TEKTRAIN ΕΡΓΟ
Η συνεχής εξέλιξη στην επιστήμη της πληροφορικής, του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT), της Ρομποτικής και της τεχνολογίας γενικότερα έχει ως αποτέλεσμα την εισαγωγή και χρήση νέων τεχνολογιών στην καθημερινότητα των ανθρώπων. Μέσω της καθημερινής χρήσης Η/Υ, έξυπνων συσκευών (smartphones / tablets) αλλά και διαφόρων άλλων ηλεκτρονικών συσκευών, τα παιδιά έρχονται σε επαφή με τις σύγχρονες τεχνολογίες από μικρή ηλικία (6-7 ετών), διαμορφώνουν μια φιλικότερη αντίληψη προς αυτές σε σχέση με προηγούμενες γενιές και αυτό οδηγεί στην αυθόρμητη τεχνική και τεχνολογική εκπαίδευσή τους. Επιπρόσθετα ο τομέας του προγραμματισμού Η/Υ διεισδύει δυναμικά στα ελληνικά σχολεία διδάσκοντας στα παιδιά πως να χρησιμοποιούν πληθώρα εργαλείων λογισμικού για την επίλυση πραγματικών προβλημάτων.
Το TekTrain προτείνει μία καινοτόμο αρχιτεκτονική πάνω στην οποία θα αναπτυχθεί ένα πλαίσιο λογισμικού (Software Framework) και μία σειρά από έξυπνες συσκευές παρέχοντας έτσι τα απαραίτητα εργαλεία και διεπαφές ώστε η εκπαίδευση παιδιών και νέων σε τεχνολογίες αιχμής, με έμφαση στη ρομποτική, να είναι εύκολη και γρήγορη. Οι προτεινόμενες εργασίες χωρίζονται σε 4 άξονες:
Σχεδίαση και ανάπτυξη έξυπνης συσκευής με διαδραστικές διεπαφές. Ο πρώτος άξονας του έργου αφορά στη δημιουργία μίας έξυπνης συσκευής που θα περιλαμβάνει συγκεκριμένους αισθητήρες και ενεργοποιητές (κάμερα, μικρόφωνα, αισθητήρες απόστασης, κινητήρες κ.α.) οι οποίοι θα μπορούν να προσαρμόζονται κατά βούληση. Βασισμένο στις αρχές της μοντελοστραφούς σχεδίασης λογισμικού, το TekTrain θα επιτρέπει στους χρήστες με σχετικά μικρή εμπειρία και τεχνογνωσία, μέσω μίας βιβλιοθήκης λογισμικού, τη λήψη πληροφορίας από τους αισθητήρες και την ενεργοποίηση στοιχείων αυτής.
Υλοποίηση δικτυακών υπηρεσιών νέφους για την παροχή εξειδικευμένων αλγορίθμων κατά την σχεδίαση και εκτέλεση των εφαρμογών στις έξυπνες συσκευές. Ο δεύτερος άξονας του έργου στοχεύει στην παροχή δικτυακών υπηρεσιών νέφους οι οποίες υλοποιούν εξειδικευμένους αλγορίθμους στους τομείς της μηχανικής όρασης, επεξεργασίας ήχου κ.α. οι οποίοι τυγχάνουν ευρείας χρήσης στο χώρο της ρομποτικής και συγκεκριμένα στον τομέα της υπολογιστικής νοημοσύνης. Χάρη στις υψηλού αφαιρετικού επιπέδου γλώσσες που παρέχει το TekTrain για τον προγραμματισμό της συσκευής TekTrain, οι δικτυακές αυτές υπηρεσίες θα μπορούν να χρησιμοποιούνται κατά την δημιουργία “έξυπνων” εκπαιδευτικών εφαρμογών με ελάχιστο κόπο.
Υλοποίηση δικτυακής πλατφόρμας λογισμικού η οποία θα παρέχει μία σειρά από εργαλεία και διεπαφές για την σχεδίαση, ανάπτυξη, αποθήκευση και διανομή εφαρμογών. Ο τρίτος άξονας εστιάζει στην υλοποίηση μίας δικτυακής πλατφόρμας μέσω της οποίας ο χρήστης θα μπορεί να δημιουργεί εφαρμογές αξιοποιώντας γραφικές γλώσσες τύπου drag and drop ή γλώσσες τύπου Scratch[1] οι οποίες επιτρέπουν τους μαθητές να επικεντρωθούν στην ανάπτυξη της αλγοριθμικής σκέψης και της κατανόησης των βασικών εννοιών της ρομποτικής και του διαδικτύου των πραγμάτων, δίχως να απαιτείται χρονοβόρα εκμάθηση τυπικών γλωσσών προγραμματισμού.
