معرفی و دانلود کتاب آموزش STEM: برنامه نویسی - روباتیک - بازی‌های سه بعدی - هوش مصنوعی

معرفی کتاب آموزش STEM: برنامه نویسی - روباتیک - بازی‌های سه بعدی - هوش مصنوعی

کتاب آموزش STEM نوشته‌ی مهدی علیرضا یک کتاب کاربردی در زمینه‌ی معرفی شاخه‌های مختلف تکنولوژی، مهندسی و ریاضیات است. نویسنده که در زمینه‌ی تدریس STEM سابقه‌ی درازمدتی دارد، مفاهیم اولیه‌ی مربوط به برنامه‌نویسیِ بازی‌های سه‌بعدی و هوش مصنوعی را به زبان ساده برای مخاطب خود بیان می‌کند.

درباره‌ی کتاب آموزش STEM

کتاب آموزش STEM نوشته‌ی مهدی علیرضا اثری کوتاه اما مفید است که در آن نویسنده به مباحث مختلف مرتبط با علوم جدید ازجمله برنامه نویسی، روباتیک، بازی‌های سه‌بعدی و هوش مصنوعی می‌پردازد.

در سال‌های اخیر و با پیشرفت تکنولوژی، سیستم‌های آموزشی در سراسر دنیا نیاز مبرمی به آموزش حوزه‌های مرتبط با مهندسی و ریاضیات احساس می‌کنند. دانش‌آموزان با فراگیری برنامه‌نویسی، رباتیک و علوم مرتبط با این حوزه دید بهتری نسبت به آینده‌ی شغلی خود به دست می‌آورند و بهتر می‌توانند مهارت‌های خود را ارتقا دهند. نکته‌ی جالب این است که در اکثر سیستم‌های آموزشی، آموزش STEM به‌صورت پروژه‌محور انجام می‌شود، به این معنی که دانش‌آموزان مطابق با آموزش تئوری به حل مسئله‌های عملی وادار می‌شوند. مزیت آموزش پروژه‌محور این است که دانش‌آموز می‌تواند پلی میان دانش نظری و حیطه‌ی عمل بزند و از این جهت به‌راحتی جای خود را در فضاهای کاری پیدا کند.

کشورهایی که آموزش STEM را در سال‌های ابتدایی آموزش عمومی آغاز نمی‌کنند از چندین جهت مجبورند هزینه‌ای هنگفت در سطح کلان بپردازند: اول اینکه آموزش STEM در آموزش عالی هزینه‌ی بیشتری برای دولت و ملت خواهد داشت و دوم اینکه کمبود نیروی کار، کشورهایی با این شرایط را به متخصصانی از دیگر ممالک محتاج خواهد کرد. در نتیجه هرچه آموزش روباتیک، اصول مهندسی و برنامه‌نویسی زودتر آغاز شود آینده‌ی بهتری در انتظار نسل جدید خواهد بود.

مهدی علیرضا کتاب آموزش STEM را در پنج فصل تدوین کرده است. در فصل اول با عنوان «تاریخچه و تعاریف STEM» نویسنده به اهداف و ابزار این اصطلاح و حوزه‌های مرتبط با آن می‌پردازد. او همچنین فاکتورهای کلیدی‌ای را بیان می‌کند که در آن‌ها مخاطب می‌تواند میزان موفقیت خود را با استفاده از آن‌ها تخمین بزند. در فصل دوم نویسنده زبان‌های برنامه‌نویسی پایتون و جاوا را آموزش می‌دهد و به مخاطب یادآوری می‌کند که زبان‌های برنامه‌نویسی دیگری نیز هستند که برای حرفه‌ای شدن در این حوزه نیاز به یادگیری آن‌ها وجود دارد. مخاطب با خواندن فصل سوم، «طراحی دروس رباتیک» آشنایی کلی با مجموعه ابزار رباتیک پیدا می‌کند و با سخت‌افزارهای مورد نیاز آشنا می‌شود. فصل چهارم در امتداد فصل سوم قرار دارد و مخاطب مسابقات و پروژه‌های این حوزه را می‌شناسد. در فصل پنجم از کتاب آموزش STEM مهدی علیرضا به سراغ هوش مصنوعی می‌رود و چالش‌ها و فرصت‌های پیش‌رو در این حوزه را بیان می‌کند.

این کتاب را نشر نارون دانش منتشر کرده است.

کتاب آموزش STEM برای چه کسانی مناسب است؟

اگر دغدغه‌ی آموزش مباحث مرتبط با تکنولوژی به نسل جدید را دارید یا به دنبال نقشه‌ی راهی برای شروع کار در این حوزه می‌گردید، این کتاب برای شماست.

در بخشی از کتاب آموزش STEM: برنامه نویسی - روباتیک - بازی‌های سه بعدی - هوش مصنوعی می‌خوانیم

برای طراحی دروس STEM انتخاب و تعریف هدف برای فراگیران در سطح ملی و یا بین المللی توسط طراحان دوره آموزشی نقش بسیار مهمی در موفقیت افراد داشته و عدم توجه در این مرحله‌ می‌تواند یکی از دلایل شکست طرحهای پیشنهادی باشد.

