Sissejuhatus koolirobootikasse

Aine "Koolirobootika I" annab põgusa ülevaate koolirobootika teemadest põhikooli I-III kooliastmetes ning gümnaasiumiastmes.

Neile, kellel on juba tekkinud sügavam huvi gümnaasiumi koolirobootika vastu, soovitame tutvuda Tartu Ülikooli tasuta e-kursusega "Robootikast puust ja punaselt" https://sisu.ut.ee/robot/avaleht, mille sissejuhatavaid videoid kasutame ka selles peatükis.

Robot

Kõigepealt vaatame, mis on robot ja robootika, kust on üldse pärit esimene robot ning milline on olnud areng robootika valdkonnas.

Millistena kujutatakse roboteid filmides ja kes mõtles roboti välja.

Nagu ka videost kuulsime, on sõna robot pärit tšehhikeelsest sõnast "robota" ehk orjus, orjatöö. Wikipedia ütleb, et robot on ümberprogrammeeritav isetoimiv masin, mida kasutatakse inimese liikumist, tajumist ja mõtlemist asendavais töödes (näiteks esemete teisaldamisel, tööriista käsitsemisel, keskkonna jälgimisel ja uurimisel). Eristatakse tööstus-, sõjandus-, uurimis-, meditsiini-, põllumajandus- ja majapidamisroboteid. Robotil iseloomulikeks tunnusteks on tavaliselt ühe- või mitmekäeline manipulaator ja programmjuhtimisseade.

Vaatame, mis teeb ühest masinast roboti:

Maailma esimesed robotid ehitati eelmise sajandi 60-ndatel aastatel tehase tootmistöö jaoks. Kõige esimeseks robotiks loetakse 1961. aasta kevadel tööd alustanud General Motorsi autotehase robotit nimega Unimate. Selle roboti ülesandeks oli autode uste valuvormi valatud käepidemete basseinis jahutamine, et need seejärel edasiseks töötlemiseks liinile suunata. Töö oli inimesele ohtlik, sest valuvormist tuli välja võtta kuumusest veel punaseid detaile, mis lisaks levitasid inimesele ohtlikke gaase. Robotid on tänaseks jõudnud juba pea kõikidesse eluvaldkondadesse: tehased, haiglad, koolid, kodud jms.

Robootika

Robootika ehk robotitehnika (ingl robotics) on teaduse ja tehnika haru, mis käsitleb robotite disaini, ehitust, tootmist ja töötamist. Robootika on tihedalt seotud mehaanika, informaatika, elektroonika ja muude teadusharudega. Oluline on pidada kinni ka põhitõdedest robotite ja robootikaga tegelemisel: robot ei tohi oma tegevuse ega tegevusetusega inimesele kahju teha; robot peab täitma inimese antud korraldusi, kui need pole vastuolus esimese seadusega; robot peab kaitsma oma olemasolu, kuni see ei lähe vastuollu esimese ega teise seadusega.

Koolirobootika

Robootika sidumine erinevate õppeainetega sõltub sellest, kui palju ja milliseid huvitavaid lisaseadmeid, andureid on asutused, koolid muretsenud. Väga lihtne on kasutada robootikat füüsikas ja matemaatikas. Kunstis ja tööõpetuses saame neid ka disainida. Aga miks ei võiks robot jutustada meile lugu Kalevipojast või küsida meilt mõistatustele vastuseid, mis on hoopis inglise või vene keeles? Või kehalises kasvatuses registreerida ära, kes on finišijoone ületanud? Tööõpetuses saab aga luua näiteks roboti, mis põrandalt tolmu ära pühib. Ainult vahenditest siiski ei piisa, väga olulisel kohal on inimesed, kes tunnevad ise robootika vastu huvi ja on valmis oma teadmisi nii lastele kui ka teistele õpetajatele edasi andma. Eesti koolides võib kohata väga erinevaid robootika õpetamise vorme. Osades koolides on robootika tehnoloogiaõppe üks osa, väga paljudes koolides toimuvad aktiivselt robootikaringid. Gümnaasiumi astmes võib robootikat leida ka õppekavast. Lisaks on ka aineõpetajaid, kes on proovinud II ja III kooliastmes robootika abil reaalaineid õpetada. Gümnaasiumi riiklik ainekava: Riigi teataja.

