Selama beberapa tahun terakhir, minat terhadap Robotika Pendidikan telah berkembang pesat karena guru dan sekolah merangkul potensi robotika untuk menyediakan cara langsung dan menarik untuk mengajarkan desain, teknik, dan teknologii. Juga dilihat sebagai cara untuk memperkenalkan dan memberi insentif kepada siswa untuk mengejar karier di bidang Sains, Teknologi, Teknik, dan Matematika (STEM)ii, penggunaan Robotika Pendidikan sekarang lebih terjangkau dan kuat, berkat semua peningkatan perhatian dan investasi yang diberikan pada media tersebut. Kemajuan teknologi yang dihasilkan memberikan kontribusi besar terhadap aksesibilitas alat iniiii. Faktanya, robotika kini dianggap oleh sebagian orang memainkan peran serupa di kelas seperti yang pernah dilakukan komputer, dimulai pada awal tahun 90-an dan diperkenalkannya penggunaan CD-ROM dan Microsoft PowerPoint di kelasiv.
Dengan semakin berkembangnya kehadiran Educational Robotics, muncullah pertanyaan-pertanyaan penting. Apa saja penggunaan terbaik dari alat yang baru dan menarik ini? Bagaimana kita dapat menetapkan praktik terbaik? Bagaimana kita mengonseptualisasikan tujuan Robotika Pendidikan di kelas? Pertanyaan-pertanyaan ini mungkin lebih rumit daripada yang terlihat pada pandangan pertama. Dan menjawabnya mungkin pertama-tama akan menimbulkan lebih banyak pertanyaan daripada saat kita memulainya. Misalnya, apakah siswa menggunakan robotika pendidikan sebagai media untuk menampilkan ide dan pemikiran mereka, atau apakah siswa menciptakan ide dan pemikiran dengan berinteraksi dengan media tersebut? Apakah Robotika Pendidikan merupakan cara bagi siswa untuk menunjukkan kompetensi mereka, atau merupakan infrastruktur tempat siswa membangun kompetensi baruv? Mungkin mempertimbangkan aspek penggunaan komputer di kelas dapat membantu menjelaskan topik ini lebih lanjut.
Suatu media dapat memiliki cakupan yang berbeda berdasarkan penerapannya. Lukisan dapat dilihat sebagai suatu media, yang dapat digunakan untuk melukis pagar atau Kapel Sistina. Kegunaan komputer sebagai media, boleh dibilang, bahkan lebih besar lagi; komputer dapat digunakan di kelas dengan cakupan yang sangat terbatas, baik sebagai kalkulator atau pengolah kata, tetapi juga dilihat dan diterima sebagai sarana komunikasi yang kuat. Seperti yang ditunjukkan Mark Guzdial, komputer dapat dipahami sebagai bentuk modern dari mesin cetak Gutenbergvi, dan sebagai cara untuk memikirkan domain lain. Dengan demikian, teknologi seperti pemodelan komputer dan algoritma telah memberikan dampak yang signifikan terhadap pemahaman kita tentang bidang matematika dan sainsvii.
Lalu, apa ruang lingkup Robotika Pendidikan? Robotika Pendidikan dapat digunakan sebagai objek yang telah dibuat sebelumnya yang melakukan tugas yang sangat spesifik, sementara beberapa sistem Robotika Pendidikan memungkinkan siswa untuk menjadi peserta aktif dalam mendesain pembelajaran mereka – serta pembuat artefak komputasi, alih-alih pengguna pasif perangkat yang telah dibuat orang lain untuk merekaviii. Hal ini menghadirkan serangkaian kesempatan unik bagi para guru. Dengan demikian, Robotika Pendidikan menjadi media yang memberi siswa kesempatan untuk menyuarakan pendapat dan pilihan mereka dalam pembelajaran dan melibatkan mereka tidak hanya dalam pemecahan masalah, tetapi juga dalam penemuan masalah, konstruksi masalah, analisis masalah, serta perencanaan dan pemantauan upaya pemecahan masalah. Robotika Pendidikan kemudian menjadi sesuatu yang jauh lebih besar - sebuah media untuk mempersiapkan siswa menghadapi tantangan rumit yang menanti mereka saat mereka bersiap untuk pekerjaan yang saat ini belum adaix, dan juga cara untuk menggabungkan ketangkasan berharga lainnya (misalnya komunikasi dan kolaborasi) yang termasuk dalam spektrum keterampilan abad ke-21 yang lebih luas.
