کدگذاری رباتیک چیست؟ (What is robotic coding?)
تحقیقات پیشبینی میکند که در یک دهه آینده، رباتها جایگزین 1 میلیارد نفر نیروی کار فعلی خواهند شد. به خصوص در کشورهای توسعه یافته، بسیاری از مردم اکنون در خانه های هوشمند زندگی می کنند و از دستگاه های متصل به هم، هزاران نرم افزار و دستگاه استفاده می کنند. این وسایل که در زندگی روزمره ما گنجانده شده اند مانند جاروبرقی رباتی به ما این امکان را می دهند که بدون بلند شدن از روی مبل کارهای زیادی را انجام دهیم. دانستن این که این نظم جدید جهانی چگونه کار می کند به نیاز هر فردی تبدیل شده است. دیگر تنها داشتن توانایی های اجتماعی و شناختی اولیه کافی نیست. برای اینکه کودکان افراد موفق و شادی باشند، باید مهارت هایی را توسعه دهند که آنها را قادر می سازد تا امروز برای دنیای فردا آماده باشند.
در این عصر دیجیتال که فناوری در حال توسعه در تمام جنبه های زندگی ادغام شده است، سازگاری کودکان و دانش آموزان با این وضعیت از اهمیت بالایی برخوردار است. مهم ترین مرحله این فرآیند سازگاری، آموزش کدگذاری رباتیک است که در سال های اخیر بسیار محبوب بوده است. علاوه بر این که مشاغل در زمینه های علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات که به اختصار STEM شناخته می شوند، در سال های آینده اهمیت بیشتری پیدا خواهند کرد، کدنویسی رباتیک نیز مهارت های حل مسئله را در اختیار دانش آموزان قرار می دهد که در همه موارد مفید خواهد بود. زمینه های زندگی و در همه انواع شغل. والدین و دانش آموزانی که تازه وارد این موضوع شده اند همیشه سوالات یکسانی در ذهن خود دارند.
کدگذاری رباتیک چیست؟
رباتیک و کدنویسی از زمان آموزش ابتدایی وارد برنامه درسی بسیاری از کشورها شده است. دانشآموزان وقتی میبینند یک کیت رباتیک گرد هم میآیند تا یک بازوی ربات را تشکیل دهند یا دستگاه کوچکی که برنامهریزی کردهاند کار میکند بسیار هیجانزده میشوند، اما کدگذاری رباتیک در واقع بسیار بیشتر از یک فعالیت سرگرمکننده است. “کدگذاری رباتیک چیست؟” برای پاسخ به سوال ابتدا باید معنی کدگذاری را بدانیم. کدنویسی صرفاً به مجموعه دستورالعمل های نوشته شده ای اشاره دارد که یک ربات یا برنامه های رایانه می توانند هم بخوانند و هم پردازش کنند. فرآیند کدگذاری فرآیندی است که در آن وظایفی که قرار است توسط یک ربات انجام شود مشخص می شود، کد برای انجام آنها طراحی می شود و سپس مشاهداتی انجام می شود. زمانی که به کدگذاری رباتیک اشاره میشود، فرآیند مشاهده تمامی حرکات، شکلدهی و توسعه ربات با استفاده از روش آزمون و خطا تا زمانی که ربات وظیفه خود را به پایان برساند، درک میشود.
در حال حاضر کدنویسی اغلب در تمام زمینه های زندگی استفاده می شود. دستگاههای الکترونیکی که دائماً در زندگی روزمره از آنها استفاده میکنیم، مانند اجاقهای مایکروویو، گوشیهای هوشمند یا ماشینهایمان، نحوه کدنویسی در زندگی را نشان میدهند. اگرچه فرآیند کدگذاری رباتیک با توجه به نوع ربات متفاوت است، اما به دانش در بسیاری از زمینه ها از مهندسی تا طراحی و از طراحی تا ریاضیات نیاز دارد. این رشته همچنین مستلزم استفاده از مهارت هایی مانند برنامه ریزی و تحقیق و همچنین دانش و ارزیابی در طول فرآیند است.
