra diverse aree di conoscenza con enfasi su matematica, scienze naturali e tecnologia. Si impara a conoscere i computer anche senza un computer e, come la robotica educativa, si passa dal concreto all’astratto.
Inoltre, la robotica come risorsa educativa consente di sviluppare la conoscenza naturale della scienza e della tecnologia in generale. In particolare se viene utilizzata la metodologia STEM (scienza, tecnologia, ingegneria e matematica).
Metodologia di insegnamento
Un corso di robotica educativa inizia con l’approccio dell’insegnante a una sfida per gli studenti a risolvere utilizzando materiali didattici come parti meccaniche, componenti elettronici e elementi di fissaggio, supportati da strumenti informatici, consentono la generazione di prototipi programmabili per soddisfare compiti che risolvono il problema posto nella sfida, il processo di ideazione, progettazione, assemblaggio e avvio del prototipo arricchisce il processo di apprendimento dello studente.
In questi corsi agli studenti vengono presentate sfide in cui sono inclusi concetti fisici, matematici e tecnologici. In questo modo gli studenti lavorano concetti che hanno studiato in varie materie del curriculum scolastico ufficiale in modo pratico. Questo motiva gli studenti nell’apprendimento di queste materie, dal momento che possono sperimentare le applicazioni pratiche di ciò che hanno studiato in teoria.
E durante tutto il corso del processo deve essere sollevato il livello di difficoltà delle sfide. Quest’ultimo consentirà di mantenere l’equilibrio tra la difficoltà della sfida e la capacità del bambino di risolverlo. Ciò impedisce al bambino di essere frustrato dal non essere in grado di risolvere le sfide o di annoiarsi essendo troppo semplice per le proprie capacità.
Ci sono nuove tendenze educative in cui gli studenti combinano materiali fisici con un software che semplifica e porta a risultati che danno agli studenti una comprensione di ciò che è successo lì. In questo modo, gli studenti sono in grado di comprendere ed estrapolare le conoscenze acquisite attraverso questa metodologia e sono in grado di applicarle in altre materie.
Attraverso l’integrazione di diverse aree di conoscenza, è possibile ottenere risultati considerevoli. La robotica è un esempio dell’integrazione di diverse aree della conoscenza; Attraverso questa disciplina, i sistemi meccanici, elettrici, elettronici, informatici e di comunicazione sono integrati.
Le seguenti sono le principali aree di lavoro della robotica pedagogica:
Supporto nell’istruzione primaria e secondaria;
Adulti nella formazione professionale;
Robotica applicata alle persone disabili;
Robotica come strumento di laboratorio;
La robotica pedagogica per facilitare lo sviluppo di processi e rappresentazioni cognitive;
Analisi e riflessioni sulla robotica educativa e le sue applicazioni.
Origine
La robotica educativa si concentra principalmente sulla creazione di un robot con l’unico scopo di sviluppare in modo molto più pratico e didattico le capacità motorie e cognitive di coloro che li usano. In questo modo si intende stimolare l’interesse per le scienze dure e motivare un’attività sana. Fai in modo che il bambino raggiunga un’organizzazione di gruppo, discussioni che permettano di sviluppare abilità sociali, rispettare il turno di ognuno per esporre e imparare a lavorare in gruppo.
La robotica educativa ha le sue origini intorno agli anni ’60, quando un gruppo di ricercatori del Laboratorio di Media del Massachusetts Institute of Technology propose la costruzione di dispositivi tecnologici che permettessero ai bambini di interagire e programmarli per eseguire determinate azioni. È qui che il gruppo di ricerca ha stabilito l’accordo con la società LEGO per sviluppare quello che era noto come LEGO / Logo, consistente nell’integrazione di elementi lego con elementi di programmazione che potevano essere eseguiti da un computer. Più tardi, intorno agli anni ’80, la società LEGO aveva già diffuso queste attrezzature o giocattoli in tutto il mondo a scopo didattico.
fasi
pensa che un robot sia costruito usando cavi e attrezzature per farlo nella vita reale, ma non è questo il caso, perché nella Robotica Educativa è inizialmente pensato per creare un robot attraverso un computer. Questo viene fatto grazie all’aiuto di programmi speciali come xLogo (usando una versione gratuita di questo), dove viene fatto un piccolo studio per vedere se questo robot è praticabile o meno nella realtà. Qui, sul computer, viene stabilita la funzione che questo robot eseguirà, che sono specifici per eseguire piccoli compiti (come portare oggetti o pulire cose, per esempio) e puoi vedere sullo schermo l’aspetto di questo robot . Successivamente, eliminando e sistemando, procediamo a utilizzare i materiali per realizzarlo nella realtà.
A questo punto, vengono utilizzati vari materiali, dai componenti del sistema di costruzione come Lego, Múltiplo o Robo-Ed, ai materiali di scarto che non vengono utilizzati a casa (come scatole di cartone e circuiti dismessi). Anche se vengono utilizzati anche materiali di classe come metalli o altri derivati.
Le fasi che sono divise Educational Robotica:
Analisi del problema, in cui l’ambiente è studiato ed esplorato per proporre il problema da risolvere.
Design, in cui le possibili soluzioni al problema sono progettate utilizzando il kit di robotica.
Costruzione, in cui il modello è costruito con le parti e i materiali necessari per dargli movimento. Per questo viene utilizzato il kit di robotica.
Programmazione, in cui i movimenti e i comportamenti del prototipo sono programmati attraverso il software.
Test, in cui il modello viene costruito utilizzando il kit di robotica con le parti necessarie per dargli movimento.
Documentazione, in cui sono raccolte le prove che dimostrano la funzionalità del design.
Presentazione, in cui il prototipo creato viene esposto come soluzione alternativa al problema che era evidente nell’ambiente.
