רובוטים מתקשרים זה עם זה: פדגוגיה חדשנית להוראת קישוריות רובוטית בבתי ספר

 

תלמידי תיכון המתמחים במדעי המחשב, אלקטרוניקה והנדסת מכונות לומדים רובוטיקה והאינטרנט של הדברים בפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה.

כתבה: אורלי וולפסון

רובוטיקה מתקדמת מבוססת על האינטרנט של הדברים (באנגלית Internet of Things, IoT). כיצד מלמדים את הנושא החדש? טל רום, בוגר תואר שני של הפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה בהנחיית פרופ’ איגור ורנר ודר’ מיכאל רייטמן, פיתח במהלך לימודיו תכנית לימודים להוראת הנושא לתלמידי תיכון.

במהלך מחקרו לתואר השני, ובשיתוף עם חברת PTC בה רום מועסק, הוא החל בפיתוח רובוט חכם ומקושר לאינטרנט. נהוג לחשוב על רשת האינטרנט ככלי שנועד לחבר בין אנשים ולספק לנו מידע. אולם, גם מכונות ומכשירים יכולים להיות בעלי יכולת להחליף מידע דרך האינטרנט. פיתוח ממשקי האינטרנט של הדברים בין רובוטים לימודיים עומד במרכז מחקרו של רום.

במחקרו, רום השתמש ברובוט קיים מהמעבדה לטכנולוגיה של הפקולטה. אותו רובוט היה מצויד ביכולת ללמוד דרך ניסוי וטעיה, כך שכדי ללמוד להרים משקל לא ידוע בלי ליפול, היה עליו לנסות לבצע את המשימה עם תנוחות גוף שונות. כאשר הרובוט השתמש בתנוחה לא מתאימה הוא נפל. כמו פעוט שלומד ללכת או לבצע פעולה חדשה, היה עליו להתאמן ולנסות אופני פעולה שונים, עד שהגיע לתנוחה המתאימה ביותר. כדי לייעל את תהליך הלמידה, הרובוט מתקשר דרך האינטרנט למודל דיגיטלי המדמה את התנוחות והפעולות. הרובוט לומד מניסויים של המודל מבלי לזוז בעצמו וכמובן, מבלי ליפול.

לאחר שהניסוי בתחום הרובוטיקה המקושרת הראה תוצאות מוצלחות, עמד בפני הקבוצה האתגר החינוכי: הוראה והקניית הנושא לתלמידים. מדובר בחומרי למידה מורכבים, הכוללים רובוטיקה בשילוב עם תכנות, שכמובן אינם חלק מתכנית הלימודים. למרות המורכבות והראשוניות של התחום, הקבוצה רואה חשיבות בפיתוח פדגוגיות שיקדמו לימודים של תכנים טכנולוגיים חדשניים.

הצוות התחיל גבוה ולימד את התכנית לסטודנטים לתואר ראשון מאוניברסיטת MIT שבאו לטכניון במסגרת התכנית MISTI לחילופי סטודנטים. לאחר שהפרויקט הוכתר בהצלחה, החלו החוקרים להתאים את הרמה גם לתלמידי תיכון. אחד האתגרים בפרויקטים חדשניים מסוג זה לתלמידי תיכון הוא הכשרת המורים. הטכנולוגיה מתקדמת בקצב מהיר ויש להתאים את הפדגוגיה לטכנולוגיה העדכנית.

בהנחיית ד”ר רייטמן ופרופ’ ורנר, בנה טל רום תכנית בשיתוף בית הספר חוגים בחיפה. במסגרת התכנית תלמידי מגמת תכנות ומדעי המחשב הגיעו למעבדת הרובוטיקה בטכניון אחרי הצהריים ועסקו בלמידה התנסותית חווייתית בנושא קישוריות לאינטרנט של רובוטים. המטרה הייתה לתת לתלמידים ליצור מערכת בעצמם, ולהבין דרך למידה התנסותית (experiential learning) מהי קישוריות רובוטית וכיצד היא פועלת. הלמידה שולבה בהסברים תאורטיים המותאמים לקהל היעד: “המטרה היא הבנה” אומר רום, “הלימוד מגובה בתיאוריה ורקע“. התהליך כולו נעשה בשיתוף בית הספר, וכלל הוראה של המורה בכיתה במקביל להתנסות הפעילה במעבדת הרובוטיקה. בהמשך, התכנית הורחבה לבתי ספר נוספים.

ומה הלאה? הקבוצה שואפת לפתח את תכנית הלימודים בנושא רובוטים מקושרים לערכות פשוטות וזולות יותר, שיאפשרו לימודים בסביבת בית הספר. כך למידה של טכנולוגיה מתקדמת וחדשנית תהיה זמינה לאוכלוסיית תלמידים רחבה.

לפרטים נוספים על המחקר: לחץ כאן

 

תרשים פעולת הרובוט.

פרופ’ איגור ורנר ודר’ מיכאל רייטמן

טל רום

התמונות באדיבות טל רום