دانلود مقاله کاربرد های روبوت در سطوح مختلف آموزشی

بخشی از مقاله

- فعاليت هاي يادگيري دبستاني
از روبوت ها مي توان جهت آموزش و يادگيري فعاليت ها و عناوين زير استفاده نمود:
1- مفاهيم چپ و راست ، توالي و سلسله مراتب
2- مشاهده كردن
3- شمردن و يادگيري اعداد
4- نواختن و آواز خواندن
5- كارهاي هنري / خلاقيت
6- هجي كردن
7- ارگانهاي حسي و حواس
8- آموزش بازيها و آزمايشات ساده
- فعاليت هاي يادگيري راهنمايي
1- آموزش رياضيات
2- نوشتن خلاق
3- شناخت صداها، اندازه گيري فاصله ها از طريق صوت
4- استفاده از كتابخانه
5- برنامه ريزي
6- مشاهده كردن
7- هنر
8- مطالعه خود روبوت ها
9- اقتصاد
10- زبان
- فعاليت ها ي يادگيري دبيرستان
1- برنامه ريزي روبوت ها
2- برقراري ارتباط
3- مطالعات اجتماعي
4- رياضيات
5- علوم فيزيكي
6- علوم زندگي
7- زبان انگليسي
8- كامپيوتر
9- مسائل تكنولوژيك
خلاصه فصل:
بسيار روشن است كه روزي روبوت ها همانند كامپيوترهاي امروزي، سراسر مكانهاي زندگي انسانها از منزل تا مدرسه تا محيط كار را فرا بگيرند. آنها را ممكن است به عنوان يك تكنولوژي مهم مطالعه كنند يا به عنوان ابزار استفاده نمايند و يا ممكن است حتي در آينده بجاي معلمان براي تدريس استفاده شوند. شايد حتي به طرقي خلاقه مورد استفاده قرار گيرند كه من و شما حتي نمي توانيم آن را تصور كنيم. بهر حال همانطور كه در شرح فصل ذكر شد، بسيار منطقي است كه هم اكنون آموزش جوانب علمي و تكنولوژيك روبوت ها را شروع نمائيم و فارغ التحصيلان و شاغلان آينده را براي كار با روبوت ها آماده سازيم.

كامپيوتر و آموزش
به قرن 21 خوش آمديد. قرن ارتباطات و كنار رفتن مرزها، درست است كه از نظر فيزيكي هر كدام در يك كشور زندگي مي كنيم، اما از طريق شبكه هاي كامپيوتري با هم در تماس هستيم (هاوبن و هاوبن 1997).
قرن 21 با تغيير شكل دراماتيك جوامع به وسيله شبكه هاي كامپيوتري شروع شده است. روش زندگي ، چگونگي انجام كار، تفريحات و سرگرمي، و ماهيت روابط انساني به طور معناداري تغيير كرده است. (جونز 1995 و تيله 1997). جهان آموزش نيز از اين تغيير دور نبوده است، و آنچه كه معلمان و دانش آموزان انجام مي دهند ، زمان و مكان وقوع يادگيري، و ماهيت تجارب يادگيري به طور معناداري دچار تغيير شده است. درس خواندن تغيير كرده است و همه افراد در سراسر عمرشان فراگير شده اند و بطور مداوم در فعاليت هاي يادگيري مختلفي چه رسمي و چه غير رسمي شركت مي كنند (كيرسلي 2000). اين تغييرات اكثراً مديون ساخت و گسترش كاربرد كامپيوتر مي باشد.