E prima di iniziare a sviluppare le fasi, si deve tener conto che una situazione difficile deve essere posta agli studenti; che l’aula debba essere organizzata in team secondo lo sviluppo delle competenze e delle capacità; e che dovrebbe essere fornito un foglio in cui ogni gruppo può fare un inventario dei materiali.
obiettivi
Alcuni obiettivi dell’educazione alla robotica sono:
Rendi gli studenti più ordinati.
Promuovi esperimenti, in cui gli errori fanno parte dell’apprendimento e dell’auto-scoperta.
Sii più responsabile delle tue cose.
Sviluppa una maggiore mobilità nelle tue mani.
Sviluppa le tue conoscenze
Sviluppare competenze di gruppo, consentendo la socializzazione delle persone.
Sviluppa le tue capacità creative.
Essere in grado di osservare ogni dettaglio.
Conoscere il funzionamento del linguaggio di programmazione.
Sviluppa l’apprendimento in modo divertente.
Adattare gli studenti agli attuali processi di produzione, in cui l’automazione svolge un ruolo molto importante.
In particolare, gli obiettivi di educazione della prima infanzia sono i seguenti:
Sviluppa abilità e abilità importanti per il tuo futuro.
Risolvi le sfide sollevate durante il gioco.
Promuovere la creatività e l’innovazione.
Stabilire relazioni tra oggetti nello spazio.
Costruire progressivamente relazioni spazio-temporali.
E gli obiettivi di Robotica educativa con studenti disabili sono:
Essere educativi e / o terapeutici.
Aiuta a ottenere un’attività a pagamento.
Siate ausiliari nella realizzazione di attività della vita quotidiana.
Materiali utilizzati nella robotica educativa
Nella robotica educativa e del tempo libero vengono spesso utilizzati dispositivi chiamati interfacce di controllo, o più controllori colloquiali, 18 la cui missione è di riunire in un unico elemento tutti i sistemi di conversione e condizionamento necessari a un PC personal computer per fungere da cervello di un controllo automatico sistema o un robot. Le interfacce di controllo possono quindi essere definite come schede I / O multifunzione (ingresso / uscita), che sono collegate al computer attraverso una delle porte di comunicazione dello stesso e fungono da interfaccia tra esso ei sensori e gli attuatori di un sistema di controllo .
Le interfacce forniscono, in generale, una o più delle seguenti funzioni:
Ingressi analogici, che convertono i livelli analogici di tensione o corrente in informazioni digitali elaborabili dal computer. Diversi sensori analogici possono essere collegati a questo tipo di ingressi, ad esempio un LDR (resistenza dipendente dalla luce).
Uscite analogiche, che convertono le informazioni digitali in corrente o tensione analogiche in modo che il computer possa controllare eventi del “mondo reale”. La sua missione principale è quella di utilizzare diverse apparecchiature di controllo: valvole, motori, servomeccanismi, ecc.
Ingressi e uscite digitali, utilizzati in applicazioni in cui il sistema di controllo deve solo discriminare lo stato di una grandezza digitale (ad esempio un sensore di contatto) e decidere se agire o meno su un elemento in un determinato processo, ad esempio attivazione / disattivazione di un’elettrovalvola.
Conteggio e tempistica, alcune schede includono questo tipo di circuiti utili nel conteggio degli eventi, la misurazione della frequenza e dell’ampiezza degli impulsi, la generazione di segnali e impulsi dell’onda quadra e la cattura dei segnali nel momento preciso.
Alcune delle interfacce di controllo più avanzate dispongono anche dell’elettronica precisa per il condizionamento e la conversione dei segnali, con il proprio microprocessore e memoria. Pertanto, sono persino in grado di memorizzare piccoli programmi di controllo trasmessi da un computer che possono quindi eseguire anche se non sono più collegati ad esso.
Alcuni dispongono anche di librerie di programmazione I / S per consentire l’uso con diversi linguaggi di uso generale, tra cui: LOGO, JAVA, BASIC e C. Un altro linguaggio di programmazione comunemente usato nella robotica educativa è Scratch, che è un progetto di software libero finalizzato allo sviluppo di semplici applicazioni e funge da collegamento per acquisire altri tipi di abilità e abilità che gli studenti necessitano nel loro sviluppo attraverso i loro rispettivi itinerari curricolari. Scratch è un linguaggio di programmazione visuale che consente di creare animazioni in modo semplice e che può servire come trampolino di lancio per il mondo più avanzato della programmazione.
Ci sono anche kit di robotica educativa come Acer CloudProfessor, Neulog Sense, Panda Painter Kit di Flexbot, Next, Makeblock, LEGO WeDo, bq Zum Kit, littleBits, LEGO Mindstorms EV3, Beebot, OzobotBit o Aisoy1.
I materiali principali hanno funzionato secondo l’età degli utenti.
A seconda dell’età dell’utente a cui è diretta la robotica educativa, ci sono diversi tipi di materiali. Secondo l’età:
Fase scolastica: nella fase educativa la robotica educativa viene abitualmente utilizzata attraverso kit di produzione di robot che dispongono di tutte le parti necessarie per poterlo fabbricare. Hanno componenti modulari e altri componenti elettronici e di movimento del kit come motori, sensori, ecc. La programmazione viene eseguita da programmi chiusi con blocchi. Alcuni dei marchi più rilevanti in questa fase sono LEGO, Fisher Technik o BQ.
Stage per adulti: in questa fase, la robotica educativa si basa sul lavoro attraverso la prototipazione con piastre hardware gratuite (Arduino e Raspberry) e altri componenti generici, sia elettronici che di movimento. I prodotti in genere non sono marchi specifici, ad eccezione delle piastre hardware gratuite sopra menzionate come Arduino e Raspberry.