Lõimumine. Soovitav on leida robootika ühisosa ka mõne teise õppeainega. Matemaatika, füüsika, loodusõpetus, tööõpetus, kunstiõpetus on selleks üsna loogilised valikud. Muidugi tuleks vaadata koos vastava aine õpetajatega õppekava, et leida ühised huvid. Juhul kui tavaaine õpetaja kasutab oma aine õpetamisel robootika vahendeid, siis oleks soovitav enne läbida vastav koolitus, kus jagatakse peale tehniliste teadmiste ka parimaid praktikaid, sest teiste kasulikud näpunäited tõstavad motivatsiooni asjaga edasi tegeleda. Kui aga ei ole võimalust koolitusel käia, siis tuleb alustada lihtsatest asjadest ja väiksed võidud viivadki lõpuks suurte asjadeni.

Hariduslikud robotid

Kaua aega oli üheks peamiseks koolis kasutatavaks robootikakomplektiks LEGO Mindstorms NXT. Seda, kuidas LEGO hariduslike klotside areng on toimunud, saad lugeda Siit. Tänaseks on olukord teine - viimastel aastatel on hariduslike robotite valik muutunud palju suuremaks. Populaarsust on võitnud sellised robotid nagu Bee-Bot, Blue-Bot, MakeyMakey, Edison, LittleBits, VEX robotid, Arduino, Rasperry Pi, mBot, Ozobot, Robootika kodulabori komplekt jne. Lisamaterjali nende kohta saad lugeda HITSA kodulehelt ProgeTiigri kogumik.

Robootikaringid

Enamasti on robootika tunnis või ringis kuni 12 õpilast. See on ka optimaalne, soovitatud õpilaste arv klassis ühele robootikaõpetajale. Suurema grupiga võivad tulemused jääda saavutamata, sest õpetaja ei jõua kõigi õppuriteni. Vaata ka Sven Hendriksoni nõuandeid tehnoloogia huviringi juhendamiseks.

Ringi loomine ja juhendamine

Võimalusi kuidas ringitööd alustada ja korraldada on mitmeid.

Koolis robootikaringi loomine. Kui koolis on vahendid, juhendaja ja sobiv ruum, siis pole robootikaringiga alustamine keeruline. Käesolevaks ajaks on peaaegu igas koolis robootika vahendid olemas. Peamine puudus on juhendajatest. Paljude aineõpetajate koormus on reeglina nii suur, et pole aega robootikaga tegelemiseks. Kindlasti eeldab see lisaks vabale ajale ka õpetaja suurt huvi robootika vastu. Üldiselt, koolides toimuvad robootikaringid on lastele kõige paremini kättesaadavad.

Ettevõte loob oma töötajate lastele ringi. On päris mitmeid näiteid sellest, et ettevõte loob oma töötajate lastele ise robootikaringi, kasutades selleks oma ruume ja vahendeid. Ringi juhendaja võib leida nii oma töötajate hulgast kui ka väljaspoolt.

Huvikooli loomine, mis pakub lastele robootikaalast huviharidust. Robootika huvikooli loomine on juba märksa keerulisem ettevõtmine. Seda reguleerivad huvikooli seadus, erakooliseadus, huvihariduse standardid jms. Huvikooli loomiseks on võimalik taotleda stardiraha. Näiteks, töötukassa ettevõtluse alustamise toetus, EAS'i toetused ja NutiLabori starditoetus.

