VEX V5 Workcell: โมเดลแขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเพื่อการศึกษา STEM

เชิงนามธรรม

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเกือบทั้งหมดและจ้างคนงานหลายพันคน แต่เนื่องจากมีการใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วโลก การนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมาใช้ในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาจึงเป็นเรื่องยากที่จะทำสำเร็จและมีข้อจำกัดในทางปฏิบัติ เอกสารนี้สรุปอุปสรรคในการนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมาใช้ในสภาพแวดล้อมทางการศึกษา และนำเสนอโซลูชันโดยใช้แขนหุ่นยนต์ที่เรียกว่า VEX V5 Workcell VEX V5 Workcell ได้รับการพัฒนาเพื่อปรับปรุงการเข้าถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรมสำหรับนักศึกษาระดับมัธยมศึกษาและนักศึกษาด้านเทคนิค ปัญหาด้านความสามารถในการเข้าถึงในการแนะนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสถานศึกษามีทั้งข้อจำกัดด้านขนาด ข้อกังวลด้านความปลอดภัย ต้นทุนสูง และประสบการณ์ในการเขียนโปรแกรมที่จำกัด ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่สร้างขึ้นโดย VEX Robotics เปิดโอกาสให้นักเรียนพัฒนาทักษะด้านเทคนิคและการแก้ปัญหาโดยการสร้างและเขียนโปรแกรมเซลล์การผลิตจำลองด้วยหุ่นยนต์ห้าแกน

คำสำคัญ:

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

ฉัน. การแนะนำ

การใช้หุ่นยนต์ในการศึกษาได้กลายเป็นประสบการณ์การเรียนรู้แบบสหวิทยาการ การลงมือปฏิบัติจริงสำหรับนักเรียนทุกวัย¹² การมีส่วนร่วมกับวิทยาการหุ่นยนต์สามารถจุดประกายความสนใจในวิทยาศาสตร์ให้กับนักเรียนรุ่นเยาว์ รวมทั้งให้ประสบการณ์และเป็นสื่อกลางในการเรียนรู้ทักษะที่สำคัญ เช่น การคิดเชิงตรรกะ การเรียงลำดับ และการแก้ปัญหา เมื่อนักเรียนก้าวหน้าในอาชีพการศึกษาด้านวิทยาการหุ่นยนต์ พวกเขาสามารถสร้างทักษะพื้นฐานของการแก้ปัญหาและการคิดเชิงตรรกะเพื่อศึกษาแนวคิดทางวิศวกรรมและวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งจะทำให้ฟิสิกส์เชิงนามธรรมและแนวคิดทางคณิตศาสตร์มีชีวิตขึ้นมา¹²

“การสร้างหุ่นยนต์เป็นตัวเลือกโครงการยอดนิยมสำหรับการนำการเรียนรู้จากปัญหา (PBL) ไปใช้ในห้องเรียน เหตุผลที่ตัวเลือกนี้เป็นที่นิยมสามารถอธิบายได้จากหัวข้อที่มีสาขาวิชาหลากหลาย: วิทยาการหุ่นยนต์ต้องใช้ทักษะทางวิทยาศาสตร์ เทคนิค และเทคโนโลยีที่แตกต่างกันมากมาย เช่น ฟิสิกส์ อิเล็กทรอนิกส์ คณิตศาสตร์ และการเขียนโปรแกรม เป็นวิชาในอุดมคติเพราะสามารถเชื่อมโยงกับหลักสูตรต่างๆ มากมายได้ นอกจากนี้ หุ่นยนต์ยังจับจินตนาการของเด็กและวัยรุ่น โดยให้แรงบันดาลใจและแรงจูงใจ”¹³

ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างต่อเนื่องและการเขียนโปรแกรมกลายเป็นทักษะที่ต้องการ สถาบันการศึกษาจึงต้องการเตรียมนักเรียนให้พร้อมสำหรับการทำงานโดยแนะนำให้พวกเขารู้จักกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและการผลิต หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและแขนหุ่นยนต์เป็นเครื่องจักรที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งออกแบบมาเพื่อทำงานหรือฟังก์ชันเฉพาะ¹

