Образовательная робототехника - Educational robotics

Образовательная робототехника обучает проектированию, анализу, применению и эксплуатации роботов. К роботам относятся шарнирные роботы, мобильные роботы или автономные транспортные средства. Обучающую робототехнику можно преподавать от начальной школы до аспирантуры. Робототехника также может использоваться для мотивации и облегчения обучения другим, часто фундаментальным темам, таким как компьютерное программирование, искусственный интеллект или инженерное проектирование.

Образование и обучение

В СКОРБОТ-ЭР 4у - обучающий робот.

Инженеры-робототехники проектируют роботов, обслуживают их, разрабатывают для них новые приложения и проводят исследования, чтобы расширить возможности робототехники.[1] Роботы стали популярным образовательным инструментом в некоторых средних и старших школах, а также в многочисленных летних молодежных лагерях, что повысило интерес учащихся к программированию, искусственному интеллекту и робототехнике. Курсы первого года обучения информатике в нескольких университетах теперь включают программирование роботов в дополнение к традиционным курсам, основанным на программной инженерии.[2]

Инициативы в школах

rero реконфигурируемых роботов, которые легко собираются и легко программируются

Личим был учителем-роботом, запрограммированным с учебным планом класса, а также с определенной биографической информацией о 40 учениках, которых он был запрограммирован обучать.[3] Личим мог синтезировать человеческую речь, используя Дифонный синтез.[4] Это было изобретено Майкл Дж. Фриман в 1974 г. и прошел тестирование в классе четвертого класса Бронкс, Нью-Йорк.[5]

С 2014 года такие компании, как Cytron Technologies, вторгаются в школы и учебные центры со своим переконфигурируемым роботом. Разработанная таким образом, чтобы ее было легко и безопасно собирать и программировать, робототехника стала очень доступной для маленьких детей, не имеющих навыков программирования, и даже для продвинутых пользователей высшего образования. Робототехническое образование активно продвигалось с помощью выездных презентаций, научных ярмарок, выставок, семинаров, лагерей и совместно спонсируемых классов, что привело к распространению робототехнического образования в массы.

Программы послесреднего образования

Примерно с 1960 по 2005 год обучение робототехнике в высших учебных заведениях проходило в рамках элективных курсов, дипломных работ и дизайнерских проектов, предлагаемых в рамках программ на получение степени по традиционным академическим дисциплинам, таким как машиностроение, электротехника, промышленная инженерия или информатика.

С 2005 года все больше университетов начали присуждать степени по робототехнике как отдельной дисциплине, часто под названием «Робототехника». На основе интернет-опроса преподавателей робототехники, проведенного в 2015 году,[6] программы на получение степени и их оценки ежегодных выпускников перечислены в алфавитном порядке ниже. Обратите внимание, что здесь перечислены только официальные программы на получение степени, в которых слово «робототехника» встречается в транскрипте или дипломе; в то время как программы на получение степени по традиционным дисциплинам с концентрацией курсов или темами диссертаций, связанных с робототехникой, намеренно опускаются.

Предполагаемое количество ученых степеней робототехники, присуждаемых ежегодно
УчреждениеСтранаВ КАЧЕСТВЕ.НезначительныйБ.С.РС.Кандидат наук.
Государственный университет АризоныНАС.-2040104
Университет Карнеги МеллонНАС.---7917
Технологический институт ДжорджииНАС.-160--16
Государственный университет АйдахоНАС.12----
Университет Джона ХопкинсаНАС.-10-10-
Государственный университет озера ВерхнееНАС.-20---
Технологический университет ЛоуренсаНАС.--10--
Университет МиллерсвилляНАС.--10--
Северо-Западный университетНАС.---14-
Университет ЭребруШвеция---53
Государственный университет ОрегонаНАС.---105
Университет Роджера УильямсаНАС.-10---
Технологический институт Роуза-ХалманаНАС.-20---
Школа горного дела и технологий Южной ДакотыНАС.-5-3-
Политехнический университет МадридаИспания---3010
Калифорнийский университет в Санта-КрусНАС.--10--
Университет Центральной ФлоридыНАС.-5---
Детройтский университет милосердияНАС.--10--
Генуйский университетИталия---3035
Льежский университетБельгия---101
Массачусетский университет ЛоуэллаНАС.-20---
Университет МэрилендаНАС.---10-
университет МичиганаНАС.---105
Мичиганский университет ДирборнНАС.--10--
Университет МонпельеФранция---2020
Университет Небраски-ЛинкольнНАС.-?---
Ольденбургский университетГермания---51
Пенсильванский университетНАС.---40-
Университет Южной КалифорнииНАС.---10-
Вустерский политехнический институтНАС.-1095605
ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО ПРОГРАММ11071511
ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО ГОДОВЫХ СТЕПЕНИ1226514026883

Сертификация

В Альянс по стандартам сертификации робототехники (RCSA) это международный орган по сертификации робототехники, который выдает различные отраслевые и образовательные сертификаты робототехники.

