STEAM - Educational robotics: moving from SCRATCH to PYTHON programming for advanced students.

Abstract

The thesis studies the introduction of educational robotics within STEAM frameworks and investigates the case of smoothly shifting from Scratch to Python for STEAM robotics learning in advanced classrooms. Initially, we present an analysis of Scratch versus Python commands to integrate educational robotics into the school efficiently. Comparing and contrasting differences in the language rules of Scratch and Python was valuable because students can create more dynamic programs by understanding the coding process. It can become with physical computing hardware, such as LEGO WeDo 2.0, which can assist the students in noticing the abstract concepts of Scratch and Python programming in practice. Furthermore, we constructed experimental functions/commands in Python programming language through a Raspberry Pi Platform, permitting a suitable connection to the WeDo 2.0 robot based on Scratch for advanced students. The main reasons for developing the commands are that Scratch language is a novice programming, and students gain incorrect perceptions of programming behaviour (Moors, Luxton-Reilly, & Denny, 2018). In contrast, Python is real-world programming, which students can utilise the language in future careers, and students can also create dynamic programs in Python using WeDo 2.0. Additionally, we present some projects using the developed WeDo 2.0 Python functions compared with the WeDo Scratch programs as examples for activities in the classroom. The limitation of the thesis was the lack of testing functions in actual instructive practice for data collection about the effectiveness of Python WeDo 2.0 commands in the classroom. The contribution of this thesis lies in the novelty framework of the development of WeDo 2.0 Python functions, which can be utilised in STEAM robotics advanced classrooms for learning in the fields of science, technology, engineering, the arts and mathematics.

Η διατριβή μελετά την εισαγωγή της εκπαιδευτικής ρομποτικής στα πλαίσια STEAM και διερευνά την περίπτωση της ομαλής μετάβασης από το Scratch στην Python για εκμάθηση ρομποτικής STEAM σε προχωρημένες τάξεις. Αρχικά, παρουσιάζουμε μια ανάλυση των εντολών Scratch έναντι της Python για την αποτελεσματική ενσωμάτωση της εκπαιδευτικής ρομποτικής στο σχολείο. Η σύγκριση και η αντιπαράθεση διαφορών στους γλωσσικούς κανόνες του Scratch και της Python ήταν πολύτιμη επειδή οι μαθητές μπορούν να δημιουργήσουν πιο δυναμικά προγράμματα κατανοώντας τη διαδικασία κωδικοποίησης. Μπορεί να γίνει με physical computing, όπως το LEGO WeDo 2.0, το οποίο μπορεί να βοηθήσει τους μαθητές να παρατηρήσουν στην πράξη τις αφηρημένες έννοιες του προγραμματισμού Scratch και Python. Επιπλέον, κατασκευάσαμε πειραματικές συναρτήσεις/εντολές σε γλώσσα προγραμματισμού Python μέσω μιας πλατφόρμας Raspberry Pi, επιτρέποντας την κατάλληλη σύνδεση με το ρομπότ WeDo 2.0 που βασίζεται στο Scratch για προχωρημένους μαθητές. Οι κύριοι λόγοι για την ανάπτυξη των εντολών είναι ότι η γλώσσα Scratch είναι ένας αρχάριος προγραμματισμός και οι μαθητές αποκτούν εσφαλμένες αντιλήψεις για τη συμπεριφορά προγραμματισμού (Moors, Luxton-Reilly, & Denny, 2018). Αντίθετα, η Python είναι προγραμματισμός πραγματικού κόσμου, τον οποίο οι μαθητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη γλώσσα σε μελλοντικές σταδιοδρομίες και μπορούν επίσης να δημιουργήσουν πιο δυναμικά προγράμματα στην Python χρησιμοποιώντας το WeDo 2.0. Επιπλέον, παρουσιάζουμε ορισμένα έργα που χρησιμοποιούν τις ανεπτυγμένες συναρτήσεις WeDo 2.0 Python σε σύγκριση με τα προγράμματα WeDo Scratch ως παραδείγματα για δραστηριότητες στην τάξη. Ο περιορισμός της διατριβής ήταν η έλλειψη δοκιμής των συναρτήσεων στην πραγματικό περιβάλλον διδασκαλίας για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με την αποτελεσματικότητα των εντολών Python WeDo 2.0 στην τάξη. Η συμβολή αυτής της διπλωματικής εργασίας έγκειται στο καινοτόμο πλαίσιο ανάπτυξης των συναρτήσεων WeDo 2.0 Python, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε προχωρημένες τάξεις ρομποτικής STEAM για μάθηση στους τομείς της επιστήμης, της τεχνολογίας, της μηχανικής, των τεχνών και των μαθηματικών.