“โดยทั่วไปแล้วระบบหุ่นยนต์จะถูกใช้เพื่อปฏิบัติงานที่ไม่ปลอดภัย อันตราย และแม้แต่งานของผู้ปฏิบัติงานที่ซ้ำซาก มีฟังก์ชันต่างๆ มากมาย เช่น การขนถ่ายวัสดุ การประกอบ การเชื่อม การขนถ่ายเครื่องจักรหรือเครื่องมือ และคุณสมบัติต่างๆ เช่น การพ่นสี การพ่น ฯลฯ หุ่นยนต์ส่วนใหญ่ได้รับการกำหนดค่าให้ทำงานโดยการสอนเทคนิคและการทำซ้ำ”¹

การวิจัยแสดงให้เห็นว่านักเรียนมีทัศนคติและประสบการณ์เชิงบวกจากการใช้หุ่นยนต์ในห้องเรียน¹⁶ อย่างไรก็ตาม แม้ว่านักเรียนจะมีทัศนคติเชิงบวก แต่ก็ยังมีอุปสรรคที่จำกัดการใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสถานศึกษา ได้แก่ ข้อจำกัดด้านขนาด ความกังวลด้านความปลอดภัย ค่าใช้จ่ายสูง และประสบการณ์การเขียนโปรแกรมที่จำกัด เอกสารนี้จะอภิปรายว่า VEX V5 Workcell เป็นโซลูชันในการแนะนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาอย่างไร

ครั้งที่สอง โมเดลหุ่นยนต์ใหม่และราคาไม่แพง (ฮาร์ดแวร์):

เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าไป นักเรียนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เริ่มสนใจหุ่นยนต์เป็นอาชีพ วิทยาการหุ่นยนต์สามารถจุดประกายความสนใจของนักเรียนในสาขาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ รวมทั้งเปิดโอกาสให้นักเรียนได้ฝึกการแก้ปัญหาและการคิดเชิงตรรกะ¹² ทักษะที่พัฒนาจากการทำงานกับหุ่นยนต์เพื่อการศึกษา เช่น การแก้ปัญหาและการคิดเชิงตรรกะ สามารถนำไปใช้ได้และเป็นพื้นฐานในอาชีพหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและการผลิต เพื่อตอบสนองความต้องการและความต้องการของผู้เชี่ยวชาญในสาขาวิทยาการหุ่นยนต์ที่ได้รับการเขียนโค้ด การแก้ปัญหา และการคิดเชิงตรรกะ คำสั่งด้านการศึกษาจึงต้องการแนะนำวิทยาการหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในห้องเรียนของตน¹⁷ อย่างไรก็ตาม การนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเข้าสู่สถานศึกษามีข้อจำกัด เพื่อเตรียมความพร้อมให้นักเรียนเหล่านี้ประสบความสำเร็จในอาชีพการผลิต ไม่เพียงแต่การซื้อเท่านั้น แต่ยังมีค่าใช้จ่ายสูงในการดูแลรักษาแขนหุ่นยนต์ที่ใช้งานได้อีกด้วย ค่าใช้จ่ายนี้สามารถจำกัดจำนวนหุ่นยนต์ที่นักเรียนสามารถโต้ตอบด้วยได้ และเป็นผลให้จำกัดจำนวนการมีส่วนร่วมภาคปฏิบัติโดยอิสระของนักเรียน¹¹ แขนหุ่นยนต์ขนาดอุตสาหกรรมยังต้องการพื้นที่จำนวนมาก และมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยเสมอเมื่อทำงานกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม นักเรียนที่ไม่มีประสบการณ์อาจทำร้ายตัวเอง อุปกรณ์ หรือผู้อื่นโดยไม่ได้ตั้งใจ¹¹ เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้ สถาบันการศึกษาจึงหันมาใช้โมเดลหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มีขนาดเล็กกว่า ปลอดภัยกว่า และคุ้มค่ากว่า

