Διδασκαλία της ρομποτικής με τη χρήση της γλώσσας προγραμματισμού «Scratch» στη μέση εκπαίδευση

Abstract

Η οικονομική ανάπτυξη και ο τρόπος ζωής, μας οδηγούν στην ανάγκη για παραγωγή όλο και περισσότερων προϊόντων-αγαθών. Για να παραχθούν όμως αυτά τα προϊόντα- αγαθά, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στην εξέλιξη της τεχνολογίας και κυρίως στην εξέλιξη της ρομποτικής τεχνολογίας. Με αυτό τον τρόπο οι παραγωγικές δυνατότητες αυξήθηκαν με τη χρήση των αυτόματων ρομποτικών συστημάτων στις βιομηχανίες. Παρόλο αυτά, η έλλειψη γνώσης της ρομποτικής στην παραγωγική διαδικασία δημιούργησε την ανάγκη για περισσότερη ενασχόληση και εκπαίδευση στον τομέα της τεχνολογίας. Έτσι οι επιστήμονες και οι εκπαιδευτικοί συνεργάστηκαν μεταξύ τους για να ενταχθεί η ρομποτική στην εκπαίδευση και μάλιστα οι γνώσεις αυτές να λαμβάνονται σε μικρή ηλικία. Στη παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μια ιστορική αναδρομή για τα ρομπότ και τα είδη τους. Στη συνέχεια γίνεται διεξοδική τεκμηρίωση των οφελών, των τρόπων και των επιπέδων εκμάθησης της ρομποτικής τεχνολογίας για εκπαιδευτικούς σκοπούς. Επιπλέον μαθαίνουμε αναλυτικά για τον όρο «STEM», το σκοπό του και τα πλεονεκτήματα του. Ακολούθως αναφέρεται ο ορισμός του προγραμματισμού. Τέλος, γίνεται μια λεπτομερής αναφορά στη γλώσσα προγραμματισμού «Scratch». Στο πειραματικό μέρος της διπλωματικής εργασίας περιγράφεται η διαδικασία κατασκευής, συναρμολόγησης του «mBot» ρομπότ, στη συνέχεια περιγράφεται το λογισμικό «mBlock» καθώς και οι τρόποι με τους οποίους συνδέεται το ρομπότ «hardware» με το λογισμικό «software». Επιπροσθέτως έχουν εισαχθεί έξι (7) φύλλα εργασίας (εργαστηριακές ασκήσεις) με τα οποία θα δειχθεί στη πράξη το πώς λειτουργεί το «mBot» ρομπότ και πόσο εύκολα μπορούμε να το προγραμματίσουμε ώστε να εκτελεί διάφορες αποστολές.

The economical growth and the way of living drives us to the need for production of more goods. In order to produce these goods, scientists focus on the development of technology and especially on the development of robotic technology. In this way the productivity was increased with the usage of automatic robotic industrial systems. However, the lack of knowledge in the field of robotic technology drives to the need for more activity and education in this field. Thus, scientists and educators cooperated in order to achieve introduce of robotics in the education system and especially in elementary schools. In this diploma thesis a historic throwback about robots and their types takes place. Furthermore, documentation of the learning methods and levels of robotic technology for educational purposes occur. In addition, information on ″STEM″ term, its purpose and its advantages takes place. In accordance, the definition of programming is reported. Finally, a detailed report in ″scratch″ programming language is presented. In the experimental part of this diploma thesis the construction and assembly process of a ″mBot″ robot is well-defined. Furthermore, the ″mBlock″ software is presented and the steps via which the robot ″hardware″ can be connected with the ″software″. Furthermore, seven laboratorial exercises including easy programming methods of ″mBot″ robot in order to perform many different missions are presented.