Μάθημα Ερευνητικών Εργασιών (Project Based Learning) Α’ Λυκείου

Από την νέα σχολική χρονιά ένα νέο μάθημα κάνει την εμφάνιση του στο δημόσιο σχολείο. Το μάθημα των ερευνητικών εργασιών είναι ευρέως διαδεδομένος τρόπος διδασκαλίας στο εξωτερικό γνωστός  ως project based learning.

Όπως αναφέρει ο οδηγός του νέου μαθήματος, η θεσμοθέτησή του προκύπτει από τρείς βασικές παιδαγωγικές αρχές :

1. Η αρχή της Διερευνητικής Προσέγγισης της Μάθησης,

2. Η αρχή της Διεπιστημονικής Συνεργασίας των Καθηγητών

3. Η αρχή της Ομαδικής συνεργασίας των Μαθητών.

Σύμφωνα με τον οδηγό , όταν εφαρμόζονται οι παραπάνω αρχές συμβαίνουν τα εξής :

• Αλλάζουν οι διδακτικοί ρολοι των εκπαιδευτικών και οι μαθησιακοί ρόλοι των μαθητών αφού  οι πρώτοι συμμετέχουν ως καθοδηγητές, συντονιστές και εμψυχωτές στην εκπαιδευτική διαδικασία ενώ οι μαθητές συμμετέχουν ως επιστήμονες – ερευνητές .

• Δημιουργείται μια εκπαιδευτική κουλτούρα που ενθαρρύνει την πρωτοβουλία, την επιλογή και τν ατομική και ομαδική ευθύνη

• Και αυτό έχει σαν επακόλουθο να ενισχύεται ο εκπαιδευτικός ρόλος του Λυκείου και να προετοιμάζονται καλύτερα οι μαθητές για τις μετά-Λυκειακές τους σπουδές και τις επαγγελματικές τους δραστηριότητες.

Η κάθε ομάδα που συμμετέχει σε ερευνητική εργασία θα προσκομίσει στο τέλος ένα φάκελο που θα περιέχει :

α. Την έκθεση Ερευνητικής Εργασίας  

β. Επιμέρους παραστατικά από τις ερευνητικές διαδικασίες

γ. Το τέχνημα ( η κεντρική ιδέα του project ως αντικείμενο)

δ. Συμπληρωματικά στοιχεία.

Ο ρόλος τα εκπαιδευτικής πλατφόρμας ρομποτικής LEGO Mindstorms NXT στην Ερευνητική Εργασία.

Η εκπαιδευτική πλατφόρμα LEGO Mindstorms NXT δημιουργήθηκε από την εταιρεία LEGO ως το βασικό εργαλείο της Ερευνητικής εργασίας (τουλάχιστον σε ότι αφορά τη διδασκαλία  των θετικών επιστήμων, στο εξωτερικό ονομάζεται STEM  εκ των Science, Technology, Engineering, Mathematics)  ή με πιο απλά λόγια το μέσο υλοποίησης της Ερευνητικής Eργασίας, το “hardware” της όλης διαδικασίας.

Μια ομάδα 2-6 μαθητών έχει την δυνατότητα να υλοποιήσει σχεδόν όλους τους σύγχρονους αυτοματισμούς και να προσεγγίσει ικανοποιητικά συστήματα αυτόματου ελέγχου μέσα από ένα δημιουργικό και ευχάριστο μαθησιακό περιβάλλον. Οι εφαρμογές που μπορούν να γίνουν με την πλατφόρμα αυτή είναι πάρα πολλές και στην Ελλάδα ήδη έχουν υλοποιηθεί πάρα πολλά project από μαθητές.

Τα οφέλη από την υλοποίηση project από τους μαθητές με χρήση της πλατφόρμας εκπαιδευτικής ρομποτικης είναι πάρα πολλά και για τους μαθητές και για το σχολείο.

Οφέλη Μαθητών

Η εκπαιδευτική δυναμική των προγραμματιζόμενων ρομποτικών κατασκευών συνίσταται στη δυνατότητα που προσφέρει στους μαθητές, να συνθέσουν μια μηχανική οντότητα (π.χ. ένα μοντέλο αυτοκινήτου) και να την κατευθύνουν με τη βοήθεια ενός απλού και εύχρηστου προγραμματιστικού περιβάλλοντος. Το υλικό εκπαιδευτικής ρομποτικής  , αν αξιοποιηθεί κατάλληλα, μπορεί να υποστηρίξει τη δημιουργία ενός περιβάλλοντος εποικοδομητικής μάθησης (constructive learning) που θα παρέχει αυθεντικές εκπαιδευτικές δραστηριότητες ενταγμένες σε διαδικασίες επίλυσης ανοιχτών προβλημάτων από τον πραγματικό κόσμο, θα ενθαρρύνει την έκφραση και την προσωπική εμπλοκή στη μαθησιακή διαδικασία και θα υποστηρίζει την κοινωνική αλληλεπίδραση. Με τα LEGO MINDSTORMS γίνονται πράξη οι ιδέες του S. Papert για «μαστόρεμα της γνώσης» (constructionism): τα παιδιά οικοδομούν πιο αποτελεσματικά τη γνώση όταν εμπλέκονται ενεργά στη σχεδίαση και κατασκευή (χειρωνακτική και ψηφιακή) πραγματικών αντικειμένων που έχουν νόημα για τους ίδιους είτε αυτά είναι κάστρα από άμμο, είτε κατασκευές LEGO και προγράμματα υπολογιστών.