تاريخچه كاربرد كامپيوتر در آموزش:
تاريخچه بكارگيري كامپيوتر در آموزش به چهار دهه گذشته بر مي گردد و غالباً به آن آموزش به كمك كامپيوتر (CAI) يا آموزش كامپيوتر محور (CBI) اطلاق مي شود (گيبسون و فيرودر 1998). هر چند كه CAI چند زمينه آموزشي را پوشش مي داد، اما هدف كلي يكپارچه سازي برنامه ريزي درسي با كامپيوتر بود. ايده اصلي اين بوده است كه كامپيوتر مي تواند آموزش فردي را ارائه نمايد. آنچه كه در واقع در اين فرآيند معلمان و فراگيران را تحت تأثير قرار داده است، توانايي برقراري تعامل الكترونيكي و جستجو در ذخائر اطلاعاتي مي باشد (مادوكس ، جانسون ، وويليس، 1997).
هر چند كامپيوتر را يك تكنولوژي برتر خوب تأسيس شده مي دانند، اما تا زمانهاي اخير به طور گسترده از آن جهت تدريس و تعليم استفاده نمي شده است. دليل اين رشد در سالهاي اخير كاملاً مشهود است. در حال حاضر ميكروكامپيوترها با قيمت نسبتاً متوسطي در دسترس مي باشند و از نظر اندازه متنوع بوده و وسايلي علمي، انعطاف پذير و اثربخش مي باشند. در سالهاي 70- 1960 آموزشگران خلاق و سازندگان كامپيوتر دست به آزمايش و تحقيق زده و برنامه هايي تدوين كردند كه بتوان از كامپيوتر براي بسياري از اعمال آموزشي استفاده نمود. اين كارهاي زمينه اي بسياري از آموزشگران بويژه معلمان رياضيات و علوم را از اهميت ميكروكامپيوترها بعنوان يك منبع آموزشي آگاه ساخت.

كاربردهاي كامپيوتر در كلاس درس
كليد استفاده از كامپيوتر براي آموزش شناسايي و تعيين اهداف رفتاري آموزشي و سپس تعيين اينكه كدام استراتژي به طور اثر بخش تري به فراگيران شما در دستيابي به اين اهداف كمك خواهد كرد، مي باشد. اگر كامپيوتر فراهم كننده بهترين و مؤثرترين راهبرد و ساختاردهي زماني يادگيري تحصيلي مي باشد، سپس از كامپيوتر استفاده شود. استفاده دقيق و هوشمندانه از كامپيوتر در كلاس درس به اهداف رفتاري معلم و شيوه آموزش و تدريس بستگي خواهد داشت (بانكز 1995).
نرم افزارهاي موجود براي كاربردهاي آموزشي را مي توان به سادگي با توجه به نوع برنامه آموزشي دسته بندي نمود: للگي يا آموزش انفرادي، تعليم و مشق دادن، شبيه سازي، يا كاربرد ابزاري. بعلاوه دسته بندي برنامه ها مطابق با روش استفاده از كامپيوتر نيز ممكن است. در اين فصل انواع مختلف برنامه هايي كه سطوح مختلف اهداف رفتاري آموزشي را پوشش مي دهند ، بحث خواهد شد.

- للگي:
همانطور كه از نام آن مي توان فهميد ، اين نوع آموزش به معني قيموميت يادگيري دانش آموزان مي باشد. عملكرد آن همانند عملكرد معلم يا كتاب مرجع در شرح دادن اطلاعات يا مفاهيم براي فراگيران مي باشد. در بهترين برنامه هاي آموزشي كامپيوتري للگي از راهبردهايي بنام آموزش برنامه اي شاخه اي استفاده شده است (موهانتي 1992).
در اين روش كامپيوتر اطلاعات را به صورت قطعه قطعه روي صفحه نمايش مي دهد. بعد از نمايش چند قطعه اطلاعاتي ، از فراگيران سئوالاتي پرسيده مي شود و شروع گام بعدي كامپيوتر به صحت پاسخ فراگير بستگي دارد. در شكل 1-3 چند قطعه از برنامه كامپيوتري كه به فراگيران كمك مي كند تا مهارت هاي حل مسئله (مشكل گشايي) را ياد بگيرند، نمايش داده شده است. همانطور كه مشاهده مي كنيد، كامپيوتر فراگير را ملزم مي كند كه به سئوال پاسخ دهد و سپس آموزش بعدي را مطابق با پاسخ فراگير تنظيم مي كند.

