وبلاگ

متدهای سیستم آموزشی رباتیک

متد های سیستم آموزشی رباتیک: مروری بر ساختار سیستماتیک

محتوا

  1. مقدمه
  2. روش تحقیق و طراحی
  3. نتیجه  گیری ها
  4. تصمیمات
  5. پایان

چکیده مطلب:

هدف مطالعات گردآوری شده در این مقاله، ارائه گزارشی سامان یافته، از قالب متدهای آموزشی در زمینه رباتیک، به منظور تعریف کلی این سیستم آموزشی است. یافته های بررسی شده در این پروژه با توجه به کاربرد سیستم متدولوژیک عمومی که برای مطرح نمودن تحصیل رباتیکی ابداع شده، اطلاعاتی مربوط به اولیای امور آموزشی و تربیتی فعال در زمینه رباتیک را در اختیارمان قرار داده است.

1.مقدمه

اخیرا سیستم آموزشی رباتیک آسیای میانه، با استفاده از ابزار آلات رباتیکی به انجام فعالیت هایی چشم گیر قرین از توسعه محیط آموزشی مدرن مشغول شده است که توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده و تمامی افراد شاهد تاثیرات بسزای این آموزش ها شده اند. نظریه پردازان علم رباتیک مانند Alimisis(2009) معتقد­اند آموزش هایی همانند رباتیک، موضوعی با مشخصات خاص تلقی می­شوند و احتیاج به رویکردی خاص و متکی بر اصول ساختگرایی دارند. در حال حاظر، مطالعات تجربی بیشماری تالیف شده اند که در برگیرنده چگونگی اعمال روند آموزشی در زمینه رباتیک­اند.

اسامی برخی از محققان در این مسیر به شرح ذیل می­باشد:

Alimisis., 2009;

Nourbakhsh., 2005;
Aufderheide., 2012;

Cuellar., 2013;

 Jung, 2013;

 Al-Khalifa, 2014;

 He et al,2014;

 Hassan, 2014;

 Scaradozzia., 2015;

 Tocháček,2016.;

 Michieletto,(2016);

 Nurbekova, Mukhamediyeva ,2016,

 Pina and Ciriza, (2017),

 Filippov(2017),

 Majherová and Králík (2017).

 

آموزش رباتیک برای اولین بار در سال 2015 به طور غیر­رسمی در دانشگاه­ها و مدارس کشور قزاقستان معرفی شد. در آن زمان مدرسان شروع به انجام تحقیقی برای یافتن تاثیر گذارترین روش تدریس رباتیک کردند تا بلکه راهی برای ایجاد ارتباط میان مفاهیم دخیل در زمینه "متدهای آموزش رباتیک" بیابند. اما بررسی­های اولیه از این نشریات نشان می­دهد که مبحث گفته شده با جزئیات کامل مورد مطالعه قرار گرفته نشده است.

نظریه آموزشی، طیف وسیعی از تکنیک­های تدریس موضوعات دگرگون را توصیف کرده است؛ مفاهیمی اعم از: ابزار و متد­ها، تحصیلات علوم فناوری اطلاعات و تکنولوژی­های آموزشی که همگی در فرآیند یادگیری دانش­آموزان تمرکز دارند.

برخی از نویسندگان از محتواهایی همچون "سیستم یادگیری روش شناختی" که از عناصر بهم پیوسته­ای تعریف شده است استفاده می کنند. چرا که این سیستم با کمک عوامل داخلی و خارجی، ساختار ثابت و از پیش تعیین شده ای پیدا کرده و می­تواند به عنوان الگویی برای تطبیق امور و عملکردهای در حال انجام باشد. از عناصر دخیل در سیستم روش شناختی می­توان به اهداف و محتوای یادگیری، متدها، ابزار و اشکال آموزشی و طبقه­بندی مفاهیم اشاره کرد. به طور کل از آنجا که اجزای سیستم به درستی مشخص نشده است سبب مطرح شدن این سوال می­شود که: سیستم آموزش متدهای تدریسی، به چه صورت است؟

