VEX V5 Workcell: โมเดลแขนกลอุตสาหกรรมสำหรับ STEM Education

เชิงนามธรรม

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเกือบทั้งหมดและจ้างพนักงานหลายพันคน แต่สำหรับการใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วโลก การแนะนำวิทยาการหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุผลและมีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติ เอกสารนี้สรุปอุปสรรคในการแนะนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมทางการศึกษา และนำเสนอวิธีแก้ปัญหาโดยใช้แขนหุ่นยนต์ที่เรียกว่า VEX V5 Workcell VEX V5 Workcell ได้รับการพัฒนาเพื่อปรับปรุงการเข้าถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรมสำหรับนักเรียนระดับมัธยมศึกษาและด้านเทคนิค ปัญหาด้านความสามารถในการเข้าถึงในการแนะนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาประกอบด้วยข้อจำกัดด้านขนาด ข้อกังวลด้านความปลอดภัย ค่าใช้จ่ายสูง และประสบการณ์ในการเขียนโปรแกรมที่จำกัด ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่สร้างขึ้นโดย VEX Robotics เปิดโอกาสให้นักเรียนได้พัฒนาทักษะทางเทคนิคและการแก้ปัญหาโดยการสร้างและตั้งโปรแกรมเวิร์กเซลล์การผลิตจำลองด้วยหุ่นยนต์ห้าแกน

คำสำคัญ:

การสอนหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ต้นกำเนิด; หลาม; C ++, การเข้ารหัสแบบบล็อก; หุ่นยนต์ VEX; แขนหุ่นยนต์ หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา

ผม. บทนำ

การใช้วิทยาการหุ่นยนต์ในการศึกษาได้กลายเป็นประสบการณ์การเรียนรู้แบบสหวิทยาการแบบลงมือปฏิบัติจริงสำหรับนักเรียนทุกวัย¹² การมีส่วนร่วมกับวิทยาการหุ่นยนต์ในการศึกษาสามารถจุดประกายความสนใจของนักเรียนที่อายุน้อยกว่าในด้านวิทยาศาสตร์ ตลอดจนให้ประสบการณ์และสื่อในการ เรียนรู้ทักษะที่สำคัญ เช่น การคิดเชิงตรรกะ การจัดลำดับ และการแก้ปัญหา ในขณะที่นักเรียนก้าวหน้าในอาชีพการศึกษาด้านวิทยาการหุ่นยนต์ พวกเขาสามารถพัฒนาทักษะพื้นฐานของการแก้ปัญหาและการคิดเชิงตรรกะเพื่อศึกษาแนวคิดทางวิศวกรรมและวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นซึ่งนำฟิสิกส์นามธรรมและแนวคิดทางคณิตศาสตร์มาสู่ชีวิต¹²

“การสร้างหุ่นยนต์เป็นทางเลือกโครงการยอดนิยมสำหรับการนำการเรียนรู้ตามปัญหา (PBL) ไปใช้ในห้องเรียน เหตุผลที่ว่าทำไมมันถึงเป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมสามารถอธิบายได้ด้วยลักษณะสหสาขาวิชาชีพของหัวข้อนี้: วิทยาการหุ่นยนต์ต้องใช้ทักษะทางวิทยาศาสตร์ เทคนิค และเทคโนโลยีที่แตกต่างกันมากมาย เช่น ฟิสิกส์ อิเล็กทรอนิกส์ คณิตศาสตร์ และการเขียนโปรแกรม เป็นวิชาในอุดมคติเพราะสามารถเชื่อมโยงหลักสูตรต่างๆ มากมายเข้าด้วยกัน นอกจากนี้ หุ่นยนต์ยังจับจินตนาการของเด็กและวัยรุ่น ให้แรงบันดาลใจและแรงจูงใจ”¹³

ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างต่อเนื่องและการเขียนโปรแกรมกลายเป็นทักษะที่พึงประสงค์ สถาบันการศึกษาจึงต้องการเตรียมนักเรียนให้พร้อมสำหรับแรงงานโดยแนะนำให้พวกเขารู้จักกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและการผลิต หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและแขนกลหุ่นยนต์เป็นเครื่องจักรที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งออกแบบมาเพื่อทำงานหรือฟังก์ชันเฉพาะ¹

“โดยทั่วไป ระบบหุ่นยนต์จะใช้ในการทำงานที่ไม่ปลอดภัย อันตราย และแม้แต่งานซ้ำๆ มีฟังก์ชันต่างๆ มากมาย เช่น การจัดการวัสดุ การประกอบ การเชื่อม การขนถ่ายเครื่องจักรหรือเครื่องมือ และคุณลักษณะต่างๆ เช่น การพ่นสี การพ่น ฯลฯ หุ่นยนต์ส่วนใหญ่ได้รับการกำหนดค่าสำหรับการใช้งานโดยการสอนเทคนิคและการทำซ้ำ”¹

การวิจัยแสดงให้เห็นว่านักเรียนมีทัศนคติและประสบการณ์เชิงบวกโดยใช้หุ่นยนต์ในห้องเรียน¹⁶ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีทัศนคติเชิงบวกของนักเรียน แต่ก็มีอุปสรรคที่จำกัดการใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมทางการศึกษา: การรวมกันของข้อจำกัดด้านขนาด ข้อกังวลด้านความปลอดภัย ค่าใช้จ่ายสูง และประสบการณ์ในการเขียนโปรแกรมที่จำกัด เอกสารนี้จะกล่าวถึงวิธีที่ VEX V5 Workcell เป็นโซลูชันในการแนะนำวิทยาการหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมทางการศึกษา

ครั้งที่สอง โมเดลหุ่นยนต์ใหม่และราคาไม่แพง (ฮาร์ดแวร์):

ในขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้า นักเรียนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เริ่มสนใจวิทยาการหุ่นยนต์เป็นอาชีพ วิทยาการหุ่นยนต์สามารถจุดประกายความสนใจของนักเรียนในสาขาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ รวมทั้งเปิดโอกาสให้นักเรียนได้ฝึกฝนการแก้ปัญหาและการคิดเชิงตรรกะ¹² ทักษะที่พัฒนาจากการทำงานกับวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษา เช่น การแก้ปัญหาและการคิดเชิงตรรกะสามารถนำไปใช้ได้และเป็นพื้นฐาน ในอาชีพหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและการผลิต เพื่อตอบสนองความต้องการและความต้องการของผู้เชี่ยวชาญในสาขาหุ่นยนต์ที่ได้รับทักษะการเขียนโปรแกรม การแก้ปัญหา และการคิดเชิงตรรกะ คำแนะนำด้านการศึกษาจึงต้องการแนะนำวิทยาการหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในห้องเรียนของพวกเขา¹⁷ อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัดในการนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเข้ามาในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาเพื่อเตรียมนักเรียนเหล่านี้ให้ประสบความสำเร็จในการผลิต อาชีพ. ไม่เพียงแต่การซื้อเท่านั้น แต่ยังมีค่าใช้จ่ายสูงในการบำรุงรักษาแขนกลที่ทำงานด้วย ค่าใช้จ่ายนี้สามารถจำกัดจำนวนของหุ่นยนต์ที่นักเรียนสามารถโต้ตอบด้วย และด้วยเหตุนี้ จึงจำกัดจำนวนการมีส่วนร่วมโดยตรงของนักเรียนโดยอิสระ¹¹ แขนกลหุ่นยนต์ขนาดอุตสาหกรรมก็ต้องการพื้นที่จำนวนมากเช่นกัน และมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยเสมอเมื่อทำงานกับโรงงานอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ นักเรียนที่ไม่มีประสบการณ์อาจทำอันตรายต่อตนเอง อุปกรณ์ หรือผู้อื่นโดยไม่ได้ตั้งใจ¹¹ ด้วยปัจจัยเหล่านี้ สถาบันการศึกษาจึงหันมาใช้โมเดลหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มีขนาดเล็กกว่า ปลอดภัยกว่า และคุ้มค่ากว่า

