Educational Robotics-in-a-Box (ERiaB) από το Τμήμα Επιστημών της Αγωγής του Παν. Frederick


ΤΗΣ ΔΡΟΣ ΝΙΚΛΕΙΑΣ ΕΤΕΟΚΛΕΟΥΣ*

Μια από τις προκλήσεις που είχαν να αντιμετωπίσουν τα εκπαιδευτικά συστήματα λόγω της πανδημίας είναι η διεξαγωγή εργαστηριακών μαθημάτων,  όπου η χρήση υλικών, εργαλείων και εξοπλισμού είναι απαραίτητη για την επιτυχή ολοκλήρωσή τους.   Για να αντιμετωπιστεί η εν λόγω πρόκληση σε μάθημα Εκπαιδευτικής Ρομποτικής και Προγραμματισμού, αναπτύξαμε και εφαρμόσαμε μια νέα εκδοχή της μεθοδολογίας Lab-in-a-box (LiaΒ).

Kατά τη διάρκεια του Χειμερινού Εξαμήνου 2020 προσαρμόσαμε και μετονομάσαμε τη μεθοδολογία Lab-in-a-Box (LiaΒ) σε Educational Robotics in a box (ERiaB), έτσι ώστε να εξυπηρετεί τις ανάγκες του μαθήματος Εκπαιδευτικής Ρομποτικής και Προγραμματισμού του Τμήματος Επιστημών της Αγωγής του Πανεπιστημίου Frederick.

Η Μεθοδολογία Lab-in-a-box (LiaB)

Δυο Πανεπιστήμια (The University of Washington και Virginia Tech) εφάρμοσαν και προώθησαν τη μεθοδολογία LiaB. Συγκεκριμένα, η εν λόγω μεθοδολογία ήταν το αποτέλεσμα αναβάθμισης των μαθημάτων και των μεθόδων διδασκαλίας του Τμήματος  Electrical and Computer Engineering (ECE) του Virginia Tech.  Η μεθοδολογία LiaB, η οποία πρωτοεφαρμόστηκε σε μαθήματα Ηλεκτρολογίας, αποτελείται από ένα σύνολο βιωματικών δραστηριοτήτων (hands-on exercises) και πειραμάτων όπου οι φοιτητές/-τριες σχεδιάζουν, αναπτύσσουν, πειραματίζονται, και δοκιμάζουν κατασκευάζοντας διάφορα ηλεκτρικά κυκλώματα χρησιμοποιώντας ποικιλία φτηνών εργαλείων/υλικών εκτός εργαστηρίου. Συγκεκριμένα, ένα κουτί με διάφορα εργαλεία δίνεται στους φοιτητές (the Liab kit), έτσι ώστε να μπορέσουν να ανταπεξέλθουν στις απαιτήσεις του μαθήματος εκτελώντας τα πειράματα και τις εργασίες στο σπίτι (σε χώρο εκτός από την παραδοσιακή τάξη ή εργαστήριο).

Η προσέγγιση αυτή εφαρμόστηκε με σκοπό την αναβάθμιση της μαθησιακής τους εμπειρίας, επιτρέποντας στους μαθητές να κάνουν τις δικές τους παρατηρήσεις που σχετίζονται με θεμελιώδεις έννοιες της ηλεκτρολογίας.  Η μεθοδολογία LiaB χρησιμοποιήθηκε για να αποκτήσουν βασικές γνώσεις και δεξιότητες κυκλωμάτων εκτελώντας διάφορα πειράματα στο σπίτι, χρησιμοποιώντας το κουτί με τα υλικά που τους δόθηκε. Το ιδιαίτερο και καινοτόμο χαρακτηριστικό της μεθοδολογίας LiaB είναι ότι οι φοιτητές/-τριες εκτελούν μεγάλο μέρος της δουλειάς τους χρησιμοποιώντας ένα πακέτο/κουτί εξοπλισμού (το LiaB), έξω από το παραδοσιακό περιβάλλον τάξης/εργαστηρίου.  Τα πειράματα μπορούν να γίνουν οπουδήποτε και απαιτούν σημαντικά λιγότερους πόρους από ένα παραδοσιακό εργαστήριο ηλεκτρονικών.  

Για να μπορέσουν όμως οι φοιτητές/-τριες να διεκπεραιώσουν τις εργασίες τους  μακριά από τους διδάσκοντές τους και το συνηθισμένο περιβάλλον της τάξης/εργαστηρίου, είναι απαραίτητη η ανάπτυξη και ο σχεδιασμός μαθησιακού περιβάλλοντος εξ αποστάσεως εκπαίδευσης το οποίο να καθοδηγεί και να στηρίζει τους φοιτητές. Ένα μαθησιακό περιβάλλον εξ αποστάσεως εκπαίδευσης περιλαμβάνει κατάλληλο εκπαιδευτικό υλικό (αναγνώσματα και δραστηριότητες) όπως επίσης και επικοινωνία και αλληλεπίδραση με το διδάσκοντα και τους φοιτητές/-τριες.