کدگذاری رباتیک چگونه ساخته می شود؟
یکی از عجیب ترین سوالات در مورد رباتیک و کدنویسی این است که “کدگذاری رباتیک چگونه انجام می شود؟” سوال این است کدنویسی رباتیک بسته به نوع ربات مورد مطالعه و طراحی و زمینه ای که در آن کار خواهد کرد به دانش در زمینه هایی مانند ریاضیات و طراحی بصری و همچنین دانش شاخه های مختلف مهندسی نیاز دارد. در این نوع کدگذاری، هدف این است که اطمینان حاصل شود که ربات بازخورد واقعی و دقیق می دهد. برای انجام کد نویسی رباتیک، شناخت نرم افزارهای Raspberry Pi، Arduino و نرم افزارهای مشابه ضروری است.
این نوع کدنویسی همچنین از زبان های برنامه نویسی رایج مانند C، C#، Fortran، Python و Java استفاده می کند. محبوب ترین و پرکاربردترین زبان برنامه نویسی در سال های اخیر C و C++ است! زبان C++ به عنوان برنامه نویسی شی گرا شناخته می شود و به عنوان گونه ای از زبان C شناخته می شود. به عنوان مثال، ابزار آردوینو اغلب از زبان های برنامه نویسی C استفاده می کند. بنابراین در مواردی که کدنویسی کاربردی انجام می شود، شناخت منطق زبان برنامه نویسی ضروری است.
کدنویسی رباتیک چه چیزی به ارمغان می آورد؟
در کدنویسی که صرفاً مجموعه ای از دستورالعمل های مکتوب است که یک ربات یا برنامه کامپیوتری می خواند و عملی می کند، دانش آموزان در مورد وظایفی که می خواهند ربات انجام دهد تصمیم می گیرند، کد لازم برای این کار را طراحی می کنند و حرکات ربات را مشاهده می کنند تا نتیجه کدگذاری رباتیک به فرد این امکان را می دهد که نتایج روش تفکر خود را از طریق آزمون و خطا مشاهده کند. در نتیجه این روند تا زمانی ادامه می یابد که وظیفه هدف گذاری شده توسط ربات به صورت سالم انجام شود و به این ترتیب فرد نتایج صبور بودن را مشاهده می کند.
یکی از مهم ترین توانایی هایی که فرآیند یادگیری کدگذاری رباتیک برای فرد به ارمغان می آورد، توانایی تفکر خلاقانه و انتقادی است! برای اطمینان از صحیح بودن کد نوشته شده و تعیین اقداماتی که ربات انجام خواهد داد، به یک دیدگاه خلاقانه نیاز است. برای اینکه یک کد به درستی کار کند، باید دقیق و خاص باشد. اغلب یک کد برای اولین بار کامل نیست. کدهای دارای خطا، طبیعتاً کار نمی کنند. در این صورت علاوه بر داشتن دیدگاهی مصمم و راه حل محور، حس کنترل و شخصیت مشارکتی از جمله ویژگی های شخصیتی توسعه یافته در این پروژه ها است.
ویژگی دیگری که فرآیند یادگیری کدنویسی برای دانش آموزان به ارمغان می آورد، توانایی حل مسائل است. دانشآموزانی که یاد میگیرند در مواجهه با مشکلاتی که در کنار هم قرار دادن ربات با آنها مواجه میشوند، راهحلگرا باشند، از حل این مشکلات اجتناب نمیکنند، زیرا در طول فرآیند زمان خوبی را سپری میکنند و هر کاری را که برای کار کردن ربات لازم است انجام میدهند. کیت های کدگذاری رباتیک اغلب همراه با یک کتابچه راهنمای دستورالعمل ارائه می شوند، اما برخی از دانش آموزان آن را دوست ندارند. در این مرحله، آزمایش کیت های مختلف نیز خلاقیت کودکان را بهبود می بخشد. رباتیک همچنین به کودکان اجازه می دهد تا مهارت های برنامه نویسی کامپیوتری خود را توسعه دهند. مخصوصاً برنامه های پیشرفته از بچه ها می خواهد که ربات های خود را برنامه ریزی کنند.