“ในขณะที่การจัดการหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ต้องการการดูแลอย่างต่อเนื่องและต้องทำในเซลล์หุ่นยนต์โดยเฉพาะ ขณะนี้มหาวิทยาลัยหลายแห่งกำลังเลือกซื้อหุ่นยนต์ขนาดเดสก์ท็อปเพิ่มเติมที่ช่วยให้นักศึกษาทำงานได้อย่างอิสระ เนื่องจากเครื่องจักรเหล่านี้ได้รับการตั้งโปรแกรมในลักษณะเดียวกับหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ ผลลัพธ์จึงสามารถนำไปใช้กับเครื่องจักรขนาดใหญ่ได้ทันทีสำหรับการใช้งานเต็มรูปแบบ”²

VEX V5 Workcell เป็นโมเดลหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่เล็กกว่า ปลอดภัยกว่า และคุ้มค่ากว่า โดยมีขนาดเล็กพอที่จะวางบนโต๊ะในห้องเรียน และด้วยอัตราส่วนนักเรียน 3 คนต่อหุ่นยนต์ 1 ตัวที่แนะนำ ช่วยให้นักเรียนมีโอกาสได้ลงมือทำจริง หุ่นยนต์ V5 Workcell ปลอดภัยกว่าด้วยขนาดที่เล็กกว่า อีกทั้งยังสามารถตั้งโปรแกรมสวิตช์บัมเปอร์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวหยุดฉุกเฉินได้หากจำเป็น

V5 Workcell ยังช่วยให้นักเรียนมีส่วนร่วมในประสบการณ์การสร้างที่มิฉะนั้นจะไม่สามารถทำได้ นักเรียนที่มีส่วนร่วมกับแขนหุ่นยนต์ขนาดอุตสาหกรรมระดับมืออาชีพจะได้รับความรู้และทักษะอันมีค่าในการเขียนโปรแกรม แต่อาจไม่เข้าใจว่าพวกเขาเคลื่อนไหวและดำเนินการอย่างไรเนื่องจากไม่ได้เกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้าง การมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างไม่เพียงแต่เปิดโอกาสให้นักเรียนสร้างการเชื่อมต่อที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ แต่ยังช่วยให้นักเรียนได้รับความรู้พื้นฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของหุ่นยนต์ โอกาสนี้สามารถให้ความรู้และประสบการณ์ในการสร้างที่นักเรียนต้องการเพื่อแก้ไขปัญหาฮาร์ดแวร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเช่นเดียวกับการแก้ปัญหา¹³ การผสมผสานการสร้างหุ่นยนต์เข้ากับการศึกษาเกี่ยวกับหุ่นยนต์ในอุตสาหกรรมยังเปิดโอกาสให้นักเรียนได้นำแนวคิดเชิงนามธรรมและสมการทางฟิสิกส์ วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์สู่ชีวิต การปฏิบัติตามแนวคิด STEM เหล่านี้ในบริบทยังช่วยให้นักเรียนเห็นว่าสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้อย่างไร

