Neden Eğitsel Robotiği Öğretmeliyiz?

Son birkaç yılda, öğretmenler ve okullar tasarım, mühendislik ve teknolojiyi öğretmek için uygulamalı ve^{çekici yollar sağlamak üzere robotiğin potansiyelini}Eğitim Robotiğine ilgi arttı. Ayrıca öğrencileri Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik (STEM) alanlarında kariyer yapmaya teşvik etmenin ve teşvik etmenin bir yolu olarak görülenⁱⁱ, artan ilgi ve yatırımlar sayesinde Eğitim Robotiğinin kullanımı artık daha uygun fiyatlı ve sağlam. ortama verilir. Ortaya çıkan teknolojik gelişmeler bu aracın erişilebilirliğine büyük ölçüde katkıda bulunmaktadırⁱⁱⁱ. Aslında, 90'ların başlarından itibaren ve sınıflarda CD-ROM'ların ve Microsoft PowerPoint'in kullanılmaya başlanmasıyla birlikte, robot teknolojisinin artık bazıları tarafından sınıfta bilgisayarların bir zamanlar yaptığı gibi benzer bir rol oynadığı düşünülüyor^iv.

Eğitim Robotiği'nin artan varlığıyla birlikte önemli sorular da ortaya çıkıyor. Bu yeni ve heyecan verici aracın en iyi kullanım alanları nelerdir? En iyi uygulamaları nasıl oluşturabiliriz? Sınıfta Eğitim Robotiğinin amacını nasıl kavramsallaştırabiliriz? Bu sorular ilk bakışta göründüğünden daha karmaşık olabilir. Ve bunları yanıtlamak başlangıçta başladığımızdan daha fazla soru ortaya çıkarabilir. Örneğin, öğrenciler eğitimsel robotiği fikirlerini ve düşüncelerini sergilemek için bir araç olarak mı kullanıyorlar, yoksa öğrenciler ortamla etkileşime girerek fikir ve düşünme mi yaratıyorlar? Eğitsel Robotik, öğrencilerin yeterliliklerini göstermelerinin bir yolu mu, yoksa öğrencilerin yeni yeterlilikler oluşturabilecekleri bir altyapı mı?? Belki sınıfta bilgisayar kullanımının bir yönünü düşünmek konuya daha fazla ışık tutmaya yardımcı olabilir.

Bir ortamın uygulamasına bağlı olarak farklı bir kapsamı olabilir. Resim bir çit veya Sistine Şapeli'ni boyamak için kullanılabilecek bir araç olarak görülebilir. Bir araç olarak bilgisayarların çok yönlülüğü tartışmasız çok daha büyük bir boyuta sahiptir; Bilgisayar sınıfta çok sınırlı bir kapsamda, hesap makinesi veya kelime işlemci olarak kullanılabilir, ancak aynı zamanda başlı başına güçlü bir iletişim aracı olarak görülüp benimsenir. Mark Guzdial'ın işaret ettiği gibi bilgisayarlar, Gutenberg'in matbaa makinesinin^vimodern biçimi ve diğer alanlar hakkında düşünmenin bir yolu olarak anlaşılabilir. Bu nedenle, bilgisayar modelleme ve algoritmalar gibi teknolojilerin matematik ve fen alanlarına ilişkin anlayışımız üzerinde önemli bir etkisi olmuştur^vii.

Peki Eğitim Robotiğinin kapsamı nedir? Eğitsel Robotik, çok özel görevleri yerine getiren önceden oluşturulmuş nesneler olarak kullanılabilirken, bazı Eğitsel Robotik sistemleri, öğrencilerin, başkalarının yaptığı cihazların pasif kullanıcıları yerine, hesaplamalı eserlerin yaratıcılarının yanı sıra, öğrenmelerini tasarlamada aktif katılımcılar olmalarına da olanak tanır. onlar için^viii. Bu, öğretmenler için benzersiz bir dizi fırsat sunar. Böylece Eğitsel Robotik, öğrencilere öğrenmede kendi seslerini ve seçimlerini kullanma fırsatı veren ve onları yalnızca problem çözmeye değil, aynı zamanda problem bulma, problem oluşturma, problem analizi ve problem çözme çabalarının planlanması ve izlenmesine de dahil etme fırsatı sağlayan bir araç haline gelir. O zaman Eğitsel Robotik çok daha büyük bir şey haline gelir; öğrencileri^{anda mevcut}işlere hazırlanırken onları bekleyen zorlukların karmaşıklığına hazırlayan bir araç ve aynı zamanda diğer değerli becerileri (örn. iletişim ve işbirliği) birleştirmenin bir yolu haline gelir. ) daha geniş yelpazedeki 21. yüzyıl becerilerine aittir.