Võistlused ja konkursid

Võistlused ja konkursid omavad tähtsat rolli tehnoloogiaalastes huviringides õpimotivatsiooni säilitamisel ja tõstmisel. Kuni algkooli lõpuni ei ole õpimotivatsioon ja huvi reeglina probleemiks. Vanemaks saades võib huvi hakata kaduma, mille üheks põhjuseks võib pidada väljundite puudumist. Õpilasele, kes osaleb huviringis juba mitmendat aastat, on vaja pakkuda erinevaid väljundeid, kas võistluste või konkursside näol. Õnneks on meil selleks mitmeid võimalusi. Eriti hea on olukord robootikas, kus igal sügisel toimub Robotex ja igal kevadel RoboMiku lahing, samuti veel iga-aastased FIRST LEGO League ja FIRST LEGO League Junior üritused. Esimesed kaks on puhtakujulised võistlused, kus eesmärgiks on ehitada robot ja vahetus konkurentsis välja selgitada, kelle robot on parem. FIRST LEGO League rakendab projektõppe põhimõtet, kus roboti ehitamisega koos tuleb esitleda ka projekti, seejuures rõhutades ja soodustades õpilaste ning meeskondade omavahelist koostööd. Juhendamise seisukohalt on võistlustel ja konkurssidel osalemine õppimise üks vormidest. Kuigi võidutahe on inimloomuses, siis tuleb õpilasteni viia sõnum, et võistlustel osalemine on eelkõige õppimine. Kui sellega kaasneb ka hea tulemus, siis see on pigem lisaboonus. Võistlus ei ole lõppeesmärk, vaid pigem ringitöö üks õppemeetod. Sellistel üritustel osalemine aitab õpilastel aru saada oma arengutasemest, kui hästi ta midagi teha oskab. Kindlasti tuleks õpilasi julgustada suhtlema kaasvõistlejatega ning nende töödega tutuvuma. See annab õpilasele ideid, mida ta tulevikus ise rakendada. Reeglina suureneb seeläbi ka õpilase huvi ja kasvab õpimotivatsioon. Võistlustel ja konkurssidel osalemise oluliseks etapiks on kindlasti võistlusjärgne analüüs ja arutelu. Läbi selle saab panna õpilasi mõtlema oma tehtud tööle, sellele mis läks hästi ja mida järgmise ürituse jaoks paremini teha, saab analüüsida teiste õpilaste huvitavaid lahendusi.

Eesti koolirobootika arendajad

Robootika valdkonna arendamisega tegelevad Eestis mitmed organisatsioonid ja toetajad. Lisaks HITSA'le ja ülikoolidele võiks välja tuua NutiLabori ja MTÜ Robootika. Robootikaga tegeletakse päris paljudes koolides, kas õppekavas olevate ainetundidena või ringitundidena. Odavamate robootikakomplektide kättesaadavus võimaldab robootikaga tegeleda kodudes, väikestes gruppides. Aeg-ajalt pakutakse koolitusi ka lapsevanematele. Õppematerjalide koostamisel on suure töö ära teinud Janika Leoste ja Heilo Altin, aga samas ka paljud õpetajad koolides ning lasteaedades.

Juhendid

1. Kuidas luua IT-alast huviringi ettevõttes?
2. Tehnoloogiaalase huviringi juhendamine
3. Robootikaringi tööplaan

Kasutatud materjalid

1. TÜ MOOC "Robootikast puust ja punaselt". https://sisu.ut.ee/robot/avaleht
2. https://et.wikipedia.org/wiki/Robot
3. Altin, H. Robootikaringi tundide materjalid. https://drive.google.com/drive/folders/0B92R-6HlwrdaeU1JYm5zYU9ybzg
4. ProgeTiiger. Robootika. http://www.progetiiger.ee/book#robootika
5. Hendrikson, S. Huviringi juhendamise nõuanded. https://drive.google.com/drive/folders/0B794LYINGFziMWFDWkswUl9TQ3c