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมรุ่นอื่นๆ ที่มีขนาดเล็กกว่าและคุ้มค่ากว่าส่วนใหญ่จะประกอบไว้ล่วงหน้าและมักจะสร้างขึ้นสำหรับฟังก์ชันเดียวเท่านั้น ข้อได้เปรียบของฮาร์ดแวร์ V5 Workcell คือนักเรียนไม่ได้ถูกจำกัดให้สร้างหุ่นยนต์เพียงตัวเดียว นักเรียนสร้าง V5 Workcell จากชิ้นส่วนต่างๆ จาก VEX Robotics V5 System ซึ่งมีโครงสร้างที่แตกต่างกันมากมาย รวมถึงฟังก์ชันพื้นฐานของแขนหุ่นยนต์ (แสดงในรูปที่ 1) การเปลี่ยน EOAT (เครื่องมือปลายแขน) และการเพิ่ม สายพานลำเลียงและเซ็นเซอร์หลายตัว (แสดงในรูปที่ 2) สิ่งนี้ทำให้นักเรียนได้สัมผัสประสบการณ์ไม่เพียงแต่สร้างแขนหุ่นยนต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโมเดลเวิร์กเซลล์การผลิตขนาดเล็กทั้งหมดอีกด้วย ซึ่งจะช่วยให้นักเรียนมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างที่เน้นแนวคิดทางคณิตศาสตร์และวิศวกรรมที่นักเรียนจะไม่สามารถสัมผัสได้หากไม่มีการสร้าง นอกจากนี้ยังช่วยให้นักเรียนเข้าใจว่า V5 Workcell ทำงานอย่างไรในระดับกายภาพ ซึ่งจะถ่ายโอนไปยังการเขียนโปรแกรมด้วย สิ่งนี้ทำให้ V5 Workcell เป็นเครื่องมือการสอนที่ไม่เพียงแต่แนะนำนักเรียนให้รู้จักหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและแนวคิดการเขียนโปรแกรม แต่ยังแนะนำพวกเขาให้รู้จักกับการสร้าง วิศวกรรม และแนวคิดทางคณิตศาสตร์ เช่น ระบบพิกัดคาร์ทีเซียนและการใช้งานหุ่นยนต์ในพื้นที่ 3 มิติ

บิลด์ต่างๆ มีให้ในคำแนะนำการสร้างซึ่งจะแนะนำนักเรียนผ่านการสร้างทีละขั้นตอน (แสดงในรูปที่ 3) สิ่งนี้ทำให้การสร้าง V5 Workcell สามารถเข้าถึงได้สำหรับนักเรียนที่อาจไม่มีประสบการณ์ในการสร้างโดยทั่วไป การสร้างด้วยโลหะ หรือการใช้เครื่องมือ

รูปที่ 3: ขั้นตอนจากคำแนะนำในการสร้าง Lab 4

VEX V5 Workcell ให้สถาบันการศึกษามีตัวเลือกโมเดลหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่เล็กกว่า ปลอดภัยกว่า และคุ้มค่ากว่า ซึ่งไม่เพียงแต่มีความสามารถรอบด้านในการสร้างเท่านั้น แต่ยังมอบประสบการณ์การเรียนรู้เชิงปฏิบัติที่เป็นอิสระกว่าให้กับนักเรียนเมื่อเทียบกับหุ่นยนต์ขนาดอุตสาหกรรมระดับมืออาชีพ แขน.

สาม. การสอนการเขียนโปรแกรม (ซอฟต์แวร์):

ด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าในอัตราเลขชี้กำลัง งานที่ใช้แรงงานจำนวนมากในอุตสาหกรรมการผลิตจึงได้รับการเสริมด้วยระบบอัตโนมัติ⁴ สิ่งนี้สามารถเสริมแรงงานได้ และแม้แต่ในบางกรณีก็สามารถสร้างความต้องการแรงงานได้มากขึ้น แต่ยังต้องการให้คนงานมี มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมเพื่อใช้งาน ซ่อมแซม และบำรุงรักษาระบบอัตโนมัติ⁴ การเขียนโปรแกรมเป็นทักษะที่อาจต้องใช้เวลาหลายปีกว่าที่บุคคลจะมีความเชี่ยวชาญ และภาษาโปรแกรมส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรม ซับซ้อนและออกแบบให้ใช้งานโดยวิศวกรมืออาชีพ³ ซึ่งหมายความว่าโปรแกรมที่จำเป็นเพื่อให้หุ่นยนต์ทำงานแม้งานที่ง่ายที่สุดจะต้องจ้างผู้เชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรม³

