Een doorlopende leerlijn
     voor Robotica

      Robotica op school
        Peter van Lith
      5 November 2009




   ...
Doelstelling
• Inzicht in de opbouw en didactische achtergronden van robotica
  onderwijs in Nederland

   – Basisschool
 ...
Inhoud

•   Techniek in het Onderwijs
•   Robotica op school
•   Primair Onderwijs
•   Voortgezet Onderwijs
•   Hoger Onde...
Keuze voor techniek
• In vrijwel alle Europese landen daalt de instroom van technische
  studies.
• Dank zij veel maatrege...
Waarom Robotica

• Robotica is leuk en interessant
• Ontwerpen, Construeren en Programmeren
• Robotica breed vakgebied:
  ...
Waarom Voetbal
•   Schaken is lang het onderzoeksonderwerp voor
    AI geweest
•   We hebben meer nodig dan alleen redener...
Een doorlopende leerlijn
•   Zorg dat leerlingen snel een eerste resultaat behalen
•   Drie verschillende niveau’s
•   Gel...
Geleidelijke toename complexiteit
• Conceptueel niveau                                Conceptueel
   – WAT moet de robot d...
Gebruik van een simulator

• Testen zonder robot                      Simulator

• Laten zien wat de robot   Conceptueel  ...
Verband met andere vakken
• Constructie
   – Bouw je eigen robot
• Natuurkunde
   – Ruis en onbetrouwbare
     sensoren en...
RoboCup Junior
• Drie niveaus
   – Primary             9 – 14 jaar
   – Secondary          15 – 18 jaar
   – Profielwerkst...
Dansen - Start met patronen
•   Ontwerp en bouw een robot
•   Kies de muziek uit
•   Maak een choreografie
•   Ontwerp en ...
RoboCup Jr Dansen
•   Zelf robotje bouwen
•   Muziek kiezen
•   Choreografie maken
•   Kleding maken
•   Show opvoeren van...
Rescue- Volg een lijn
Lijnvolgers
   –   Simple line follower
   –   Verander speed, angle en color




                  ...
Rescue- Volg een lijn
• Volg de zwarte weg
• Neem eventueel de gele
  kortere weg
• Zoek het slachtoffer en duw
  het naar...
RoboCup Junior Rescue
• Moet het pad volgen
• Daarna het poppetje zoeken
  en naar de kant duwen
• Record is 36 sec




  ...
Voetbal- een uitdaging
•   Bouw en programmeer twee robots
•   Aanvaller en verdediger
•   Actieve electronische bal
•   W...
RoboCup Junior Voetbal
•   Zelf bouwen en programmeren
•   Gebruik van kits
•   Eenvoudig veld
•   Actieve bal
•   WK 2009...
Primair Onderwijs

•   Techniek in het Onderwijs
•   Robotica op school
•   Primair Onderwijs
•   Voortgezet Onderwijs
•  ...
Educatieve fasen
• Bouw de robot
   – Basis niveau, hulp van docenten
   – VO niveau, leerlingen doen het zelf
• De basis ...
Conceptueel - Wat is het probleem
•   Concentratie op WAT gedaan moet worden
•   Beginnen met Rescue / Dance
•   Voetbal i...
Het Conceptuele Niveau
•   Concentreren op WAT er gedaan moet worden
•   Ook aantrekkelijk voor niet-beta leerlingen
•   B...
Lijnvolgers
• De lijnvolger doet bijna al het werk al
• Wat leer je dan nog ?
    – De stop conditie
    – Het instellen v...
Kalibratie
• Het is belangrijk te begrijpen hoe de sensoren omgaan met de
  overgang van groen naar zwart




            ...
Voortgezet Onderwijs

•   Techniek in het Onderwijs
•   Robotica op school
•   Primair Onderwijs
•   Voortgezet Onderwijs
...
Onderbouw VO
• Zelf een lijnvolger maken
   – Sensoren uitlezen
   – Motoren starten / stoppen
   – Snelheid en hoek regel...
Fysiek – Hoe werkt het
1.   Programmeren
2.   Het gebruik van Variabelen
3.   Het gebruik van Subroutines
4.   Sensoren

