الروبوتات التعليمية

يُعنى علم الروبوتات التعليمية بتدريس تصميم الروبوتات وتحليلها وتطبيقاتها وتشغيلها. وتشمل الروبوتات الروبوتات المفصلية والروبوتات المتحركة والمركبات ذاتية القيادة. ويمكن تدريس علم الروبوتات التعليمية من المرحلة الابتدائية وحتى برامج الدراسات العليا. كما يمكن استخدام الروبوتات لتحفيز وتسهيل تدريس مواضيع أخرى، غالباً ما تكون أساسية، مثل برمجة الحاسوب والذكاء الاصطناعي والتصميم الهندسي. [ 1 ]

التعليم والتدريب

الروبوت التعليمي SCORBOT-ER 4u

يُصمّم مهندسو الروبوتات الروبوتات، ويُحافظون عليها، ويُطوّرون تطبيقات جديدة لها، ويُجرون أبحاثًا لتوسيع إمكانيات علم الروبوتات. [ 2 ] أصبحت الروبوتات أداة تعليمية شائعة في بعض المدارس الإعدادية والثانوية، وكذلك في العديد من المخيمات الصيفية للشباب، مما زاد من اهتمام الطلاب بالبرمجة والذكاء الاصطناعي والروبوتات. تتضمن مقررات علوم الحاسوب للسنة الأولى في العديد من الجامعات الآن برمجة الروبوت بالإضافة إلى المقررات الدراسية التقليدية القائمة على هندسة البرمجيات. [ 3 ]

فئة الروبوتات التعليمية

تُصنّف الروبوتات التعليمية إلى فئات متعددة، ويمكن تقسيمها إلى فئات مختلفة بناءً على تصميمها المادي وطريقة برمجتها . عمومًا، تُصنّف إلى روبوتات ذات أذرع ، وروبوتات متحركة بعجلات، وروبوتات شبيهة بالبشر . ومن الجدير بالذكر أن الروبوتات المبرمجة تستخدم وسيلة برمجة مادية بدلًا من البرمجة عبر الشاشات. [ 4 ]

مبادرات في المدارس

روبوتات Rero القابلة لإعادة التشكيل، مصممة لتكون سهلة التجميع وسهلة البرمجة

كان ليتشيم، وهو روبوت مُعلّم، مُبرمجًا بمنهج الفصل الدراسي، بالإضافة إلى بعض المعلومات الشخصية عن الأربعين طالبًا الذين بُرمج على تدريسهم. [ 5 ] كان ليتشيم قادرًا على توليف الكلام البشري باستخدام توليف ثنائي الصوت . [ 6 ] اخترعه مايكل ج. فريمان عام 1974، وجُرّب في فصل دراسي للصف الرابع في برونكس ، نيويورك. [ 7 ]

برامج الشهادات ما بعد الثانوية

منذ حوالي عام 1960 وحتى عام 2005، تم تدريس الروبوتات في مؤسسات التعليم ما بعد الثانوي من خلال المقررات الاختيارية وتجارب الأطروحات ومشاريع التصميم التي يتم تقديمها كجزء من برامج الشهادات في التخصصات الأكاديمية التقليدية، مثل الهندسة الميكانيكية أو الهندسة الكهربائية أو الهندسة الصناعية أو علوم الحاسوب.

منذ عام ٢٠٠٥، بدأت المزيد من الجامعات بمنح شهادات في الروبوتات كتخصص مستقل، [ ٨ ] وغالبًا ما تُعرف باسم "هندسة الروبوتات". واستنادًا إلى استطلاع رأي أُجري عام ٢٠١٥ عبر الإنترنت وشمل مُدرّسي الروبوتات، [ ٩ ] ترد أدناه قائمة ببرامج الشهادات وتقديرات أعداد الخريجين السنوية، مرتبة أبجديًا. تجدر الإشارة إلى أن القائمة تقتصر على برامج الشهادات الرسمية التي تتضمن كلمة "الروبوتات" في كشف الدرجات أو الشهادة؛ بينما تم استبعاد برامج الشهادات في التخصصات التقليدية التي تتضمن مقررات دراسية أو أطروحات ذات صلة بالروبوتات.

