Zoeken

Keuzevak Robotica

1 februari 2024

Het keuzevak Robotica is een oriënterend keuzevak. Het doel van dit keuzevak is vmbo-leerlingen een realistisch beeld te geven van de ontwikkelingen en de mogelijkheden over robotica.

Wanneer de school besluit het keuzevak Robotica aan te bieden zullen docenten vanuit de visie (van de school) onderwijs gaan vormgeven. Er dienen bijvoorbeeld keuzes gemaakt te worden over de lesactiviteiten, de leermiddelen, de leeromgeving en de toetsing.

Algemeen informatie over het keuzevak Robotica in het vmbo

In dit keuzevak zijn de kennis en vaardigheden oriënterend van aard en moeten passen bij het niveau van de vmbo-leerling. In de regel zal dit keuzevak aangeboden worden door scholen die relatief veel aandacht besteden aan techniek of informatietechnologie, of zich op dit terrein willen profileren. In principe mogen alle scholen dit keuzevak aanbieden. Docenten die hierbij betrokken worden zullen een achtergrond hebben in techniek, informatietechnologie of natuurkunde.

Het aantal uren voor het keuzevak Robotica in het vmbo

Het keuzevak robotica gaat uit van ca. 100 uur onderwijspraktijk. Meer of minder praktijkuren mogen ook. De school bepaalt hoe het keuzevak uiteindelijk wordt aangeboden. De minimale inhoud is beschreven. Daarmee is gezegd dat scholen die bepaalde inhoud willen toevoegen, vrij zijn dat te doen.

Uitwerking van Robotica in leerwegniveaus

Net als het profielvak is het keuzevak uitgewerkt voor de niveaus bb, kb en gl. Het verschil tussen leerwegen zal onder andere tot uiting komen in de complexiteit van de taken, de mate waarin een beroep gedaan wordt op de zelfstandigheid van leerlingen of de hoeveelheid lesstof die verwerkt moet worden.​
Op een aantal scholen, ook in primair onderwijs en in de onderbouw van het voortgezet onderwijs, wordt tegenwoordig aandacht besteed aan programmeren. Dit is geen verplichting. Omdat er ook leerlingen in het vmbo zitten die nog geen lessen in programmeren hebben gekregen, kan de beginsituatie van leerlingen sterk uiteen lopen.

Vaardigheden in het keuzevak Robotica voor het vmbo

Een robot is zo geprogrammeerd dat hij informatie kan verzamelen over zijn omgeving en mechanische handelingen kan verrichten. Leerlingen moeten op basis van verzamelde informatie bedenken wat een robot moet doen. De vaardigheden die bij Robotica of programmeren belangrijk zijn, hebben te maken met ruimtelijk inzicht en precies werken. Ook doet Robotica een beroep op vaardigheden die betrekking hebben op onderzoeken en problemen oplossen. Deze laatste vaardigheden staan in de kern van het D&P examenprogramma en is onlosmakelijk verbonden met het keuzevak Robotica. ​​

2. De context van het keuzevak Robotica in het vmbo

Het is vaak in het nieuws: robots nemen in toenemende mate industriële en huishoudelijke taken over. Werk verandert daardoor. Technologische vernieuwingen zorgen er voor dat bepaalde werkzaamheden verschuiven, verdwijnen, veranderen of dat er taken bijkomen. Computers worden sneller en slimmer en gaan het beter doen, ook in intellectuele zin. Alle vermogens te denken en te analyseren is door mensen geprogrammeerd, ook als een robot nieuwe handelingsregelingen bedenkt. Meer werk komt daarmee in de gevarenzone. Wat de effecten op de arbeidsmarkt precies zijn is lastig te voorzien. Zie WRR-verkenning De robot de baas.

Technologische ontwikkelingen zullen in de toekomst zorgen voor nieuwe toepassingen in alle sectoren. Er zijn technici nodig die de toepassingen kunnen bedenken en kunnen programmeren. En er zijn mensen nodig die beroepsmatig gebruik kunnen maken van de technologie, samen kunnen werken met robots, aan anderen de werking kunnen uitleggen en eenvoudige storingen kunnen verhelpen. Mens en machine kunnen elkaar versterken. Zo kunnen robots het werk lichter, efficiënter en veiliger maken​.
Opleidingsrichting Robotica op mbo.

Robots ​zijn niets meer en niets minder dan machines - computertoepassingen - die geautomatiseerd mechanische handelingen verrichten. Ze worden onder andere gebruikt bij het (technische) productieproces, onderhoud, de logistiek of in de woning. Denk aan de fabricage van auto's, de melk- en wiedrobot, 3d-printers, drones, ​zelf rijdende auto's, grasmaaiers of stofzuigers en slimme meters. Ook in de zorg is er een flinke toename van technologische toepassingen, zoals bijvoorbeeld chirurgische robots of zorgrobots. Er bestaan robots die helpen bij het tillen, waarmee je kunt knuffelen, die je kunt houden als huisdier en die je helpen herinneren je medicijnen in te nemen.
Alle handelingen die een robot verricht zijn geprogrammeerd. Het niveau daarvan loopt uiteen van eenvoudig tot zeer complex. Om te leren programmeren is het van belang dat leerlingen beschikken over ICT-basisvaardigheden en algoritmisch kunnen denken. Dat wil zeggen kunnen denken in proceshandelingen. Dit gaat onder meer over handelingen. Daarnaast veronderstelt robotica kennis over hoeken (bij het oppakken van iets) en over beweging (ten behoeve van de reactie van een robot daarop). Zie ook voorbeeldmatig leerplankader computational thinking.