Upaya sekolah untuk menerapkan media Robotika Pendidikan tampaknya telah menghasilkan banyak manifestasi serta berbagai motivasi yang mendorong inisiatif tersebut. Beberapa sekolah menggunakan alat ini sebagai bagian terpadu dari kursus ilmu komputer atau STEM yang berdiri sendiri, sementara sekolah lain menggunakan solusi modern ini untuk melengkapi mata pelajaran tradisional. Sekolah-sekolah lain menggunakannya sebagai kegiatan sepulang sekolah yang kemudian memanfaatkan efek motivasi dari “gamifikasi” dan kompetisi untuk meningkatkan partisipasi dan keterlibatan siswa. Dengan cara yang sama seperti sekolah belajar untuk tidak membatasi penggunaan komputer pada kalkulator mahal, penggunaan Robotika Pendidikan tidak boleh dibatasi oleh kendala yang dirasakan.
Berikut ini adalah beberapa penggunaan Robotik Pendidikan yang perlu ditelusuri secara rinci:
• Untuk memahami dunia kita
• Untuk mengajarkan pendidikan STEM terpadu dengan cara-cara baru
• Untuk mengajarkan Pemikiran Komputasional
• Untuk merasa nyaman dengan iterasi dan belajar dari kegagalan
• Untuk terpapar dan belajar tentang pekerjaan masa depan
Untuk Memahami Dunia Kita
Sains adalah penjelasan tentang dunia alam. Siswa yang melek sains mampu memahami konsep dan praktik sains. Oleh karena itu, mengajarkan sains kepada siswa memberi mereka kesempatan untuk memahami dunia yang mereka tinggali. Inilah sebabnya mengapa kurikulum sekolah menengah di seluruh negeri mencakup mata pelajaran seperti Astronomi, Biologi, dan Kimia. Tapi bagaimana dengan Robotika? Jelas, robot lazim digunakan dalam kehidupan kita sehari-hari, dan prevalensi itu meningkatx. Peningkatan teknologi yang terkait dengan robot telah menyebabkan pertumbuhan eksponensial dalam daya komputasi dan penyimpanan dataxi. Hal ini menghasilkan robot yang mampu belajar dan membuat keputusan berdasarkan pengalaman robot lain. Robot bukan lagi mesin yang melakukan fungsi sederhana. Selain itu, meningkatnya permintaan terhadap robot dan teknologi robot terjadi di berbagai industri. Ya, pabrik adalah rumah bagi banyak robot, tetapi robot sekarang juga lebih umum di lingkungan pendidikan dan hiburan. Sangat mungkin bahwa dalam waktu dekat robot akan membantu banyak anggota populasi lansia untuk hidup mandiri di rumah mereka, sehingga menciptakan bidang baru “co-robot.”xii
Sekolah, seharusnya, mengajarkan tentang planet dan bintang yang berjarak tahun cahaya…tetapi tidak tentang teknologi yang banyak digunakan sehari-hari. Ini merupakan tantangan, tetapi juga peluang. Pendidikan mendorong sains dan inovasi. Studi Biologi terus menghasilkan pengobatan yang lebih baik dan pemberantasan penyakitxiii. Jika Robotika menjadi mata pelajaran inti akademik di sekolah kita, hal itu berpotensi menimbulkan dampak serupa.
Mengajarkan Pendidikan STEM Terpadu dengan Cara Baru
Peneliti pendidikan menyarankan bahwa guru sering kali kesulitan membuat hubungan lintas disiplin STEMxiv. Hal ini menghadirkan tantangan bagi sekolah karena Standar Sains Generasi Berikutnya menampilkan konsep lintas bidang yang menjangkau berbagai domain ilmiah. Oleh karena itu, siswa akan mengalami kesulitan memindahkan konsep yang sering diajarkan secara terpisah ke konteks terpadu yang akan mereka lihat pada ujian penilaian. Konsekuensi lain yang tidak diinginkan dari pengajaran konsep-konsep ilmiah secara terpisah adalah kecenderungannya untuk menciptakan lingkungan belajar di mana siswa menjadi tidak tertarik. Contoh autentik yang mereka lihat tentang sains dalam kehidupan sehari-hari memiliki integrasi mendalam di seluruh disiplin STEM, bukannya singularitas. Tujuan pendidikan STEM adalah untuk membantu siswa mengatur informasi dalam dan lintas disiplin ilmu, agar mampu mengidentifikasi dan bernalar dengan kesamaan dan pola struktural yang mendalam dalam informasi ini; puncaknya idealnya menghasilkan kemampuan untuk menerapkan pengorganisasian pengetahuan ini pada situasi dan masalah kompleks dalam kehidupan sehari-harixv.