Okulların Eğitim Robotiği ortamını uygulamaya yönelik çabaları, girişimleri yönlendiren farklı motivasyonlar kadar çok sayıda tezahür üretmiş gibi görünüyor. Bazı okullar bu aracı bağımsız bir bilgisayar bilimi veya STEM dersinin entegre bir parçası olarak kullanırken, diğer okullar bu modern çözümü geleneksel konuları desteklemek için kullanır. Diğer okullar ise bunları okul sonrası etkinlikler olarak kullanıyor ve daha sonra öğrenci katılımını ve katılımını artırmak için "oyunlaştırmanın" ve yarışmaların motivasyonel etkilerinden yararlanıyor. Okulların bilgisayar kullanımını pahalı hesap makineleriyle sınırlamamayı öğrenmesi gibi, Eğitim Robotiğinin kullanımı da algılanan kısıtlamalarla sınırlandırılmamalıdır.

Ayrıntılı olarak araştırmaya değer olan Eğitim Robotiğinin aşağıdaki kullanım alanlarıdır:

• Dünyamızı anlamak
• Bütünleşik STEM eğitimini yeni yollarla öğretmek
• Hesaplamalı Düşünmeyi öğretmek
• Tekrarlama konusunda rahat olmak ve başarısızlıktan ders çıkarmak
• Geleceğin meslekleriyle tanışmak ve bunlar hakkında bilgi edinmek

Dünyamızı Anlamak

Bilim, doğal dünyanın açıklamasıdır. Bilimsel okuryazar olan öğrenciler bilimin hem kavramlarını hem de uygulamalarını anlayabilirler. Bu nedenle öğrencilere fen öğretmek onlara yaşadıkları dünyayı anlama fırsatı sunar. Bu nedenle ülkenin her yerindeki lise müfredatlarında Astronomi, Biyoloji ve Kimya gibi dersler yer alıyor. Peki ya Robotik? Açıkça görülüyor ki robotlar günlük hayatımızda oldukça yaygın ve bu yaygınlık^xartıyor. Robotlarla ilgili teknolojideki gelişmeler, hesaplama gücünün ve veri depolamanın^xkatlanarak artmasına yol açtı. Bu, diğer robotların deneyimlerinden yararlanarak öğrenme ve karar verme yeteneğine sahip robotların ortaya çıkmasına neden oldu. Robotlar artık basit işlevleri yerine getiren makineler değil. Ek olarak, robotlara ve robot teknolojisine yönelik artan talep tüm endüstrileri etkiliyor. Evet, fabrikalar birçok robotun yuvasıdır ancak robotlar artık eğitim ve eğlence ortamlarında da daha yaygın. Yakın gelecekte robotların yaşlı nüfusun pek çok üyesinin evlerinde bağımsız yaşamasına yardımcı olması ve böylece yeni bir "yardımcı robotlar" alanı yaratması oldukça olasıdır.^xiii

Okullar, haklı olarak,…ışık yılı uzaklıkta bulunan gezegenler ve yıldızlar hakkında eğitim veriyor ancak çoğu kişinin günlük olarak etkileşime girdiği teknoloji hakkında bilgi vermiyor. Bu bir zorluk ama aynı zamanda bir fırsat. Eğitim bilimi ve yeniliği teşvik eder. Biyoloji çalışmaları daha iyi tedavilere ve hastalıkların ortadan kaldırılmasına yol açmaya devam ediyor^xiii. Robotik okullarımızda temel bir akademik konu haline gelirse potansiyel olarak benzer bir etkiye sahip olabilir.

Entegre STEM Eğitimini Yeni Yollarla Öğretmek

Eğitim araştırmacıları öğretmenlerin sıklıkla STEM disiplinleri arasında bağlantı kurmakta zorlandıklarını öne sürmektedir^xiv. Yeni Nesil Bilim Standartları farklı bilimsel alanları kapsayan kesişen kavramlar içerdiğinden, bu durum okullar için bir zorluk teşkil etmektedir. Bu nedenle öğrenciler çoğu zaman tek başına öğretilen kavramları, değerlendirme sınavlarında görecekleri bütünleşik bağlama aktarmakta zorluk yaşayacaklardır. Bilimsel kavramların tek başına öğretilmesinin istenmeyen bir diğer sonucu da öğrencilerin ilgisiz kaldığı bir öğrenme ortamı yaratma eğilimidir. Bilimin günlük yaşamlarında gördükleri özgün örnekler, tekilliğin aksine, STEM disiplinleri arasında derin bir entegrasyona sahiptir. STEM eğitiminin amacı, öğrencilerin disiplinler içindeki ve disiplinler arası bilgileri organize etmelerine, bu bilgilerdeki derin, yapısal benzerlikleri ve kalıpları tanımlayabilmelerine ve bunlarla akıl yürütebilmelerine yardımcı olmaktır; ideal olarak bu bilgi organizasyonunu günlük yaşamdaki karmaşık durumlara ve sorunlara uygulama becerisiyle sonuçlanan doruk noktası^xv.

