Η ευρεία διάδοση της τεχνητής νοημοσύνης και της ρομποτικής συμβάλλει, ανάμεσα σε άλλα, στη δημιουργία ενός νέου επιστημονικού πεδίου το οποίο αποσκοπεί στον εκσυγχρονισμό της εκπαίδευσης. Ο όρος εκπαιδευτική ρομποτική εισάγεται ως μαθησιακό εργαλείο και μετασχηματίζει οριστικά τον τρόπο εκπαίδευσης των νέων. Παράλληλα όμως, συντελεί στη δημιουργία μιας νέας και εξαιρετικά ταχείας αναπτυσσόμενης βιομηχανίας, η οποία παράγει εκπαιδευτικά ρομπότ και εργαλεία. Εταιρείες με μακρά παράδοση είτε στη δημιουργία ρομποτικού εξοπλισμού είτε στην παράγωγη και διανομή παιχνιδιών, δημιουργούν κατάλληλα τμήματα και τροφοδοτούν την αγορά με ηλεκτρονικές συσκευές εκπαιδευτικής ρομποτικής. Η νέα αυτή αγορά αναπτύσσεται με φρενήρεις ρυθμούς και σύντομα καθίσταται ως πόλος έλξης επενδύσεων.
Γράφει ο δρ. Σάββας Χατζηχριστοφής, αναπληρωτής καθηγητής τεχνητής νοημοσύνης, πανεπιστήμιο Νεάπολις Πάφου, μέλος της ομάδας Science Hoaxes.
Σύμφωνα με το MarketsandMarkets research, η αγορά εκπαιδευτικών ρομπότ προβλέπεται να αυξηθεί από 1,3 δισεκατομμύρια δολάρια το 2021 σε 2,6 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2026. Σημαντικό είναι να τονιστεί ότι η αγορά της εκπαιδευτικής ρομποτικής αναμένεται να αυξηθεί με Σύνθετο Ετήσιο Ρυθμό Ανάπτυξης (CAGR) 16,1% από το 2021 έως το 2026. Παράλληλα όμως, το αντικείμενο προσελκύει πλήθος νεοφυών εταιρειών οι οποίες εξασφαλίζουν ανεξάρτητη χρηματοδότηση για το σχεδιασμό και την υλοποίηση εξοπλισμού, αλλά και ανεξάρτητες προσπάθειες οι οποίες διεκδικούν χρηματοδότηση από πλατφόρμες croudfunding. Είναι αξιοσημείωτο ότι τα τελευταία χρόνια, περισσότερες από 2000 ιδέες έχουν καταφέρει να εξασφαλίσουν χρηματοδότηση για την κατασκευή και τη διανομή εργαλείων εκπαιδευτικής ρομποτικής μέσα από πλατφόρμες τύπου KickStarter. Τί είναι όμως η εκπαιδευτική ρομποτική και με ποιόν τρόπο αναμένεται να μετασχηματίσει τον τρόπο εκπαίδευσης της νέας γενεάς;
Παρ’ όλο που ο όρος εκπαιδευτική ρομποτική εισάγεται στην καθημερινότητα μας τα τελευταία χρόνια, η έρευνα και ανάπτυξη εργαλείων ξεκινά από το 1969. Πρώτος ο Seymour Papert, σχεδιάζει και υλοποιεί το ρομπότ Turtle το οποίο επιτρέπει σε μαθητές, προγραμματίζοντας σε γλώσσα προγραμματισμού Logo, την κίνηση αυτού. Η προσπάθεια του αυτή καταγράφεται ως η παρθενική απόπειρα εναλλακτικού τρόπου διδασκαλίας αλγοριθμικής σκέψης και προγραμματισμού. Παράλληλα όμως, αποτελεί πηγή έμπνευσης και για την εταιρία κατασκευής παιχνιδιών Lego. Με τη λήξη των δικαιωμάτων ευρεσιτεχνίας των τουβλακίων που αποτελούν τα δομικά στοιχεία ανάπτυξης των προϊόντων της, η Lego βρίσκεται σε δυσμενή οικονομική κατάσταση και αναζητά εναλλακτικές λύσεις. Το ρομπότ Turtle διαμορφώνει τα θεμέλια για το νέο προϊόν της εταιρίας, τα δυναμικά και