Όνομα Ομάδας : 4^ο Νηπιαγωγείο Αγίας Βαρβάρας

Τίτλος έργου: «A.I. can be my Eye»

Θέμα: Η Tεχνητή Nοημοσύνη ως υποστηρικτικό και βοηθητικό εργαλείο

Διάρκεια: 3 μήνες

Το Εκπαιδευτικό Σενάριο

Η Τεχνητή Νοημοσύνη (Artificial Intelligence), είναι ένας κλάδος της επιστήμης των υπολογιστών ο οποίος ασχολείται με τη δημιουργία συστημάτων που μπορούν να εκτελούν εργασίες που συνήθως απαιτούν ανθρώπινη νοημοσύνη, όπως η μάθηση, η επίλυση προβλημάτων, η αναγνώριση προτύπων, η κατανόηση φυσικής γλώσσας και η λήψη αποφάσεων.

Η Τεχνητή Νοημοσύνη σύμφωνα με τον ορισμό του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου ταυτίζεται με «την ικανότητα μιας μηχανής να αναπαράγει τις γνωστικές λειτουργίες ενός ανθρώπου, όπως είναι η μάθηση, ο σχεδιασμός και η δημιουργικότητα». Λαμβάνοντας έτοιμα δεδομένα ή δεδομένα μέσω αισθητήρων, η μηχανή καθίσταται ικανή να ερμηνεύει το περιβάλλον γύρω της, να παραμετροποιεί, να αναπροσαρμόζει και να βελτιώνει τη συμπεριφορά της (Κερασοβίτη Π. 2022)

Η συμπερίληψη των ατόμων με προβλήματα όρασης στο κοινωνικό και εκπαιδευτικό πλαίσιο, αποτελεί επιτακτική ανάγκη που αφορά το ευρύτερο κοινωνικό σύνολο. Προς αυτό τον σκοπό μπορεί να επιδράσει θετικά και η χρήση της τεχνολογίας. Η πρόσβαση των ατόμων με οπτική αναπηρία σε μετασχηματιστικές τεχνολογίες τεχνητής νοημοσύνης είναι δυνατό να λειτουργήσει προς όφελός τους καθώς επιτρέπει την ελευθερία και την ασφάλεια στη καθημερινότητά τους.

Σκοπός του εν λόγω εκπαιδευτικού έργου ήταν να προγραμματιστεί ένα αυτοοδηγούμενο όχημα το οποίο έχει τη δυνατότητα με τη χρήση της Τεχνητής Νοημοσύνης να μετακινήσει ένα άτομο με προβλήματα όρασης προς έναν επιθυμητό προορισμό. Το εν λόγω όχημα  προγραμματίστηκε ώστε να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον και τα άλλα οχήματα μέσω ανεπτυγμένων συστημάτων αισθητήρων, πλοήγησης και ασύρματης διασύνδεσης κάνοντας εφικτή τη μετακίνηση χωρίς την ανάγκη εμπλοκής ανθρώπινου παράγοντα.            

Διδακτικοί Στόχοι

Οι μαθητές να:

• Αντιληφθούν τα θετικά αποτελέσματα της τεχνητής νοημοσύνης
• Χρησιμοποιήσουν με εποικοδομητικό τρόπο εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης
• Να αποκτήσουν δεξιότητες Υπολογιστικής Σκέψης μέσω της επίλυσης προβλημάτων
• Καλλιεργήσουν κοινωνικές δεξιότητες όπως η συμπερίληψη, η ενσυναίσθηση και ο σεβασμός προς τη διαφορετικότητα
• Αποκτήσουν δεξιότητες θετικής αλληλεπίδρασης και επικοινωνίας

Μεθοδολογία Μάθησης

Μάθηση μέσω STEAM

Στην προσχολική αγωγή τα παιδιά χαρακτηρίζονται από την έμφυτη περιέργεια να ανακαλύψουν τον κόσμο που τα περιβάλλει και η εκπαίδευσή τους επιτυγχάνεται με ευέλικτο τρόπο λαμβάνοντας υπόψη την ηλικία, τα χαρακτηριστικά της σκέψης, τις ανάγκες και τα ενδιαφέροντα. Αυτή η πραγματικότητα διευκολύνει τη χρήση και την προσέγγιση φαινομένων και καταστάσεων με τη μεθοδολογία STEAM. Η εκπαίδευση STEAM είναι μια διερευνητική προσέγγιση μάθησης που χρησιμοποιεί την Επιστήμη, την Τεχνολογία, τη Μηχανική, τις Τέχνες και τα Μαθηματικά ως μέσα πρόσβασης για την ανάπτυξη του διαλόγου, της έρευνας και της κριτικής σκέψης των μαθητών. Αφορά τις μετασχηματιστικές εμπειρίες των παιδιών καθώς συμμετέχουν στην επίλυση προβλημάτων προκειμένου να κατασκευάσουν λύσεις που θα κάνουν τον κόσμο καλύτερο.