Η μεθοδολογία LiaB εφαρμόζεται από το 2004 που πρωτοεμφανίστηκε σε διάφορα Πανεπιστήμια (π.χ. The University of Washington, Virginia Tech, University of Leeds, University of Twente, University College London, McMaster University, Texas A&M University, University of North Carolina, La Trobe University, University of Technology Sydney) και σε πληθώρα γνωστικών αντικειμένων που προέρχονται από τις Θετικές Επιστήμες όπως: Μηχανικής, Μηχανολογίας, Φυσικής, Χημείας, Βιολογίας, Υγείας, Φαρμακευτικής. Έντονη αξιοποίησή της παρατηρήθηκε τους τελευταίους 6 μήνες λόγω της πανδημίας (π.χ. Imperial College, Department of Physics & The Materials Department of Imperial, Πανεπιστήμια της Ινδίας και Γερμανίας).

ΤοLiaB γίνεται ERiaB  (Lab-in-a-box to Educational Robotics-in-a-box)

Το Πανεπιστήμιο Frederick λαμβάνοντας υπόψη τις εξελίξεις και τα δεδομένα της πανδημίας ανέπτυξε και εφάρμοσε υβριδικό παιδαγωγικό μοντέλο μάθησης για το Χειμερινό Εξάμηνο 2020. Το μάθημα Εκπαιδευτικής Ρομποτικής και Προγραμματισμού προσαρμόστηκε με βάση το υβριδικό μοντέλο μάθησης, όπου ο συνδυασμός δια ζώσης και διαδικτυακής διδασκαλίας ικανοποιούσε τις ανάγκες του μαθήματος δεδομένου του θεωρητικού πλαισίου και της πρακτικής εφαρμογής (κατασκευή και προγραμματισμός ρομποτικών μοντέλων). Κατάλληλο εκπαιδευτικό υλικό αναπτύχθηκε, έτσι ώστε να ικανοποιεί τις ανάγκες τις υβριδικής μάθησης.

Ένα μήνα μετά την έναρξη των μαθημάτων, ο περιορισμός διακίνησης των διδασκόντων και φοιτητών/-τριών και η μετάβαση σε διαδικτυακή διδασκαλία κρίθηκαν αναγκαία λόγω της κατάστασης της πανδημίας.  Για να συνεχιστεί η απρόσκοπτη διδασκαλία του μαθήματος, οι φοιτητές/τριες έπρεπε να χρησιμοποιήσουν πακέτα ρομποτικής για να κατασκευάσουν και να προγραμματίσουν ρομπότ. Έπρεπε δηλαδή το εργαστηριακό/ πρακτικό κομμάτι να γίνει εκτός πανεπιστημίου/εργαστηρίου, όπως αρχικά προγραμματίστηκε με βάση το υβριδικό μοντέλο μάθησης. Για τον σκοπό αυτό ετοιμάστηκε για κάθε φοιτητή/-τρια ένα κουτί (box) το οποίο περιλάμβανε διάφορα πακέτα ρομποτικής με τα απαιτούμενα υλικά. Διευθετήθηκε για κάθε φοιτητή/-τρια  να παραλάβει το πακέτο του, το οποίο κράτησε μέχρι και την ολοκλήρωση του Χειμερινού Εξαμήνου 2020. Έχοντας τα πακέτα ρομποτικής στο δικό τους χώρο, οι φοιτητές/-τριες είχαν τη δυνατότητα να κατασκευάσουν και να προγραμματίσουν ρομπότ, εκτελώντας έτσι τις δραστηριότητες και τα πειράματα που τους ζητήθηκαν μέσα από τις δραστηριότητες του μαθήματος. To εργαστηριακό κομμάτι γινόταν στο σπίτι, με την κατάλληλη καθοδήγηση και στήριξη από τη διδάσκουσα. Η καθοδήγηση και στήριξη έγινε μέσα από το μαθησιακό περιβάλλον το οποίο αναπτύχθηκε μέσω ηλεκτρονικής πλατφόρμας μάθησης. Το θεωρητικό κομμάτι του μαθήματος και συγκεκριμένα διαλέξεις, παρουσιάσεις, επεξηγήσεις ρομποτικών πακέτων και περιβαλλόντων προγραμματισμού συνεχίστηκε όπως είχε σχεδιαστεί μέσα στα πλαίσια του υβριδικού παιδαγωγικού σχεδιασμού.