- مشق دادن (تعليم دادن):
اصطلاح مشق دادن كمي بي معني بنظر مي رسد. بعضي از معلمان به شدت بر اين عقيده اند كه تكنيك مشق دادن بي استفاده و مضر مي باشد. شايد بدين دليل كه مشق دادن را به حافظه و از بر كردن طوطي وار ربط مي دهند مثل زماني كه كلمات را به بچه مشق داده و وي در اثر تكرار و تمرين آنها را حفظ مي كند.
اگر ما مشق دادن را تحت عنوان تمرين فراهم كننده مشق تكراري و باز خورد دادن براي اهداف رفتاري از قبل تدوين شده تعريف كنيم. مشهود مي گردد كه نقش بسيار مهمي در آموزش ايفا مي كند در شكلهاي 2-3 و 3-3 نمونه هايي از مشق دادن آماده است. در حاليكه شكل 2-3 روي بخاطر سپاري طوطي وار تأكيد دارد. پاسخ به شكل 3-3 مستلزم كاربرد درك و فهم پيچيده اي مي باشد. اين برنامه به فراگير بابت پاسخي كه مي دهد، بازخورد مي دهد، همانطور كه مشغول تمرين يك مهارت يا مفهوم از قبل آموخته شده مي باشد. بهر حال از نظر بسياري از فراگيران اين تكنيك در ياد گيري اطلاعات پايه يك ابزار ارزشمند است و مسير ارتقاء به اهداف رفتاري رده بالاتر را هموار مي سازد.

جدول 1-3. پنج راهنماي پرهيز از استفاده نابجاي تكنيك مشق دادن (Drill)
1. مشق بدون نظارت و سرپرستي بخشي از مرحله تمرين و تكرار است نه مرحله يادگيري از آموزش، مشق دادن فقط زماني مفيد است كه فراگير حداقل 95-90 درصد پاسخهاي درخواستي كامپيوتر را صحيح پاسخ دهد. در صورت استفاده از اين تكنيك در مراحل يادگيري برنامه آموزش، بايد حتماً نظارت معلم باشد.
2. نبايد در هيچ نقطه اي از مشق كردن فراگير اطلاعاتي را نفهميده باشد. اگر فراگير راجع به بخشي از اطلاعات ارائه شده مشكل داشته باشد، مشق كردن موجب رفع مشكل و تصحيح سوء درك نمي شود.
3. مشق كردن را مي توان به كرات انجام داد. اما وقتي كه فراگير بر يك هدف رفتاري تسلط يافت اجراي مكرر آن مي تواند براي وي خسته كننده شود. اگر تمرين تكراري و زياد ضروري است، از روش ديگري استفاده شود.
4. معمولاً اين تكنيك بموقع استفاده نمي شود، زيرا بكارگيري آن آسان است . معلم بايد در انتخاب آن دقت كند.
5. وقتي كه دريل به طور نامناسب استفاده شود ، اغلب بازخوردهايي به صورت مفاهيم سخت و انتزاعي به فراگير مي دهد و بهترين بازده يادگيري آن حفظ كردن بدون فهم دقيق مي باشد كه موجب كاهش اشتياق فراگير در استفاده از راهبردهاي ديگر يادگيري مي شود.

يك تكليف مشق كردن خوب ، صرفنظر از اينكه توسط شخص ، كامپيوتر يا ساير ابزارها ارائه شود، بايد داراي معيارهاي زير باشد:
• به روشني روي يك هدف رفتاري آموزشي مناسب متمركز باشد.
• سئوال يا مشكل را طوري مطرح نمايد كه شاگرد بداند چكار كند.
• عاري از دادن سر نخ و يا كليدهاي نامربوط و نامناسب باشد.
• وسيله ، ابزار، يا اطلاعات پيشنياز براي پاسخ دادن را به طور صحيح و مناسب ارائه نمايد.
• به پاسخ فراگير فوراً بازخورد بدهد.
• در صورت ضرورت اطلاعات اضافي ارائه نمايد.
• از سئوالات آسان به سخت پيش برود، همانطور كه پاسخ فراگير نشان مي دهد.
• تا زمانيكه فراگير تسلط بر هدف رفتاري مورد نظر را نشان دهد، تمرين را ادامه دهد.