Διερευνητική Μάθηση

Η Διερευνητική Μάθηση σύμφωνα με τον Bruner, είναι μαθητοκεντρική και στηρίζεται στην ενεργητική συμμετοχή των παιδιών. Προωθεί την ανακάλυψη της γνώσης μέσα από τη διαδικασία της έρευνας, της ανταλλαγής και επεξεργασίας ιδεών και συμπερασμάτων και συμβάλλει στη καλλιέργεια δεξιοτήτων σκέψης. Οι μαθητές ακολουθώντας τη διερευνητική μάθηση εφαρμόζουν τα βήματα μίας έρευνας, θέτοντας ένα ερώτημα προς το περιβάλλον και καταλήγοντας σε αξιόπιστα συμπεράσματα από τον τρόπο που το περιβάλλον θα ανταποκριθεί.

Η Δεξιότητα της Υπολογιστικής Σκέψης

Η Υπολογιστική Σκέψη (Computational Thinking) στους μικρούς μαθητές, ενθαρρύνει την έξυπνη και ανεξάρτητη νόηση καθώς είναι πιο αποτελεσματικό να αντιληφθούν και να εξασκηθούν από νωρίς στα βήματα που σχετίζονται με την επίλυση προβλημάτων και όχι να διδαχθούν έτοιμες λύσεις για να ανταποκριθούν σε ένα συγκεκριμένο πρόβλημα. Η Υπολογιστική Σκέψη περικλείει διακριτές ικανότητες, πρακτικές, έννοιες και νοητικές διεργασίες διαχείρισης και επίλυσης προβλημάτων με υπολογιστικό τρόπο που μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε επιστημονικό όσο και σε καθημερινό επίπεδο. Αποτελεί μία διαδικασία αυτοέκφρασης και γραμματισμού που οι μαθητές θα αξιοποιήσουν για να οργανώνονται, να μοιράζονται ιδέες και να εκφράζονται (Μανωλάκη Μ. 2022).

Υλικοτεχνικός Εξοπλισμός

• 3D PRINTER – CREALITY ENDER 3 V3. Η ενασχόληση με τη 3D εκτύπωση βοήθησε τους μαθητές να αναπτύξουν δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων, κριτικής σκέψης, δημιουργικότητας και συνεργασίας. Οι μαθητές μπόρεσαν να σχεδιάσουν και να εκτυπώσουν τις δικές τους καινοτόμες και πρωτότυπες δημιουργίες.
• Νήμα για 3D εκτυπωτή σε λευκό χρώμα
• MAKEBLOCK MBOT2 ROBOT To εν λόγω ρομπότ επιλέχθηκε διότι κρίθηκε κατάλληλο να χρησιμοποιηθεί ως διδακτικό εργαλείο για τον σχεδιασμό ενός διαδραστικού και ελκυστικού εκπαιδευτικού σεναρίου. Περιλαμβάνει τεχνολογίες όπως ρομποτική, τεχνητή νοημοσύνη, ΙοΤ και επιστήμη δεδομένων. Προγραμματίζεται μέσα από ένα οπτικό περιβάλλον προγραμματισμού με βάση blocks, κατάλληλο και για μικρούς αρχάριους μαθητές.
• Διαδραστικός Πίνακας
• Tablet
• Ηλεκτρονικός Υπολογιστής
• Υλικά για τη δημιουργία μακέτας

Προγράμματα και Εφαρμογές Τεχνητής Νοημοσύνης που αξιοποιήθηκαν

https://gemini.google.com/app

https://www.voicemod.net/text-to-song/

https://www.seeingai.com/

Google Maps

https://www.thingiverse.com/

https://ide.mblock.cc/

https://quizizz.com/?lng=en

Περιγραφή Διδακτικού Σεναρίου

Α. Εισαγωγή Θεματικής

Άτομα με Οπτική Αναπηρία

Αφόρμηση: Με αφορμή την Παγκόσμια Ημέρα του «Λευκού Μπαστουνιού», παρουσιάστηκαν στην ολομέλεια της τάξης βίντεο ανάλογης θεματικής με σκοπό τον προβληματισμό και την ευαισθητοποίηση των μαθητών αναφορικά με την ανάγκη και την προσπάθεια των ατόμων με οπτική αναπηρία για μία πιο ανεξάρτητη διαβίωση.