“ในขณะที่การจัดการหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ต้องมีการดูแลอย่างต่อเนื่องและต้องทำในเซลล์หุ่นยนต์โดยเฉพาะ ขณะนี้มหาวิทยาลัยหลายแห่งกำลังเลือกที่จะซื้อหุ่นยนต์ขนาดเดสก์ท็อปเพิ่มเติมที่ช่วยให้นักศึกษาทำงานได้อย่างอิสระ เนื่องจากเครื่องจักรเหล่านี้ได้รับการตั้งโปรแกรมในลักษณะเดียวกับหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ ผลลัพธ์จึงสามารถนำไปใช้กับเครื่องจักรขนาดใหญ่สำหรับการใช้งานเต็มรูปแบบได้ทันที”²

VEX V5 Workcell เป็นโมเดลหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่เล็กกว่า ปลอดภัยกว่า และคุ้มค่ากว่า ซึ่งมีขนาดเล็กพอที่จะวางบนโต๊ะในห้องเรียน และด้วยอัตราส่วนหุ่นยนต์ต่อนักเรียน 3 คนที่แนะนำ ช่วยให้นักเรียนมีโอกาสมีส่วนร่วมกับหุ่นยนต์โดยตรง หุ่นยนต์ V5 Workcell ปลอดภัยยิ่งขึ้นด้วยขนาดที่เล็กลง พร้อมทั้งสามารถตั้งโปรแกรมสวิตช์กันชนที่ทำหน้าที่เป็นจุดหยุดฉุกเฉินได้หากจำเป็น

V5 Workcell ยังช่วยให้นักเรียนได้มีส่วนร่วมในประสบการณ์การสร้างที่มิฉะนั้นจะเป็นไปไม่ได้ นักเรียนที่มีส่วนร่วมกับแขนหุ่นยนต์ขนาดอุตสาหกรรมระดับมืออาชีพจะได้รับความรู้และทักษะอันมีค่าในการเขียนโปรแกรม แต่อาจไม่เข้าใจว่าแขนหุ่นยนต์เคลื่อนที่และใช้งานอย่างไร เนื่องจากไม่ได้เกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้าง การมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างไม่เพียงแต่เปิดโอกาสให้นักเรียนสร้างการเชื่อมต่อที่แน่นแฟ้นมากขึ้นระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เท่านั้น แต่ยังช่วยให้นักเรียนได้รับความรู้พื้นฐานมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำงานทางกายภาพของหุ่นยนต์อีกด้วย โอกาสนี้สามารถให้ความรู้แก่นักเรียนและประสบการณ์ในการสร้างที่พวกเขาต้องการเพื่อแก้ไขปัญหาฮาร์ดแวร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นตลอดจนการแก้ปัญหา¹³ การผสมผสานการสร้างหุ่นยนต์ทางกายภาพเข้ากับการศึกษาด้านหุ่นยนต์อุตสาหกรรมยังเปิดโอกาสให้นักเรียนนำแนวคิดเชิงนามธรรมและสมการทางฟิสิกส์ วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์มาสู่ชีวิตจริง การฝึกปฏิบัติแนวคิด STEM เหล่านี้ในบริบทยังช่วยให้นักเรียนเห็นว่าแนวคิดเหล่านี้นำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้อย่างไร