Πιλοτική δοκιμή της πλατφόρμας και των δικτυακών υπηρεσιών σε συνδυασμό με την ανεπτυγμένη έξυπνη συσκευή και αξιολόγηση της χρηστικότητας και της αποτελεσματικότητας τους. Τέλος, η δικτυακή πλατφόρμα θα υποστηρίζει την αποθήκευση και τον διαμοιρασμό των υλοποιημένων εφαρμογών στα πρότυπα των Application Stores διευκολύνοντας την λήψη και την εκτέλεση τους σε οποιαδήποτε έξυπνη συσκευή με απλά βήματα.
Για το λόγο αυτό διενεργήθηκαν δύο Focus Groups, στις οποίες έλαβαν χώρα συνεντεύξεις με εκπαιδευτικούς, προκειμένου να αναδειχθούν οι πραγματικές τους ανάγκες και δυσκολίες κατά τη διδασκαλία ρομποτικής στο σχολικό περιβάλλον. Η πρώτη επικεντρώθηκε στις λειτουργίες που θα πρέπει να έχει το TekTrain για να ανταπεξέλθει στον εκπαιδευτικό του σκοπό καθώς και στα μορφολογικά χαρακτηριστικά της συσκευής και του γραφικού περιβάλλοντος αυτού, ώστε να είναι ελκυστικό για τα παιδιά. Η δεύτερη επικεντρώθηκε σε ποιοτικά χαρακτηριστικά που πρέπει να έχει το TekTrain έτσι ώστε να είναι ασφαλές για χρήση στο σχολείο, να μπορεί να ανταπεξέλθει με βάση τις υπάρχουσες σχολικές υποδομές στις ανάγκες δικτύωσης που έχει, να παρέχει γραφικές διεπαφές ικανά εύχρηστες για τις ηλικιακές ομάδες στις οποίες απευθύνεται και να επιτρέπει τη χρήση του από το μέγιστο δυνατό αριθμό παιδιών, καταπολεμώντας στο μέτρο του δυνατού τον κοινωνικό αποκλεισμό παιδιών με ιδιαίτερες ανάγκες.
Το αποτέλεσμα των ομάδων εργασίας κατέδειξε τις βασικές ανάγκες για την εκπαίδευση ρομποτικής στο σχολείο, όπως είναι η δυνατότητα σταδιακής εκμάθησης του ορθού τρόπου χρήσης αισθητήρων, ενεργοποιητών και έξυπνων αλγορίθμων κατά τη δημιουργίας μιας εφαρμογής, καθώς και τη δυνατότητα χρήσης γραφικών γλωσσών που δεν απαιτούν μακρά εκπαίδευση στις έννοιες του προγραμματισμού αλλά επιτρέπουν στα παιδιά να επικεντρωθούν στο προς επίλυση πρόβλημα. Επιπλέον αναδείχθηκε η ανάγκη παροχής δυνατότητας συνεργασίας ανάμεσα σε εκπαιδευτικούς προκειμένου να στηρίξουν με τον καλύτερο δυνατό τρόπο την εκπαιδευτική διαδικασία, με ταυτόχρονη δυνατότητα επίβλεψης των επιδόσεων των μαθητών τους με τέτοιο τρόπο που τους επιτρέπει να εντοπίζουν εξατομικευμένα τις δυσκολίες τους. Τέλος, είναι ιδιαίτερα σημαντική η δυνατότητα εύκολης ενημέρωσης των γονέων για τις εκπαιδευτικές δραστηριότητες που λαμβάνουν χώρα με αντικείμενο τη ρομποτική, ώστε να ενθαρρύνουν, να ωθούν και να στηρίζουν τα παιδιά τους προς την κατανόηση και χρήση των νέων τεχνολογικών.
Μεθοδολογία Υλοποίησης
Η αρχιτεκτονική του συστήματος χωρίζεται σε δύο διακριτές οντότητες: στη διαδικτυακή Πλατφόρμα λογισμικού και στην έξυπνη συσκευή.
Η Πλατφόρμα υλοποιείται στο υπολογιστικό νέφος (cloud) και ενσωματώνει βάση δεδομένων με οντολογικές και μη συσχτίσεις, αλγορίθμους εξόρυξης πληροφορίας από το διαδίκτυο και έξυπνους αλγορίθμους.
