Κατασκευή εκπαιδευτικού αυτοματισμού με δυνατότητα προγραμματισμού μέσω γραφικής διεπαφής.

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας Πτυχιακής Εργασίας είναι να δημιουργήσουμε μια εκπαιδευτική εφαρμογή για μαθητές δημοτικού όπου μέσω αυτής να μπορούν να κατανοήσουν κάποιες βασικές έννοιες του προγραμματισμού. Με το νέο σύστημα εκπαίδευσης STEM, το έργο μας διευκολύνεται διότι ήδη υπάρχει, σε κάποια σχολεία στην Ελλάδα, μια πρώτη επαφή με την εκπαιδευτική ρομποτική και την επιστήμη των υπολογιστών. Έτσι με δεδομένο αυτό και με την βοήθεια των γλωσσών οπτικού προγραμματισμού, θα κατασκευάσουμε ένα εκπαιδευτικό αυτόνομο όχημα τύπου ρομπότ όπου θα μπορεί να προγραμματίζεται μέσω γραφικής διεπαφής(Scratch, Blockly) ώστε να είναι φιλικό στον προγραμματισμό από μαθητές δημοτικού. Πιο συγκεκριμένα θα φτιάξουμε ένα DIY όχημα όπου θα κινείται μέσα σε μια αυτοσχέδια πίστα και η λειτουργία του οχήματος θα ελέγχεται μέσω της γραφικής μας πλατφόρμας. Η επικοινωνία του οχήματος με την γραφική μας πλατφόρμα θα γίνεται ασύρματα με την χρήση κάποιων βιβλιοθηκών όπως η firmata, όπου βοηθάει στην επικοινωνία υλικού και λογισμικού, και με τα κατάλληλα εξαρτήματα για να μπορεί το όχημα να κινείται και να διαβάζει την απόσταση για το επόμενο εμπόδιο που βρίσκεται στον δρόμο του. Εν κατακλείδι, συνδυάζοντας όλα τα παραπάνω δηλαδή την λογική την εκπαίδευσης STEM, τις γλώσσες οπτικού προγραμματισμού και την σύνδεση των σωστών εξαρτημάτων έχουμε ένα επιθυμητό και εύκολο στην κατανόηση αποτέλεσμα. Επίσης θα αναπτυχθεί μια σειρά εστιασμένων παραδειγμάτων με σκοπό την εκπαίδευση των μαθητών σε τεχνικές προγραμματισμού.

The purpose of this Thesis is to create an educational application for primary school students where through it they can understand some basic concepts of programming. With the new STEM education system, our work is facilitated because there is already a first contact with educational robotics and computer science in some schools in Greece. So, considering this and with the help of visual programming languages, we will build a robot-type training vehicle where it can be programmed via a graphical interface (Scratch, Blockly) to be programmable-friendly by elementary school students. More specifically, we will build a DIY vehicle where it will move through a makeshift track and the operation of the vehicle will be managed through our graphical platform. The communication of the vehicle with our graphical platform will be done wirelessly using some libraries such as firmata, where it helps in the communication of hardware and software, and with the appropriate components so that the vehicle can move and read the distance to the next obstacle on its way. In conclusion, by combining all the above i.e. the logic of STEM education, the languages of visual programming and the connection of the right components, we have a desired and easy to understand effect. A series of focused examples will also be developed to educate students on programming techniques.