προγραμματίσιμα τουβλάκια. Η Lego εισάγει στην αγορά ένα προϊόν το οποίο παρέχει στους καταναλωτές, πέραν από την παραδοσιακή δυνατότητα της κατασκευής, τη δυνατότητα προγραμματισμού. Οι στατικές κατασκευές που βοηθούσαν στην ανάπτυξη πλήθους δεξιοτήτων εξελίσσονται σε κινούμενες μονάδες. Τα παιδιά, μέσα από το παιχνίδι, διδάσκονται αρχές προγραμματισμού, διευρύνοντας τη φαρέτρα των γνώσεων τους με ικανότητες οι οποίες όλα δείχνουν ότι θα αποτελέσουν τον ακρογωνιαίο λίθο των απαιτήσεων της σύγχρονης εποχής. Ταυτόχρονα όμως, η αγορά υποδέχεται ένα νέο προϊόν και η εμπορική χρήση του όρου εκπαιδευτική ρομποτική γίνεται ευρέως γνωστή. Στα χρόνια που ακολούθησαν, πολλές εταιρίες παρουσίασαν αντίστοιχες λύσεις, εξελίσσοντας το αντικείμενο πολυδιάστατα. Εταιρίες όπως οι Robolink, Hanson Robotics, Modular Robotics, Primo Toys αλλά και η Κυπριακή Engino αναπτύσσουν εξαιρετικά εργαλεία τα οποία μεταμορφώνουν τον τρόπο διδασκαλίας. Παράλληλα, ερευνητικοί φορείς και Πανεπιστήμια, με επιστήμονες από διαφορετικά ερευνητικά αντικείμενα (πληροφορική, μηχανική, ψυχολογία και επιστήμες διδακτικής) ενώνουν δυνάμεις και παρουσιάζουν μεθόδους διδασκαλίας και τεχνικές οι οποίες στοχεύουν σε συγκεκριμένα αναμενόμενα εκπαιδευτικά αποτελέσματα.
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΕΡΓΑΛΕΙΟ
Αν έπρεπε να αποδοθεί ένας λεπτομερής ορισμός του αντικειμένου, αυτός θα όριζε ότι η εκπαιδευτική ρομποτική αποτελεί βασικό κλάδο της εκπαιδευτικής τεχνολογίας που υλοποιείται από δραστηριότητες, εστιάζοντας στην ανάπτυξη δεξιοτήτων υπολογιστικής σκέψης, τη συνεργατική μάθηση και τη μάθηση με βάση την υλοποίηση έργων (projects). Η εκπαιδευτική ρομποτική ως παιδαγωγική προσέγγιση εντάσσεται στο πλαίσιο του κλασικού εποικοδομητισμού (constructivism) όπως αυτός διατυπώθηκε από τον Piaget το 1972. Ο Piaget υποστηρίζει ότι η μάθηση είναι αποτέλεσμα μιας ενεργητικής διαδικασίας, και σε καμία περίπτωση δεν μπορεί να αποκτηθεί από παθητική διδασκαλία και απομνημόνευση της γνώσης. Η γνώση οικοδομείται αποτελεσματικά όταν οι μαθητές εμπλέκονται ενεργά στη διαδικασία της μάθησης. Η νέα γνώση βασίζεται στα θεμέλια που αποκτούν οι μαθητές μέσω της αλληλεπίδρασής τους με τον κόσμο ενώ δομείται βάσει της προηγούμενης τους εμπειρίας. Η εκπαιδευτική ρομποτική παρέχει αβίαστα όλα τα εφόδια τα οποία επιτρέπουν στους μαθητές να δαμάσουν τη γνώση, συνδυάζοντας δεδομένα από διάφορα επιστημονικά επίπεδα, ενώ παράλληλα, τους παρέχει τη δυνατότητα δυναμικής παρακολούθησης του αποτελέσματος. Το ταξίδι της διδασκαλίας περνά από τη «μονόχρωμη» εποχή του συμβατικού πίνακα, στην «πολύχρωμη» εποχή των ψηφιακών μέσων και καταλήγει σήμερα, στην «ολοζώντανη» εποχή όπου η εκπαιδευτική ρομποτική επιτρέπει την απτή αλληλεπίδραση με τη γνώση.