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมรุ่นอื่นๆ ที่เล็กกว่าและคุ้มค่ากว่าส่วนใหญ่มาประกอบไว้ล่วงหน้าและมักสร้างมาเพื่อฟังก์ชันเดียวเท่านั้น ข้อดีของฮาร์ดแวร์ V5 Workcell คือนักเรียนไม่ได้ถูกจำกัดอยู่เพียงโครงสร้างหุ่นยนต์ตัวเดียว นักเรียนสร้าง V5 Workcell จากชิ้นส่วนจาก VEX Robotics V5 System ซึ่งมีโครงสร้างที่แตกต่างกันมากมาย รวมถึงฟังก์ชันพื้นฐานของแขนหุ่นยนต์ (แสดงในรูปที่ 1) การเปลี่ยน EOAT (เครื่องมือปลายแขน) และการเพิ่ม สายพานลำเลียงและเซ็นเซอร์หลายตัว (แสดงในรูปที่ 2) สิ่งนี้ทำให้นักเรียนได้รับประสบการณ์ไม่เพียงแค่สร้างแขนหุ่นยนต์เท่านั้น แต่ยังสร้างโมเดลเวิร์กเซลล์การผลิตขนาดเล็กทั้งหมดอีกด้วย ซึ่งช่วยให้นักเรียนได้มีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างที่เน้นแนวคิดทางคณิตศาสตร์และวิศวกรรมที่นักเรียนจะไม่สามารถสัมผัสได้หากไม่มีการสร้าง นอกจากนี้ยังช่วยให้นักเรียนเข้าใจว่า V5 Workcell ทำงานอย่างไรในระดับกายภาพ ซึ่งจะถ่ายโอนไปยังการเขียนโปรแกรมด้วย สิ่งนี้ทำให้ V5 Workcell เป็นเครื่องมือการสอนที่ไม่เพียงแต่แนะนำนักเรียนเกี่ยวกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและแนวคิดการเขียนโปรแกรมเท่านั้น แต่ยังแนะนำให้นักเรียนรู้จักแนวคิดด้านการก่อสร้าง วิศวกรรม และคณิตศาสตร์ เช่น ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน และการปฏิบัติการหุ่นยนต์ในอวกาศ 3 มิติ

โครงสร้างต่างๆ มีอยู่ในคำแนะนำในการสร้างที่แนะนำนักเรียนผ่านการสร้างทีละขั้นตอน (แสดงในรูปที่ 3) ซึ่งทำให้การสร้าง V5 Workcell สามารถเข้าถึงได้สำหรับนักเรียนที่อาจไม่มีประสบการณ์ในการสร้างโดยทั่วไป การสร้างด้วยโลหะ หรือใช้เครื่องมือ

รูปที่ 3: ขั้นตอนจากคำแนะนำในการสร้าง Lab 4

VEX V5 Workcell ช่วยให้สถาบันการศึกษามีตัวเลือกโมเดลหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่เล็กกว่า ปลอดภัยกว่า และคุ้มค่ากว่า ซึ่งไม่เพียงแต่มีความสามารถรอบด้านในการสร้างเท่านั้น แต่ยังมอบประสบการณ์การเรียนรู้ที่เป็นอิสระและลงมือปฏิบัติจริงให้กับนักเรียนเมื่อเปรียบเทียบกับหุ่นยนต์ขนาดอุตสาหกรรมระดับมืออาชีพ แขน

สาม. การสอนเขียนโปรแกรม (ซอฟต์แวร์):

ด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าในอัตราเลขชี้กำลัง งานที่ใช้แรงงานคนจำนวนมากในอุตสาหกรรมการผลิตภาคอุตสาหกรรมจึงถูกเสริมด้วยระบบอัตโนมัติ⁴ สิ่งนี้สามารถเสริมแรงงาน และแม้แต่ในบางกรณีก็สามารถสร้างความต้องการแรงงานได้มากขึ้น แต่ยังกำหนดให้คนงานต้องมีความรู้ด้านการเขียนโปรแกรมเป็นอย่างดีเพื่อดำเนินการ ซ่อมแซม และบำรุงรักษาระบบอัตโนมัติ⁴ การเขียนโปรแกรมเป็นทักษะที่อาจต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะเชี่ยวชาญ และภาษาการเขียนโปรแกรมส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมมีความซับซ้อนและได้รับการออกแบบมาให้วิศวกรมืออาชีพใช้³ ซึ่งหมายความว่าโปรแกรมที่จำเป็นเพื่อให้หุ่นยนต์ทำงานแม้แต่งานที่ง่ายที่สุดจำเป็นต้องจ้างผู้เชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรม³