“ตัวอย่างเช่น การตั้งโปรแกรมระบบการเชื่อมอาร์กของหุ่นยนต์ด้วยตนเองสำหรับการผลิตตัวถังยานพาหนะขนาดใหญ่ใช้เวลานานกว่าแปดเดือน ในขณะที่รอบเวลาของกระบวนการเชื่อมเองนั้นใช้เวลาเพียงสิบหกชั่วโมงเท่านั้น ในกรณีนี้ เวลาในการตั้งโปรแกรมจะอยู่ที่ประมาณ 360 เท่าของเวลาดำเนินการ”⁹

ความเชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรมระดับนี้จำกัดการเข้าถึงสำหรับนักเรียนและนักการศึกษาที่ต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับพื้นฐานการเขียนโปรแกรมของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม แต่มีประสบการณ์ในการเขียนโปรแกรมเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย

“การเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ใช้เวลานาน ซับซ้อน เกิดข้อผิดพลาดได้ง่าย และต้องการความเชี่ยวชาญทั้งด้านงานและแพลตฟอร์ม ภายในวิทยาการหุ่นยนต์อุตสาหกรรม มีภาษาและเครื่องมือการเขียนโปรแกรมเฉพาะผู้จำหน่ายจำนวนมาก ซึ่งต้องการความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน อย่างไรก็ตาม เพื่อเพิ่มระดับของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม ตลอดจนขยายการใช้หุ่นยนต์ในโดเมนอื่นๆ เช่น หุ่นยนต์บริการและการจัดการภัยพิบัติ ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญจะต้องสั่งงานหุ่นยนต์ได้”¹⁰

การเรียนรู้การเขียนโปรแกรมในฐานะมือใหม่ในทุกวัยเป็นสิ่งที่ท้าทาย⁸ การเรียนรู้วิธีทำความเข้าใจโฟลว์ของโปรเจ็กต์นอกเหนือจากไวยากรณ์การเรียนรู้ไม่เพียงแต่จะเกินกำลัง แต่ยังทำให้ท้อแท้และน่ากลัวอีกด้วย .⁵ เพื่อให้นักเรียนและนักการศึกษาได้รับประสบการณ์เกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ความซับซ้อนของการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์เหล่านี้จะต้องลดลง เพื่อให้โปรแกรมเมอร์มือใหม่ได้มีส่วนร่วม ซึ่งสามารถทำได้โดยลดความซับซ้อนของภาษาการเขียนโปรแกรมจากภาษาที่ใช้ข้อความแบบเดิม การลดความซับซ้อนของภาษาโปรแกรมประสบความสำเร็จในการแนะนำและสอนเด็กเล็กถึงการเขียนโปรแกรมในด้านต่างๆ รวมถึงการศึกษา³ เนื่องจากความสำเร็จนี้ ภาษาการเขียนโปรแกรมแบบง่ายจึงสามารถนำมาใช้เพื่อสอนพื้นฐานการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมให้กับบุคคล และ จะช่วยให้พวกเขาสร้างทักษะพื้นฐานที่พวกเขาสามารถใช้ในภายหลังเพื่อให้ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรม³

VEX V5 Workcell ช่วยให้นักเรียนสามารถตั้งโปรแกรมโมเดลแขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมโดยใช้ VEXcode V5 ซึ่งเป็นภาษาแบบบล็อกที่ขับเคลื่อนโดยบล็อก Scratch¹⁸ (scratch.mit.edu) นักเรียนสามารถเขียนโปรแกรมด้วย VEXcode V5 ซึ่งเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมแบบง่าย นักเรียนสามารถสร้างโครงงานเพื่อจัดการ Workcell ได้สำเร็จ และยังเข้าใจวัตถุประสงค์และขั้นตอนของโครงงานในระดับที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น จากการศึกษาพบว่า สามเณรที่ไม่มีประสบการณ์ในการเขียนโปรแกรมมาก่อนสามารถเขียนโปรแกรมแบบบล็อกได้สำเร็จเพื่อทำงานหุ่นยนต์อุตสาหกรรมขั้นพื้นฐานให้สำเร็จ³

