Propojení vzdělávací robotiky s vědou

Robotika není jen budoucnost, ale je i přítomností. Tím, že se studenti seznámí s programováním, senzory a automatizací, zdokonalí kritické dovednosti výpočetního myšlení potřebné k úspěchu jak v pracovní síle 21. století, tak v každodenním životě. Z akademického hlediska poskytuje vzdělávací robotika širokou škálu vzdělávacích příležitostí, protože disciplína má jako předpoklady STEM (věda, technologie, inženýrství a matematika) a dokonce i STEAM (věda, technologie, inženýrství, umění a matematika). Vzdělávací robotika je vždy interdisciplinární způsoby, které jsou hmatatelné a použitelné pro studenty. Činnosti zahrnující vzdělávací robotiku navíc vyžadují, aby studenti spolupracovali, přemýšleli výpočetně, řešili problémy (identifikovali a řešili problémy) a inovovali, což jsou základní dovednosti pro profesionály 21. století. 

Ve vědeckých učebnách má vzdělávací robotika potenciál být využívána jako kontext pro výuku základních vědeckých metod a postupů, jako je vědecká metoda, pozorování, experimentování, sběr dat a analýza. Umožňuje také zkoumání aplikované fyziky a mechanických konceptů, systémového myšlení a samozřejmě umělé inteligence. Studium robota a jeho fungování by také mohlo být předmětem zkoumání ve vědecké učebně, ale vzdělávací robotika není studiem robotiky kvůli robotice. Jde o využití robota jako pedagogického nástroje pro poznávání praktik a koncepcí vědy.  

Tipy, návrhy, & potenciální standardy, na které se zaměřit

• Uspořádejte svou třídu tak, abyste usnadnili projektové učení (PBL) a nechte studenty spolupracovat v týmech na dokončení projektů. Na začátku projektu poskytněte rubriky jak pro společné úsilí, tak pro výstup, aby studenti poznali vaše očekávání. 
• Nechte studenty používat deníky, plánovací tabulky a další plánovací nástroje k plánování a realizaci vývoje projektu.
• Zlepšete komunikační dovednosti a schopnosti spolupráce tím, že umožníte studentům vzájemně se prezentovat a žádat o zpětnou vazbu.
• Připomeňte studentům na začátku projektu s otevřeným koncem, že bude existovat více než jedno „správné“ řešení a že konstruktivní kritika má za cíl zlepšit projekty, ne je kritizovat. 
• Pokládejte studentům otázky, které jim pomohou zvážit předchozí znalosti získané v této a jiných třídách.
• Dejte učitelům matematiky, technologie nebo jiným učitelům vašich studentů vědět, na čem studenti ve vaší třídě pracují, aby vám mohli pomoci a/nebo poskytnout rady a návrhy.

• Využijte interakce mezi robotem a jeho prostředím ke zkoumání pohybu a stability, sil a interakcí a energetických změn v systémech (normy NGS: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• Využijte bezdrátové schopnosti robota ke zkoumání vln a jejich aplikací v technologiích pro přenos informací (standardy NGS: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Využijte testování robota jako příležitosti pro experimentování a sběr dat. Například spuštěním programu, v němž robot zvedne předmět a přemístí jej po místnosti různými rychlostmi s paží v různých výškách, přičemž všechny ostatní proměnné zůstanou konstantní, by mohlo vytvořit alespoň 3 úrovně (rychlé, stabilní a nízké rychlosti) pomocí 3-úrovňového (zvýšeného, ​​středního a nízkého) experimentu s potenciály pro hlavní efekty a interakci při měření stability robota. Stabilita může být provozně definována třídou za účelem měření, nebo dokonce zjednodušena na to, zda se robot nakloní či nikoli.
• Uspořádejte jednoduché experimenty s jednou proměnnou, aby méně zkušení studenti prozkoumali účinky různých vlastností konstrukce robota na jeho rychlost, stabilitu a/nebo sílu. 
• Usnadněte vyšetřování, při kterém studenti upravují konstrukci robota nebo vytvářejí nového robota, který minimalizuje sílu působící na makroskopický objekt během kolize (standard NGS: HS-PS2-3).  

• Požádejte studentské týmy, aby navrhly a vytvořily robota, který by mohl snížit dopady lidských činností na životní prostředí a biologickou rozmanitost. Nechte týmy diskutovat o návrzích jiných týmů a o dopadu, který by návrh měl, aby mohly dále zdokonalovat své prototypy (normy NGS: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Odkazy na ukázkové aktivity