یادگیری کدگذاری رباتیک به کودکان و دانش آموزان امکان می دهد تا در زمینه های علوم و ریاضیات راحت تر بیاموزند و رشد کنند. تئوری های علمی همتایان واقعی را با کدگذاری رباتیک پیدا می کنند. مفاهیمی مانند استفاده از الکتریسیته، ولتاژ و توان نقش مهمی در گرد هم آوردن روبات ها دارند. مفاهیم ساده و پیچیده ریاضی نیز با کنار هم قرار دادن ربات به کار گرفته می شوند. بنابراین، دانش آموزان این نظریه ها را بسیار راحت تر درونی می کنند. علاوه بر این، کودکان ضمن کنار هم قرار دادن ربات، از فرم های هندسی سه بعدی نیز به صورت عملی استفاده می کنند. بنابراین، کودکانی که عادت به تفکر سه بعدی پیدا می کنند، درک خود را از فضا نیز به درستی توسعه می دهند. از سوی دیگر، رشد مهارت های حرکتی ظریف کودکان تسریع می شود.
آموزش کدگذاری رباتیک
روباتیک با سرعت فزاینده ای در حال پیشرفت است و دنیای ما روز به روز دیجیتالی تر می شود. این وضعیت مستلزم آن است که کودکان هم با رباتیک و هم با کدنویسی در هم تنیده شوند تا با دنیای در حال تغییر و توسعه سازگار شوند. بسیاری از فرصت های آموزش کدنویسی رباتیک برای یادگیری سیستم های رباتیک و زبان برنامه نویسی به کودکان ارائه می شود. امروزه بسیاری از مؤسسات آموزشی چه در جهان و چه در ترکیه، آموزش کدگذاری رباتیک را تحت نام های STEM (علم-تکنولوژی-مهندسی-ریاضی) و STEAM (علوم-فناوری-مهندسی-هنر-ریاضی) در حال ذوب شدن است. این برنامه های آموزشی توانایی تفکر تحلیلی کودکان و جوانان را افزایش می دهد و آنها را قادر می سازد در سنین پایین به مهندسی علاقه مند شوند. آموزش رباتیک و کدنویسی معمولاً با بازی و اسباب بازی برای کودکان خردسال شروع می شود. به طور متوسط، پس از 10 سالگی، کودکان می توانند شروع به یادگیری زبان های برنامه نویسی کنند.
مدارس BUMED MEÇ (کودک کنجکاو) که توسط BUMED (انجمن فارغ التحصیلان دانشگاه Boğaziçi) که تقریباً 18 هزار عضو دارد، برای پرورش کودکان با مهارت ها و ویژگی های مورد نیاز قرن 21 تأسیس شده است، همچنین به طور فعال از فناوری اطلاعات در دروس استفاده می کند. فناوریهای اطلاعاتی که برنامههای آموزشی و محتوای دورهها را غنیتر و توسعه میدهند، به کودکان کمک میکنند تا به روشی تجربی بیاموزند. این دوره ها که هم به صورت عملی در آموزش حضوری به کار می روند و هم با ابزارهای آموزش از راه دور تقویت می شوند، کودکان را قادر می سازد تا بسیاری از آموزش های انفورماتیک محور، به ویژه آموزش کدگذاری رباتیک را به شیوه ای کارآمد بگذرانند. در مدارس BUMED MEÇ، دانشآموزان آموزشهای درهم تنیده با فناوری را دریافت میکنند که از مهدکودک شروع میشود. دوره های فناوری اطلاعات، که در آن آموزش کدگذاری رباتیک در خط مقدم قرار دارد، به کودکان این امکان را می دهد که از سنین پایین به این موضوع علاقه مند شوند.
