Образовательная робототехника
Образовательная робототехника обучает проектированию, анализу, применению и эксплуатации роботов. К роботам относятся шарнирно-сочлененные роботы, мобильные роботы или автономные транспортные средства. Образовательную робототехнику можно преподавать от начальной школы до программ магистратуры. Робототехника также может использоваться для мотивации и облегчения обучения другим, часто фундаментальным темам, таким как компьютерное программирование, искусственный интеллект или инженерное проектирование. [1]
Образование и обучение [ править ]
Инженеры-робототехники проектируют роботов, обслуживают их, разрабатывают для них новые приложения и проводят исследования, направленные на расширение потенциала робототехники. [2] Роботы стали популярным образовательным инструментом в некоторых средних и старших школах, а также в многочисленных молодежных летних лагерях, повышая интерес учащихся к программированию, искусственному интеллекту и робототехнике. Курсы информатики первого года обучения в нескольких университетах теперь включают в себя программирование роботов в дополнение к традиционным курсам, основанным на разработке программного обеспечения. [3]
Категория Образовательная робототехника [ править ]
Категории образовательных роботов, которые имеют более одной категории. Его можно разделить на четыре категории, и это основано на их физическом дизайне, методе кодирования и методе обучения . Эти категории также можно использовать для определения типа робота, который следует использовать, и получения необходимых результатов для класса. Очевидно, что закодированные роботы используют физические средства кодирования вместо кодирования с помощью экранов. [4]
Инициативы в школах [ править ]
Лихим был роботом-учителем, в который была запрограммирована учебная программа класса, а также определенная биографическая информация о 40 учениках, для обучения которых он был запрограммирован. [5] Лихим мог синтезировать человеческую речь, используя дифонный синтез . [6] Он был изобретен Майклом Дж. Фрименом в 1974 году и был опробован в классе четвертого класса в Бронксе , Нью-Йорк. [7]
С 2014 года такие компании, как Cytron Technologies, внедряются в школы и учебные центры со своим реконфигурируемым роботом. Робототехника, спроектированная так, чтобы ее было легко и безопасно собирать и программировать, стала очень доступной для маленьких детей, не имеющих навыков программирования, и даже для продвинутых пользователей высшего уровня. Образование в области робототехники активно пропагандировалось посредством роуд-шоу, научных ярмарок, выставок, семинаров, лагерей и совместно спонсируемых занятий, что принесло образование в области робототехники в массы.
Программы послесреднего образования [ править ]
Примерно с 1960 по 2005 год обучение робототехнике в высших учебных заведениях осуществлялось посредством факультативных курсов, дипломных работ и дизайнерских проектов, предлагаемых в рамках программ на получение степени по традиционным академическим дисциплинам, таким как машиностроение, электротехника, промышленный инжиниринг или информатика.
С 2005 года все больше университетов начали присуждать степени по робототехнике как отдельной дисциплине. [8] часто под названием «Роботизированная инженерия». По данным интернет-опроса преподавателей робототехники, проведенного в 2015 году: [9] Программы на получение степени и их оценки ежегодных выпускников перечислены ниже в алфавитном порядке. Обратите внимание, что здесь перечислены только официальные программы получения степени, в транскриптах или дипломах которых встречается слово «робототехника»; тогда как программы получения степени по традиционным дисциплинам с концентрацией курсов или темами диссертаций, связанных с робототехникой, намеренно опущены.