Αναντίλεκτα, η εκπαιδευτική ρομποτική αποτελεί ένα ισχυρό και ευέλικτο εργαλείο μάθησης, ικανό να υποστηρίξει τους εκπαιδευόμενους και τους εκπαιδευτές σε πολλά μαθησιακά περιβάλλοντα. Έχει αποδειχθεί ότι η εκπαιδευτική ρομποτική είναι πρωτίστως κατάλληλη για τη διδασκαλία φυσικών επιστημών, μαθηματικών, τεχνολογίας και πληροφορικής. Ωστόσο, μπορεί να εφαρμοστεί και σε άλλα πεδία όπως η λογοτεχνία, το θέατρο και οι τέχνες. Ως εκπαιδευτικό εργαλείο το ρομπότ μπορεί να προσφέρει πρακτικές και συνάμα διασκεδαστικές δραστηριότητες. Βοηθά στη δημιουργία ενός ευχάριστου και συμμετοχικού περιβάλλοντος το οποίο διατηρεί το ενδιαφέρον και την εμπλοκή των μαθητών. Επιπλέον η πτυχή του παιχνιδιού που εμπεριέχεται στα ρομπότ, αποτελεί ένα σημαντικό παράγοντα θετικού κινήτρου. Μέσα από τις πρακτικές δραστηριότητες ρομποτικής, οι μαθητές παύουν να είναι παθητικοί δέκτες γνώσεων και αποκτούν ενεργό ρόλο. Οι δραστηριότητες, τούς επιτρέπουν να εμβαθύνουν και να «κατακτήσουν» ουσιαστικότερη γνώση για τα θέματα που μελετούν. Πέραν από την απόκτηση νέων γνώσεων, η βιωματική ενασχόληση που προσφέρει η ρομποτική έχει αποδειχθεί ότι οδηγεί στην ανάπτυξη και τη βελτίωση δεξιοτήτων που απαιτούνται στον 21ο αιώνα, όπως η επίλυση προβλημάτων, η κριτική σκέψη και η συνεργασία.
ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΣΤΗ ΝΕΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Η πρώτη δεκαετία του 2000 βρίσκει την εκπαιδευτική ρομποτική να εισάγεται σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης και πολλές χώρες, κυρίως ευρωπαϊκές, τροποποιούν τα προγράμματα σπουδών τους έτσι ώστε να ενσωματώσουν τη νέα τεχνολογία. Οι διαφορετικές ηλικίες των μαθητών και η πληθώρα των αναμενόμενων μαθησιακών αποτελεσμάτων επιτρέπει στη βιομηχανία να παρουσιάζει πολλά και διαφορετικά εργαλεία. Αν επιχειρηθεί διαχωρισμός των διαθέσιμων συσκευών, εύκολα θα διαπιστώσει κανείς ότι μια πρώτη κατηγοριοποίηση αφορά το κατασκευαστικό μέρος αυτών. H αγορά παρέχει λύσεις οι οποίες περιλαμβάνουν έτοιμα συναρμολογημένα ρομπότ (για παράδειγμα το ρομπότ Bee-Bot) τα οποία χρησιμοποιούνται σε μαθητές προσχολικής και πρώτης σχολικής ηλικίας διδάσκοντας βασικές αρχές αλγοριθμικής σκέψης. Έτοιμα συναρμολογημένα ρομπότ βέβαια, χρησιμοποιούνται και σε μεγαλύτερες ηλικίες μαθητών, υπηρετώντας όμως διαφορετικά εκπαιδευτικά αποτελέσματα. Παράλληλα, η αγορά παρέχει λύσεις οι οποίες απαιτούν από τους μαθητές αρχικά τη συναρμολόγηση του ρομπότ (για παράδειγμα τα ρομπότ της Engino), συμβάλλοντας στην ταυτόχρονη ανάπτυξη πολλαπλών και διαφορετικών δεξιοτήτων.
Ένας όμως καταλληλότερος διαχωρισμός των εργαλείων της εκπαιδευτικής ρομποτικής κάνει χρήση του τρόπου με τον οποίο αυτά προγραμματίζονται. Με βάση αυτόν το διαχωρισμό, συναντάμε 3 διαφορετικές κατηγορίες ρομπότ: Αρχικά έχουμε τα ρομπότ τα οποία δεν απαιτούν γνώσεις προγραμματισμού, ενώ η αλληλεπίδραση με αυτά γίνεται μέσω από κατάλληλα διαμορφωμένα πλήκτρα. Στη συνέχεια συναντάμε τα ρομπότ τα οποία παρέχουν τη δυνατότητα κάποιου είδους «ασθενούς» προγραμματισμού των λειτουργιών τους. Ο προγραμματισμός τους γίνεται από ειδικά διαμορφωμένο γραφικό περιβάλλον χωρίς να χρειάζονται ειδικές και εξειδικευμένες γνώσεις. Τέλος, έχουμε τα ρομπότ τα οποία προγραμματίζονται με γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου. Τα ρομπότ αυτά παρέχουν την δυνατότητα πλήρους παραμετροποίησης των λειτουργειών τους υιοθετούνται από μεγάλο αριθμό εφαρμογών. Προφανώς, αυτά τα ρομπότ απαιτούν καλή γνώση προγραμματισμού και απευθύνονται σε μεγαλύτερες ηλικίες. Κάθε είδος ρομπότ όμως, ανεξαρτήτως του τρόπου προγραμματισμού που επιτρέπει ή απαιτεί, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συγκεκριμένο σκοπό και να εξυπηρετήσει διαφορετικά εκπαιδευτικά αποτελέσματα.