Robotika Pendidikan dapat membantu mengatasi tantangan ini dengan berfungsi sebagai fasilitator bagi guru dan sekolah saat mereka berupaya menyelenggarakan pengajaran STEM. Karena cakupan Robotika Pendidikan jauh melampaui mainan yang dapat diberi instruksi sederhana, ruang kelas yang memanfaatkan Robotika Pendidikan dapat menawarkan siswa tantangan rekayasa dan pemrograman yang kuat.
Untuk Mengajarkan Pemikiran Komputasional
Selama 10 tahun terakhir, Pemikiran Komputasional telah berkembang dalam popularitas dan inklusi di kelas K-12xvii. Berpikir Komputasional dimasukkan sebagai bagian dari Standar Sains Generasi Berikutnya dan sebagai bagian penting dari matematika dan sains dunia nyata. Berpikir Komputasional secara luas dianggap sebagai bagian integral dari setiap kelas STEMxviii.
"Motivasi utama untuk memperkenalkan praktik berpikir komputasional ke dalam kelas sains dan matematika adalah sifat disiplin ilmu ini yang berubah dengan cepat saat dipraktikkan di dunia profesional."
(BAILEY BORWEIN 2011; FOST ER 2006; HENDERSON dkk. 2007)
“Dalam 20 tahun terakhir, hampir setiap bidang yang berkaitan dengan sains dan matematika telah mengalami pertumbuhan padanan komputasional.”
(WEINTROP dkk. 2017)
Meningkatnya popularitas Pemikiran Komputasional sebagai sebuah konsep, baik di dalam maupun di luar sekolah, telah menyebabkan sekolah berupaya menemukan alat yang efektif untuk mengintegrasikan dan mengajarkan pemikiran komputasional kepada siswa mereka. Sasaran terkait adalah untuk memperluas partisipasi dalam kelas-kelas - khususnya ilmu komputer - yang mendalami pemikiran komputasional; mengatasi kesenjangan gender dalam bidang subjek ini juga merupakan sasaran yang konsisten. Saat ini, anak perempuan menyumbang sekitar setengah dari semua peserta tes AP, namun hanya 25% dari mereka yang mengambil kelas ilmu komputer APxix
Robotika Pendidikan dapat menjadi alat yang efektif untuk mengajarkan pemikiran komputasional sekaligus membantu memperluas sasaran partisipasi.xx xxi Kemajuan terkini dalam Robotika Pendidikan telah menurunkan biaya dan meningkatkan kemudahan penggunaan, membuatnya lebih mudah diakses oleh siswa dan secara progresif beralih menjadi cara yang andal untuk mempelajari konsep STEM yang abstrak. Dengan demikian, hubungan antara ilmu komputer dan robotika jelas; siswa memiliki kemampuan untuk memprogram robot mereka untuk melakukan tugas-tugas rumit, baik di kelas maupun di lapangan kompetisi. Meskipun pelaksanaan tugas yang rumit mungkin merupakan tujuan akhirnya, caranya melibatkan penguraian tugas-tugas tersebut ke dalam bagian-bagian yang lebih kecil dan kemudian secara berulang-ulang membangunnya bersama-sama untuk menciptakan suatu solusi. Di dalam kelas, perancah proses tersebut sangatlah penting, dan sekali lagi, Robotika Pendidikan dapat efektif dalam memfasilitasi baik penguraian maupun perancah tugas-tugas yang kompleks. Hasilnya, robot dapat menjadi alat yang efektif untuk mengajarkan pemikiran komputasional, sebagaimana ditunjukkan oleh bukti awal.xxii xxiii Pengajaran pemikiran komputasional yang efektif juga menghasilkan kemampuan untuk menerapkan pemikiran komputasional di berbagai domain. Kemampuan untuk secara efektif mengajarkan keterampilan berpikir komputasional yang dapat digeneralisasi, sementara secara bersamaan menawarkan cara untuk membantu mendiversifikasi siswa yang memasuki bidang ini, menjadikan Robotika Pendidikan sebagai kontributor penting bagi integrasi pemikiran komputasional ke dalam sekolah dan gerakan Ilmu Komputer untuk Semua.
Untuk Merasa Nyaman dengan Iterasi dan Belajar dari Kegagalan
Desain teknik dan metode ilmiah merupakan fenomena yang berkaitan, tetapi mengandung perbedaan penting. Dalam sains, penekanannya adalah pada pencarian aturan umum yang menggambarkan tindakan dunia dan alam semesta kita, sedangkan teknik melibatkan pencarian solusi untuk masalah tertentu yang memenuhi semua kendala yang terkandung dalam masalah tersebutxxiv. Beberapa orang meringkas perbedaan ini dengan pepatah “ilmuwan menyelidiki, tetapi insinyur menciptakan”xxv Ketika mempertimbangkan proses kreatif, kita harus menyadari ketergantungannya yang seringkali signifikan pada iterasi.
