في مؤتمر GTC الأخير، استعرض جينسين هوانج، أحد مؤسسي NVIDIA، روبوتين باسم "Little Orange" و"Little Green" أمام جمهور عالمي. تم تجهيز كلا الروبوتين بشريحة الذكاء الاصطناعي الأولى من NVIDIA والمصممة خصيصًا للروبوتات، Jetson. لا يسلط هذا العرض الرائع الضوء على إنجازات NVIDIA البارزة في مجال الحوسبة بالذكاء الاصطناعي فحسب، بل يفتح أيضًا اتجاهات جديدة لتكنولوجيا الروبوتات والتعليم. مع ظهور عصر الروبوتات، بدأ العديد من الآباء والمعلمين في التركيز على كيفية تنفيذ تعليم الروبوتات في المنزل أو في المدارس. ستوفر لك هذه المقالة بعض الاقتراحات المفيدة.
ما هو تعليم الروبوتات؟
أولاً، دعونا نفهم ما هو تعليم الروبوتات. ببساطة، يتضمن تعليم الروبوتات تعليم الطلاب كيفية تصميم الروبوتات وبرمجتها وتشغيلها لتنمية مهارات الإبداع والتفكير المنطقي والعمل الجماعي. يتميز هذا النهج التعليمي بالتفاعلية والعملية، مما يمكن أن يحفز اهتمام الطلاب بالتعلم ويعزز جودتهم الشاملة.
محتوى التعلم في تعليم الروبوتات
الروبوتات هي مشروع تعليمي شامل يشتمل على المعرفة من تخصصات متعددة ويعمل كحامل مهم لتعليم STEAM. لذلك، في تعليم الروبوتات، من المهم التأكيد على التكامل مع التخصصات الأخرى، وتوجيه الطلاب للتفكير من وجهات نظر متعددة وتنمية قدراتهم الشاملة. هنا، نقسم محتوى التعلم في الروبوتات إلى أربع وحدات رئيسية:
برمجة الكمبيوتر: روح سلوك الروبوت
البرمجة الحاسوبية هي جوهر تعلم الروبوتات. من خلال البرمجة، يمكننا إعطاء الروبوتات وظائف وسلوكيات مختلفة، مما يتيح التفاعل معها. حاليًا، تشمل لغات البرمجة المستخدمة بشكل شائع في تعليم الروبوتات Scratch وPython وC. يفضل المبتدئون Scratch وPython بسبب بناء الجملة البديهي ووظائف المكتبة الغنية. من ناحية أخرى، تعد لغة C أكثر احترافية ومناسبة للطلاب الذين لديهم بعض الخلفية البرمجية. أثناء عملية تعلم البرمجة، لا يستطيع الطلاب إتقان لغة البرمجة نفسها فحسب، بل يمكنهم أيضًا ممارسة تفكيرهم المنطقي وقدرتهم على حل المشكلات والتفكير الإبداعي.
الدوائر الإلكترونية: الجهاز العصبي للروبوتات
الدوائر الإلكترونية هي مكون مهم للروبوتات، وهي مسؤولة عن تحويل الطاقة الكهربائية إلى قدرة الروبوتات على الحركة والاستشعار. في تعليم الروبوتات، يحتاج الطلاب إلى تعلم المعرفة الأساسية للدوائر الإلكترونية، مثل المقاومات والمكثفات والمحاثات والمفاهيم الأساسية الأخرى، وكيفية استخدام المكونات الإلكترونية لبناء الدوائر. من خلال تعلم الدوائر الإلكترونية، يمكن للطلاب تعميق فهمهم لمبادئ عمل الروبوتات، ووضع الأساس لتصميم وإنتاج الروبوتات في المستقبل.