Η ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΤΗΣ ΑΠΟΓΕΥΜΑΤΙΝΗΣ ΑΠΑΣΧΟΛΗΣΗΣ
Τα τελευταία χρόνια, θεσπίστηκαν σε παγκόσμιο επίπεδο διαγωνισμοί εκπαιδευτικής ρομποτικής. Στους διαγωνισμούς αυτούς, οι συμμετέχοντες καλούνται να δοκιμαστούν σε ένα πλήθος δραστηριοτήτων οι οποίες σχεδιάστηκαν κατάλληλα προκειμένου να υλοποιηθούν συγκεκριμένα εκπαιδευτικά αποτελέσματα. Πρόσφατη βιβλιογραφία παρουσιάζει αναλυτικά τα αναμενόμενα εκπαιδευτικά οφέλη της κάθε δοκιμασίας. Οι διαγωνισμοί αυτοί, όπου στην Κύπρο καταγράφουν ρεκόρ συμμετοχών, αποτελούν μια εξαιρετική πρωτοβουλία, η οποία καταφέρνει να προσελκύσει το ενδιαφέρον των μαθητών και να τους ωθήσει σε δημιουργικά και εκπαιδευτικά μονοπάτια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη σύσταση πολλών ιδιωτικών εκπαιδευτικών ιδρυμάτων και φροντιστηρίων, πολλά εκ των οποίων, προετοιμάζουν τους μαθητές αποκλειστικά και εντατικά για τη συμμετοχή τους. Και η προετοιμασία φαίνεται να έχει αποτέλεσμα, κρίνοντας από το πλήθος των επιτυχιών σε παγκόσμιο επίπεδο που παρουσιάζουν οι μαθητές μας.
Την ίδια στιγμή όμως, παρά το μεγάλο ενδιαφέρον των ερευνητών, παρατηρείται η έλλειψη ενός ενιαίου πλαισίου σχεδίασης και εφαρμογής δραστηριοτήτων ρομποτικής για την προώθηση συγκεκριμένων δεξιοτήτων. Ως εκ τούτου, σε πολλές περιπτώσεις, η εκπαιδευτική ρομποτική υιοθετείται ως μια «απογευματινή απασχόληση» και όχι ως ένα ισχυρό εκπαιδευτικό εργαλείο.
Η εκπαίδευση των μαθητών που επιλέγουν την εκπαιδευτική ρομποτική ως συμπληρωματική εκπαιδευτική δραστηριότητα δεν πρέπει να περιορίζεται αποκλειστικά σε προετοιμασία αυτών προκειμένου να διακριθούν σε διαγωνισμούς, αλλά και ούτε να αντιμετωπίζεται ως ένα σύγχρονο παιχνίδι. Οι δραστηριότητές με τις οποίες απασχολούνται οι μαθητές οφείλουν να επικεντρώνονται στην κτίση συγκεκριμένων δεξιοτήτων.
Αρχικά, οι δραστηριότητές πρέπει να καλλιεργούν στους μαθητές την ικανότητα επίλυσης προβλημάτων (Problem-solving skills). Μέσα από τις δράσεις τους, οι μαθητές θα πρέπει να αναπτύσσουν δεξιότητες μηχανικής, αναζήτησης λύσεων και χειρισμού καταστάσεων. Επιπλέον, είναι σημαντικό να αναπτύσσεται η Αυτο-αποτελεσματικότητα (Self-efficacy). Το χαρακτηριστικό αυτό δεν υποδηλώνει τις πραγματικές ικανότητες που μπορεί να έχει ένα άτομο, αλλά το βαθμό της πίστης του ατόμου στις ικανότητες του. Οι δραστηριότητες θα πρέπει να σχεδιάζονται με γνώμονα την αύξηση της αυτοπεποίθησης των νέων.