| Примерное количество степеней в области робототехники, присуждаемых ежегодно | ||||||
| учреждение | Страна | КАК | Незначительный | БС | РС | доктор философии |
| Государственный университет Аризоны | НАС | - | 20 | 40 | 10 | 4 |
| Университет Карнеги-Меллон | НАС | - | - | - | 79 | 17 |
| Технологический институт Джорджии | НАС | - | 160 | - | - | 16 |
| Государственный университет Айдахо | НАС | 12 | - | - | - | - |
| Университет Джонса Хопкинса | НАС | - | 10 | - | 10 | - |
| Государственный университет Лейк-Супериор | НАС | - | 20 | - | - | - |
| Лоуренсовский технологический университет | НАС | - | - | 10 | - | - |
| Университет Миллерсвилля | НАС | - | - | 10 | - | - |
| Северо-Западный университет | НАС | - | - | - | 14 | - |
| Университет Эребру | Швеция | - | - | - | 5 | 3 |
| Государственный университет Орегона | НАС | - | - | - | 10 | 5 |
| Университет Роджера Уильямса | НАС | - | 10 | - | - | - |
| Технологический институт Роуз-Халмана | НАС | - | 20 | - | - | - |
| Школа горного дела и технологий Южной Дакоты | НАС | - | 5 | - | 3 | - |
| Политехнический университет Мадрида | Испания | - | - | - | 30 | 10 |
| Калифорнийский университет - Санта-Крус | НАС | - | - | 10 | - | - |
| Университет Центральной Флориды | НАС | - | 5 | - | - | - |
| Университет Детройта Мерси | НАС | - | - | 10 | - | - |
| Университет Генуи | Италия | - | - | - | 30 | 35 |
| Льежский университет | Бельгия | - | - | - | 10 | 1 |
| Массачусетский университет Лоуэлла | НАС | - | 20 | - | - | - |
| Университет Мэриленда | НАС | - | - | - | 10 | - |
| Мичиганский университет | НАС | - | - | - | 10 | 5 |
| Мичиганский университет-Дирборн | НАС | - | - | 10 | - | - |
| Университет Монпелье | Франция | - | - | - | 20 | 20 |
| Университет Небраски-Линкольн | НАС | - | ? | - | - | - |
| Университет Ольденбурга | Германия | - | - | - | 5 | 1 |
| Пенсильванский университет | НАС | - | - | - | 40 | - |
| Университет Южной Калифорнии | НАС | - | - | - | 10 | - |
| Вустерский политехнический институт | НАС | - | 10 | 95 | 60 | 5 |
| ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО ПРОГРАММ | 1 | 10 | 7 | 15 | 11 | |
| ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО ГОДОВЫХ СТЕПЕНЕЙ | 12 | 265 | 140 | 268 | 83 | |
Сертификация [ править ]
Альянс по стандартам сертификации робототехники (RCSA) — это международный орган по сертификации робототехники, который выдает различные сертификаты робототехники, связанные с промышленностью и образованием.
Летний лагерь робототехники [ править ]
Некоторые программы летних лагерей включают робототехнику в свою основную учебную программу. Кроме того, летние молодежные программы по робототехнике часто предлагают знаменитые музеи, такие как Американский музей естественной истории. [10] и Технический музей инноваций в Кремниевой долине, Калифорния, и это лишь некоторые из них. Посещение лагерей робототехники дает определенные преимущества. Он учит студентов, как использовать командную работу, устойчивость и мотивацию, а также принимать решения. Студенты учатся работать в команде, потому что большинство лагерей включают в себя увлекательные занятия, требующие командной работы. [11] Ожидается устойчивость и мотивация, поскольку, выполнив сложные программы, студенты чувствуют себя талантливыми и успешными после завершения программы. [11] Также студентам предоставляются уникальные ситуации, заставляющие их принимать решения для дальнейшего развития своей ситуации. [11]
Образовательная робототехника в специальном образовании [ править ]
Образовательная робототехника может быть полезным инструментом в дошкольном и специальном образовании. [12] Согласно журналу о новых перспективах в научном образовании, образовательная робототехника может помочь развить способности, которые способствуют самостоятельности и помогают им интегрироваться в общество. Социальные и личные навыки также можно развивать с помощью образовательной робототехники. [13] Используя Lego Mindstorms NXT , школьные учителя смогли работать с детьми среднего школьного возраста, чтобы разработать программы и улучшить социальные и личные навыки детей. Кроме того, навыки решения проблем и творческий подход были использованы при создании произведений искусства и декораций для размещения роботов. Другие исследования показывают преимущества образовательной робототехники в специальном образовании, поскольку они способствуют улучшению когнитивных функций, включая исполнительные функции . Это может привести к расширению способностей «решения проблем, рассуждения и планирования у типично развивающихся детей дошкольного возраста». [14] Через восемь недель еженедельных сорокапятиминутных групповых занятий с использованием Bee-Bot у детей школьного и дошкольного возраста с синдромом Дауна было обнаружено увеличение интереса, внимания и взаимодействия между сверстниками и взрослыми . Это исследование предполагает, что образовательная робототехника в классе также может привести к улучшению зрительно-пространственной памяти и умственного планирования. Более того, во время этого исследования исполнительные функции оказались возможными у одного ребенка. [15]
Ссылки [ править ]
- ^ Де Кристофорис, Пабло; Педре, Соль; Ниче, Матиас; Фишер, Томас; Пессак, Факундо; Ди Пьетро, Карлос (2013). «Поведенческий подход к образовательной робототехнике» . Транзакции IEEE по образованию . 56 (1): 61–66. Бибкод : 2013ITEdu..56...61D . дои : 10.1109/te.2012.2220359 . hdl : 11336/82666 . ISSN 0018-9359 . S2CID 10605482 .