- شبيه سازي:
بعضي از فعاليت هاي آموزشي خاص كه بسيار مفيد نيز هستند را نمي توان مستقيماً در كلاس درس اجرا كرد يا به نمايش گذاشت. چرا كه داراي معايبي از قبيل گراني، خطرناكي، زمانبر بودن، غير اخلاق بودن و يا غير ممكن بودن ، مي باشند. غالباً كامپيوتر در چنين مواردي مي تواند اين فعاليت هاي آموزشي را به طرقي ارزان، امن، اخلاقي ، كافي و در محيطي عملي شبيه سازي نمايد. در شكل 4-3 نمونه اي از چنين شبيه سازي ارائه شده است.
شبيه سازي بايستي بر پايه يك مدل صحيح (به همراه پيش فرضهاي منطقي) از پديده تحت مطالعه باشد. بايستي فراگيران با آن تعامل داشته باشند. بعد از تعامل فراگير بايستي بازخوردي صحيح ، فوري و اطلاعات دهنده ارائه شود. جهت جلب توجه فراگيران به نكات مهم و كليدي از نمودارها و علائم معطوف كننده توجه استفاده شود.

- كاربرد ابزاري:
اغلب از كامپيوتر مي توان جهت حل مسائلي كه قبلاً بدون آن حل مي شد، استفاده نمود. تجربه نشان داده است اگر معلم خود با كامپيوتر بعنوان يك ابزار آشنايي داشته باشد آن را به برنامه ريزي درسي خود منتقل مي سازد براي مثال بجاي ماشين تحرير معمولي از كامپيوتر داراي نرم افزار word يا زرنگار استفاده شود.
روشهاي استفاده از كامپيوتر در آموزش
طريقه مفيد ديگر دسته بندي كاربردهاي كامپيوتر در آموزش، نگريستن به نقش كامپيوتر در تحريك فعاليت آموزشي مي باشد (شيبچي 1987). در بعد آموزشي ، كامپيوتر به عنوان وسيله اي جهت ارائه اطلاعات به فراگيران عمل مي كند كه نقش قبلي معلم يا سرپرست آموزشي را ايفاء مي كند. در روش مكاشفه اي كامپيوتر ميانجي بين فراگير و مدل و الگوي جهان واقعي مي باشد (مثل تقليد، آزمايشات در شيمي). در روش حدس زني كامپيوتر فراگيران را قادر مي سازد كه پاسخ سئوالات «چه مي شد اگر ...» را پيدا كنند. و نهايتاً در روش آزادسازي كامپيوتر فراگير را از تكاليف پرزحمت رها ساخته و زمان تحصيلي وي را براي فعاليت هاي يادگيري بهتر صرف مي شود.
كامپيوتر چگونه يادگيري را ارتقاء مي بخشد.

- يادگيري در حد تسلط:
اصل آموزشي: با در اختيار قرار دادن زمان و كمك كافي ، 95% از فراگيران هر گروهي مي توانند به تسلط كامل روي هدف آموزشي تدوين شده دست يابند.
در آموزش سنتي زمان ثابت بوده و ميزان پيشرفت تحصيلي در ميان گروه بسيار متفاوت بود. براي مثال يك ترم دانشگاهي 16 هفته طول كشيده و در پايان دانشجويان به سطوح مختلفي از تسلط دست يافته و با توجه به نمره در سطوح الف، ب، ج،طبقه بندي مي شوند. در يادگيري در حد تسلط پيشرفت تحصيلي ثابت بوده و زمان دستيابي براي افراد گروه آزاد و متفاوت مي باشد. يادگيري در حد تسلط به معني پاس كردن يا رد شدن درس نمي باشد و در اين شيوه استاندارد تحصيلي پائين نمي آيد. وقتي كه اين شيوه به طور موفقي اجرا شود، به استانداردهاي بالا دست يافته و فراگيران زمان و كمك فراواني جهت دستيابي به اين استانداردها در اختيار خواهند داشت. دو عيب اين شيوه شامل 1) مشكل گروه بندي و زمانبندي كلاسها، 2) فراگيراني كه سرعت بيشتري دارند بايد منتظر فراگيران كندتر باشند، اين مشكلات قابل حل است اما از بحث اين كتاب خارج است.