هدف مطالعه این مبحث، مروری منسجم بر قواعد توصیفیِ منتشر شده در زمینه آموزش رباتیک است که شامل مراحل ذیل می شود:

  1. تشریح سیستم روش شناختی آموزش رباتیک در مراحل و سطوح مختلف تدریس، با توجه به تجزیه و تحلیل داده­های تجربی
  2. ترکیب اطلاعات و داده­های مورد نظر هر یک از سیستم­های متدولوژی آموزش رباتیک
  3. یافتن مسیرهای مختلف به منظور انجام تحقیقات بیشتر در عرصه آموزش رباتیک

این مقاله شامل چهار بخش است. ارتباط میان تحقیقات به عمل آمده که در مقدمه بیان شد؛ بخش دوم روش­های تحقیق را ارائه داده و به بررسی نتایج آن می پردازد. یافته­های اثبات شده از صفر تا صد متدهای تدریس در بخش سوم بیان شده است و در آخر، بخش چهارم شامل یافته های کلی در مطالعه انجام شده است.

2.روش های تحقیق و طراحی

 

تحقیقات و بررسی­های قاعده­مند داده­ها، روشی توسعه یافته توسط پروفسور kitchenham است که به ما امکان ارزیابی و تغییر نشریات موجود در رابطه با موضوعات مختلف مورد مطالعه را می دهد. با این وجود ما باز هم به تجزیه و تحلیل سیستماتیک مقالات آکادمیک، با موضوع تحقیق و تفحص ادامه دادیم.

از طرف دیگر مطالعاتی منسجم، در مورد اجرای طرح تحصیل رباتیکی انجام دادیم که توسط محقق و استاد دانشگاه، Fabiane Barreto Vavassori Benitti، گردآوری شده است. این تحقیقات مبتنی بر تئوری­های بیان شده در مورد نوع تدریس و اجرای طرح آموزش رباتیک در سطح تحصیلات عالیه تدوین شده است.

با توجه به روش تحقیقاتی پروفسور kitchenham، پاسخ به سه سوال زیر به آنالیز کردن بهتر راه و روش­های توسعه سیستم متدولوژیکال رباتیک کمک خواهد کرد:

  1. هدف از تدریس رباتیک چیست؟
  2. محتوای دروس رباتیکی متشکل از چه بخش­هایی است؟
  3. چه روش­ها، تدابیر و قالب­هایی در تدریس رباتیک موثرخواهد بود؟
  4. نتایج یادگیری آموزش رباتیک چگونه ارزیابی خواهد شد؟

در راستای تالیف این مقاله، نویسندگان بیش از 277 منبع معتبر را بررسی نمودند که تنها نزدیک به 75 مورد واجد شرایط مطلوب بودند. برای مطالعه این نشریه ها می توانید به کتابخانه های دیجیتالی اعم از IEEE، ACM، تامسون روپترز و... مراجعه کنید و با جستجوی کلمات کلیدی همچون فناوری­آموزشی، رویکرد­های آموزشی، صلاحیت در تدریس و پرورش و یا رباتیک­آموزشی، سیستم روشمند­ آموزشی و... از مطالب تدوین شده بهره برداری کنید.

در مرحله بعد 75 نشریه منتخب با هدف دسته­بندی محتویات اصلی، مورد بررسی کیفی قرار می­گیرند. از آنجایی که هدف از انجام این مطالعات شناسایی سیستم متدهای آموزش رباتیک است ترکیبات کیفی، مبتنی بر استخراج داده­های مطالعه شده زیر صورت می گیرد: هدف از استفاده آموزش­های رباتیک در فرایند یادگیری، سنین دانش­آموزان، محتوا، روش­های مورد استفاده، ابزارهای مورد استفاده برای یادگیری و ارزیابی نتایج یادگیری اظت. در واقع ما با در نظر گرفتن خصوصیات و سناریوهایی که صریحا در تمامی مطالعات مشاهده شده است تصمیم به اجرای روند از جز به کل گرفتیم.