- ^ «Профессия: Инженер-робототехник» . Принстонский обзор . 2012 . Проверено 27 января 2012 г.
- ^ Майор, Л; Кириаку, Т; Бреретон, ОП (16 ноября 2012 г.). «Систематический обзор литературы: обучение программированию новичков с помощью роботов» (PDF) . Программное обеспечение ИЭПП . 6 (6). ИИЭР: 502–513. дои : 10.1049/iet-sen.2011.0125 . Проверено 8 апреля 2017 г.
- ^ Анвар, Сайра; Баску, Николас Александр; Менекше, Мухсин; Кардгар, Асефе (8 июля 2019 г.). «Систематический обзор исследований по образовательной робототехнике» . Журнал исследований довузовского инженерного образования (J-PEER) . 9 (2). дои : 10.7771/2157-9288.1223 . ISSN 2157-9288 . S2CID 199082624 .
- ^ «1960 — Робот Руди — Майкл Фримен (американец)» . www.cyberneticzoo.com . 13 сентября 2010 г. Проверено 23 мая 2019 г.
- ^ Футурист . Мировое общество будущего. 1978. стр. 152, 357, 359.
- ^ Журнал Нью-Йорк . Нью-Йорк Медиа, ООО. 1979-07-30.
- ^ Ханнафорд, Блейк; Розен, Джейкоб; Фридман, Диана В.; Король, Соколиный Глаз; Роан, Филипп; Ченг, Лей; Глозман, Дэниел; Ма, Джи; Косари, Сина Ниа; Уайт, Ли (апрель 2013 г.). «Raven-II: открытая платформа для исследований в области хирургической робототехники» . Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии . 60 (4): 954–959. дои : 10.1109/TBME.2012.2228858 . ISSN 1558-2531 . ПМИД 23204264 . S2CID 14844311 .
- ^ Эспозито, Джоэл М. (сентябрь 2017 г.). «Состояние образования в области робототехники: предлагаемые цели по позитивному преобразованию образования в области робототехники в высших учебных заведениях». Журнал IEEE «Робототехника и автоматизация» . 24 (3). ИИЭР: 157–164. дои : 10.1109/MRA.2016.2636375 . S2CID 31886273 .
- ↑ Образование в Американском музее естественной истории. Архивировано 2 января 2011 г. в Wayback Machine.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с «Лагеря | Послешкольные мероприятия» .
- ^ Ди Баттиста, Сильвия; Пиветти, Моника; Моро, Мишель; Менегатти, Эмануэле (сентябрь 2020 г.). «Мнения учителей об образовательной робототехнике для учащихся с особыми потребностями: предварительное итальянское исследование» . Робототехника . 9 (3): 72. doi : 10.3390/robotics9030072 . hdl : 10446/178485 . ISSN 2218-6581 .
- ^ Пиксель (19 марта 2018 г.). Материалы конференции. Новые перспективы в научном образовании. 7-е издание . libreriauniversitaria.it Edizioni. ISBN 9788862929769 .
- ^ Барганья, С.; Кастро, Э.; Чекки, Ф.; Чиони, Г.; Дарио, П.; Дель'Омо, М.; ДиЛьето, MC; Ингуаджиато, Э.; Мартинелли, А. (16 июня 2018 г.). «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 .
- ^ Миллер, Дэвид П.; Нурбахш, Иллах (2016), Сицилиано, Бруно; Хатиб, Усама (ред.), «Робототехника для образования», Springer Handbook of Robotics , Springer Handbooks, Springer International Publishing, стр. 2115–2134, doi : 10.1007/978-3-319-32552-1_79 , ISBN 9783319325521
Внешние ссылки [ править ]
- «Робототехника НАСА — Проект Альянса робототехники» . robotics.nasa.gov . Проверено 7 октября 2015 г.
| Основные статьи |  | |
|---|---|---|
| Типы | ||
| Классификации | ||
| Передвижение | ||
| Навигация и картографирование | ||
| Исследовать | ||
| Компании |
| |
| Связанный | ||
