רובוטיקה וחזון: תוכניות הרובוטיקה של FIRST ככלי להגשמת יעדים חינוכיים

אלפי בני ובנות נוער, מגילאי היסודי ועד י"ב, הצטופפו על מושבי הפלסטיק של היכל הספורט ביד-אליהו, מרותקים למשחק בין שתי הקבוצות שעל הפרקט. היה זה בסיומו של היום השלישי לתחרויות הגמר, של פעילות שהתמשכה על פני עונה שלמה. חלקם הגדול מהצופים והצופות היו בעצמם חברי קבוצה או מבוגרים שסייעו לקבוצות במהלך העונה - כמאמנים מתנדבים. רוב הנוכחים באולם לבשו מדי נבחרת ססגוניים של אחת מהקבוצות המתמודדות. העידוד לקבוצות המשחקות היה קולני, אך למרבה ההפתעה - מנומס ומפרגן.

התלהבות הצופים, תרועות המנצחים ודמעות המפסידים לא רמזו שעל המגרש שיחקו... רובוטים.

תוכנית FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology) נוסדה ב-1989, בארה"ב, ע"י הממציא היהודי דין קיימן - הידוע בעיקר בהמצאת הסגווי (Segway) ומשאבת האינסולין. התוכנית הוקמה מתוך רצון להוביל שינוי תרבותי שבמהלכו יחשפו יותר ילדים ובני-נוער לחינוך טכנולוגי. השאיפה של קיימן הייתה לתת השראה לצעירים לשאוף להיות "גיבורי מדע וטכנולוגיה", כך שירצו להיות מדענים ומהנדסים מובילים.

בדומה לאופן בו צעירים מתלהבים ומשקיעים עצמם בפעילויות ספורט, נבחרו תחרויות רובוטיקה ככלי להגשמת החזון של עידוד הצעירים לעיסוק ב-STEM (מדעים, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה). כיום קיימות בעולם 4 תוכניות רובוטיקה שונות - לגילאי גן חובה ועד כיתה י"ב. שלוש מהתוכניות הללו פועלות גם בישראל, זאת השנה ה-11:

• FRC – FIRST Robotics Competition – לגילאי התיכון
• FLL – FIRST LEGO League – תוכנית בשיתוף חברת LEGO, לכיתות ד'-ט'
• Jr.FLL  - Junior FIRST LEGO League -    – תוכנית בשיתוף חברת LEGO, לגילאי גן חובה ועד כיתות ג'

באופן אישי, התוודעתי לראשונה לפעילות FIRST בכנס מקצועי, בו השתתפתי במסגרת עבודתי כמנהל פרויקטים בחברה ביטחונית. בין התערוכה המקצועית לאולם ההרצאות, בלטו מספר תלמידי ותלמידות תיכון עם רובוט, שגודלו כמכונת כביסה, שהבהב, נהם ושיגר צלחות פריסבי בדיוק מדהים אל תוך כף היד של המורה שלהם, שעמד כ-20 מטר משם, בקצה האולם; מן הסתם מראה בולט בין מאות המהנדסים בכנס. כמהנדס במקצועי, הספיקה לי שיחה קצרה עמם כדי להבין שהם תכננו ובנו את הרובוט המרשים בעצמם – ממערכת ההנעה, התוכנה וכלה במערכת שיגור צלחות הפריסבי. כבר למחרת התחלתי לברר כיצד אפשר להצטרף ולתרום לפעילות וכיצד לדאוג שלילדים הפרטיים שלי תהיה הזדמנות לקחת בה חלק.

קפיצה קטנה בזמן... ואני מוצא עצמי מאמן פעם בשבוע אחה"צ קבוצה של ילדים בכיתה ב' בתוכנית הרובוטיקה Jr.FLL. הילדים ואני בנינו בלגו ולמדנו לתכנת מנועי לגו קטנים בתוכנה ייעודית, ליצירת דגמים נעים פרי דמיונם של הילדים. בנוסף, הילדים חקרו בהנחייתי את עולם הצמחייה בגינה הציבורית - נושא אותו הם בחרו ובהשראתו בנו את המודלים בלגו. בסיום עונת הפעילות הילדים הציגו את מחקרם והמודל אותו הם בנו ותיכנתו באירוע חגיגי של FIRST, נבחנו עליו וזכו במדליות לקול תשואות ההורים.

קבוצת Jr.FLL 308  מבית הספר שמיר בחולון, בפסטיבל Jr.FLL ביהוד, 2015. צילום: אופיר גלזר 

אז למה דווקא תחרות רובוטיקה?