3.نتیجه

با توجه به تحقیقات به عمل آمده، نشریه های منتخب را بر حسب 5 پارامتر بررسی کرده ایم: هدف آموزش، محتوا، متدهای آموزشی، ارزیابی نتایج به عمل آمده از آموزش­های رباتیک و پلتفرم. بررسی کیفی در مقایسه با 12 منبع انجام شده که البته اکثر نویسندگان، پلتفرم رباتیک لگویی را ترجیح دادند. برخی از عناصر متدهای آموزشی، در بهترین حالت ممکن بیان نشده بودند و همین امر سبب شد تا شناسایی آنها تا حدودی کار را مشکل سازد. با این وجود ما به کمک اطلاعات توصیفی، موفق به دسته­بندی رسمی مطالعات، بر اساس عناصر سیستم متدولوژیک پایه شدیم.(جدول 1)

جدول شماره 1 عناصر سیستم را بر اساس کاربرد آن­ها در سطوح مختلف آموزشی (مدارس یا تحصیلات عالیه) دسته­بندی کرده است.

عناصر

دبستان ،دوره متوسطه ، دبیرستان

تحصیلات عالیه

اهداف

ساخت و برنامه­نویسی ربات

مهندسی و برنامه­نویسی کامپیوتر

برنامه­نویسی و الکترونیک

آموزش بنیادی

آماده کردن دانش­آموزان برای دومین مرحله از تدریس

پر کردن شکاف آموزشی میان دانش­آموزان و دانشجویان برنامه­نویس

محتوا

دوره مقدماتی LEGO MINDSTORMS:

 

-علوم رایانه­ای

- رباتیک مبایل

- سامانه نهفته

- مهندسی نرم­افزار

- حسگر­ها

- پردازش سیگنال

- بیان مفهوم اصلی رباتیک

- ساخت ربات

- نمونه­های ربات

- محیط برنامه­نویسی EV3/NXT

- برنامه­نویسی EV3/NXT

- برنامه­نویسی در رباتیک

- مدیریت الگوریتم­ها

- وظایف ربات

- کاربرد رباتیک در مقاطع تحصیلی متفاوت دانشجویان

 

  • مقدمه
  • قرارداد آموزشی
  • رباتیک به عنوان شی برای یادگیری
  • چهارچوب نظری
  • راه حل­های توسعه پروژه
  • ارائه و ارزیابی پروژه دانش­آموزان
  • ارزیابی دوره­ها
  • مقدمه­ای برای ربات ها
  • تغییر مختصات.پارامترهای DH
  • کنترل موتورهای DC
  • حرکات سینماتیک.آزمایشگاه روبوموتور
  • سینماتیک ربات های مبایل
  • سیستم های پویا. برنامه نویسی ربات­های انسان نما
  • فرمول گرانژ. ردیاب خطی lego
  • برنامه­ریزی. رونمایی از ربات­های مبایل
  • ساخت ربات­های بوکسور.سیستم­های کنترلی
  • کنترل ربات. نمایش پروژه

 

محتوای دوره­های برنامه­نویسی ربات:

 

  • بسته­های رباتیکی. ابزار برنامه نویسی
  • محیط NXT-G
  • محیط Bricx
  • ساخت و ساز ربات
  • زبان­های رباتیک. کتابخانه مجازی RVW
  • آموزش و دستورالعمل ها
  • وظایف ربات­های مبایل
  • مانیترورها
  • پروژه­های رباتیک

پلتفرم

Snap4Arduino, Arduino

Lego Mindstorms Education

IBM Robot Arm II

Trikebot robots

دنیای مجازی ربات­ها، ROBOTC

ربات­های انسان­نما، Raspberry Pi

متدهای آموزشی

مشارکت و همکاری

کار گروهی

انجام پروژه بر حسب آموزش­های تدریس شده

رویکرد ساختارگرایانه

یادگیری و آموزش کوشا

فناوری بازی­های رایانه­ای

یادگیری عملی

یادگیری اصول طراحی

یادگیری مبتنی بر آزمون و خطا

خودآموزی از طریق تحقیقات مداوم و فرایند­های پژوهشی

یادگیری خلاق

رهبری

قالب­های آموزشی

کلوپ­های علمی برای دانش­آموزان در مدرسه

همکاری استادان با دانشجویان

مرتب­سازی دروس در زمینه رباتیک در دستبندی  "دانشجویان دانشگاه – دانش­آموزان مقطع ابتدایی، متوسطه و مهد کودک"