العدد التقديري لشهادات الروبوتات الممنوحة سنوياً
مؤسسةدولةمثلصغيربكالوريوس العلومآنسةدكتوراه
جامعة ولاية أريزونانحن-2040104
جامعة كارنيجي ميلوننحن---7917
معهد جورجيا للتكنولوجيانحن-160--16
جامعة ولاية أيداهونحن12----
جامعة جونز هوبكنزنحن-10-10-
جامعة ولاية ليك سوبيريورنحن-20---
جامعة لورانس التكنولوجيةنحن--10--
جامعة ميلرزفيلنحن--10--
جامعة نورث وسترننحن---14-
جامعة أوريبروالسويد---53
جامعة ولاية أوريغوننحن---105
جامعة روجر ويليامزنحن-10---
معهد روز هولمان للتكنولوجيانحن-20---
كلية ساوث داكوتا للمناجم والتكنولوجيانحن-5-3-
جامعة بوليتكنيكا في مدريدإسبانيا---3010
جامعة كاليفورنيا - سانتا كروزنحن--10--
جامعة سنترال فلوريدانحن-5---
جامعة ديترويت ميرسينحن--10--
جامعة جنوةإيطاليا---3035
جامعة لييجبلجيكا---101
جامعة ماساتشوستس لويلنحن-20---
جامعة ميريلاندنحن---10-
جامعة ميشيغاننحن---105
جامعة ميشيغان-ديربورننحن--10--
جامعة مونبلييهفرنسا---2020
جامعة نبراسكا-لينكولننحن-؟---
جامعة أولدنبورغألمانيا---51
جامعة بنسلفانيانحن---40-
جامعة جنوب كاليفورنيانحن---10-
معهد ورسستر للفنون التطبيقيةنحن-1095605
إجمالي عدد البرامج11071511
إجمالي عدد الشهادات السنوية1226514026883

شهادة

يُعد تحالف معايير شهادات الروبوتات (RCSA) هيئة دولية لمنح شهادات الروبوتات التي تمنح شهادات مختلفة متعلقة بالصناعة والتعليم في مجال الروبوتات.

مخيم الروبوتات الصيفي

تتضمن العديد من برامج المخيمات الصيفية الروبوتات كجزء أساسي من مناهجها. بالإضافة إلى ذلك، تُقدم متاحف مرموقة، مثل المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي [ 10 ] ومتحف التكنولوجيا والابتكار في وادي السيليكون، كاليفورنيا، برامج صيفية في مجال الروبوتات للشباب، على سبيل المثال لا الحصر. تُقدم مخيمات الروبوتات فوائد جمة، فهي تُعلّم الطلاب كيفية العمل الجماعي، والمثابرة، والتحفيز، واتخاذ القرارات. يتعلم الطلاب العمل الجماعي لأن معظم المخيمات تتضمن أنشطة شيقة تتطلب العمل الجماعي. [ 11 ] كما يُتوقع منهم التحلي بالمثابرة والتحفيز، إذ يشعر الطلاب بالكفاءة والإنجاز بعد إتمام البرامج المُتحدية. [ 11 ] كذلك، تُتاح للطلاب فرص فريدة تُحفزهم على اتخاذ قرارات تُحسّن من أدائهم. [ 11 ]