https://youtu.be/4jpC3pw_maY?si=QihxauM2IkvYqmPr

https://youtu.be/eFTrb3ECVrw?si=C4fZpKyij25NJkA5

https://youtu.be/07d2dXHYb94?si=skPA_7H6KZJ4LSlA

Οι μαθητές εκφράστηκαν μέσω της ζωγραφικής και ακολούθησε συμμετοχική συζήτηση όπου ακούστηκαν όλες οι απόψεις. Κατά τη συζήτηση επικράτησε ο προβληματισμός για το δικαίωμα των ατόμων με οπτική αναπηρία για μία πιο εύκολη ενσωμάτωσή τους στο ευρύτερο κοινωνικό περιβάλλον.

Δραστηριότητα Ενσώματης Αναπαράστασης: Οι μαθητές χωρίστηκαν σε δυάδες με το ένα παιδί να έχει το ρόλο του καθοδηγητή και το δεύτερο παιδί με κλειστά μάτια το ρόλο του ατόμου που καθοδηγείται.

 Η Τεχνητή Νοημοσύνη

Σε επόμενη διδακτική ώρα παρουσιάστηκε στην ολομέλεια της τάξης εκπαιδευτικό υλικό αναφορικά με τη χρήση και το ρόλο της Τεχνητής Νοημοσύνης στη ζωή των ανθρώπων.

https://youtu.be/G6de8L7cVvM?si=48prPgoumNnTxxEW

https://youtu.be/tJm3HM4ubSk?si=_Oj23mpPEzdFRYh8

Φύλλα Εργασίας

1.Πως χρησιμοποιούν οι ίδιοι οι μαθητές την Τεχνητή Νοημοσύνη στην καθημερινότητά τους;

2.Πως θα μπορούσε να συμβάλλει η Τεχνητή Νοημοσύνη στη ζωή των ανθρώπων με οπτική αναπηρία;

Παρατηρείται ότι το ενδιαφέρον των παιδιών εστιάζεται στα αυτοοδηγούμενα οχήματα.

Επεξεργασία Θέματος

Εφαρμογές Τεχνητής Νοημοσύνης

Τα παιδιά χωρίστηκαν σε ομάδες ώστε με την καθοδήγηση και τη βοήθεια των εκπαιδευτικών, να εξοικειωθούν με ορισμένες εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης για να αντιληφθούν τη λειτουργία τους και την ωφέλιμη χρήση τους από άτομα με οπτική αναπηρία.

1^η  Ομάδα – «Η ζωή είναι ένα όμορφο τραγούδι»

Με το γλωσσικό μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης (LLM) https://gemini.google.com/app τα μέλη της πρώτης ομάδας πραγματοποιώντας φωνητική αναζήτηση με λέξεις κλειδιά, δημιούργησαν τους στίχους για ένα δικό τους μοναδικό πρωτότυπο τραγούδι.

Με τη γεννήτρια τραγουδιού https://www.voicemod.net/text-to-song/ συνέθεσαν τη μουσική και τη φωνή για το ρεφρέν του τραγουδιού. Στο τέλος ζωγράφισαν εικόνες για το τραγούδι τους.

2^η Ομάδα – Εφαρμογή Seeing AI

Η 2^η ομάδα μαθητών χρησιμοποίησε την εφαρμογή https://www.seeingai.com/ όπως θα μπορούσε να τη χρησιμοποιήσει ένα άτομο με προβλήματα όρασης προκειμένου να αντιληφθεί το κόσμο γύρω του, δηλαδή σε καθημερινές εργασίες όπως ανάγνωση, περιγραφή φωτογραφιών, αναγνώριση προϊόντων κ.α.

3^η Ομάδα – Εφαρμογή Google Maps

Η 3^η ομάδα παιδιών χρησιμοποίησε την εφαρμογή Google Maps για να καθοδηγηθεί σε κάποιον προορισμό μέσω φωνητικών οδηγιών πλοήγησης.

Κατά την ολοκλήρωση των δραστηριοτήτων όλες οι ομάδες παρουσίασαν στη τάξη τα αποτελέσματα των εργασιών τους.