“ตัวอย่างเช่น การตั้งโปรแกรมระบบเชื่อมอาร์กด้วยหุ่นยนต์ด้วยตนเองสำหรับการผลิตตัวถังรถยนต์ขนาดใหญ่ใช้เวลานานกว่าแปดเดือน ในขณะที่รอบเวลาของกระบวนการเชื่อมนั้นใช้เวลาเพียงสิบหกชั่วโมงเท่านั้น ในกรณีนี้ เวลาตั้งโปรแกรมจะอยู่ที่ประมาณ 360 เท่าของเวลาดำเนินการ”⁹

ความเชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรมระดับนี้จำกัดการเข้าถึงสำหรับนักเรียนและนักการศึกษาที่ต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับพื้นฐานการเขียนโปรแกรมของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม แต่มีประสบการณ์การเขียนโปรแกรมเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย

“การเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์นั้นใช้เวลานาน ซับซ้อน เกิดข้อผิดพลาดได้ง่าย และต้องใช้ความเชี่ยวชาญทั้งงานและแพลตฟอร์ม ภายในวิทยาการหุ่นยนต์อุตสาหกรรม มีภาษาและเครื่องมือในการเขียนโปรแกรมเฉพาะของผู้จำหน่ายจำนวนมาก ซึ่งต้องการความสามารถบางอย่าง อย่างไรก็ตาม เพื่อเพิ่มระดับของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม เช่นเดียวกับการขยายการใช้หุ่นยนต์ในโดเมนอื่นๆ เช่น หุ่นยนต์บริการและการจัดการภัยพิบัติ ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญจะต้องสามารถสั่งสอนหุ่นยนต์ได้”¹⁰

การเรียนรู้ที่จะเขียนโปรแกรมตั้งแต่มือใหม่ทุกช่วงวัยถือเป็นเรื่องท้าทาย⁸ การเรียนรู้วิธีทำความเข้าใจขั้นตอนของโปรเจ็กต์นอกเหนือจากไวยากรณ์การเรียนรู้ไม่เพียงแต่จะล้นหลาม แต่ยังทำให้ท้อแท้และน่ากลัวอีกด้วย⁵ เพื่อให้นักเรียนและนักการศึกษาได้รับประสบการณ์เกี่ยวกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ความซับซ้อนในการเขียนโค้ดหุ่นยนต์เหล่านี้จำเป็นต้องลดลงเพื่อให้โปรแกรมเมอร์มือใหม่สามารถมีส่วนร่วมได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยการลดความซับซ้อนของภาษาการเขียนโปรแกรมจากภาษาแบบข้อความแบบดั้งเดิม การลดความซับซ้อนของภาษาการเขียนโปรแกรมประสบความสำเร็จในการแนะนำและสอนเด็กเล็กถึงวิธีการเขียนโปรแกรมในด้านต่างๆ รวมถึงการศึกษาด้วย³ เนื่องจากความสำเร็จนี้ ภาษาการเขียนโปรแกรมแบบง่ายจึงสามารถใช้เพื่อสอนพื้นฐานของการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแก่บุคคลได้ และจะช่วยให้พวกเขาสร้างทักษะพื้นฐานที่สามารถนำมาใช้ในภายหลังเพื่อให้ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมได้³

VEX V5 Workcell ช่วยให้นักเรียนสามารถตั้งโปรแกรมโมเดลแขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้โดยใช้ VEXcode V5 ซึ่งเป็นภาษาแบบบล็อกที่ขับเคลื่อนโดยบล็อก Scratch¹⁸ (scratch.mit.edu) นักเรียนสามารถเขียนโปรแกรมด้วย VEXcode V5 ซึ่งเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมแบบง่าย นักเรียนสามารถสร้างโปรเจ็กต์เพื่อจัดการ Workcell ได้สำเร็จ และยังเข้าใจวัตถุประสงค์และความลื่นไหลของโปรเจ็กต์ในระดับที่ลึกยิ่งขึ้น การศึกษาพบว่ามือใหม่ที่ไม่มีประสบการณ์การเขียนโปรแกรมมาก่อนสามารถเขียนโปรแกรมแบบบล็อกเพื่อทำงานหุ่นยนต์อุตสาหกรรมขั้นพื้นฐานได้สำเร็จ³