التصميم الهيكلي: الهيكل ومظهر الروبوتات
التصميم الهيكلي هو وحدة مهمة أخرى من تعليم الروبوتات. في هذا الجزء، يحتاج الطلاب إلى تعلم كيفية تصميم مظهر وهيكل الروبوتات لجعلها ممتعة من الناحية الجمالية وعملية. يحتاج الطلاب إلى إتقان المبادئ الميكانيكية الأساسية ومعرفة التصميم الهيكلي، مثل ميكانيكا المواد، والحركية، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يحتاج الطلاب أيضًا إلى تعلم كيفية استخدام برامج CAD لنمذجة الروبوت. من خلال تعلم التصميم الهيكلي، لا يستطيع الطلاب تحسين قدراتهم الجمالية والعملية فحسب، بل يمكنهم أيضًا تنمية مهارات التصميم المبتكر والعمل الجماعي.
الذكاء الاصطناعي: سحر منح الروبوتات الذكاء
الذكاء الاصطناعي هو أحد التقنيات الأساسية في مجال الروبوتات ومحتوى مهم في تعليم الروبوتات. في هذه الوحدة، سيتعلم الطلاب كيفية جعل الروبوتات تتمتع بسلوكيات ذكية مثل الإدراك والتعلم والاستدلال واتخاذ القرار. يجب على الطلاب إتقان تقنيات الذكاء الاصطناعي مثل التعلم الآلي والتعلم العميق ومعالجة اللغة الطبيعية وما إلى ذلك. من خلال تعلم الذكاء الاصطناعي، يمكن للطلاب اكتساب فهم أعمق للطبيعة الذكية للروبوتات، مما يوفر دعمًا قويًا لأبحاث الروبوتات وتطبيقاتها المستقبلية.
خطة عمل
بعد فهم محتوى التعلم المحدد، ربما أصبح لدينا الآن فهم أفضل لكيفية تنفيذ تعليم الروبوتات. بعد ذلك، دعونا نتعمق في كيفية اتخاذ الإجراءات وتوجيه الأطفال للانطلاق في رحلة تعلم الروبوتات. هذه الاقتراحات ليست مرتبة بشكل صارم، والمفتاح هو البدء في اتخاذ الإجراءات.
بناء أساس متين من المعرفة الأساسية
إن أساس تعليم الروبوتات يكمن في فهم المبادئ الأساسية والمكونات الأساسية للروبوتات. بالنسبة للأطفال، يمكن للتجربة العملية والملاحظة أن تسمح لهم بفهم مبادئ عمل الروبوتات بشكل حدسي. إذا كان الأطفال مهتمين بالمصانع الذكية، فيمكننا شراء بعض مجموعات الأذرع الروبوتية لهم لتجميعها وتجربة عملية عمل الأذرع الروبوتية في المصنع بشكل مباشر. بالنسبة للأطفال المهتمين بالقيادة الذاتية، فإن شراء مجموعة سيارات ذكية مع وظائف تتبع الخط التلقائي وتجنب العوائق يمكن أن يسمح لهم باكتساب فهم أعمق لتكنولوجيا القيادة الذاتية.
بالإضافة إلى ذلك، من خلال الاستفادة من الموارد والأدوات والكتب المتوفرة على الإنترنت، يمكننا توجيه الأطفال لتعلم الروبوتات. على سبيل المثال، من خلال مشاهدة مقاطع فيديو تعليمية عبر الإنترنت، وقراءة الكتب المتعلقة بالروبوتات، والمشاركة في المناقشات عبر الإنترنت، يمكن للأطفال الحصول على فهم أكثر شمولاً للروبوتات. وفي الوقت نفسه، يمكننا أيضًا تنظيم بعض المسابقات أو الأنشطة المثيرة للاهتمام حول الروبوتات لتحفيز حماس الأطفال لتعلم الروبوتات.
إنشاء بيئة تعليمية داعمة
ولكي يتمكن الأطفال من تعلم الروبوتات بشكل أفضل، يتعين علينا أن نوفر لهم بيئة تعليمية داعمة. ومن الممكن أن يوفر إنشاء "مختبر صغير" في المنزل مزود بأدوات ومواد التجارب العلمية الأساسية، مثل مجموعات التعلم من أردوينو، للأطفال منصة للممارسة العملية. وفي "مختبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات الصغير" هذا، يستطيع الأطفال تعلم المعرفة الأساسية مثل أجهزة الاستشعار والوحدات وتصميم الدوائر من خلال إكمال تجارب صغيرة في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، الأمر الذي من شأنه أن يضع الأساس المتين لتعلم الروبوتات في المستقبل.
