Verbindung von Bildungsrobotik mit der Wissenschaft

Robotik ist nicht nur die Zukunft, sondern auch die Gegenwart. Indem sie die Schüler mit Programmierung, Sensoren und Automatisierung vertraut machen, verbessern sie die kritischen Fähigkeiten des rechnerischen Denkens, die für den Erfolg in der Arbeitswelt und im Alltag des 21. Jahrhunderts erforderlich sind. Aus akademischer Sicht bietet die Bildungsrobotik eine Vielzahl von Lernmöglichkeiten, da die Disziplin MINT (Wissenschaft, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik) und sogar MINT (Wissenschaft, Technik, Ingenieurwesen, Kunst und Mathematik) als Voraussetzung hat. Bildungsrobotik ist immer interdisziplinär und für Studierende greifbar und anwendbar. Darüber hinaus erfordern Aktivitäten mit Lernrobotik, dass die Schüler zusammenarbeiten, rechnerisch denken, Fehler beheben (Probleme identifizieren und lösen) und Innovationen entwickeln, die grundlegende Fähigkeiten für Fachleute des 21. Jahrhunderts sind.

In naturwissenschaftlichen Klassenzimmern hat die pädagogische Robotik das Potenzial, als Kontext für die Vermittlung grundlegender wissenschaftlicher Methoden und Praktiken wie wissenschaftliche Methode, Beobachtung, Experiment, Datensammlung und -analyse verwendet zu werden. Es ermöglicht auch Untersuchungen zu angewandter Physik und mechanischen Konzepten, Systemdenken und natürlich künstlicher Intelligenz. Das Studium des Roboters und seiner Funktionsweise könnte auch eine Fragestellung in einem naturwissenschaftlichen Klassenzimmer sein, aber pädagogische Robotik ist nicht das Studium der Robotik um der Robotik willen. Es ist die Verwendung eines Roboters als pädagogisches Werkzeug zum Erlernen der Praktiken und Konzepte der Wissenschaft. 

Tipps, Vorschläge, & einige potenzielle Standards für die Ausrichtung

  • Organisieren Sie Ihr Klassenzimmer, um projektbasiertes Lernen (PBL) zu erleichtern, und lassen Sie die Schüler in Teams zusammenarbeiten, um Projekte abzuschließen. Geben Sie zu Beginn des Projekts Rubriken sowohl für gemeinsame Bemühungen als auch für das zu erbringende Ergebnis an, damit die Schüler Ihre Erwartungen erkennen.
  • Lassen Sie die Schüler Journale, Zeitpläne und andere Planungstools verwenden, um die Projektentwicklung zu planen und durchzuführen.
  • Verbessern Sie die Kommunikations- und Zusammenarbeitsfähigkeiten, indem Sie es den Schülern ermöglichen, sich gegenseitig zu präsentieren und um Feedback zu bitten.
  • Erinnern Sie die Schüler zu Beginn eines offenen Projekts daran, dass es mehr als eine "richtige" Lösung geben wird und dass konstruktive Kritik dazu dient, Projekte zu verbessern, um sie nicht zu kritisieren.
  • Stellen Sie den Schülern Fragen, die ihnen helfen, das in diesem und anderen Kursen erworbene Vorwissen zu berücksichtigen.
  • Teilen Sie den Mathematik-, Technologie- oder anderen Lehrern Ihrer Schüler mit, woran die Schüler in Ihrer Klasse arbeiten, damit sie helfen und/oder Anleitungen und Vorschläge machen können.
  • Verwenden Sie Interaktionen zwischen dem Roboter und seiner Umgebung, um Bewegung und Stabilität, Kräfte und Interaktionen sowie Energieänderungen innerhalb von Systemen zu untersuchen (NGS-Standards: HS-PS2-1 & HS-PS3-1 ).
  • Verwenden Sie die drahtlosen Fähigkeiten des Roboters, um Wellen und ihre Anwendungen in Technologien für die Informationsübertragung zu untersuchen (NGS-Standards: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
  • Nutzen Sie Tests des Roboters als Gelegenheit zum Experimentieren und zur Datensammlung. Wenn Sie beispielsweise ein Programm ausführen, bei dem der Roboter ein Objekt aufnimmt und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten mit seinem Klauenarm in verschiedenen Höhen durch den Raum bewegt, während alle anderen Variablen konstant gehalten werden, kann dies mindestens eine 3-Stufen (schnell, gleichmäßig und langsame Geschwindigkeiten) durch 3-Level-Experimente (erhöht hoch, mittel und niedrig) mit Potenzialen sowohl für Haupteffekte als auch für eine Interaktion bei der Messung der Roboterstabilität. Stabilität kann durch die Klasse operativ definiert werden, um sie zu messen, oder sogar vereinfacht, ob der Roboter kippt oder nicht.
  • Organisieren Sie einfache Experimente mit einer Variablen, damit weniger erfahrene Schüler die Auswirkungen verschiedener Merkmale des Roboteraufbaus auf seine Geschwindigkeit, Stabilität und/oder Stärke untersuchen.
  • Erleichtern Sie Untersuchungen, bei denen die Schüler den Aufbau eines Roboters modifizieren oder einen neuen Roboter erstellen, der die Kraft auf ein makroskopisches Objekt während einer Kollision minimiert (NGS-Standard: HS-PS2-3). 
  • Bitten Sie die Schülerteams, einen Roboter zu entwerfen und zu bauen, der die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Umwelt und die Biodiversität reduzieren könnte. Lassen Sie die Teams die Designs anderer Teams und deren Auswirkungen diskutieren, um ihre Prototypen weiter zu verfeinern (NGS-Standards: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4) .

Links zu Beispielaktivitäten

VEX-IQ VEX-EDR

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