Σημαντικό είναι επίσης οι δραστηριότητες να σχεδιάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε να καλλιεργούν την υπολογιστική σκέψη (Computational thinking). Η ικανότητα αυτή περιγράφει τον τρόπο επεξεργασίας των δεδομένων ενός προβλήματος αλλά και την οργάνωση των βημάτων της επίλυσης του. Παράλληλα όμως οι δραστηριότητες πρέπει να προωθούν τη δημιουργικότητα (Creativity) των μαθητών παρακινώντας τους να σκεφτούν νέες λύσεις ή να αναδημιουργήσουν τις υπάρχουσες, χρησιμοποιώντας καινοτόμες μεθόδους.
Επιπλέον, κάθε δραστηριότητα πρέπει να παρέχει ισχυρό κίνητρο (Motivation) στους συμμετέχοντες μέσα από την ίδια τη φύση της, τους τρόπους επιβράβευσης και τα αποτελέσματά της. Το σημαντικότερο όμως χαρακτηριστικό που πρέπει να αναπτυχθεί είναι η συνεργασία (Collaboration). Λόγω της φύσης των δραστηριοτήτων της εκπαιδευτικής ρομποτικής, επιβάλλεται η ενθάρρυνση της ομαδικότητας, ενός χαρακτηριστικού το οποίο η παραδοσιακές μέθοδοι διδασκαλίας δεν ευνοούν.
Η ΚΥΠΡΟΣ ΚΑΙ Η ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ
Παρά το μικρό του μεγέθους της, η Κύπρος κατέχει μια δεσπόζουσα θέση στο επιστημονικό αντικείμενο της εκπαιδευτικής ρομποτικής. Αρχικά, γίνεται αναφορά στην εταιρία Engino, η οποία με έδρα τη Λεμεσό, διοχετεύει στην παγκόσμια αγορά εκπαιδευτικά ρομπότ και εργαλεία υψηλής ποιότητας και ευρείας αποδοχής. Εργαλεία τα οποία σχεδιάστηκαν με γνώμονα τα αναμενόμενα εκπαιδευτικά αποτελέσματα, ενώ ταυτόχρονα προσφέρουν διασκέδαση και ψυχαγωγία.
Την ίδια στιγμή η Κύπρος έχει κάθε λόγο να είναι περήφανη για τα ερευνητικά της αποτελέσματα στο συγκεκριμένο τομέα. Τόσο τα δημόσια, όσο και τα ιδιωτικά ανώτατα εκπαιδευτικά ιδρύματα παράγουν ερευνητικό έργο σε περιοδικά και συνέδρια υψηλής στάθμης, τα οποία θέτουν τα θεμέλια για την επόμενη μέρα στην εκπαιδευτική ρομποτική.
Ο ισχυρότερος όμως λόγος για να νιώθουμε περήφανοι σχετίζεται με το μεγάλο αριθμό των επιτυχιών που «έρχονται» στην Κύπρο από τους μαθητές μας. Μαθητές κάθε εκπαιδευτικής βαθμίδας, από το δημοτικό έως και τα Πανεπιστήμια, πετυχαίνουν εξαιρετικές επιδόσεις σε διεθνείς διαγωνισμούς ρομποτικής. Αυτοί οι νέοι είναι το μέλλον του τόπου. Η ευθύνη είναι στα χέρια του κράτους. Σε μια χώρα όπου η λέξη καινοτομία αποτελεί ίσως τη μόνη μας διέξοδο, θα πρέπει να διερευνηθεί σοβαρά ο τρόπος στήριξης, περεταίρω μόρφωσης και αξιοποίησης αυτών των ανθρώπων. Παράλληλα, σήμερα, όσο ποτέ άλλοτε, επιβάλλεται η διάθεση στην εκπαίδευση κατάλληλων εργαλείων προκειμένου να επιτευχθεί η σωστή επιμόρφωση των νέων και στα δημόσια σχολεία. Χωρίς αμφιβολία, η εκπαίδευση διαδραματίζει εξέχοντα ρόλο στη διαμόρφωση των ψηφιακών δεξιοτήτων και διαμορφώνει το μετέπειτα προφίλ της χώρας προς την πλήρη υλοποίηση της τέταρτης βιομηχανικής επανάστασης.
Από την κυπριακή έκδοση του περιοδικού Forbes