Beberapa iterasi sangat penting untuk merekayasa ide dan aktivitas yang dirancang untuk mencapai tujuan tertentu, baik memenuhi/melebihi harapan pelanggan atau berpartisipasi dalam tantangan kompetitif. Beberapa iterasi yang diperlukan yang melekat pada aktivitas Robotika Pendidikan telah diakui mampu mempertahankan minat siswa dan keterlibatan berkelanjutan.xxvi Selain itu, komposisi perangkat robotika itu sendiri, dengan banyak bagian berbeda yang dapat dengan cepat dirakit dan kemudian dibongkar, menumbuhkan sikap iterasi. Karena beberapa iterasi sering kali membahas pelajaran hidup penting tentang "coba, coba lagi," siswa mendapat manfaat besar dari pembelajaran bahwa "kegagalan" dapat diterima sebagai bagian dari proses. Pelajaran lain yang dapat diterapkan secara luas yang lahir dari pandangan yang lebih abstrak terhadap manfaat tambahan alat ini adalah kecenderungan Robotika Pendidikan untuk menghadirkan berbagai solusi bahkan untuk tantangan yang paling sederhana. Apa yang dapat memperluas wawasan siswa lebih daripada menyadari bahwa memang ada banyak solusi untuk masalah yang sama? Kami telah melihat hal ini menghasilkan manfaat yang menarik: meningkatnya kemungkinan siswa meminta umpan balik dari guru dan meningkatnya kemungkinan siswa memahami bahwa apa yang mereka pelajari adalah hal yang penting.xxvii Manfaatnya semakin bertambah dari sana - guru yang melibatkan siswa dengan cara ini dapat mengarah pada peningkatan efikasi diri siswa, elemen kunci yang mengarah pada kemauan yang lebih besar untuk belajar dari kegagalan.xxviii
Untuk Terpapar dan Belajar Tentang Pekerjaan Masa Depan
Perubahan, satu-satunya hal yang konstan, tidak asing dengan hakikat pekerjaan. Pada tahun 1900, sekitar 40% tenaga kerja Amerika bekerja di pertanian. Saat ini, jumlah tersebut hanya 2%.xxix Jika hal itu terasa terlalu lama, terlalu jauh, pertimbangkan bahwa bahkan 50 tahun yang lalu, pekerja rata-rata tidak perlu membaca atau menulis selama hari kerja mereka.xxx Pasang surut saat ini dapat dilambangkan dalam sebuah studi tahun 2013 yang banyak dibaca dan didiskusikan oleh Departemen Ilmu Teknik Universitas Oxford, yang memperkirakan bahwa 47% pekerjaan saat ini berisiko hilang karena otomatisasi.xxxi
Perbedaan penting antara kekhawatiran saat ini dan kekhawatiran yang terjadi di masa lalu adalah “polarisasi pekerjaan.” Istilah ini berlaku untuk pengosongan peluang kerja, artinya, ada permintaan tinggi untuk pekerjaan keterampilan tinggi dan keterampilan rendah, tetapi peluang untuk pekerjaan keterampilan menengah dan upah menengah telah menurun.xxxii Masalah signifikan ini dapat ditelusuri ke otomatisasi pekerjaan rutin, dan jawabannya melibatkan pengakuan akan keniscayaan otomatisasi dengan bekerja secara kreatif menuju penambahan. Bisnis yang menunggangi gelombang ini dengan sukses adalah bisnis yang menanggapi dengan fleksibilitas dan fluiditas, belajar bekerja dengan teknologi daripada lari dari atau memberontak terhadap kehadiran dan dampaknya yang menakutkan.xxxiii Sebagai pendidik, sangat penting bagi kita untuk juga menanggapi secara kreatif, mencari solusi inovatif untuk ketidakpastian masa depan. Sistem pendidikan dasar dan menengah harus mengakui realitas yang ada di masa mendatang, dan mengajarkan keterampilan yang relevan dan berharga, yang dalam kasus saat ini, mungkin berarti komputer tidak dapat menguasainya dengan baik. Ini termasuk kreativitas, keterampilan interpersonal, dan pemecahan masalah, semua keterampilan yang dapat dikembangkan dengan penggunaan Robotika Pendidikan yang lebih baik.xxxiv