Physical computing

Το Physical Computing (Εμπράγματος προγραμματισμός) αναφέρεται στη διαδικασία ανάπτυξης διαδραστικών συστημάτων που κατανοούν και ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα από τον πραγματικό κόσμο μέσω της χρήσης υλικού (hardware) και λογισμικού (software). Είναι μια προσέγγιση που χρησιμοποιεί ψηφιακά κυκλώματα όπως αισθητήρες, ενεργοποιητές και μικροελεγκτές για να ανιχνεύσουν φυσικά φαινόμενα, όπως το φως, η θερμοκρασία, η κίνηση ή η αφή, και να τα μετατρέψουν σε ψηφιακές πληροφορίες οι οποίες ελέγχονται με τον προγραμματισμό λογισμικού, συνήθως με τη μορφή οπτικού προγραμματισμού.

Οι νέες τάσεις στην Επιστήμη των Υπολογιστών (ΕτΥ) και της επικοινωνίας αξιοποιούν τη χρήση, φορητών ενσωματωμένων συστημάτων όπου μια κάρτα περιέχει όλες τις μονάδες, ενώ παρέχεται η δυνατότητα επικοινωνίας με τον φυσικό/πραγματικό κόσμο και η δυνατότητα για τη λειτουργία τους ως υπολογιστικά συστήματα (βλ. Χατζηπαπαδόπουλος κ.ά., 2016https://users.sch.gr/chatzipap/wp-content/uploads/2018/03/CIE2016.pdf). Τέτοια συστήματα είναι π.χ. το Arduino (μικροελεγκτής, http://www.arduino.org ) και το RaspberryPi (υπολογιστής και μικροελεγκτής, https://www.raspberrypi.org/products).

Στην εκπαιδευτική έρευνα, έχει υιοθετηθεί ο όρος Physical Computing (ορισμένες από τις αποδόσεις του όρου είναι φυσική υπολογιστική, υλικός προγραμματισμός, προγραμματισμός διατάξεων αυτοματισμού με μικροελεγκτές, εμπράγματος προγραμματισμός κ.ά.), αλλά προτιμότερο είναι να χρησιμοποιείται ο Αγγλικός όρος, ως η σύνδεση ανάμεσα στον ψηφιακό κόσμο του Η/Υ και τον πραγματικό/φυσικό κόσμο. Το Physical Computing θεωρείται ο σύνδεσμος ανάμεσα στους υπολογιστές και τον φυσικό κόσμο (Martinez & Stager, 2013), ο οποίος συνδυάζει τα ψηφιακά αντικείμενα με πραγματικές καταστάσεις υλοποιώντας μια διεπαφή ανάμεσα στον φυσικό κόσμο και τον εικονικό κόσμο του Η/Υ (Schulz & Pinkwart, 2015).

Το Physical Computing ασχολείται με υπολογισμούς, μέσω της αξιοποίησης αισθητήρων, ενεργοποιητών, ηλεκτρομηχανικών συσκευών (π.χ. SERVO) και μικροελεγκτών, ενώ μπορεί να αξιοποιηθεί στην Επιστήμη των Υπολογιστών με το να χρησιμοποιηθεί ως «σημείο εισόδου» σε διάφορες ενότητες της ΕτΥ (Przybylla & Romeike, 2014).

Διδακτικά, θεωρείται ότι με το Physical Computing, οι εκπαιδευόμενοι αποκτούν δεξιότητες υψηλού επιπέδου όπως η δημιουργική και κριτική σκέψη, ο σχεδιασμός συστημάτων και άλλα (O'Sullivan & Igoe, 2014).

Το Physical Computing συχνά χρησιμοποιείται σε έργα Internet of Things (IoT), διαδραστικών εγκαταστάσεων και εκπαιδευτικών εφαρμογών, όπου η αλληλεπίδραση μεταξύ του φυσικού και του ψηφιακού κόσμου είναι σημαντική. Πλατφόρμες όπως το Arduino και το Raspberry Pi είναι πολύ διαδεδομένες στην κοινότητα του Physical Computing, καθώς επιτρέπουν τη σύνδεση και τον έλεγχο αισθητήρων, κινητήρων και άλλων συσκευών.

 Ιστορία 
Ο όρος Physical Computing σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα αναφέρθηκε για πρώτη φορά από τους O’Sullivan και Igoe (2004) για τη σύνδεση του ψηφιακού και του φυσικού κόσμου.

 Εκπαιδευτικές πλατφόρμες 

 Tinkercad Circuits 
Circuits: Εικονικό περιβάλλον στο οποίο ο χρήστης μπορεί εύκολα να δημιουργήσει ψηφιακά κυκλώματα και να τα προγραμματίσει να κάνουν κάτι.

 MakeCode 
Πλατφόρμα οπτικού προγραμματισμού με πλακίδια για τον μικροεπεξεργαστή BBC micro:bit.

 Mind+ 
Πλατφόρμα οπτικού προγραμματισμού με πλακίδια, ανοιχτής αρχιτεκτονικής, για εκπαιδευτικούς. Υποστηρίζει μικροελεγκτές Arduino, micro:bit και ESP32.

 Scratch 
Περιβάλλον για την εκμάθηση γλώσσας οπτικού προγραμματισμού με πλακίδια Scratch.

 Παραπομπές