การศึกษายังแสดงให้เห็นว่านักเรียนรายงานว่าธรรมชาติของภาษาการเขียนโปรแกรมแบบบล็อก เช่น VEXcode V5 นั้นเป็นเรื่องง่าย เนื่องจากคำอธิบายภาษาธรรมชาติของบล็อก วิธีการลากและวางสำหรับการโต้ตอบกับบล็อก และความง่ายในการ กำลังอ่านโครงการ⁶ VEXcode V5 ยังกล่าวถึงประเด็นที่น่ากังวลเกี่ยวกับภาษาการเขียนโปรแกรมแบบบล็อกเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีแบบข้อความทั่วไป ข้อบกพร่องที่ระบุบางประการคือการรับรู้ว่าขาดความถูกต้องและมีประสิทธิภาพน้อยกว่า⁶ VEXcode V5 จัดการกับทั้งการรับรู้ถึงการขาดความถูกต้องและดูเหมือนมีประสิทธิภาพน้อยลงโดยการรวมเครื่องมือที่เรียกว่า 'โปรแกรมดูโค้ด' โปรแกรมดูโค้ดอนุญาตให้นักเรียนสร้างโปรเจ็กต์บล็อก จากนั้นดูโปรเจ็กต์เดียวกันในรูปแบบข้อความในภาษา C++ หรือ Python การแปลงนี้ช่วยให้นักเรียนเติบโตเกินข้อจำกัดของภาษาแบบบล็อก และยังมอบเครื่องมือช่วยสนับสนุนที่จำเป็นในการเชื่อมช่องว่างทางไวยากรณ์จากบล็อกหนึ่งไปยังข้อความได้สำเร็จ VEXcode V5 ใช้หลักการตั้งชื่อที่คล้ายกันสำหรับบล็อกและคำสั่ง เพื่อให้การเปลี่ยนจากบล็อกเป็นข้อความง่ายขึ้น

การศึกษาที่ทำโดย Weintrop และ Wilensky⁷ เพื่อเปรียบเทียบการเขียนโปรแกรมแบบบล็อกและแบบข้อความในห้องเรียนวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย พบว่านักเรียนที่ใช้ภาษาแบบบล็อกมีผลประโยชน์ในการเรียนรู้มากขึ้นและมีความสนใจในคอมพิวเตอร์ในอนาคตในระดับที่สูงขึ้น หลักสูตร นักเรียนที่ใช้ภาษาแบบข้อความมองว่าประสบการณ์การเขียนโปรแกรมของตนคล้ายคลึงกับสิ่งที่โปรแกรมเมอร์ทำในอุตสาหกรรมมากกว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่าในการปรับปรุงทักษะการเขียนโปรแกรมของตน VEXcode V5 ช่วยให้โปรแกรมเมอร์มือใหม่ได้รับสิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองโลก โดยอนุญาตให้พวกเขาสร้างรากฐานที่แข็งแกร่งของแนวคิดการเขียนโปรแกรม ซึ่งพวกเขาจะนำไปใช้เมื่อเปลี่ยนไปใช้ C++ หรือ Python ได้ ซึ่งทั้งสองภาษาแบบข้อความรองรับใน VEXcode V5

VEXcode V5 เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมแบบบล็อกที่สามารถเข้าถึงได้และฟรีสำหรับโมเดลหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเพื่อใช้ในสถานศึกษา ซึ่งทำให้นักเรียนและนักการศึกษาสามารถเข้าถึงหุ่นยนต์เขียนโปรแกรมได้ง่ายขึ้น ที่ไม่สามารถใช้งานได้ สภาพแวดล้อมการทำงานของฝ่ายการผลิตมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องด้วยเทคโนโลยี และภาษาการเขียนโปรแกรมแบบบล็อก เช่น VEXcode V5 อาจช่วยให้นักเรียนที่ปรารถนาจะเป็นพนักงานฝ่ายการผลิตในอนาคตได้รับทักษะและความรู้ด้านการเขียนโปรแกรมพื้นฐานที่จำเป็นเพื่อให้ประสบความสำเร็จในงานการผลิตและอุตสาหกรรม³

