ربط الروبوتات التعليمية بعلوم الكمبيوتر

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 الروبوتات التعليمية مجموعة واسعة من فرص التعلم لأن التخصص يتضمن STEM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات) وحتى STEAM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والفنون والرياضيات) كمتطلبات أساسية. تعد الروبوتات التعليمية دائمًا متعددة التخصصات بطرق ملموسة وقابلة للتطبيق للطلاب. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب الأنشطة التي تتضمن الروبوتات التعليمية أن يتعاون الطلاب، ويفكروا حسابيًا، ويستكشفوا الأخطاء وإصلاحها (تحديد المشكلات وحلها)، والابتكار - وكلها مهارات أساسية للمحترفين في القرن الحادي والعشرين.

تعتمد الروبوتات بشكل كبير على علوم الكمبيوتر في قدراتها البرمجية والبرمجية. تسلط الروبوتات التعليمية الضوء على ذلك للطلاب من خلال جعل البرمجة أكثر واقعية أثناء تفاعلهم مع الروبوتات المادية، وعندما تتفاعل الروبوتات الخاصة بهم مع بعضهم البعض و/أو مع البيئة. يمكن استخدام الروبوتات التعليمية لزيادة صقل مهارات الطلاب في تخطيط البرامج والرموز الزائفة والمخططات الانسيابية والتفكير الحسابي. يشرك الروبوت المادي الطلاب في التفكير في كيفية تخزين المعلومات الرقمية ومعالجتها ونقلها واسترجاعها.

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 المشروع. 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 على الفرق توثيق قرارات التصميم باستخدام النصوص والرسومات والعروض التقديمية و/أو العروض التوضيحية في تطوير البرامج المعقدة (معيار CSTA: 3A-AP-23). 
• 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 لطلابك في الرياضيات أو التكنولوجيا أو المعلمين الآخرين بمعرفة ما يعمل عليه الطلاب في صفك حتى يتمكنوا من المساعدة و/أو تقديم التوجيه والاقتراحات.
• تقديم المشاريع التي تحفز فرق الطلاب على حل المشكلات من خلال تصميم و/أو برمجة الروبوت (معيار CSTA: 3B-AP-09). عندما يكون ذلك ممكنًا، اسمح للفرق باختيار المشكلة وتحديدها لحلها بأنفسهم بناءً على اهتماماتهم (معيار CSTA: 3A-AP-13). يجب على الفرق تصميم حلولها الحسابية وتطويرها بشكل متكرر باستخدام الأحداث لبدء التعليمات (معيار CSTA: 3A-AP-16). 
• لا تحل المشاكل التي تنشأ للفرق. وبدلاً من ذلك، ساعدهم على تطوير إستراتيجيات منهجية لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها لتحديد الأخطاء الخاصة بهم وإصلاحها (معيار CSTA: 3A-CS-03). شجع الفرق دائمًا على استخدام سلسلة من حالات الاختبار للتحقق من أداء البرنامج وفقًا لمواصفات التصميم الخاصة به (معيار CSTA: 3B-AP-21). قم بتوجيه الطلاب من خلال ممارسة تحليل البرنامج خطوة بخطوة والسلوك (السلوكيات) غير المتوقع الذي يجب إصلاحه. 
• 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. "الفشل إلى الأمام" هو مهارة حياتية قيمة. 
• عندما تكمل الفرق النماذج الأولية، اطلب منهم تقديم عملهم إلى الفصل بأكمله واجعل الفصل بمثابة مستخدمين افتراضيين (معيار CSTA: 3A-AP-19). ويمكنهم بعد ذلك اتباع عملية دورة حياة البرنامج لتطويرها بشكل أكبر (معيار CSTA: 3B-AP-17). سيسمح ذلك للفرق بتقييم وتحسين برامجهم وروبوتاتهم لجعلها أكثر قابلية للاستخدام والوصول إليها (معيار CSTA: 3A-AP-21).
• اسمح لطلابك باستخدام أي أدوات تعاونية متاحة أثناء عملية التطوير (معيار CSTA: 3A-AP-22). يمكن أن تشمل هذه الأدوات أيضًا وسائل التواصل الاجتماعي خاصة إذا كانت هذه المنصات تزيد من التواصل بين الأشخاص في مختلف المجالات الثقافية والمهنية (معيار CSTA: 3A-IC-27). على سبيل المثال، قد تقوم الفرق بإعداد مكالمة عبر Skype لعرض مشاريعهم على الطلاب في الفصول الدراسية الأخرى للحصول على التعليقات.
• اطلب من طلابك صقل مهاراتهم في التفكير النقدي حول الخوارزميات من حيث كفاءتها وصحتها ووضوحها حتى يتمكنوا من تقديم تعليقات أفضل لفرقهم وفرقهم الأخرى (معيار CSTA: 3B-AP-11). إحدى الطرق للقيام بذلك هي قيادة مناقشة تقوم فيها بتقييم الصفات الأساسية للبرنامج من خلال عملية مثل مراجعة الكود (معيار CSTA: 3B-AP-23).
• استخدم الروبوتات التعليمية كفرصة لتسليط الضوء على الجوانب المادية للمشكلات المعقدة مثل التحرك عبر متاهة أو تنفيذ تسلسل من السلوكيات في جميع أنحاء الفصل الدراسي. إن القدرة على تحديد وعزل مكونات المشكلة الأكبر التي سيتم حلها بشكل مرئي ستساعد الطلاب على صقل مهاراتهم في تحليل المشكلات إلى مكونات أصغر وتطبيق بنيات مثل الإجراءات و/أو الوحدات و/أو الكائنات (معيار CSTA: 3A-AP-17) . علاوة على ذلك، قم بتسليط الضوء على الأنماط القابلة للتعميم في المشكلة المعقدة والتي يمكن بعد ذلك تطبيقها على الحل (معيار CSTA: 3B-AP-15).
• استخدم الروبوتات التعليمية لتسليط الضوء على الطرق التي تؤثر بها أنظمة الحوسبة على الممارسات الشخصية والأخلاقية والاجتماعية والاقتصادية والثقافية من خلال القراءات والعروض التقديمية وما إلى ذلك. (معيار CSTA: 3A-IC-24) الذي يصف أيضًا كيف يقود الذكاء الاصطناعي العديد من البرامج و الأنظمة الفيزيائية (معيار CSTA: 3B-AP-08). تتمثل المتابعة الجيدة لمثل هذه الجلسات الدراسية في مطالبة الطلاب بالتنبؤ بكيفية تطور الابتكارات الحسابية و/أو الروبوتات التي نعتمد عليها حاليًا لتلبية احتياجاتنا في المستقبل (معيار CSTA: 3B-IC-27).

روابط لنماذج الأنشطة