B...
Rescue - Fysiek

•   De eerste lijnvolger
•   Automatische kalibratie
•   Handmatige kalibratie




                      ...
Hele School




              29
WK 2006
• 2 Scholen: Vossius
  Amsterdam en Mendel
  Haarlem
• Hadden geen
  werkende robot
• Testen net als bij
  volwass...
WK 2009
• 4 Scholen: Vossius Amsterdam en Mendel Haarlem, Cosmicus
  Rotterdam en Wolfsbos Hogeveen
• Vossius eindigde als...
Voortgezet Onderwijs - Bovenbouw

•   Techniek in het Onderwijs
•   Robotica op school
•   Primair Onderwijs
•   Voortgeze...
Programma Niveau
• Leerlingen willen zelf dingen gaan maken
• Geen Iconen meer maar ‘echt’ programmeren
   – NQC/NXC of Ja...
Programma niveau
•   Programma geschreven in Java
•   Simulator voert code uit
•   Programmeer Rescue en Voetbal programmm...
NLT Robotica
• Rescue is basis voor de lessen
   –   FleeBehavior en CuriousBehavior
   –   Parcours volgen via programma
...
ITSLab
• In het ITSLab projecten uitvoeren aan de Universiteit
    –   JoBot Junior
    –   JavaCam
    –   Lego NXTCam
  ...
Zelfbouw
• Dat smaakt naar meer




                                    37
Helpen van Leerlingen
• Meer ervaren leerlingen helpen de beginners
• Jan ten Bokkel en Bas van Ijzendoorn van MendelColle...
Profiel Werkstukken
• Met Lego zelf een plotter bouwen
• Geprogrammeerd in Java met de Java Simulator




                ...
Hoger Onderwijs

•   Techniek in het Onderwijs
•   Robotica op school
•   Primair Onderwijs
•   Voortgezet Onderwijs
•   H...
Gebruik van camera als sensor
• Is heel moeilijk
• Waar ben ik
• Waar is het doel en
  de bal
• Waar zijn de spelers
JavaCam Project
• JavaCam project met camera op robotje
• Java sofware in simulator




                                  ...
JavaCam
• Beeldanalyse in Simulator




                                        43
Universitair Onderwijs

•   Techniek in het Onderwijs
•   Robotica op school
•   Primair Onderwijs
•   Voortgezet Onderwij...
Docenten vs Leerlingen
• De meeste NLT docenten hebben
  moeite met ICT
• Veel scholen hebben problemen
  met het installe...
Cursussen voor docenten
•   RoboCup cursussen op Conceptueel en Fysiek niveau
•   NLT Robotica module in Java / Eclipse
• ...
MasterClasses voor leerlingen
• Leerlingen die meer willen, kunnen een masterclass volgen
  aan de Universiteit van Amster...
Speciale projecten
• Profielwerkstukken of eigen ontwerp




                                                       48
Voetballende robotjes
• Kleinere robots zijn stabieler te maken
Speciale opdrachten
• Ingooien van de bal




                                              50
Voetballende robots
• Doelpunten maken




                                           51
Mensen vs Robots

• De mensen krijgen het al moeilijker




                                                   52
De workshop
• 8 lessen in 2 fasen
• Deel 1 – De simulator
   – Rijd rechtuit
   – Stop op de zwarte lijn
     + kalibratie...
De workshop
• Workshop met RoboPAL-4-NXT
• Conceptueel niveau
• In een uur tijd leer je de rescue
  wedstrijd te programme...
Doelstelling
• RoboCup Junior Nederland is op zoek naar docenten die meer
  willen doen met robotica
• Regionale steunpunt...
Een doorlopende leerlijn
     voor Robotica

      Robotica op school
        Peter van Lith
      5 November 2009
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Een Doorlopende Leerlijn Voor Robotica

1,687 views
1,568 views

Published on

Verzorgd door: Peter van Lith

Om leerlingen enthousiast te maken voor techniek, computers, programmeren en robotica is de afgelopen jaren een didactische methode ontwikkeld die leerlingen van 9 tot 19 jaar stap voor stap leert robotjes te ontwerpen, bouwen en te programmeren. Met de resultaten hiervan kunnen ze meedoen aan wedstrijden die lokaal, landelijk, internationaal en op wereldniveau worden gehouden. Dit jaar werd het team van Vossius in Amsterdam tweede bij de wereldkampioenschappen na gedurende vier jaar met deze wedstrijden mee te hebben gedaan. De methode gaat uit van een drietal niveau’s waarbij de nadruk ligt op ontdekkend leren en het snel behalen van de eerste resultaten. Inzicht wordt geleidelijk aan verkregen door steeds meer diepgang en uitdagende opdrachten. Verschillende universiteiten bieden begeleiding aan voor scholen die met dit programma mee willen doen. Gezocht wordt naar docenten die willen helpen om deze benadering landelijk breder te gaan toepassen. Tijdens de I&I conferentie worden een aantal workshops gehouden waar zelf met de robotjes, de software en de methode kan worden gewerkt.