IV. ไอเดียที่ยิ่งใหญ่

ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งของ V5 Workcell คือ นักเรียนจะได้รับโอกาสในการเรียนรู้และมุ่งเน้นไปที่แนวคิดและหลักการพื้นฐานที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งเป็นรากฐานที่ไม่เพียงแต่ในการเขียนโปรแกรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิศวกรรมศาสตร์และสาขาวิชาชีพของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมด้วย การมุ่งเน้นไปที่แนวคิดที่ใหญ่กว่าสองสามแนวคิดที่สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมและสถานการณ์ที่แตกต่างกัน ทำให้นักเรียนมีโอกาสได้รับความเข้าใจเชิงลึกมากขึ้นและประสบการณ์การเรียนรู้ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นของทักษะและหัวข้อเหล่านั้น Halpern และ Hackel แนะนำว่า "การเน้นที่ความเข้าใจในเชิงลึกเกี่ยวกับหลักการพื้นฐานมักจะถือเป็นการออกแบบการเรียนการสอนที่ดีกว่าการรายงานข่าวสารานุกรมในหัวข้อต่างๆ ที่หลากหลาย"¹⁴

นักเรียนจะได้เรียนรู้แนวคิดต่างๆ เช่น:

• อาคารที่มีโลหะและอิเล็กทรอนิกส์
• ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน
• แขนหุ่นยนต์เคลื่อนที่อย่างไรในอวกาศ 3 มิติ
• การใช้รหัสซ้ำ
• ตัวแปร
• รายการ 2D
• การตอบสนองของเซ็นเซอร์สำหรับระบบอัตโนมัติ
• ระบบสายพานลำเลียง และอื่นๆ อีกมากมาย

นักเรียนจะได้รับความรู้พื้นฐานของแนวคิดเหล่านี้ ซึ่งสามารถถ่ายทอดและนำไปใช้ในภายหลังในสาขาต่างๆ มากมาย เช่น คณิตศาสตร์ การเขียนโปรแกรม วิศวกรรมศาสตร์ และการผลิต ในขณะที่ได้รับการแนะนำแนวคิดเหล่านี้ นักเรียนจะสามารถแก้ไขปัญหา ทำงานร่วมกัน มีความคิดสร้างสรรค์ และสร้างความยืดหยุ่นได้ ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นทักษะที่สำคัญในทุกสภาพแวดล้อมและเชื่อมโยงกับทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ในปัจจุบัน

“ความรู้มีความสำคัญในศตวรรษที่ 21 และผู้คนจำเป็นต้องได้รับทักษะดังกล่าวเพื่อเข้าสู่ตลาดแรงงานที่เรียกว่าทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 โดยทั่วไป ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ประกอบด้วยการทำงานร่วมกัน การสื่อสาร ความรู้ด้านดิจิทัล ความเป็นพลเมือง การแก้ปัญหา การคิดเชิงวิพากษ์ ความคิดสร้างสรรค์ และประสิทธิภาพการทำงาน ทักษะเหล่านี้เรียกว่าทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 เพื่อบ่งชี้ว่าทักษะเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมในปัจจุบันมากกว่าทักษะในศตวรรษที่ผ่านมาซึ่งมีลักษณะเป็นรูปแบบการผลิตทางอุตสาหกรรม”¹⁵

วี. ข้อสรุป

วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือเพื่อนำเสนอข้อดีของ VEX V5 Workcell ในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาเพื่อแนะนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ในการดำเนินการดังกล่าว เอกสารนี้แสดงให้เห็นว่า VEX V5 Workcell มอบโซลูชันที่ครอบคลุมเพื่อแนะนำนักเรียนให้รู้จักกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมทางการศึกษาที่คุ้มค่า ลดอุปสรรคในการเขียนโปรแกรมในการเข้าเรียน และมุ่งเน้นไปที่แนวคิดสำคัญที่ช่วยให้นักเรียนพัฒนา ทักษะที่สำคัญ

---