การศึกษายังแสดงให้เห็นว่านักเรียนรายงานว่าธรรมชาติของภาษาการเขียนโปรแกรมแบบบล็อกเช่น VEXcode V5 นั้นง่ายเนื่องจากคำอธิบายภาษาธรรมชาติของบล็อก วิธีการลากและวางสำหรับการโต้ตอบกับบล็อก และความง่าย การอ่านโครงการ⁶ VEXcode V5 ยังระบุประเด็นที่น่าเป็นห่วงเกี่ยวกับภาษาการเขียนโปรแกรมแบบบล็อกเมื่อเทียบกับวิธีการแบบข้อความทั่วไป . ข้อเสียบางประการที่ระบุคือการรับรู้ถึงการขาดความถูกต้องและมีพลังน้อยกว่า⁶ VEXcode V5 จัดการกับทั้งการรับรู้ว่าไม่มีความถูกต้องและดูเหมือนจะมีประสิทธิภาพน้อยลงด้วยการรวมเครื่องมือที่เรียกว่า 'โปรแกรมดูโค้ด .' โปรแกรมดูโค้ดช่วยให้นักเรียนสร้างโครงการบล็อก แล้วดูโครงการเดียวกันในรูปแบบข้อความใน C++ หรือ Python การแปลงนี้ช่วยให้นักเรียนเติบโตเกินข้อจำกัดของภาษาแบบบล็อก และยังจัดเตรียมเครื่องมือนั่งร้านที่จำเป็นเพื่อให้พวกเขาประสบความสำเร็จในการเชื่อมช่องว่างในไวยากรณ์จากบล็อกเป็นข้อความ VEXcode V5 ใช้หลักการตั้งชื่อที่คล้ายคลึงกันสำหรับบล็อกและคำสั่ง เพื่อให้การเปลี่ยนจากบล็อกเป็นข้อความง่ายขึ้น

การศึกษาที่ทำโดย Weintrop และ Wilensky⁷ เพื่อเปรียบเทียบการเขียนโปรแกรมแบบบล็อกและแบบข้อความในห้องเรียนวิทยาการคอมพิวเตอร์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย พบว่านักเรียนที่ใช้ภาษาแบบบล็อกมีการเรียนรู้มากขึ้นและมีความสนใจในหลักสูตรคอมพิวเตอร์ในอนาคตในระดับที่สูงขึ้น นักเรียนที่ใช้ภาษาแบบข้อความมองว่าประสบการณ์การเขียนโปรแกรมของพวกเขาคล้ายกับสิ่งที่โปรแกรมเมอร์ทำในอุตสาหกรรมและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการปรับปรุงทักษะการเขียนโปรแกรม VEXcode V5 ช่วยให้โปรแกรมเมอร์มือใหม่ได้รับสิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองโลก โดยทำให้พวกเขาสร้างรากฐานที่แข็งแกร่งของแนวคิดการเขียนโปรแกรมที่พวกเขาสามารถใช้ได้เมื่อเปลี่ยนไปใช้ C++ หรือ Python ซึ่งทั้งสองภาษาแบบข้อความได้รับการสนับสนุนใน VEXcode V5

VEXcode V5 เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมแบบบล็อกที่เข้าถึงได้และฟรีสำหรับโมเดลหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเพื่อใช้ในการตั้งค่าการศึกษา ซึ่งทำให้นักเรียนและนักการศึกษาไม่สามารถใช้หุ่นยนต์เขียนโปรแกรมได้มากขึ้น สภาพแวดล้อมการทำงานด้านการผลิตมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องด้วยเทคโนโลยี และภาษาการเขียนโปรแกรมแบบบล็อกเช่น VEXcode V5 อาจสามารถช่วยให้นักเรียนที่ปรารถนาจะเป็นพนักงานฝ่ายผลิตในอนาคตมีทักษะและความรู้ด้านการเขียนโปรแกรมพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการประสบความสำเร็จในงานด้านการผลิตและอุตสาหกรรม³