Eğitsel Robotik, STEM eğitimini organize etmeye çalışan öğretmenler ve okullar için kolaylaştırıcı olarak görev yaparak bu zorlukların üstesinden gelmeye yardımcı olabilir. Eğitsel Robotiğin kapsamı basit talimatlar verilebilecek bir oyuncağın çok ötesine geçtiğinden, Eğitsel Robotiği kullanan sınıflar öğrencilere sağlam mühendislik ve programlama zorlukları sunabilir.

Hesaplamalı Düşünmeyi Öğretmek

Geçtiğimiz 10 yıl boyunca, Bilişimsel Düşünme'nin popülaritesi arttı ve K-12 sınıflarında yer aldı^xvii. Bilişimsel Düşünme, Yeni Nesil Bilim Standartlarının bir parçası ve gerçek dünyadaki matematik ve bilimin önemli bir parçası olarak dahil edilmiştir. Bilişimsel Düşünme yaygın olarak herhangi bir STEM sınıfının ayrılmaz bir parçası olarak kabul edilir^xviii.

Bilişimsel Düşünmenin bir kavram olarak popülaritesinin hem okul içinde hem de okul dışında artması, okulların bilişimsel düşünmeyi entegre etmek ve öğrencilerine öğretmek için etkili araçlar bulmaya çalışmasına yol açmıştır. Buna karşılık gelen bir hedef de ağırlıklı olarak hesaplamalı düşünmeyi konu alan derslere (özellikle bilgisayar bilimi) katılımı genişletmek oldu; Bu konu alanındaki cinsiyet eşitsizliğinin giderilmesi de tutarlı bir hedef olmuştur. Şu anda kızlar AP sınavına girenlerin yaklaşık yarısını oluşturuyor, ancak AP bilgisayar bilimi dersleri alanların yalnızca %25'ini oluşturuyorlar^xix

Eğitsel Robotik, bilişimsel düşünmeyi öğretmek için etkili bir araç olabilir ve aynı zamanda katılım hedeflerini genişletmeye yardımcı olabilir.^{xx xxi} Eğitsel Robotik alanındaki son gelişmeler maliyetleri düşürüp kullanım kolaylığını artırmış, bunları öğrenciler için daha erişilebilir hale getirmiş ve giderek soyut STEM kavramlarını öğrenmenin güvenilir bir yolu olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu nedenle bilgisayar bilimi ile robot bilimi arasındaki bağlantı açıktır; Öğrenciler robotlarını hem sınıfta hem de yarışma alanlarında karmaşık görevleri yerine getirecek şekilde programlama becerisine sahiptir. Karmaşık görevlerin yerine getirilmesi amaç olsa da, araçlar bu görevleri daha küçük parçalara ayırmayı ve daha sonra bunları bir çözüm oluşturmak için yinelemeli olarak bir araya getirmeyi içerir. Sınıflarda bu sürecin iskelesi hayati derecede önemlidir ve bir kez daha Eğitimsel Robotik, karmaşık görevlerin hem ayrıştırılması hem de iskelesinin kolaylaştırılmasında etkili olabilir. Sonuç olarak robotlar, ilk adım olarak bilişimsel düşünmeyi öğretmek için etkili bir araç olabilir. kanıt gösteriyor.^{xxii xxiii} Bilişimsel düşünmenin etkili öğretimi aynı zamanda bilişimsel düşünmeyi farklı alanlarda uygulama becerisiyle de sonuçlanır. Genelleştirilebilir bilişimsel düşünme becerilerini etkili bir şekilde öğretme yeteneği ve aynı zamanda bu alanlara giren öğrencileri çeşitlendirmeye yardımcı olacak yollar sunma yeteneği, Eğitimsel Robotiği, bilişimsel düşünmenin okullara ve Herkes için Bilgisayar Bilimi hareketine entegrasyonuna önemli bir katkıda bulunur.

Yinelemede Rahat Olmak ve Başarısızlıktan Ders Almak

Mühendislik tasarımı ve bilimsel yöntem birbiriyle ilişkili olgulardır ancak önemli farklılıklar içerir. Bilimde, dünyamızın ve evrenimizin eylemlerini tanımlayan genel kuralların bulunmasına vurgu yapılırken, mühendislik, belirli bir soruna, o sorunun içerdiği tüm kısıtlamaları karşılayan çözümler bulmayı içerir^xxiv. Bazıları bu ayrımı "bilim adamları araştırır ama mühendisler yaratır" sözüyle özetlemişlerdir^xxv Yaratıcı süreci değerlendirirken, yinelemeye olan önemli bağımlılığının farkına varmalıyız.