به عنوان مثال در طراحی دوره‌های آموزش ‌برنامه‌نویسی کامپیوتر‌ می‌توان با هدف‌گذاری یک مسابقه ‌برنامه‌نویسی در سطح استانی، ملی و یا بین‌المللی باعث ایجاد انگیزه و تشویق دانش‌آموزان به فراگیری و تلاش بیشتر‌ آن‌ها شد. برای مثال در کانادا دانش‌آموزان در مسابقات ‌برنامه‌نویسی CCC- Canadian Computing Competition یا CCO که توسط دانشگاه واترلو (Waterloo) برگزار‌ می‌شود شرکت‌ می‌کنند و در حقیقت این آزمون مقدمه المپیاد ‌برنامه‌نویسی در سطح ملی بین دانش‌آموزان بوده و نمرات آن به عنوان یک مولفه‌ی مهم در رده‌بندی و امتیاز برای ورود به دانشگاه‌ها یا کالج‌های معتبرکانادا یا آمریکا در نظر گرفته‌ می‌شود. از جمله مولفه‌های موثر دیگر در ارزیابی دانش‌آموزان برای ورود به دانشگاه نمره‌ی آزمون AP Computer Science A‌ می‌باشد که برگزیدگان با نمرات بالا در این آزمون گاهی توسط برخی دانشگاه‌ها معاف از گذراندن تعدادی از دوره‌های ‌برنامه‌نویسی مقدماتی در دانشگاه‌ می‌شوند. این نوع سازوکار و ارزیابی در کشورهایی که دانشگاه‌های‌ آن‌ها فاقد آزمون ورودی (کنکور) هستند به موسسات آموزش عالی و دانشگاه‌ها کمک‌ می‌کند تا بتوانند دانش‌آموزان برتر و نخبه را به آسانی یافته و همچنین با مشوق‌هایی‌ آن‌ها را جذب نمایند. برگزاری المپیادهای ‌برنامه‌نویسی بین‌المللی مثل IOI (International Olympiad in Informatics) و یا مسابقات ACM (Association for Computing Machinery) و ICPC (International Collegiate Programming Contest) در دانشگاه و مقاطع بالاتر نیز برای پیدا کردن استعدادهای برتر توسط نهادهای ذیربط آموزشی و در نهایت ارزیابی و جذب‌ آن‌ها توسط صنعت و بازار کار تسهیل‌ می‌شود.

فهرست مطالب کتاب

مقدمه
فصل اول: تاریخچه و تعاریف STEM
فاکتورهای کلیدی برای موفقیت در STEM
حل مساله (Problem-Solving)
خلاقیت و نوآوری (Innovation)
ابداع و اختراع (Inventiveness)
اتکا به خود (Self-Reliance)
تفکر منطقی (Logical Thinking)
امکانات و فناوری (Technological Facility)
مثالی از تاثیر درس روباتیک در STEM
تعریف هدف (Target) در برنامه‌ریزی درسی
فصل دوم: طراحی دروس ‌برنامه‌نویسی کامپیوتر
موتوری هوشمند برای آموزش مفاهیم STEM
زبان‌های ‌برنامه‌نویسی پیشرفته
پایتون (Python)
طراحی یک برنامه آموزشی (پایتون)
فرمت برنامه درسی (Template)
مثالی از یک فرمت برنامه درسی
محیط و نرم افزار لازم برای نوشتن کدهای زبان ‌برنامه‌نویسی (پایتون)
ارزیابی و آزمون
مثالی از روش ارزیابی در کلاسهای ‌برنامه‌نویسی
زبان ‌برنامه‌نویسی جاوا (Java)
مرور برخی نکات مهم در طراحی دروس ‌برنامه‌نویسی
چه زبان‌های ‌برنامه‌نویسی دیگری مهم هستند؟
فصل سوم: طراحی دروس روباتیک
آموزش دوره مقدماتی روباتیک
کیت‌های آموزش مفاهیم پایه و قطعات و مدارات الکترونیک
معرفی و انتخاب روبات
کیت روبات Robotics U
کیت‌های Abilix - Krypton
کیت روبات EV3 LEGO
کیت‌های VEX
کیت روبات VEX IQ
روبات‌ها و میکروکنترلرها (Microcontrollers)
آموزش مدارها و روبات‌های Arduino
کیت‌های روباتیک Arduino
پروژه‌های STEM با استفاده از Arduino
Raspberry Pi
کنترل کننده‌ها و کیت‌های پیشرفته دیگر برای STEM
فصل چهارم: مسابقات و پروژه‌های STEM
آمادگی برای شرکت در مسابقات روباتیک
استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی روباتیک
دوره‌های آموزش طراحی و پرینت سه بعدی (3D Design)
آموزش طراحی و ساخت بازی‌های سه بعدی (3D Game)
نرم افزار و موتور قدرتمند Unreal Engine
نصب Unreal Engine
برنامه‌نویسی در Unreal Engine
فصل پنجم: هوش مصنوعی در STEM
انتخاب ابزارهای مناسب برای آموزش هوش مصنوعی
تلفیق روباتیک و هوش مصنوعی
کیت‌های آموزشی هوش مصنوعی و روباتیک برای STEM
دوره‌های آموزشی STEM برای چالشهای آینده
سخن پایانی