Летний лагерь робототехники

Некоторые программы летних лагерей включают робототехнику в свой основной учебный план. Кроме того, молодежные летние программы робототехники часто предлагают известные музеи, такие как Американский музей естественной истории[7] и Технический музей инноваций в Кремниевой долине, Калифорния, и это лишь некоторые из них. Посещение лагерей робототехники приносит пользу. Он учит студентов, как использовать командную работу, устойчивость и мотивацию, а также принимать решения. Студенты учатся работать в команде, потому что большинство лагерей включают увлекательные занятия, требующие командной работы.[8] Ожидаются стойкость и мотивация, потому что, завершая сложные программы, студенты чувствуют себя талантливыми и успешными после завершения программы.[8] Также учащимся даются уникальные ситуации, заставляющие их принимать решения, способствующие их положению.[8]

Образовательная робототехника в специальном образовании

Образовательная робототехника может быть полезным инструментом в дошкольном и специальном образовании. Согласно журналу о новых перспективах естественнонаучного образования, образовательная робототехника может помочь развить способности, которые способствуют автономии и способствуют их интеграции в общество. Социальные и личные навыки также можно развивать с помощью образовательной робототехники.[9] С помощью Лего Mindstorms NXT учителя получили возможность работать с детьми среднего школьного возраста с целью разработки программ и улучшения социальных и личных навыков детей. Кроме того, навыки решения проблем и креативность были использованы для создания иллюстраций и декораций для размещения роботов. Другие исследования показывают преимущества образовательной робототехники в специальном образовании, поскольку она способствует развитию превосходных когнитивных функций, включая исполнительные функции. Это может привести к повышению способности «решать проблемы, рассуждать и планировать у типично развивающихся дошкольников».[10] В течение восьми недель еженедельных сорокапятиминутных групповых занятий с использованием Bee-Bot было обнаружено повышение интереса, внимания и взаимодействия между сверстниками и взрослыми у школьников и детей дошкольного возраста с Синдром Дауна. Это исследование показывает, что учебная робототехника в классе может улучшить зрительно-пространственный память и умственное планирование. Более того, исполнительные функции казалось возможным у одного ребенка во время этого исследования.[11]

Рекомендации

  1. ^ «Карьера: инженер-робототехник». Princeton Review. 2012. Получено 2012-01-27.
  2. ^ Major, L; Kyriacou, T; Бреретон, О.П. (16 ноября 2012 г.). «Систематический обзор литературы: обучение новичков программированию с использованием роботов» (PDF). Программное обеспечение IET. IEEE. 6 (6): 502–513. Дои:10.1049 / iet-sen.2011.0125. Получено 8 апреля, 2017.
  3. ^ «1960 - Робот Руди - Майкл Фриман (американец)». cyberneticzoo.com. 2010-09-13. Получено 2019-05-23.
  4. ^ Футурист. Мировое общество будущего. 1978. С. 152, 357, 359.
  5. ^ LLC, New York Media (1979-07-30). New York Magazine. Нью-Йорк Медиа, ООО.
  6. ^ Эспозито, Джоэл М. (сентябрь 2017 г.). «Состояние робототехнического образования: предлагаемые цели позитивного преобразования робототехнического образования в высших учебных заведениях». Журнал IEEE Robotics & Automation Magazine. IEEE. 24 (3): 157–164. Дои:10.1109 / MRA.2016.2636375. S2CID  31886273.
  7. ^ Обучение в Американском музее естественной истории В архиве 2011-01-02 в Wayback Machine
  8. ^ а б c "Лагеря | После школы".
  9. ^ Пиксель (19.03.2018). Материалы конференций. Новые перспективы в естественно-научном образовании 7-е издание. libreriauniversitaria.it Edizioni. ISBN  9788862929769.
  10. ^ Bargagna, S .; Castro, E .; Cecchi, F .; Cioni, G .; Dario, P .; Делл’Омо, М .; Di Lieto, M.C .; Inguaggiato, E .; Мартинелли, А. (16.06.2018). «Образовательная робототехника при синдроме Дауна: технико-экономическое обоснование». Технологии, знания и обучение. 24 (2): 315–323. Дои:10.1007 / s10758-018-9366-z. ISSN  2211-1670. S2CID  150049028.
  11. ^ Миллер, Дэвид П .; Нурбахш, Иллах (2016), Сицилиано, Бруно; Хатиб, Усама (ред.), "Робототехника для образования", Справочник Springer по робототехнике, Springer Handbooks, Springer International Publishing, стр. 2115–2134, Дои:10.1007/978-3-319-32552-1_79, ISBN  9783319325521

внешняя ссылка