Published in: Education, Technology, Business
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,687
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
11
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Een Doorlopende Leerlijn Voor Robotica

  1. 1. Een doorlopende leerlijn voor Robotica Robotica op school Peter van Lith 5 November 2009 1
  2. 2. Doelstelling • Inzicht in de opbouw en didactische achtergronden van robotica onderwijs in Nederland – Basisschool – Middelbaar onderwijs – Hoger onderwijs – Opleidingen van docenten – Workshops voor leerlingen – Begeleiding leerlingen projecten • RoboCup Junior Nederland is op zoek naar docenten die meer willen doen met robotica 2
  3. 3. Inhoud • Techniek in het Onderwijs • Robotica op school • Primair Onderwijs • Voortgezet Onderwijs • Hoger Onderwijs • Universitair Onderwijs 3
  4. 4. Keuze voor techniek • In vrijwel alle Europese landen daalt de instroom van technische studies. • Dank zij veel maatregelen is de daling minder geworden • We willen kinderen meer vertrouwd maken met wetenschap en techniek • RoboCup Junior doet dat door kinderen vertrouwd te maken met het ontwerpen, bouwen en programmeren van robotjes • Dat vinden ze leuk en interessant • Maar leidt nog niet tot keuze voor een technisch vak 4
  5. 5. Waarom Robotica • Robotica is leuk en interessant • Ontwerpen, Construeren en Programmeren • Robotica breed vakgebied: – Werken in Teamverband – Toepassing van: • Natuurkunde, Biologie, Psychologie • Wiskunde, Informatica • Een breed scala aan onderwerpen – Mechanica & Engineering – Elektronica & Control – Sensoren & Communicatie 5
  6. 6. Waarom Voetbal • Schaken is lang het onderzoeksonderwerp voor AI geweest • We hebben meer nodig dan alleen redeneren • Zoek een uitdagend probleem dat interactie met de wereld, voortbewegen en redeneren combineert: – Win in 2050 met een team van humanoïde robots van de wereldkampioen voetbal 6
  7. 7. Een doorlopende leerlijn • Zorg dat leerlingen snel een eerste resultaat behalen • Drie verschillende niveau’s • Geleidelijke overgang van niveau’s • Leren door te ontdekken Simulator Conceptueel Fysiek Programma Code Generatie 7
  8. 8. Geleidelijke toename complexiteit • Conceptueel niveau Conceptueel – WAT moet de robot doen – Behaal snel eerste resultaat – Volg een lijn, zoek de bal etc • Fysieke niveau – HOE werkt de robot Fysiek – Technische uitleg, theorie komt later – Besturen motoren, uitlezen sensoren, sensor eigenschappen • Programma niveau – UITLEG hoe een programma werkt Programma – Voorbereiding op echt programmeren – Tonen van onderliggende code op basis van geleerde technieken 8
  9. 9. Gebruik van een simulator • Testen zonder robot Simulator • Laten zien wat de robot Conceptueel Fysiek Programma zal doen Code Generatie • Snellere resultaten • Ook thuis te gebruiken 9
  10. 10. Verband met andere vakken • Constructie – Bouw je eigen robot • Natuurkunde – Ruis en onbetrouwbare sensoren en motoren – Kalibratie • Wiskunde – Beschrijf een spiraal – Kinematica • Biologie – Reactief gedrag 10
  11. 11. RoboCup Junior • Drie niveaus – Primary 9 – 14 jaar – Secondary 15 – 18 jaar – Profielwerkstuk 18 – 19 jaar • Het motto van de wereldwijde RoboCup Junior Organisatie: – Creating a learning environment for today – Foresting understanding among human beings and – Technology for tomorrow Dansen Rescue Profielwerkstuk Voetbal Voetbal Basis Middelbaar Hoger 11
  12. 12. Dansen - Start met patronen • Ontwerp en bouw een robot • Kies de muziek uit • Maak een choreografie • Ontwerp en maak kostuums • Voer een show op van 2 minuten • Maak een video clip (optioneel) 12