Η αξιοποίηση της ηλεκτρονικής πλατφόρμας μάθησης ήταν καίριας σημασίας για τον σχεδιασμό του κατάλληλου μαθησιακού περιβάλλοντος η οποία στήριξε το υβριδικό μοντέλο μάθησης και διευκόλυνε τη μετάβαση στη διαδικτυακή διδασκαλία. Συγκεκριμένα, το μάθημα δομήθηκε έτσι ώστε οι φοιτητές/-τριες να έχουν πρόσβαση κάθε βδομάδα στο εκπαιδευτικό υλικό όπως επίσης και την απαραίτητη επικοινωνία, αλληλεπίδραση και καθοδήγηση από τη διδάσκουσα. Το εκπαιδευτικό υλικό περιλάμβανε: αναγνώσματα, πηγές μελέτης, βίντεο tutorials, δραστηριότητες, και λογισμικά προσομοίωσης.

Oι φοιτητές/-τριες κάθε βδομάδα χρησιμοποιούσαν διαδικτυακά εργαλεία όπως φόρουμ συζήτησης, ιστολόγια μέσω της πλατφόρμας ηλεκτρονικής μάθησης, zoom break out rooms. Τα πιο πάνω επέτρεπαν στη διδάσκουσα να αλληλοεπιδράσει με τους φοιτητές/-τριες όπως επίσης και οι φοιτητές/-τριες να αλληλοεπιδράσουν μεταξύ τους, να συζητήσουν, να παρουσιάσουν τις εργασίες τους, τις θέσεις και τις ιδέες τους, όπως επίσης και τα προβλήματα, και δυσκολίες που αντιμετώπισαν στην εκτέλεση των δραστηριοτήτων/ πειραμάτων κατά τη διάρκεια κατασκευής και προγραμματισμού των ρομπότ. Η σύγχρονη επικοινωνία κατά τη διάρκεια των τηλεδιασκέψεων, όπως επίσης και η χρήση μέσων κοινωνικής δικτύωσης βοήθησε στην  επίλυση αποριών, στήριξη και καθοδήγηση των φοιτητών/-τριών, τόσο σε ομαδικό όσο και ατομικό επίπεδο.

Η προσέγγιση ERiaB έδωσε τη δυνατότητα στους φοιτητές/-τριες να κατασκευάσουν, να προγραμματίσουν ρομπότ και να εκτελέσουν διάφορες δραστηριότητες και πειράματα σε απόσταση (remote experiments) από τη διδάσκουσα και το εργαστήριο.  Δεδομένου ότι δεν υπήρχε δέσμευση χρόνου και χώρου, οι φοιτητές/-τριες εργάζονταν στο δικό τους χώρο και με το δικό τους ρυθμό, και είχαν τη δυνατότητα να επαναλάβουν όσες φορές θέλουν τη δραστηριότητα/πείραμα. Η εν λόγω προσέγγιση προώθησε την ανεξάρτητη μάθηση (independent learning) δίνοντας στον κάθε φοιτητή/ -τρια τον χρόνο που χρειάζεται για να εξασκηθεί και να αναπτύξει τις γνώσεις και ικανότητες του μαθήματος.

Η πειραματική εφαρμογή ERiaB επέτρεψε στο μάθημα Εκπαιδευτικής Ρομποτικής και Προγραμματισμού σε κάτι που παραδοσιακά λειτουργεί σε περιβάλλον εργαστηρίου να λειτουργήσει σε περιβάλλον σπιτιού, και να ολοκληρωθεί με επιτυχία. Η επιτυχία αυτής της μεθοδολογίας στηρίζεται σε διάφορες παραμέτρους όπως στην αποστολή του απαραίτητου στα πλαίσια του εφικτού εξοπλισμού και υλικών και στον κατάλληλο σχεδιασμό του μαθησιακού περιβάλλοντος εξ αποστάσεως μάθησης, το οποίο περιλαμβάνει καλά σχεδιασμένες δραστηριότητες και εκπαιδευτικό υλικό (π.χ. περιβάλλοντα προσομοιώσεις). Τέλος, σημαντικότατο ρόλο παίζει και η συνεχής στήριξη, βοήθεια και αλληλεπίδραση του διδάσκοντα με τους φοιτητές/-τριες τόσο σε ατομικό, όσο και σε ομαδικό επίπεδο.

Η μεθοδολογία ERiaB συνέβαλε στην  απρόσκοπτη διεξαγωγή εργαστηριακού μαθήματος εν καιρώ πανδημίας και lock-down. Η πειραματική εφαρμογή από το Τμήμα Επιστημών της Αγωγής του Πανεπιστήμιου Frederick δίνει μια νέα προοπτική αξιοποίησης της στο γνωστικό πεδίο των κοινωνικών επιστημών, όπως επίσης ανοίγει το δρόμο για την εφαρμογή της σε διαφορετικά μαθησιακά περιβάλλοντα και επίπεδα εργαστηριακών μαθημάτων εκπαιδευτικής ρομποτικής και προγραμματισμού. 

*Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Εκπαιδευτικής Τεχνολογίας, Τμήμα Επιστημών της Αγωγής

Συν-ιδρύτρια Ακαδημίας Ρομποτικής, Πανεπιστήμιο  Frederick




Comments (0)


This thread has been closed from taking new comments.



Newsletter













643