Η σχεδίαση δραστηριοτήτων με τις ρομποτικές κατασκευές LEGO MINDSTORMS συνδέεται με την εκπλήρωση ενός έργου με στόχο την επίλυση ενός προβλήματος. Σε ένα τέτοιο μαθησιακό περιβάλλον, η μάθηση καθοδηγείται από το προς επίλυση πρόβλημα. Προκειμένου να εμπλέξουμε τους μαθητές σε δραστηριότητες σχεδίασης και κατασκευής πραγματικών αντικειμένων, δηλαδή ρομποτικών κατασκευών που έχουν νόημα για τους ίδιους και τους γύρω τους, θα πρέπει να επινοήσουμε δραστηριότητες που θα προτρέπουν τους μαθητές να κατασκευάσουν αλλά συγχρόνως να τους ενθαρρύνουμε και να τους υποστηρίξουμε κατάλληλα ώστε να πειραματιστούν και να διερευνήσουν ιδέες που διέπουν τις κατασκευές τους. Οι δραστηριότητες αυτές είναι συνήθως διαθεματικές και μπορούν να ενταχθούν στα σχολικά μαθήματα της τεχνολογίας, των φυσικών επιστημών και της πληροφορικής τόσο στην πρωτοβάθμια όσο και στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση.

 Τα οφέλη από χρήση της εκπαιδευτικής ρομποτικής για την υλοποίηση Project είναι πάρα πολλά. Ενδεικτικά αναφέρουμε :

• Ανάπτυξη χειριστικών δεξιοτήτων

• Ανάπτυξη νοητικών δεξιοτήτων

• Ανάπτυξη οργανωτικών δεξιοτήτων

• Προώθηση τεχνολογικού αλφαβητισμού

• Προώθηση συνεργατικής μάθησης

• Κίνητρα για μάθηση σε άλλους τομείς θετικών επιστημών λόγω του διαθεματικού χαρακτήρα του

Τα οφέλη που αποκομίζει το σχολείο.

Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως η πλατφόρμα εκπαιδευτικής ρομποτικής χρησιμοποιείται ως το μέσο υλοποίησης ενός project. Έτσι το σχολείο μπορεί έχοντας στην κατοχή του ένα μόνο πακέτο εκπαιδευτικής ρομποτικής να υλοποιεί ένα project κάθε τετράμηνο χωρίς πρόσθετη επιβάρυνση σε υλικό.

Επίσης το σχολείο γίνεται μέρος μιας πολύ μεγαλύτερης-παγκόσμιας  κοινότητας εκπαιδευτικών που χρησιμοποιούν Lego Mindstorms ως τον βασικό εξοπλισμό υλοποίησης  “project based learning” γεγονός που δίνει τη δυνατότητα σε καθηγητές και μαθητές να έχουν στη διάθεσή τους ένα τεράστιο όγκο πληροφοριών και ιδεών σχετικά με Projects που έχουν υλοποιηθεί με την πλατφόρμα εκπαιδευτικής ρομποτικής Lego Mindstorms.

 Οι δυνατότητες του πακέτου είναι πραγματικά ανεξάντλητες και το μόνο που βάζει όριο στις δυνατότητες αυτές είναι η φαντασία των χρηστών!

Ενδεικτικοί δικτυακοί τόποι με πληροφορίες, ιδέες  αλλά και έτοιμα project για όλες τις ηλικιακές κατηγορίες:

http://www.k12lab.com/

http://www.legoengineering.com/

http://www.education.rec.ri.cmu.edu/

http://www.robotsblog.net/

Νέο εκπαιδευτικό πρόγραμμα ρομποτικής για μαθητές .