  13. 13. RoboCup Jr Dansen • Zelf robotje bouwen • Muziek kiezen • Choreografie maken • Kleding maken • Show opvoeren van 2 minuten • Veld is 6 x 4 m • Robot mag niet over de lijn heen komen 13
  14. 14. Rescue- Volg een lijn Lijnvolgers – Simple line follower – Verander speed, angle en color 14
  15. 15. Rescue- Volg een lijn • Volg de zwarte weg • Neem eventueel de gele kortere weg • Zoek het slachtoffer en duw het naar de kant • Totaal 1.5 minuut 15
  16. 16. RoboCup Junior Rescue • Moet het pad volgen • Daarna het poppetje zoeken en naar de kant duwen • Record is 36 sec 16
  17. 17. Voetbal- een uitdaging • Bouw en programmeer twee robots • Aanvaller en verdediger • Actieve electronische bal • Wedstrijd duurt 2 maal 10 minuten en 5 min rust 17
  18. 18. RoboCup Junior Voetbal • Zelf bouwen en programmeren • Gebruik van kits • Eenvoudig veld • Actieve bal • WK 2009 Vossius vs Wolfsbos 18
  19. 19. Primair Onderwijs • Techniek in het Onderwijs • Robotica op school • Primair Onderwijs • Voortgezet Onderwijs • Hoger Onderwijs • Universitair Onderwijs 19
  20. 20. Educatieve fasen • Bouw de robot – Basis niveau, hulp van docenten – VO niveau, leerlingen doen het zelf • De basis cursus – Gebruik van de simulator – Testen met de robot • De Rescue cursus – Gebruik van de simulator – Verschillende velden 20
  21. 21. Conceptueel - Wat is het probleem • Concentratie op WAT gedaan moet worden • Beginnen met Rescue / Dance • Voetbal is volgende stap • Dance is ook interessant voor leerlingen met minder interesse in techniek 21
  22. 22. Het Conceptuele Niveau • Concentreren op WAT er gedaan moet worden • Ook aantrekkelijk voor niet-beta leerlingen • Beginnen met Rescue • Whizzkids gaan snel naar het Fysieke niveau • Andere leerlingen kunnen op het Conceptuele niveau blijven • Voetbal is de volgende logische stap • Dansen is ook aantrekkelijk voor leerlingen die weinig interesse in technologie hebben 22
  23. 23. Lijnvolgers • De lijnvolger doet bijna al het werk al • Wat leer je dan nog ? – De stop conditie – Het instellen van de parameters – De werking van de lijnvolger • Hoek afbuiging • Snelheid • Acceleratie 23
  24. 24. Kalibratie • Het is belangrijk te begrijpen hoe de sensoren omgaan met de overgang van groen naar zwart 24
  25. 25. Voortgezet Onderwijs • Techniek in het Onderwijs • Robotica op school • Primair Onderwijs • Voortgezet Onderwijs • Hoger Onderwijs • Universitair Onderwijs 25
  26. 26. Onderbouw VO • Zelf een lijnvolger maken – Sensoren uitlezen – Motoren starten / stoppen – Snelheid en hoek regelen • Kennis uit conceptuele niveau gebruiken 26
  27. 27. Fysiek – Hoe werkt het 1. Programmeren 2. Het gebruik van Variabelen 3. Het gebruik van Subroutines 4. Sensoren Bouw je eigen lijnvolger 27
  28. 28. Rescue - Fysiek • De eerste lijnvolger • Automatische kalibratie • Handmatige kalibratie 28
  29. 29. Hele School 29
  30. 30. WK 2006 • 2 Scholen: Vossius Amsterdam en Mendel Haarlem • Hadden geen werkende robot • Testen net als bij volwassenen • Veel hacken en op het laatste moment nog veranderen • Werden na iedere ronde beter • Eindigden als tweede 30
  31. 31. WK 2009 • 4 Scholen: Vossius Amsterdam en Mendel Haarlem, Cosmicus Rotterdam en Wolfsbos Hogeveen • Vossius eindigde als tweede • Andere teams hadden veel problemen 31
  32. 32. Voortgezet Onderwijs - Bovenbouw • Techniek in het Onderwijs • Robotica op school • Primair Onderwijs • Voortgezet Onderwijs Bovenbouw • Hoger Onderwijs • Universitair Onderwijs 32