بالإضافة إلى ذلك، يمكننا تشجيع الأطفال على استخدام الموارد المحيطة بهم، مثل المواد المهملة والأجهزة القديمة، لإعادة تصميمها وإعادة استخدامها بشكل إبداعي. وهذا لا يساعد فقط في تنمية الوعي البيئي لدى الأطفال، بل يسمح لهم أيضًا بممارسة المهارات العملية والتفكير الإبداعي.
استخدم الموارد التعليمية بشكل جيد للمساعدة في التعلم
هناك العديد من المنصات الإلكترونية عالية الجودة والموارد التعليمية المتاحة لتعليم الروبوتات. على سبيل المثال، توفر منصات مثل Khan Academy وScratch موارد تعليمية مجانية غنية للبرمجة والروبوتات، والتي يمكن أن تساعد الأطفال على تعلم أساسيات البرمجة ومبادئ التحكم في الروبوتات. بالنسبة للأطفال المهتمين بالإلكترونيات، يمكننا توجيههم للانضمام إلى مجتمعات الأجهزة مفتوحة المصدر مثل Arduino أو Raspberry Pi لتعلم التكنولوجيا الإلكترونية ومهارات البرمجة من خلال الممارسة.
بالإضافة إلى ذلك، يمكننا تشجيع الأطفال على المشاركة في بعض الدورات أو ورش العمل البرمجية عبر الإنترنت أو خارجها للتعلم وتبادل الأفكار مع أقرانهم. وعادة ما يتم توجيه هذه الدورات أو ورش العمل من قبل مرشدين محترفين يمكنهم مساعدة الأطفال على إتقان مهارات البرمجة والتحكم في الروبوتات بشكل أفضل.
إثارة الاستكشاف والفضول
إن الفضول وروح الاستكشاف من القوى الدافعة المهمة لتعلم الأطفال. يمكننا تنظيم "أيام العلوم" العائلية واختيار موضوع علمي كل أسبوع لإجراء التجارب والاستكشاف مع الأطفال. على سبيل المثال، يمكن أن يسمح بناء مروحة ذكية أو مشروع مرطب صغير للأطفال بحل المشكلات العملية من خلال الممارسة. لا تحفز هذه الأنشطة إبداع الأطفال وخيالهم فحسب، بل تسمح لهم أيضًا بتعلم المعرفة والمهارات العلمية من خلال الممارسة.
بالإضافة إلى ذلك، يمكننا اصطحاب الأطفال لزيارة متاحف الروبوتات أو متاحف العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات للسماح لهم بتجربة سحر التكنولوجيا بشكل مباشر. ومن خلال التفاعل مع المحترفين، يمكن للأطفال اكتساب فهم أعمق لآفاق تطوير وتطبيق الروبوتات والمجالات ذات الصلة.
التعاون بين الوالدين والطفل لإنشاء المشاريع
إن تحديد أهداف المشاريع الصغيرة مع الأطفال وإكمالها بشكل تعاوني يعد وسيلة مهمة لتعزيز العلاقات بين الوالدين والطفل وتنمية قدرات الأطفال. يمكننا أن نبدأ بمشاريع بسيطة، مثل صنع سيارة صغيرة تعمل بالطاقة الشمسية أو لعبة إلكترونية بسيطة. وعلى الرغم من أن هذا قد يكون تحديًا للآباء الذين ليس لديهم خلفية في العلوم والبرمجة، فإن عملية البحث عن المواد ومناقشة اتجاهات المشروع والبناء العملي بين الآباء والأطفال يمكن أن تنمي العمل الجماعي وقدرات حل المشكلات لدى الأطفال. هذه التجارب مفيدة لتعلم مشاريع الروبوت المستقبلية للأطفال وغيرها من جوانب التنمية.