Κατασκευή Μακέτας

Οι μαθητές εργάστηκαν σε ομάδες για να κατασκευάσουν τη μακέτα που θα χρησιμοποιηθεί για το αυτοοδηγούμενο όχημα. Τα παιδιά επέλεξαν τα επιμέρους στοιχεία μέσω της εφαρμογής https://www.thingiverse.com/. Τα σχέδια εκτυπώθηκαν στον 3D Printer, διακοσμήθηκαν και τοποθετήθηκαν στη μακέτα. Το κάθε κτίριο αντιπροσώπευε κάποιον προορισμό π.χ. 4^ο Νηπιαγωγείο Αγίας Βαρβάρας, Νοσοκομείο, Πολυκατοικία κ.α. Για ορισμένα στοιχεία της μακέτας χρησιμοποιήθηκαν ανακυκλώσιμα υλικά.

Αρχεία για τη 3D Εκτύπωση

https://www.thingiverse.com/thing:246300

https://www.thingiverse.com/thing:1986404

https://www.thingiverse.com/thing:1019004

https://www.thingiverse.com/thing:2966633

https://www.thingiverse.com/thing:6294712

https://www.thingiverse.com/thing:5918367

Μετά την ολοκλήρωση της μακέτας τα παιδιά προσπάθησαν να ακολουθήσουν μία διαδρομή, από ένα σημείο της μακέτας προς ένα τελικό προορισμό, έχοντας κλειστά μάτια και χρησιμοποιώντας ως αισθητηριακό κριτήριο την αίσθηση της αφής.

Αυτοοδηγούμενο Όχημα

Στους μαθητές παρουσιάστηκε βίντεο αναφορικά με τα αυτόνομα οχήματα. Ακολούθησε συζήτηση προκειμένου οι μαθητές να εκφράσουν τη γνώμη και τις σκέψεις τους.

https://youtu.be/X_d3MCkIvg8?si=_j01MK5cVHyahboG

Έπειτα ζωγράφισαν στο διαδραστικό πίνακα και σε αντίστοιχο φύλλο εργασίας, το δικό τους αυτοοδηγούμενο όχημα.

Μέσω της συμμετοχικής συζήτησης  οι μαθητές εξέφρασαν τις σκέψεις και τα συναισθήματά τους καταλήγοντας στο συμπέρασμα πως ένα αυτοδηγούμενο όχημα μπορεί να αξιοποιηθεί προς όφελος των ατόμων με οπτική αναπηρία προκειμένου να πλοηγηθούν μέσα στη πόλη.

Γνωριμία με το MAKEBLOCK MBOT2 ROBOT

Πραγματοποιήθηκε γνωριμία των μαθητών με τις λειτουργίες του MAKEBLOCK MBOT2 ROBOT.

Προγραμματισμός MBOT2

Ως τελικό στάδιο της υλοποίησης του εκπαιδευτικού προγράμματος, τα παιδιά εφαρμόζοντας τη γνώση που είχαν αποκομίσει, συνέβαλαν κατά την επιλογή του σωστού block εντολής, στον προγραμματισμό του ρομπότ μέσω της εφαρμογής https://ide.mblock.cc/ ώστε να κινηθεί προς τον προορισμό που είχαν επιλέξει. Τέθηκαν προϋποθέσεις πλοήγησης όπως να χρησιμοποιηθούν οι αισθητήρες του ρομπότ για αποφυγή εμποδίων (κτίρια, άλλα οχήματα, ανθρώπινες φιγούρες κ.α.)

Γ. Αξιολόγηση

Τα παιδιά πραγματοποίησαν κουίζ για την αξιολόγηση της κεκτημένης γνώσης. https://quizizz.com/join?gc=76199106

Δ. Κοινοποίηση Εκπαιδευτικού Έργου

Παρουσίαση και κοινοποίηση του έργου σε κάθε μέλος της μαθητικής και τοπικής κοινότητας μέσω της επίσημης ιστοσελίδας του σχολείου μας https://blogs.sch.gr/4nipagvar/.

Πηγές

Κερασοβίτη, Π. (2022). Δημιουργία και αξιοποίηση μοντέλων μηχανικής μάθησης (machine learning) από μαθητές προσχολικής ηλικίας.

Μανωλάκη, Μ. (2022). Η εφαρμογή της προσέγγισης STEAM σε ανοικτούς χώρους δημιουργίας–Μakerspaces, με σκοπό το μετασχηματισμό της Υπολογιστικής Σκέψης σε μαθητές προσχολικής εκπαίδευσης.

Το αποθετήριο στο Github θα το βρείτε εδώ