كامپيوتر به سه طريق زير به يادگيري در حد تسلط كمك مي نمايد:
1. فراگيران زيادي جهت رسيدن به اهداف رفتاري آموزش به زمان اضافي و تمرين فردي و بازخورد مناسب نياز دارند. برنامه هاي كامپيوتري چنين فرصت هاي مطالعاتي را براي رفع نيازهاي فردي فراگيران فراهم مي سازند.
2. برنامه هاي اضافي را مي توان براي دانشجوياني كه سريعتر به اهداف مسلط مي شوند، فراهم ساخت. اين كار را مي توان با استفاده از كامپيوتر با سريع سازي حيطه همان هدف، پيشرفت به سمت اهداف بالاتر، يا يكپارچه سازي اهداف يك بخش از درس انجام داد.
3. برنامه هاي يادداشت برداري و ذخيره اطلاعات و نمرات مي توانند به معلمان در نگهداري مدارك وضعيت تحصيلي فراگيران و هماهنگ سازي فعاليت هايي كه فراگيران بايد در دستيابي به تسلط انجام دهند، كمك نمايند.

- آموزش مستقيم:
اصل آموزشي: زمانيكه معلمان آنچه را كه در واقع از فراگيران انتظار مي رود كه ياد بگيرند را براي آنها شرح دهند و مراحل مورد نياز جهت انجام يك تكليف درسي خاص را به آنها نشان مي دهند، فراگيران بيشتر ياد مي گيرند.
آموزش مستقيم اين پيش فرض كه فراگيران خودشان به طور فردي بصيرت مي يابند را رد مي كند. برعكس آموزش مستقيم فراگيران را به طور نظامدار در مراحل يادگيري هدايت كرده و به آنها كمك مي كند كه هم هدف و هم نتيجه هر مرحله را ببينند. عناصر پايه آموزش مستقيم عبارتند از:
• تدوين اهداف و مقاصد روشن براي فراگيران و اطمينان از اينكه آنها اين اهداف و مقاصد را به خوبي درك كرده اند.
• ارائه تكاليف با توالي منظم و خوب سازماندهي شده
• توضيح و نمايش هوشمندانه و روشن موضوعات و عناوين
• پرسيدن سئوالات مكرر جهت بررسي ميزان فهم فراگيران از كار و تكليف خود
• فراهم ساختن فرصت هاي مكرر جهت تمرين آنچه كه ياد گرفته اند.
ثابت شده است كه اين شيوه در تدريس مهارتهاي پايه (مثل يادگيري استفاده از ميكروسكوپ يا يادگيري تعريف اصطلاحات مهم بيولوژي) و مهارتهاي اساسي مورد نياز براي يادگيري فعاليت هاي پيچيده تر بسيار مؤثر است ، آموزش مستقيم يكي از فعاليت هاي آموزشي است كه كامپيوترها آن را به خوبي انجام مي دهند.

- پرآموزي:
اصل آموزشي: در يادگيري بسياري از مهارت ها و مفاهيم ، مطالعه و بكار گيري مستمر آنها تا حد فراتر از تسلط مقدماتي بسيار مهم مي باشد.
وقتي كه معلم با گروه هاي بزرگ فراگيران كار مي كند، تعداد كمي از آنها سريعاً روي رفتاري درس مسلط مي شوند، و عده زيادي به طور متوسط آنها را فراگرفته و عده اي نيز كند مي باشند. بعلت محدوديت زمان كلاس، معلم وقتي تسلط گروه متوسط كلاس را مشاهده نمود، سعي مي كند كه به هدف رفتاري بعدي بپردازد. كامپيوتر در حل اين مسئله كمك كننده مي باشد. كامپيوتر مي تواند به فراگيران كمك كند كه به يادگيري در حد تسلط برسند ، مهارت تدريس شده را تمرين نمايند و تا زمانيكه آن را به طور خودكار انجام دهند به تمرين و تكرار بپردازند. با استفاده از نرم افزارهاي كامپيوتري كه تمرين و تكرار مهارت ها را با محتواها و زمينه ها و فرصت هاي مختلف امكانپذير مي سازند، فراگيران با انگيزه و علاقه بيشتر به تمرين كافي مهارت و دستيابي به انجام خودكار مهارت و تسلط بر آن دست مي زنند.