3. Mogelijke bronnen voor lesmateriaal

Bronnen
Bron Toelichting
Bendoo Box ​Pakket om leerlingen vertrouwd te maken met de werking van techniek, computer en programmeren. Leerlingen gaan aan de slag met hardware, software, programmeren (Minecraft en Scratch) op een laagdrempelige manier.
Code.org Online cursussen programmeren voor beginners en gevorderden. Bevat ook Nederlandstalig lesmateriaal waar leerlingen zelf mee aan de slag kunnen.
Code combat Online platform waarmee leerlingen op speelse wijze leren programmeren. De kant-en-klare programmeerlessen zijn beschikbaar in Java-script en Python.
De creatieve code ​Een leerlijn creatief programmeren voor bovenbouw primair en onderbouw voortgezet onderwijs. Samen met kunstenaars worden programmeertalen ontdekt en toegepast met kunstwerken als eindresultaat.
Mindstorm Een programmeerbaar LEGO-blok (Mindstorm), dat zelfstandig een programma kan uitvoeren. Met een computer ontwerpen de leerlingen zelfstandig via een grafische programmeeromgeving hun programma. Dat laden ze in de Mindstorm. Daarna voert de Mindstorm de opdrachten uit. Met gratis te downloaden werkbladen.​

Meer voorbeeldmaterialen

4. De inhoud van het keuzevak Robotica met deeltaken, eindtermen en bronnen

Het keuzevak Robotica bestaat uit één taak die opgedeeld is in drie deeltaken die bestaat uit zowel theorie als praktijk. De drie deeltaken zijn hieronder uitgewerkt in eindtermen.
Taak
De deeltaken

1. Oriëntatie op moderne technische toepassingen

2. Eenvoudige schakelingen bouwen
3. Een eenvoudig geprogrammeerde handeling door een robot laten uitvoeren

Eindtermen deeltaak 1

Elke deeltaak is onderverdeeld in eindtermen en moeten in het onderwijs aan de orde te komen. Dit betekent niet dat alle eindtermen ook getoetst moeten worden. U maakt zelf een relevante keuze hoe en welke eindtermen getoetst worden. De toets moet representatief zijn voor de inhoud, het niveau en de complexiteit van het keuzevak.​

De eindtermen in deeltaak 1 zijn gericht op de oriëntatie. Leerlingen krijgen een beeld van de voor - en nadelen en de mogelijkheden en onmogelijkheden van technologische toepassingen. Hierbij is het mogelijk ook aandacht te besteden aan de vaardigheden die robots (nog) niet hebben. Denk aan onder andere creativiteit, flexibiliteit, empathie en ook kennis van mensen en kennis van de wereld om ons heen.

Cursief richtinggevende suggesties voor de vertaling van het keuzevak naar de onderwijspraktijk.
Oriëntatie op moderne technische toepassingen

1. moderne technische toepassingen in verschillende sectoren herkennen en benoemen (denk aan de fabricage van auto's, de melk- en wiedrobot, 3d-printers, drones, ​navigatiesystemen, grasmaaiers of stofzuigers, slimme meters maar ook chirurgische robots en zorgrobots)
2. voor- en nadelen benoemen van moderne technische toepassingen (denk aan robotica en domotica), (denk aan onderscheid tussen mens en robot, afhankelijkheid, werkgelegenheid, scholing, privacy)

Eindtermen deeltaak 2

Deeltaak 2 is er op gericht leerlingen vertrouwd te maken met de werking van techniek en de vaardigheden die daarvoor nodig zijn.

Vaardigheden
Eenvoudige schakelingen bouwen
1. technische tekeningen en schema's lezen en interpreteren
2. aan de hand van technische tekeningen elektronische schakelingen bouwen en testen
3. schakelingen presenteren en de werking uitleggen

Eindtermen deeltaak 3

De kern van het keuzevak is deeltaak 3: programmeren en testen. Om te leren programmeren is het van belang dat leerlingen robots leren begrijpen. En dan met name wat de essentie is van een robot en wat zijn basisfuncties zijn. Dat kan door producten open te maken en leerlingen te laten ontdekken wat er in zit en hoe het werkt. Aan de andere kant is het belangrijk dat leerlingen zich bewust worden van handelingen, de opeenvolging daarvan, de logische stappen om te kunnen zetten in een programmeertaal en fouten opsporen en herstellen.

Handelingen
Een eenvoudig geprogrammeerde handeling door een robot laten uitvoeren
1. mogelijkheden van roboticatoepassingen benoemen
2. de wensen en eisen van een opdrachtgever inventariseren
3. een eenvoudige roboticatoepassing in proceshandelingen opstellen (algoritme, statement, runnen, error, debuggen, monkeyproof)
4. op basis van instructies de geprogrammeerde proceshandelingen uitvoeren
5. proceshandelingen vertalen naar programmeerbare eenheden (programmeertaal (bijv. Scratch, Javascript of Python))
6. programmeren
7. een testopstelling maken en de test uitvoeren
8. de opdracht door een robot laten uitvoeren
9. de opdracht opleveren aan de opdrachtgever door middel van een presentatie