بازی های رمزگذاری رباتیک
به خصوص آشنا کردن کودکان پیش دبستانی با کدگذاری رباتیک می تواند یک فرآیند بسیار چالش برانگیز برای والدین باشد. با این حال، نسل جدید، به نام نسل Z، همراه با رایانه ها و تلفن های هوشمند رشد می کند. به جای ممنوعیت این ابزارهای هوشمند، می توان از این ابزارها برای آشنایی آنها با رباتیک و کدنویسی استفاده کرد. بسیاری از بازی های رایانه ای و برنامه های کاربردی فرصتی برای کودکان برای یادگیری زبان برنامه نویسی هستند. اسباب بازی های جدید برای کودکانی که دیگر با اسباب بازی بازی نمی کنند، بازی های کامپیوتری. البته ممکن است کودکان همیشه بازی های پیشنهادی والدین خود را ترجیح ندهند، اما هم بازی های رمزگذاری رباتیک سرگرم کننده و هم آموزشی اغلب موفق می شوند توجه کودکان را به خود جلب کنند. برخی از این بازیها به بچهها نیاز دارند که از روشهای کدنویسی ساده برای رسیدن به هدف استفاده کنند. به عنوان مثال، بازیهای مسابقهای که برای رساندن ماشین به خط مقصد نیاز به کدگذاری دارند یا بازیهایی که از روش «اگر-اگر نه» برای غلبه بر موانع استفاده میکنند، نمونههایی از بازیهای رمزگذاری رباتیک سرگرمکننده و آموزشی هستند.
در عین حال، بسیاری از وب سایت ها بازی های سرگرم کننده ای را برای کودکان برای یادگیری زبان برنامه نویسی ساده ارائه می دهند. این بازی ها که شخصیت های کارتونی مورد علاقه را در داستان های خود ادغام می کنند، به راحتی توجه کودکان را به خود جلب می کنند. البته بازی های رایانه ای تنها گزینه نیستند. در میان بازی های رمزگذاری رباتیک، بازی های رومیزی و بازی های کارتی سرگرم کننده و همهجانبه وجود دارد. این بازی ها به کودکان امکان می دهد مفاهیم ساده ای مانند شرطی ها، توابع، حلقه ها و خطاهای برنامه نویسی را به روشی سرگرم کننده درک کنند. همچنین بسیاری از اسباببازیهای تکنولوژیک مرتبط با رباتیک و کدنویسی وجود دارد. اگرچه این اسباب بازی های رباتی قیمت بالاتری دارند، اما علاقه کودکان را به این زمینه افزایش می دهند
کارگاه کدگذاری رباتیک
بهترین راه برای کودکان برای یادگیری موثر کدنویسی رباتیک، گنجاندن آن در برنامه درسی مدرسه است. مدارس BUMED MEÇ این موضوع را در برنامه درسی اصلی خود گنجانده اند و به کودکان اجازه می دهند در این زمینه احساس مسئولیت بیشتری کنند. با این حال، هر کودکی این فرصت را در آموزش ابتدایی ندارد. در این مرحله، والدین اغلب ترجیح می دهند فرزندان خود را به کارگاه ها و دوره های کدگذاری رباتیک بفرستند. در این کارگاه ها کودکان و نوجوانان با رباتیک و زبان برنامه نویسی آشنا می شوند. دانش آموزانی که به مبانی موضوع تسلط دارند، به این ترتیب علاقه خود را به این رشته پرورش می دهند. به این ترتیب کودکان منطق الگوریتم ها را درک می کنند و مهارت های تفکر منطقی خود را توسعه می دهند. این کارگاه ها همچنین با قسمت های اساسی ربات ها آشنا می شوند و در مورد نحوه استفاده از این قطعات ایده می گیرند.