IV. ไอเดียที่ยิ่งใหญ่

ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งของ V5 Workcell คือนักเรียนจะได้รับโอกาสในการเรียนรู้และมุ่งเน้นไปที่แนวคิดที่ใหญ่ขึ้นและหลักการพื้นฐานที่ไม่เพียงแต่เป็นรากฐานของการเขียนโปรแกรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิศวกรรมและสาขาวิชาชีพของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การมุ่งเน้นไปที่แนวคิดที่ใหญ่กว่าสองสามข้อที่สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมและสถานการณ์ต่างๆ ได้เปิดโอกาสให้นักเรียนได้รับความเข้าใจในเชิงลึกและประสบการณ์การเรียนรู้ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นของทักษะและหัวข้อเหล่านั้น Halpern และ Hackel เสนอแนะว่า “การเน้นที่ความเข้าใจในเชิงลึกเกี่ยวกับหลักการพื้นฐานมักจะก่อให้เกิดการออกแบบการสอนที่ดีกว่าการครอบคลุมสารานุกรมในหัวข้อที่หลากหลาย”¹⁴

นักเรียนจะตรวจสอบแนวคิดต่างๆ เช่น:

• ก่อสร้างด้วยโลหะและอิเล็กทรอนิกส์
• ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน
• แขนหุ่นยนต์เคลื่อนที่อย่างไรในอวกาศ 3 มิติ
• ใช้รหัสซ้ำ
• ตัวแปร
• รายการ 2D
• ข้อเสนอแนะของเซ็นเซอร์สำหรับระบบอัตโนมัติ
• ระบบสายพานลำเลียง และอื่นๆ อีกมากมาย

นักศึกษาจะได้รับความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับแนวคิดเหล่านี้ซึ่งสามารถถ่ายทอดและนำไปใช้ในสาขาวิชาต่างๆ ได้ในภายหลัง เช่น คณิตศาสตร์ การเขียนโปรแกรม วิศวกรรมศาสตร์ และการผลิต ในขณะที่ได้รับคำแนะนำเกี่ยวกับแนวคิดเหล่านี้ นักเรียนจะสามารถแก้ปัญหา ทำงานร่วมกัน มีความคิดสร้างสรรค์ และสร้างความยืดหยุ่นได้อย่างเต็มที่ ทั้งหมดนี้เป็นทักษะที่สำคัญในทุกสภาพแวดล้อมและเชื่อมโยงกับทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ในปัจจุบัน

“ความรู้มีความสำคัญในศตวรรษที่ 21 และผู้คนจำเป็นต้องได้รับทักษะดังกล่าวเพื่อเข้าสู่แรงงานที่เรียกว่าทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 โดยทั่วไป ทักษะของศตวรรษที่ 21 ได้แก่ การทำงานร่วมกัน การสื่อสาร ความรู้ด้านดิจิทัล การเป็นพลเมือง การแก้ปัญหา การคิดเชิงวิพากษ์ ความคิดสร้างสรรค์ และประสิทธิภาพการทำงาน ทักษะเหล่านี้เรียกว่าทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 เพื่อบ่งชี้ว่าทักษะเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมในปัจจุบันมากกว่าทักษะในศตวรรษที่ 21 ที่มีลักษณะเป็นโหมดการผลิตทางอุตสาหกรรม”¹⁵

วี บทสรุป

บทความนี้มีจุดประสงค์เพื่อนำเสนอข้อดีของ VEX V5 Workcell ในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาเพื่อแนะนำวิทยาการหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ในการทำเช่นนั้น เอกสารนี้แสดงให้เห็นว่า VEX V5 Workcell นำเสนอโซลูชันที่ครอบคลุมเพื่อแนะนำนักเรียนให้รู้จักหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาที่คุ้มค่า ลดอุปสรรคในการเขียนโปรแกรมในการเข้า และมุ่งเน้นไปที่แนวคิดใหญ่ที่ช่วยให้นักเรียนพัฒนา ทักษะที่สำคัญ