الروبوتات التعليمية في التربية الخاصة

يمكن أن تكون الروبوتات التعليمية أداةً مفيدةً في التعليم المبكر والتعليم الخاص. [ 12 ] ووفقًا لمجلةٍ تُعنى بالآفاق الجديدة في تعليم العلوم، تُسهم الروبوتات التعليمية في تنمية القدرات التي تُعزز الاستقلالية وتُساعد على اندماج الأطفال في المجتمع. كما يُمكن تطوير المهارات الاجتماعية والشخصية من خلالها. [ 13 ] وباستخدام Lego Mindstorms NXT ، تمكّن مُعلمو المدارس من العمل مع أطفال المرحلة المتوسطة لتطوير برامج وتحسين مهاراتهم الاجتماعية والشخصية. بالإضافة إلى ذلك، تمّ توظيف مهارات حلّ المشكلات والإبداع من خلال ابتكار أعمال فنية وديكورات لإيواء الروبوتات. تُشير دراسات أخرى إلى فوائد الروبوتات التعليمية في التعليم الخاص، حيث تُعزز الوظائف المعرفية العليا، بما في ذلك الوظائف التنفيذية . وهذا بدوره يُمكن أن يُؤدي إلى زيادة القدرة على "حلّ المشكلات، والتفكير المنطقي، والتخطيط لدى أطفال ما قبل المدرسة ذوي النمو الطبيعي". [ 14 ] ومن خلال ثمانية أسابيع من جلسات جماعية أسبوعية مدتها 45 دقيقة باستخدام Bee-Bot، لوحظ ازدياد الاهتمام والانتباه والتفاعل بين الأقران والبالغين لدى أطفال المدارس ورياض الأطفال المصابين بمتلازمة داون . تشير هذه الدراسة إلى أن استخدام الروبوتات التعليمية في الفصول الدراسية قد يُسهم في تحسين الذاكرة البصرية المكانية والتخطيط الذهني. علاوة على ذلك، بدا أن الوظائف التنفيذية ممكنة لدى أحد الأطفال خلال هذه الدراسة. [ 15 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ دي كريستوفوريس، بابلو؛ بيدري، سول؛ نيتشه، ماتياس؛ فيشر، توماس. بيساكج، فاكوندو؛ دي بيترو، كارلوس (2013). "منهج قائم على السلوك لأنشطة الروبوتات التعليمية" . معاملات IEEE في التعليم . 56 (1): 61– 66. بيب كود : 2013ITEdu..56...61D . دوى : 10.1109/te.2012.2220359 . اتش دي ال : 11336/82666 . ISSN 0018-9359 . S2CID 10605482 .  
  2. "المسار الوظيفي: مهندس روبوتات" . مراجعة برينستون . 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-01-2012 .
  3. ماجور، ل؛ كيرياكو، ت؛ بريرتون، أ.ب. (16 نوفمبر 2012). "مراجعة منهجية للأدبيات: تعليم المبتدئين البرمجة باستخدام الروبوتات" (ملف PDF) . مجلة IET Software . 6 (6). IEEE: 502–513 . doi : 10.1049/iet-sen.2011.0125 . تاريخ الاسترجاع: 8 أبريل 2017 .
  4. أنور، سارة؛ باسكو، نيكولاس ألكسندر؛ مينيكسي، محسن؛ كاردجار، آسفة (2019-07-08). "مراجعة منهجية للدراسات حول الروبوتات التعليمية" . مجلة بحوث تعليم الهندسة قبل الجامعية . 9 (2). doi : 10.7771/2157-9288.1223 . ISSN 2157-9288 . S2CID 199082624 .  
  5. "1960 - رودي الروبوت - مايكل فريمان (أمريكي)" . cyberneticzoo.com . 2010-09-13 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2019-05-23 .
  6. المستقبلي . جمعية المستقبل العالمية. 1978. الصفحات 152، 357، 359. 
  7. مجلة نيويورك . شركة نيويورك ميديا، ذ.م.م. 30-07-1979.
  8. هانافورد، بليك؛ روزن، جاكوب؛ فريدمان، ديانا دبليو؛ كينغ، هوكاي؛ روان، فيليب؛ تشينغ، لي؛ غلوزمان، دانيال؛ ما، جي؛ كوساري، سينا ​​نيا؛ وايت، لي (أبريل 2013). "Raven-II: منصة مفتوحة لأبحاث الروبوتات الجراحية". معاملات IEEE في الهندسة الطبية الحيوية . 60 (4): 954-959 . Bibcode : 2013ITBE...60..954H . doi : 10.1109/TBME.2012.2228858 . ISSN 1558-2531 . PMID 23204264. S2CID 14844311 .   
  9. إسبوزيتو، جويل م. (سبتمبر 2017). "حالة تعليم الروبوتات: أهداف مقترحة لتحويل تعليم الروبوتات بشكل إيجابي في مؤسسات التعليم العالي". مجلة IEEE للروبوتات والأتمتة . 24 (3). IEEE: 157-164 . Bibcode : 2017IRAM...24c.157E . doi : 10.1109/MRA.2016.2636375 . S2CID 31886273 . 
  10. التعليم في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي، مؤرشف بتاريخ 2011-01-02 في أرشيف الإنترنت
  11. 1 2 3 "المخيمات | أنشطة ما بعد المدرسة" .
  12. دي باتيستا، سيلفيا؛ بيفيتي، مونيكا؛ مورو، ميشيل؛ مينغاتي، إيمانويل (سبتمبر 2020). "آراء المعلمين تجاه الروبوتات التعليمية لطلاب ذوي الاحتياجات الخاصة: دراسة استكشافية إيطالية" . الروبوتات . 9 (3): 72. doi : 10.3390/robotics9030072 . hdl : 10446/178485 . ISSN 2218-6581 . 
  13. بيكسل (19 مارس 2018). وقائع المؤتمر. آفاق جديدة في تعليم العلوم، الطبعة السابعة . libreriauniversitaria.it Edizioni. ISBN 9788862929769.
  14. ^ بارجانا، إس. كاسترو، إي. سيتشي، F.؛ سيوني، ج.؛ داريو، ص. ديلأومو، م.؛ دي ليتو، MC؛ إنغواجياتو، إي؛ مارتينيلي ، أ. (2018/06/16). “الروبوتات التعليمية في متلازمة داون: دراسة جدوى”. التكنولوجيا والمعرفة والتعلم . 24 (2): 315-323 . دوى : 10.1007 / s10758-018-9366-z . ISSN 2211-1670 . S2CID 150049028 .  
  15. ميلر، ديفيد ب.؛ نوربخش، إله (2016)، "الروبوتات في التعليم"، في سيسيليانو، برونو؛ خطيب، أسامة (محرران)، دليل سبرينغر للروبوتات ، سلسلة أدلة سبرينغر، دار نشر سبرينغر الدولية، الصفحات 2115-2134 ، doi : 10.1007/978-3-319-32552-1_79 ، ISBN  9783319325521