  33. 33. Programma Niveau • Leerlingen willen zelf dingen gaan maken • Geen Iconen meer maar ‘echt’ programmeren – NQC/NXC of Java • Liever ook geen Lego meer 33
  34. 34. Programma niveau • Programma geschreven in Java • Simulator voert code uit • Programmeer Rescue en Voetbal programmma’s • Voorbereiding op écht programmeren • Meer technische robot 34
  35. 35. NLT Robotica • Rescue is basis voor de lessen – FleeBehavior en CuriousBehavior – Parcours volgen via programma – Lijnvolger – Reactive Behavior – Objecten zoeken – Met een bal spelen – Eindopdracht zelf een heel programma maken 35
  36. 36. ITSLab • In het ITSLab projecten uitvoeren aan de Universiteit – JoBot Junior – JavaCam – Lego NXTCam – RoboNova 36
  37. 37. Zelfbouw • Dat smaakt naar meer 37
  38. 38. Helpen van Leerlingen • Meer ervaren leerlingen helpen de beginners • Jan ten Bokkel en Bas van Ijzendoorn van MendelCollege in Haarlem bouwden zelf een simulator voor NQC/NXC • Deze simulator wordt nu op school gebruikt 38
  39. 39. Profiel Werkstukken • Met Lego zelf een plotter bouwen • Geprogrammeerd in Java met de Java Simulator 39
  40. 40. Hoger Onderwijs • Techniek in het Onderwijs • Robotica op school • Primair Onderwijs • Voortgezet Onderwijs • Hoger onderwijs • Universitair Onderwijs 40
  41. 41. Gebruik van camera als sensor • Is heel moeilijk • Waar ben ik • Waar is het doel en de bal • Waar zijn de spelers
  42. 42. JavaCam Project • JavaCam project met camera op robotje • Java sofware in simulator 42
  43. 43. JavaCam • Beeldanalyse in Simulator 43
  44. 44. Universitair Onderwijs • Techniek in het Onderwijs • Robotica op school • Primair Onderwijs • Voortgezet Onderwijs • Universitair Onderwijs 44
  45. 45. Docenten vs Leerlingen • De meeste NLT docenten hebben moeite met ICT • Veel scholen hebben problemen met het installeren van software en hardware • Leerlingen hebben hier vaak veel minder problemen mee • Gebruik ervaren leerlingen om andere leerlingen te helpen 45
  46. 46. Cursussen voor docenten • RoboCup cursussen op Conceptueel en Fysiek niveau • NLT Robotica module in Java / Eclipse • Science Labs met hele klas • MasterClass met heel team 46
  47. 47. MasterClasses voor leerlingen • Leerlingen die meer willen, kunnen een masterclass volgen aan de Universiteit van Amsterdam • Hulp bij speciale projecten • Beschikbaarheid van materialen • Verschillende soorten robots 47
  48. 48. Speciale projecten • Profielwerkstukken of eigen ontwerp 48
  49. 49. Voetballende robotjes • Kleinere robots zijn stabieler te maken
  50. 50. Speciale opdrachten • Ingooien van de bal 50
  51. 51. Voetballende robots • Doelpunten maken 51
  52. 52. Mensen vs Robots • De mensen krijgen het al moeilijker 52
  53. 53. De workshop • 8 lessen in 2 fasen • Deel 1 – De simulator – Rijd rechtuit – Stop op de zwarte lijn + kalibratie – Volg de zwarte weg • Deel 2 – Het robotje – Volg de zwarte weg – Zoek het blikje – Volg de gele weg
  54. 54. De workshop • Workshop met RoboPAL-4-NXT • Conceptueel niveau • In een uur tijd leer je de rescue wedstrijd te programmeren • Het rescueveld heeft een aantal moeilijke punten • Leerlingen hebben vaak niet door wat er verkeerd gaat
  55. 55. Doelstelling • RoboCup Junior Nederland is op zoek naar docenten die meer willen doen met robotica • Regionale steunpunten en wedstrijden • Organisatie nationale kampioenschappen • Begeleiding leerlingen die zelf een robot willen bouwen • Informatie: peter@robocupjunior.nl 55
  56. 56. Een doorlopende leerlijn voor Robotica Robotica op school Peter van Lith 5 November 2009

×