اقتراحات لمسار التعلم
إذا كنت تبحث عن مسار تعليمي موصى به لتعلم الروبوتات للأطفال، فيرجى قراءة خطة التعلم التي وضعها فريقنا بعناية بعد مناقشات متعمقة. تهدف هذه الخطة إلى مساعدة الأطفال على إتقان تكنولوجيا الروبوتات تدريجيًا وإجراء التعلم المستهدف وفقًا لاهتماماتهم وقدراتهم.
مسار المبتدئين
بالنسبة للأطفال الذين بدأوا للتو في استكشاف تكنولوجيا الروبوتات، نوصي بالبدء بالمعرفة الأساسية. يمكن للأطفال تعلم بعض مفاهيم البرمجة الأساسية مثل المتغيرات والحلقات والعبارات الشرطية وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يعد فهم المبادئ الأساسية ومكونات الروبوتات أمرًا بالغ الأهمية. من خلال بناء نماذج روبوت بسيطة، يمكن للأطفال التعرف تدريجيًا على العمليات الأساسية وطرق التحكم في الروبوتات. مجموعات الموصى بها للمبتدئين: Arduino، Micro: bit، ESP32.
المسار المتوسط
بمجرد أن ينشئ الأطفال أساسًا متينًا في مرحلة المبتدئين، يمكنهم الانتقال إلى المرحلة المتوسطة للتعمق في مهارات البرمجة الأكثر تعقيدًا وتقنيات الروبوت. في هذه المرحلة، يمكن للأطفال تعلم مفاهيم البرمجة المتقدمة مثل البرمجة الموجهة للكائنات، وهياكل البيانات، والخوارزميات، وما إلى ذلك. في الوقت نفسه، يمكنهم البدء في استكشاف مشاريع الروبوت الأكثر تعقيدًا مثل الملاحة المستقلة، والتعرف على الكلام، ومعالجة الصور، وما إلى ذلك. لمساعدة الأطفال على إتقان هذه التقنيات بشكل أفضل، يمكن للوالدين تشجيعهم على المشاركة في مسابقات الروبوتات الصعبة أو المشاريع مثل مباريات كرة القدم الروبوتية أو عروض رقص الروبوت. مجموعات الموصى بها للمتوسطين: سلسلة المخترع، سلسلة سيارات الروبوتات.
المسار المتقدم
يمكن للأطفال الذين اكتسبوا بالفعل أساسًا معينًا في تكنولوجيا الروبوت اختيار التقدم إلى المرحلة عالية المستوى لاستكشاف المجالات المتطورة في تكنولوجيا الروبوت. في هذه المرحلة، يمكن للأطفال تعلم التقنيات المتقدمة مثل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي وما إلى ذلك، وتطبيقها على مشاريع الروبوت. يمكنهم محاولة تطوير الروبوتات ذات قدرات التعلم الذاتي واتخاذ القرار، مثل السيارات ذاتية القيادة وروبوتات المنزل الذكي وما إلى ذلك. علاوة على ذلك، يمكن للأطفال المشاركة في مشاريع بحثية مبتكرة في مجال الروبوتات والتعاون مع المحترفين للارتقاء بتطوير تكنولوجيا الروبوت. مجموعات موصى بها للمتعلمين المتقدمين: مجموعات Raspberry Pi.
وفي الختام
وفي الختام، فإن تعليم الروبوتات أمر بالغ الأهمية لتعزيز الصفات الشاملة للطلاب في عصر الروبوتات. ومن خلال اختيار منصات الروبوتات المناسبة، وتحسين المهارات، والتركيز على الممارسة، ودمج المعرفة متعددة التخصصات، يمكن للآباء والمعلمين خلق بيئة تعليمية مواتية للروبوتات في المنزل والمدرسة، مما يضع أساسًا متينًا للتنمية المستقبلية للأطفال.