دوره­های آموزشی. آموزش پیشرفته برای معلمان

انجام فعالیت­های مربوطه همراه با والدین

فعالیت­های آزمایشگاهی

ابزار

RobotC

آزمایشگاه

ارزیابی

آزمون­های تعیین سطح و امتحانات نهایی

به صورت دوره­ای

مجموعه­های الکترونیکی

مذاکره ساختاری

پرسشنامه­های فردی

بازخورد

طراحی خلاقانه ربات­ها

سازندگی و جمع بندی

رقابت

 

 

پس در نتیجه دریافتیم که نظرات محققان به چندین گروه طبقه­بندی می­شود که آن را در جدول بالا به نمایش گذاشتیم. بررسی جدول بالا نشان می دهد که به طور کلی آموزش رباتیک از حوزه­های منطقی محور رباتیک سرچشمه گرفته است و به عنوان پلتفرمی توسعه دهنده گزینه­ای مناسب می­باشد. علاوه بر پروژه­های استاندارد و مبتنی بر آزمون و خطا، ما طیف گسترده­تری از روش­های تدریس مورد قبول را مشخص نمودیم تا مدرس بتواند با دستان بازتری متد مد نظرش را انتخاب کند. در همین راستا می توان گفت که برگزاری مسابقات و ایجاد رقابت از هیجان انگیزترین روش­های ارزیابی است؛ تنها کافیست فضای مسابقات رباتیک را با چشم دیده باشید تا پی به صحت این حرف ببرید.

با انجام بررسی­های جامعی که در حوزه "روش شناسی آموزش رباتیک" انجام دادیم به این باور رسیدیم که سیستم پیاده­سازی شده در جدول بالا تا به اکنون بهترین عملکرد را برای مدرسان رباتیک حاصل می­کند.

4.تصمیم­گیری

بهتر است مقالات پژوهشی منتخب را با سؤالاتی که در تحقیق ما مطرح است در نظر بگیریم...

4.1.هدف از آموزش رباتیک چیست؟

اهداف آموزش رباتیک در مراحل مختلف آموزشی مشخص می­شود. برای مثال در دبستان و دوره متوسطه هدف از آموزش رباتیک، تدریس چگونگی ساخت و برنامه­نویسی ربات­ها، برنامه­نویسی و ایجاد جریان و آموزش بنیادی مد نظر است. در تحصیلات عالیه بیشتر تمرکز بر روی برنامه­نویسی و مهندیسی کامپیوتر، آماده کردن دانشجویان برای مقاطع بالاتر و ایجاد ارتباط میان دانشجویان و دانش­آموزان در عرصه برنامه­نویسی می­باشد. اهداف یادگیری محتوای آموزشی را کاملا آشکار می سازد.

4.2. محتوای دوره های آموزشی رباتیک متشکل از چه مباحثی است؟

دوره های آموزشی LEGO MINDSTORM شامل مباحثی بر پایه طراحی، محیط توسعه، برنامه نویسی ربات­ها و توسعه نمونه های اولیه ربات های کار به منظور بر طرف کردن مشکلات عملی می باشند. چرا که انجام برخی از عملیات بر مبانی فیزیکی ربات تمرکز دارند. متخصص یونگ در سال 2013 تدریس برنامه­نویسی شبه انسان را به این لیست اضافه نمود. برخی از نویسندگان رویکردهای ویژه­ای در ارتباط با آموزش متدهای تدریسی به معلمان ارائه می­دهند. بنابراین ، محتوای دوره شامل مباحثی همچون موضوعات آموزشی، رباتیک به عنوان یک موضوع یادگیری، معرفی سنسورهای LEGO NXT Tan، برنامه­نویسی مینی ربات­ها، مطالعه ساخت­گرایی و ساخت­گرایی در یک دوره رباتیکی و آموزش پروژه محور می­باشد.

