ربط الروبوتات التعليمية بالرياضيات

الروبوتات ليست المستقبل فحسب، بل هي الحاضر أيضًا. ومن خلال تعريف الطلاب بالبرمجة وأجهزة الاستشعار والأتمتة، فإنهم يصقلون مهارات التفكير الحسابي النقدي اللازمة للنجاح في كل من القوى العاملة في القرن الحادي والعشرين والحياة اليومية. من الناحية الأكاديمية، توفر دراسة الروبوتات التعليمية مجموعة واسعة من فرص التعلم لأن التخصص يتضمن STEM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات) وحتى STEAM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والفنون والرياضيات) كمتطلبات أساسية. تعتبر الروبوتات دائمًا متعددة التخصصات بطرق ملموسة وقابلة للتطبيق للطلاب. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب الأنشطة التي تتضمن الروبوتات أن يتعاون الطلاب، ويفكروا حسابيًا، ويستكشفوا الأخطاء وإصلاحها (تحديد المشكلات وحلها)، والابتكار - وكلها مهارات أساسية للمحترفين في القرن الحادي والعشرين. 

تعد الروبوتات التعليمية طريقة ممتازة لجعل الرياضيات ذات معنى أكبر للطلاب. توفر الروبوتات "الخطاف" الذي يمكّن الطلاب من التواصل مع عالم الرياضيات والانغماس فيه من خلال تطبيق مهاراتهم في بيئة العالم الحقيقي. ويتمكن الطلاب بعد ذلك من تعلم تقدير قيمة الرياضيات في حياتهم اليومية.

نصائح واقتراحات & بعض المعايير المحتملة لاستهدافها

• قم بتنظيم الفصل الدراسي الخاص بك لتسهيل التعلم القائم على المشاريع (PBL) واطلب من الطلاب التعاون في فرق لإكمال مشاريع الروبوتات. قم بتوفير نماذج التقييم لكل من الجهود التعاونية وللمشروع القابل للتسليم في بداية المشروع حتى يتمكن الطلاب من التعرف على توقعاتك. 
• اطلب من الطلاب استخدام المجلات ومخططات الجدولة وأدوات التخطيط الأخرى لتخطيط وتنفيذ تطوير المشروع. يجب أن تكون مواد التخطيط هذه مكانًا يمكن للطلاب من خلاله عرض بعض الرياضيات المشاركة في حلولهم. 
• السماح للطلاب بتوصيل عملياتهم ونتائج عملية التصميم بأكملها باستخدام الوسائل اللفظية والرسومية والكمية والافتراضية والمكتوبة و/أو النماذج ثلاثية الأبعاد (STL Standard 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• تحسين مهارات الاتصال والتعاون من خلال السماح للطلاب بتقديم العروض لبعضهم البعض وطلب التعليقات.  
• ذكّر الطلاب في بداية المشروع المفتوح أنه سيكون هناك أكثر من حل "صحيح" وأن النقد البناء يهدف إلى تحسين المشاريع وليس انتقادها. 
• اطرح أسئلة على الطلاب من شأنها أن تساعدهم على التفكير في المعرفة السابقة التي تعلموها في هذا الفصل وغيره من الفصول.   
• اسمح لمعلمي التكنولوجيا أو العلوم أو المعلمين الآخرين لطلابك بمعرفة ما يعمل عليه الطلاب في فصلك حتى يتمكنوا من المساعدة و/أو تقديم التوجيه والاقتراحات.

• توفير الوقت للبحث حتى يتمكن الطلاب من شرح حلولهم، وتقييم التصميمات الحالية، وجمع البيانات، وتوصيل عملياتهم ونتائجهم، وإرفاق أي بحث علمي أو مفاهيم أو مهارات رياضية ضرورية (STL Standard 9.I).
• شجع الطلاب على البحث عن طرق متعددة لحل المشكلة.  فيما يتعلق باستكشاف الأخطاء وإصلاحها، قم بخلق جو من التعلم حيث من المتوقع أن "يفشل" الطلاب في البداية. ومن خلال القيام بذلك، فإنك تسمح للطلاب بفهم المشكلات والمثابرة في حلها (CCSS.Math.Practice.MP1).  "الفشل إلى الأمام" هو مهارة حياتية قيمة. 
• شجع الطلاب على الالتزام بالدقة (CCSS.Math.Practice.MP6) من خلال تحسين تصميماتهم وضمان الجودة والكفاءة والإنتاجية لمشروعهم النهائي (معيار STL 11.0).
• تسليط الضوء للطلاب على مفاهيم الجبر والهندسة المدرجة في حلولهم. على سبيل المثال، معرفة إعداد الطاقة، أو وقت التشغيل، أو المسافة المقطوعة عند تشغيل محركات الروبوت ذي العجلات يتطلب الجبر. عند معرفة مسافة المنعطف، فإنهم يطبقون فهمهم للزوايا. 
• التأكيد على أهمية النسب والتناسب في الروبوتات التعليمية. المسافة التي يقطعها الروبوت ذو العجلات تتناسب مع محيط عجلاته. سيحتاج الطلاب إلى حساب محيط العجلة من أجل حساب عدد دورات العجلة التي يحتاجونها لبرمجة الروبوتات الخاصة بهم للتحرك.
• تجنب السماح للطلاب باستخدام أساليب التخمين والتحقق لبرمجة الروبوتات الخاصة بهم. سيقوم الطلاب افتراضيًا بالتخمين والتحقق من القيم التي يدخلونها للتحرك والدوران ما لم يعرفوا طريقة أفضل وأسهل لتحقيق الدقة. من خلال التركيز على العمليات الحسابية حتى يتمكنوا من برمجة الروبوتات الخاصة بهم بشكل صحيح في المرة الأولى (انظر النقطتين السابقتين)، فإنك تسلط الضوء على نهج أسهل وأكثر فعالية للبرمجة.

روابط لنماذج الأنشطة