- مهارت هاي بخاطر سپاري:
اصل آموزشي: بخاطر سپاري به فراگيران كمك مي كند اطلاعات زيادي كه فهميدن و تفكر نقادانه بر پايه آنهاست را جذب كرده و ابقاء كنند. فراگيراني كه اطلاعات را سريعاً و براحتي بخاطر مي آورند، در مطالعه اكثر موضوعات راحت هستند.
اين اصل با عقيده آموزش چيزي فاتر از بخاط سپاري طوطي وار يا تأكيد فراوان روي از بَر كردن مطالب است، مغاير نمي باشد. حفظ كردن فرآيند بخاطر آوردن آسان اطلاعات نمي باشد و به فراگيران امكان مي دهد كه از اطلاعات به طور اتوماتيك استفاده نمايند. مهارت هاي رده بالا را مي توان بر اساس مهارت هاي رده پايين ايجاد كرد. اگر كه انجام آنها خودكار باشد.
كامپيوترها با فراهم كردن تمرين مكرر و بازخورد دادن نقش مهمي در كمك به فراگيران در بخاطر سپاري و يادداري اطلاعات واقعي ايفاء مي كنند. برنامه هاي كامپيوتري زيادي جهت آموزش فراگيران در يادگيري مهارت هاي عمومي بخاطر سپاري و بياد آوري اطلاعات طراحي شده اند.

- للگي همكلاسي:
اصل آموزشي: فراگيراني كه سرپرستي آموزشي ساير فراگيران را به عهده مي گيرند، مي توانند موجب ارتقاء عملكرد و پيشرفت تحصيلي خود و فراگير تحت قيموميت خود شوند.
بعضي از افراد براي تسلط بر اهداف رفتاري آموزش به كمك . قيموميت انفرادي زيادي نياز دارند. قيموميت همكلاسي و همسال مي تواند به حل اين مسئله معلمان كمك نمايد. آموزش يك فراگير توسط فراگير ديگر زماني موفق تر است كه فرد قيم اصول راهنما و موضوعات خوب ساختار دهي شده اي را از معلم يا كتاب راهنما دريافت نمايد. يكي از كمك هاي كامپيوتر در آموزش اين است كه فرد قيم نزد دانش آموز فراگير نشسته و برنامه هاي مدون تهيه شده توسط معلم را پيگيري نمايد.

- يادگيري مشاركتي:
اصل آموزشي: بسياري از فراگيران در محيط هاي مشاركتي (جائيكه موفقيت فراگير با موفقيت كل گروه همياري مي كند) نسبت به محيط هاي آموزشي رقابتي (جائيكه موفقيت يك فراگير مستلزم عدم موفقيت فراگير ديگر است)، بهتر ياد مي گيرند. علاوه بر اين محيط مشاركتي اغلب موجب پذيرش بيروني ها به داخل گروه شده و مفهوم از خود فراگيراني كه در محيط هاي رقابتي احساس كوچكي و ضعف مي كنند، را افزايش مي دهد.

در محيط مشاركتي ، فراگيران دراي انگيزه عامل كمك به سايرين در دستيابي به اهداف رفتاري تدريس مي باشند. دانش آموزاني كه سريعتر بر اهداف آموزشي مسلط مي شوند از مزاياي تشريح اطلاعات براي فراگيران ضعيف تر سود مي برند و اين فراگيران ضعيف از كمك فراگيران ديگر سود مي برند. گاهي اوقات يادگيري مشاركتي در برگيرنده تحويل پروژه كار عملي گروهي است كه همه فراگيران چه ضعيف و چه قوي ، نمره خوبي مي گيرند. يادگيري مشاركتي با استفاده از كامپيوتر خيلي راحتتر مي باشد. براي مثال اكثر برنامه هاي شبيه سازي وقتي كه در كار گروهي بكار گرفته مي شوند، بهتر عمل مي كنند.
ساير روشهايي كه در كامپيوتر به تسهيل تدريس و آموزش و ارتقاء يادگيري كمك مي كند، در زير ليست شده اند:
1. پايش و اندازه گيري پيشرفت فراگيران:
خلاصه: پايش دقيق پيشرفت فراگيران، خودفراگيران، معلمان، والدين را قادر مي سازد كه نكات قوت و ضعف فراگيران را شناسايي نمايند.