• רובוט הינו מוצר מורכב, המשלב בין אלמנטים מדיסציפלינות טכניות שונות: תוכנה, מכניקה, אלקטרוניקה, פיסיקה, עיצוב, ייצור ועוד.  כך התלמידים יכולים להיחשף וללמוד תחומים שונים בלמידה עצמית.
• התחרות דורשת בניית אסטרטגיה שמתוכה מתפתחת ראייה מערכתית, למידה נושאית ותפקוד ממשי גבוה.
• העבודה נעשית במסגרת קבוצה, תוך עבודת צוות. משתתפי התוכניות לומדים על בשרם את היתרונות והקשיים בעבודת צוות, ומתרגלים אותה, הלכה למעשה.
• התלמידים לומדים ומתרגלים עמידה בזמנים ומיומנויות ניהול פרויקטים בתחרות.
• יצירתיות – בתחרות מוגדר רק האתגר – בעיה שאין לה פתרון יחיד. כל קבוצה צריכה להשתמש בידע וביצירתיות כדי להגיע לפתרון משלה. כדי, למשל, לקלוע כדור לסל, אפשר לתכנן זרוע מכנית שתניח אותו בסל, בוכנה פניאומטית שתירה אותו לתוך הסל, או לתכנת מנגנון עיבוד תמונה שיכוון את הרובוט בנסיעה עד לסל. צורת התנהלות זו דומה לנדרש בחיים הבוגרים ובעבודה בתחומי הSTEM.
• למידה מבוססת פרויקטים (PBL): תוכניות FIRST אינן כוללות סילבוס. מידי שנה ניתנים אתגרים חדשים, הזהים לכל הקבוצות בעולם, ועל כל קבוצה לפתור את האתגר שקיבלה לפי הבנתה. מצד אחד, היעדר תוכנית מסודרת מקשה לעיתים על שילוב התוכנית במוסדות הלימוד. לעומת זאת, היעדר הסילבוס הפורמלי מקנה למשתתפים הזדמנויות נפלאות ליוזמה לימודית עצמאית. פעמים רבות ניתן לראות יוזמות של התלמידים לסמינרים או למידה מרוכזת עצמאית, על מנת ללמוד יותר ולהתקדם במשימה. כך, עיקר הלימוד נעשה מתוך דחף ותשוקה פנימיים ומתוך צורך עצמי.
• התלמידים מפתחים מיומנויות "רכות", כגון עמידה בפני קהל, הנהגת עמיתים ושיפור יכולות הביטוי בכתב ובעל-פה. במסגרת הפעילות מוצאים עצמם המשתתפים מעבירים מצגות בפני ספונסרים בחברות עסקיות, בכנסים ומול גורמים בקהילה. בנוסף מגישים התלמידים פעמים רבות מועמדויות לפרסים, ולשם כך כותבים מאמרים באנגלית. לבסוף, במסגרות השונות - החל מהגילאים הצעירים ביותר, מתמודדים המשתתפים עם שופטים ובוחנים, מולם יש להציג אספקטים שונים בפעילות באופן ברור ותחת מגבלות זמן.

 קבוצת FLL 498 מתיכון קציר בחולון, בתחרות הארצית, היכל הספורט מנורה מבטחים, 2015. צילום: חברי הקבוצה

המיקוד ב-FIRST אינו הפתרון הטכני אלא עיצוב אופי והענקת כישורי חיים רחבים למשתתפים בתוכנית. לכן התלמידים נדרשים לא רק לבנות רובוט מוצלח, אלא נמדדים גם על הדרך בה הם פועלים כקבוצה לאורך כל השנה, וכיצד הם מהווים בעצמם השראה אחד לשני ולקהילה:

• הפרסים המשמעותיים ביותר בתוכניות ניתנים לאו דווקא לקבוצות עם ההישגים הטובים ביותר במגרש, אלא לקבוצות המהוות בעצם פעילותן השראה לקבוצות אחרות ולקהילה, לחשיפת צעירים למדע וטכנולוגיה.
• ערך ה-"מקצועיות אדיבה"Gracious Professionalism^TM TM נמצא בליבת פעילות כל הקבוצות. משמעותו היא שילוב של מצוינות טכנית עם התנהלות אדיבה, סיוע ושיתוף – הרבה פעמים דווקא עם המתחרים. הכוונה היא להיאבק באתגרים הטכניים ולהתחרות בחירוף נפש – אך בה בעת להיות אדיב כלפי העמיתים והמתחרים האחרים. כך למשל, במהלך התחרויות, כאשר קבוצות נקלעות בבעיה – קבוצות מתחרות ממהרות לעזור להן לפתור אותה – אם בהשאלת ציוד ואם בסיוע טכני.
• חלק ניכר מכלל הפעילות של FIRST, בארץ ובעולם, מושתת על מתנדבים – מנטורים, ספונסרים של הקבוצות, הורים המסייעים בפעילות השוטפת, השופטים ושאר המתנדבים באירועי השיא והתחרויות. הפעילות השוטפת יחד עם מגוון מתנדבים רחב, משמשת כדוגמא חינוכית לתלמידים לנתינה בחזרה לקהילה ולחברה. העיקרון של לקבל ולתת טבוע ברוח FIRST, וכך ניתן לראות במקרים רבים תלמידים בקבוצות בוגרות, שמצד אחד נעזרים במנטורים, ומצד שני מהווים בעצמם מנטורים לקבוצות הצעירות מהם.

עוד קפיצה בזמן ובחזרה לפרקט ביד-אליהו... אני מעניק, כחבר בצוות השופטים, פרס לחברי קבוצת רובוטיקה מתיכון ביישוב הבדואי כסייפה בנגב. חברי הקבוצה הצליחו להטביע חותם בקהילה שלהם, התגברו על קשיים טכניים כמו גם על קשיים חברתיים, מסורתיים וכלכליים והעפילו לפסגת התחרות הארצית. הגביע בידיהם של בני הנוער הנרגשים מכסייפה מהווה דוגמא מושלמת לכך שמדע וטכנולוגיה מהווים ויהוו גם בעתיד קרש קפיצה גם למובּיליות חברתית. דמעות השמחה הופיעו לא רק אצל חברי הקבוצה, אלא גם בעיניהם של חברי קבוצת הרובוטיקה מירוחם, שחנכו אותם לאורך עונת הפעילות, ואלו יכולות להדגים שהפעילות מהווה גם גשר לחיבור אמיתי וכנה בין חלקים שונים בחברה.

בכלל פעילויות FIRST בעולם השתתפו בשנת 2013 יותר מ-314,000 ילדים ובני-נוער. מחקרים שמלווים את פעילויות FIRST לאורך שנים, מצביעים על נטייה מוגברת בקרב משתתפי ובוגרי התוכניות לעיסוק בנושאי STEM בלימודים גבוהים ובקריירה העתידית שלהם. בקרב בנות ותלמידות שהשתתפו בתוכניות FIRST הנטייה לעיסוק במדע, טכנולוגיה, מתמטיקה והנדסה גבוהה במיוחד מול בנות גילן האחרות. בוגרי התוכנית ממשיכים ללימודים גבוהים בשיעור הגבוה פי 1.5 מכלל האוכלוסייה, בוחרים ללמוד הנדסה פי 3 מכלל האוכלוסייה, ופועלים בהתנדבות למען הקהילה פי 2 מכלל האוכלוסייה.

לסיכום –קאדר הצעירים והצעירות, המשתתפים בתחרויות ופעילות הרובוטיקה של FIRST, ישמש עם הזמן נדבך חשוב בבניית התשתית האנושית בארץ ובעולם של מובילים טכנולוגיים ומדעיים. מומלץ למורים למקצועות מדעיים כמו גם שאינם מדעיים לקחת חלק בפעילות FIRST בהנחיית קבוצות רובוטיקה בבית-הספר ולסייע בכך בעיצוב דור המובילים הטכנולוגים של המחר. אני קורא גם להורים לקחת חלק בפעילויות FIRST, כמוני, בהתנדבות למען עיצוב דרכם של ילדיהם להיות גיבורי מדע וטכנולוגיה באופן הכי קשה – והכי מתגמל.

הערות:

• בתמונת הכותרת מצולמים צוותי נהגי הרובוטים של קבוצות FRC, דרוכים לקראת שריקת הפתיחה בתחרות הרובוטיקה הארצית בהיכל הספורט מנורה מבטחים. צילום: FIRST ישראל
• FIRST®, FRC®, FLL®, Jr.FLL®, LEGO® הינם סימנים מסחריים רשומים.
• תמצית המחקרים, הבוחנים את השפעת FIRST על המשתתפים, זמינה לעיון ב-http://www.usFIRST.org/aboutus/impact.
• אתר FIRST ישראל: http://www.FIRSTisrael.org.il/.