Müşteri beklentilerini karşılamak/aşmak veya rekabetçi bir mücadeleye katılmak olsun, belirli hedeflere ulaşmak için tasarlanan mühendislik fikirleri ve etkinlikleri için birden fazla yineleme çok önemlidir. Eğitsel Robotik etkinliklerinin doğasında olan gerekli çoklu yinelemelerin, öğrencinin ilgisini ve sürekli katılımı sürdürme kapasitesine sahip olduğu kabul edilmiştir.^xxvi Ayrıca robotik kitlerin bileşimi, hızlı bir şekilde birleştirilip daha sonra sökülebilen birçok farklı parçadan oluşuyor ve yineleme tutumunu teşvik ediyor. Çoklu yinelemeler sıklıkla "dene, tekrar dene" gibi önemli hayat dersini ele aldığından, öğrenciler "başarısızlıkların" sürecin bir parçası olarak benimsenebileceğini öğrenmekten büyük fayda sağlarlar. Aracın yardımcı faydalarına daha soyut bir bakışla ortaya çıkan geniş çapta uygulanabilir bir başka ders de Eğitim Robotiğinin en basit zorluklara bile birden fazla çözüm sunma eğilimidir. Bir öğrencinin ufkunu aynı problemin birden fazla çözümünün olduğunu fark etmekten daha fazla ne genişletebilir? Bunun ilginç faydalar sağladığını gördük: Öğrencilerin öğretmenlerden geri bildirim isteme olasılığı arttı ve öğrencilerin öğrendiklerini önemli olarak anlama olasılıkları arttı.^xxvii Faydalar ancak buradan itibaren birleşir; öğretmenler öğrencileri bu şekilde meşgul eder, daha yüksek öğrenci öz-yeterliğine yol açabilir, bu da başarısızlıktan ders alma konusunda daha fazla istekliliğe yol açan temel unsurdur.^xxviii

Geleceğin Mesleklerini Tanımak ve Öğrenmek

Tek sabitimiz olan değişim, işin doğasına yabancı değildir. 1900'de Amerikan işgücünün yaklaşık %40'ı çiftliklerde çalışıyordu. Bugün bu rakam yalnızca %2'dir.xxix Eğer bu çok uzun zaman önce ve çok uzakta görünüyorsa, 50 yıl kadar yakın bir zamanda, ortalama bir çalışanın iş günlerinde okumaya veya yazmaya ihtiyacı olmadığını düşünün.^xxx Günümüzün gelgitleri, Oxford Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Bölümü tarafından 2013 yılında geniş çapta okunan ve tartışılan bir çalışmada özetlenebilir; mevcut işlerin %47'sinin otomasyon nedeniyle kaybolma riskiyle karşı karşıya olduğu tahmin edilmektedir.^xxxi

Dünün iş yıkımı ve iş yaratma konusundaki normal çalkantısının aksine, mevcut kaygıların önemli bir farkı da “iş kutuplaşması”dır. Bu terim, istihdam fırsatlarının azalması anlamına geliyor; bu, yüksek vasıflı ve düşük vasıflı işlere yönelik talebin yüksek olduğu, ancak orta vasıflı ve orta ücretli iş fırsatlarının azaldığı anlamına geliyor.^xxxii Bu önemli sorunun izi rutin işlerin otomasyonuna kadar uzanabilir ve cevaplar, yaratıcı bir şekilde artırmaya yönelik çalışarak otomasyonun kaçınılmazlığının kabul edilmesini içerir. Bu dalgayı başarılı bir şekilde sürdüren işletmeler, esneklik ve akıcılıkla yanıt veren, teknolojinin göz korkutucu varlığından ve etkisinden kaçmak veya ona isyan etmek yerine teknolojiyle çalışmayı öğrenenlerdir.^xxxiii Eğitimciler olarak bizim de yaratıcı bir şekilde yanıt vermemiz ve geleceğin belirsizliğine yenilikçi çözümler aramamız hayati önem taşıyor. Ufuktaki gerçekleri kabul etmek ve ilgili ve değerli becerileri öğretmek ilk ve orta eğitim sistemlerine kalmıştır; mevcut durumda bu, bilgisayarların iyi olmadığı şeyler anlamına gelebilir. Bunlar arasında yaratıcılık, kişilerarası beceriler ve problem çözme yer alır; geliştirilebilecek tüm beceriler Eğitimsel Robotiğin rafine bir kullanımıyla geliştirilebilir.^xxxiv

---