4.3. چه روش­ها، تدابیر و قالب­هایی در تدریس رباتیک موثرتراند؟

نویسندگان تاثیر­­ گذار­ترین متدهای تدریس رباتیک را به این صورت مشخص نموده­اند: چارچوب همکاری و تعاونی، انجام کارهای تیمی، آموزش­های پروژه محور، رویکرد سازنده، یادگیری فعال، یادگیری عملی، یادگیری بر اساس آزمون و خطا، رهبری، فناوری بازی­های رایانه­ای، یادگیری طراحی، خودآموزی از طریق فرایند تحقیق و خلاقیت در یادگیری.

قالب آموزشی که نویسندگان ارائه دادند به این صورت است: تدارک کلوپ­های علمی برای دانش­آموزان، ایجاد ارتباط میان مدرسان و دانش­آموزان، مرتب­سازی دروس رباتیکی بر حسب سطح آموزشی دانش­آموزان (دانشجویان دانشگاه، دبستان، دانش­آموزان دوره متوسطه، کودکان مهد کودک، و همچنین آموزش پیشرفته برای معلمان و کودکانی که با والدین خود کار می­کنند.)

در این راستا از نرم­افزارهای ویژه­ای به منظور برنامه­نویسی ربات­ها و آزمایشگاه­های مخصوص به عنوان ابزار آموزشی استفاده می­شود.

4.4.نتایج یادگیری آموزش رباتیک چگونه ارزیابی می­شود؟

گزینه­های متعددی برای ارزیابی دوره­های رباتیکی آموزش داده شده در دسترس است: آزمون­های تعیین سطح و امتحانات نهایی، امتحانات میان­ترم، portfolios الکترونیک، مذاکرات ساختار یافته، پرسشنامه­های فردی، بازخورد، طراحی خلاقانه ربات­ها، سازندگی و جمع بندی.

 بدیهی است، انتخاب یک روش ارزیابی بستگی به سطح و اهداف آموزش رباتیک دارد.

مشخص کردن عناصر کلی سیستم روش شناسی آموزش رباتیک به ما توانایی فرم­دهی فرآیند یادگیری را اعطا می­کند. عناصر نیز بسته به اهداف و نیازهای یک دوره آموزشی رباتیک تعیین و انتخاب می­شود. شناخت روابط متقابل میان عناصر موجود در سیستم مورد بحث، معلمان را قادر به استفاده کارآمد و تاثیرگذاری از متدهای یادگیری می­کند. حتی می­توانند برخی از عناصر را با سلیقه خودشان در چهاچوبی استاندارد توسعه دهند.

5. در پایان

در این مقاله ، تجربه آموزش تحصیلات رباتیکی با تمرکز بر روی سیستم روش شناسی خلاصه شد. و در نتیجه، ما برآورد کمی از استفاده ربات­ها به عنوان کمک در موسسات آموزش عالی در نظر گرفته­ایم. و سپس، با استفاده از معیارهای انتخابی مشخص شده در بررسی­های صورت گرفته، دوازده مقاله را برای ترکیب سیستم روش شناختی در آموزش رباتیک انتخاب نمودیم. ما این مقالات مربوط به عناصر سیستم روش شناختی را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و آنها را در گروه­هایی دسته بندی كردیم. بنابراین ، این مقاله جهت­های جدیدی را در مسیر انجام تحقیقات مرتبط با سیستم روش شناختی آموزش رباتیک ارائه می دهد.




نظرات

نظری ثبت نشده است

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


فیلد مورد نظر را پر کنید
فیلد مورد نظر را پر کنید
فیلد مورد نظر را پر کنید
امتیاز*

ما را در اینستاگرام دنبال کنید @RobaticSchool