Εισαγωγή

Οι αυξημένες ανάγκες της κοινωνίας για τεχνολογικά ενήμερους πολίτες επιβάλλουν τη διερεύνηση νέων υλικών αλλά και μεθόδων που θα εξοικειώσουν τους μαθητές με τη λειτουργική χρήση της τεχνολογίας και θα τους επιτρέψουν να διερευνούν βαθύτερα τον πραγματικό κόσμο. Η εκπαιδευτική ρομποτική αποτελεί ένα σύγχρονο εκπαιδευτικό περιβάλλον, όπου ο χρήστης (μαθητής) είναι σε θέση, με τη βοήθεια μιας απλής γλώσσας προγραμματισμού, να συνθέσει και να κατευθύνει μια τεχνολογική οντότητα, όπως για παράδειγμα ένα ρομπότ.

Η Ρομποτική σήμερα έχει εφαρμογή σε όλες τις ανθρώπινες δραστηριότητες είτε αυτές αφορούν τον πλανήτη μας είτε αφορούν δραστηριότητες έξω από αυτόν στο διάστημα

Τι είναι η εκπαιδευτική ρομποτική και πως υλοποιείται

Η εκπαιδευτική ρομποτική είναι μια εκπαιδευτική δραστηριότητα που πραγματοποιείται με την ενεργή συμμετοχή των μαθητών οι οποίοι δουλεύουν σε ομάδες χρησιμοποιώντας ένα εκπαιδευτικό πακέτο που περιέχει επεξεργαστή (μυαλό), αισθητήρες (αισθήσεις) ως εισόδους της κατασκευής, κινητήρες ως εξόδους και δομικά στοιχεία για την ολοκλήρωση της κατασκευής. Στη συνέχεια προγραμματίζουν την κατασκευή τους (ρομπότ) σε μια απλή γλώσσα προγραμματισμού -ειδικά σχεδιασμένη για μαθητές- ώστε να πραγματοποιήσει μια συγκεκριμένη ενέργεια. Οι μαθητές έχουν τη δυνατότητα να κατασκευάσουν, να προγραμματίσουν και να επιβεβαιώσουν άμεσα τα αποτελέσματα τους ενώ παράλληλα έχουν δουλέψει συλλογικά έχοντας ο καθένας τον ρόλο του μέσα στην ομάδα.

Σε ποιους απευθύνεται

Μετά από την επιτυχημένη επιμόρφωση καθηγητών πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης πάνω στην πλατφόρμα εκπαιδευτικής ρομποτικής LEGO Mindstorms NXT ξεκινάμε τον δεύτερο κύκλο εργαστηρίων εκπαιδευτικής ρομποτικής .

Ο δεύτερος κύκλος εργαστηρίων έχει τελείως διαφορετικούς στόχους και δομή αφού δεν απευθύνεται σε εκπαιδευτικούς αλλά απευθύνεται στους συλλόγους γονέων και κηδεμόνων στους  μαθητές και κατ’ επέκταση στα σχολεία τους.

Σε γονείς που διακρίνουν στο παιδί τους μια ιδιαίτερη κλίση στα θέματα τεχνολογίας και πληροφορικής αλλά δεν μπορούν να του δώσουν οι ίδιοι τις κατάλληλες κατευθύνσεις για να εκπαιδευτεί.

Σε μαθητές που λαχταρούν να γνωρίσουν το θαυμαστό κόσμο της τεχνολογίας , που έχουν την περιέργεια να ανακαλύψουν τους τρόπους με τους οποίους εφαρμόζεται η τεχνολογία και οι αυτοματισμοί στην καθημερινή τους ζωή και που θέλουν να δημιουργήσουν και οι ίδιο τους δικούς τους «έξυπνους» αυτοματισμούς και ρομπότ.

Σε σχολεία που θέλουν να  εντάξουν στις εξωσχολικές δραστηριότητες τους καινοτόμα προγράμματα που σαν στόχο δεν θα έχουν μόνο την ψυχαγωγία των μαθητών τους αλλά και την δημιουργική μάθηση σε εκπαιδευτικούς τομείς που το ωρολόγιο πρόγραμμα του σχολείου δεν εμβαθύνει.

Παιδαγωγική προσέγγιση και εκπαιδευτική φιλοσοφία

Ο καθηγητής S. Papert (M.I.T. USA) εισήγαγε την έννοια του construction (μαθαίνω ευκολότερα μέσα από την κατασκευή - constructionism) σε συνεργασία με την εταιρεία LEGO ανέπτυξε την πλατφόρμα ρομποτικής τα γνωστά σε όλο τον κόσμο Lego Mindstorms for schools. Σε συνεργασία με τα Πανεπιστήμια Tufts και Carnegie Mellon έχουν αναπτύξει μαθήματα με σκοπό την εισαγωγή των στην υποχρεωτική εκπαίδευση. Η παιδαγωγική προσέγγιση θεωρεί τον μαθητή ως μέρος ενός συνόλου στο οποίο έχει ενεργή συμμετοχή ενώ παράλληλα διατηρεί τον διακριτό του ρόλο (ως κατασκευαστής, προγραμματιστής, συντονιστής κ.λπ. της ομάδας). Ευνοείται και ενθαρρύνεται έτσι η ανάπτυξη κοινωνικών χαρακτηριστικών των μαθητών (η πλέον σύγχρονη παιδαγωγική προσέγγιση) ενώ ως γνωστικές και τεχνικές δεξιότητες ( skills) αναφέρουμε ενδεικτικά την:

• Σχεδίαση και κατασκευή μηχανών χρησιμοποιώντας κατάλληλα υλικά (Τεχνολογία).
• Χρήση λογισμικού και δομών προγραμματισμού για την κίνηση και τον έλεγχο των μηχανών –κατασκευών (Πληροφορική).
• Τον υπολογισμό φυσικών ποσοτήτων που επιδρούν στη σχεδίαση και τη λειτουργία των κατασκευών όπως η απόσταση, η γωνία βολής, το μήκος του άξονα (Φυσική).
• Αξιοποίηση τεχνικών επίλυσης προβλήματος.
• Διατύπωση και έλεγχο υποθέσεων.
• Αυτοοργάνωση και έλεγχος της πορείας της εργασίας τους.

Το πρόγραμμα εργαστηρίων εκπαιδευτικής ρομποτικής.

Το πρόγραμμα εκπαιδευτικής ρομποτικής αποτελείται από έναν κύκλο 15 εργαστηρίων – συναντήσεων 2 ωρών κάθε εβδομάδα. Υλοποιείται σε μία αίθουσα σχολείου τις μεσημεριανές ή απογευματινές ώρες (εκτός ωρολογίου προγράμματος ) και αναλύεται ως εξής :

Πρόγραμμα ρομποτικής 15 εβδομάδων

1)Εισαγωγή στη ρομποτική – Τι είναι ρομπότ – Ιστορία ρομποτικής

2)Βασική φιλοσοφία ρομποτικής – «Αισθάνσου, σχεδίασε, κάνε » – Διαγράμματα Ροής

3)Κατασκευή του ρομπότ – Εισαγωγή στο LEGO Digital Designer & LDRAW

4)Το ρομπότ προχωράει εμπρός και πίσω!!...με ακρίβεια

5)Το ρομπότ στρίβει δεξιά και αριστερά!!...με ακρίβεια

6)Το ρομπότ κάνει σύνθετες κινήσεις!!...εύκολα και απλά

7)Το ρομπότ αισθάνεται!! ...την αφή

8) Το ρομπότ αισθάνεται!!...την απόσταση

9)Το ρομπότ αισθάνεται !!...τον γκρεμό

10)Το ρομπότ αισθάνεται!!!... το χειροκρότημα

11)Ομαδική Πρόκληση 1

12)Ομαδική Πρόκληση 2

13)Ομαδική Πρόκληση 3

14)Ομαδική Πρόκληση 4

15)Ομαδική Πρόκληση 5

Ο εξοπλισμός για την υλοποίηση των εργαστηρίων παρέχεται από την εταιρεία μας όπως επίσης τα σχέδια μαθημάτων – δραστηριοτήτων , ο εκπαιδευτής και όλο το συνοδευτικό υλικό.

Η απαιτουμένη υποδομή που θα πρέπει να υπάρχει είναι μία αίθουσα διδασκαλίας και ένας υπολογιστής ανά ομάδα μαθητών.

Η κάθε ομάδα μαθητών αποτελείται από 4  άτομα .

Ο ελάχιστος αριθμός μαθητών που απαιτείται για την υλοποίηση του προγράμματος είναι 12 άτομα

Ο μέγιστος αριθμός μαθητών που μπορεί να υποστηρίξει το πρόγραμμα έτσι ώστε να είναι λειτουργικό και αποδοτικό είναι 24 άτομα.

Κόστος  Προγράμματος.

Το κόστος για όλο το πρόγραμμα ανά μαθητή είναι  100€ και περιλαμβάνει :

• Αμοιβή εκπαιδευτή
• Κόστος εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων
• Ενοικίαση εξοπλισμού.

Επίσης στο τέλος του προγράμματος δίνεται η δυνατότητα στον σύλλογο γονέων και κηδεμόνων να αγοράσει τον εξοπλισμό εκπαιδευτικής ρομποτικής για το σχολείο με ειδική έκπτωση.

Fifth-grader Marquis Henry hated school so much he would cry when given a homework assignment. In class, he daydreamed and refused to participate. His grades dropped. His attitude was bad.

But since the Brownsville 10-year-old started learning how to turn Lego toy pieces into a motorized robot, he has been motivated to go to school like never before.

To 2ο Τέυχος του W.R.O. Magazine (πατήστε στο εικονίδιο για να κάνετε Download)