Pädagogische Robotik mit Mathematik verbinden

Robotik ist nicht nur die Zukunft, sondern auch die Gegenwart. Indem sie die Schüler mit Programmierung, Sensoren und Automatisierung vertraut machen, verbessern sie kritische Fähigkeiten im rechnerischen Denken, die für den Erfolg sowohl in der Arbeitswelt als auch im Alltag des 21. Jahrhunderts erforderlich sind. Akademisch gesehen bietet das Studium der Bildungsrobotik eine Vielzahl von Lernmöglichkeiten, da die Disziplin MINT (Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik) und sogar MINT (Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen, Kunst und Mathematik) voraussetzt. Robotik ist stets interdisziplinär und für Studierende greifbar und anwendbar. Darüber hinaus erfordern Aktivitäten im Zusammenhang mit Robotik, dass die Schüler zusammenarbeiten, rechnerisch denken, Fehler beheben (Probleme identifizieren und lösen) und innovativ sein müssen – alles grundlegende Fähigkeiten für Fachkräfte des 21. Jahrhunderts. 

Pädagogische Robotik ist eine hervorragende Möglichkeit, Mathematik für Schüler bedeutungsvoller zu machen. Roboter stellen den „Anhängsel“ dar, der es den Schülern ermöglicht, sich mit der Welt der Mathematik zu verbinden und in sie einzutauchen, indem sie ihre Fähigkeiten in einer realen Umgebung anwenden. Die Studierenden können dann lernen, den Wert der Mathematik in ihrem täglichen Leben zu schätzen.

Tipps, Vorschläge, & einige potenzielle Standards, auf die man abzielen kann

• Organisieren Sie Ihr Klassenzimmer, um projektbasiertes Lernen (PBL) zu erleichtern, und lassen Sie Schüler in Teams zusammenarbeiten, um Robotikprojekte abzuschließen. Geben Sie zu Beginn des Projekts Rubriken sowohl für die Zusammenarbeit als auch für das zu liefernde Projekt an, damit die Studierenden Ihre Erwartungen erkennen. 
• Lassen Sie die Schüler Tagebücher, Planungsdiagramme und andere Planungstools verwenden, um die Projektentwicklung zu planen und durchzuführen. Diese Planungsmaterialien sollten ein Ort sein, an dem die Schüler einen Teil der Mathematik zeigen können, die in ihre Lösungen einfließt. 
• Ermöglichen Sie den Studierenden, ihre Prozesse und Ergebnisse des gesamten Designprozesses mit verbalen, grafischen, quantitativen, virtuellen und schriftlichen Mitteln und/oder dreidimensionalen Modellen zu kommunizieren (STL-Standard 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• Verbessern Sie die Kommunikations- und Zusammenarbeitsfähigkeiten, indem Sie den Schülern die Möglichkeit geben, sich gegenseitig zu präsentieren und um Feedback zu bitten.  
• Erinnern Sie die Schüler zu Beginn eines Projekts mit offenem Ende daran, dass es mehr als eine „richtige“ Lösung geben wird und dass konstruktive Kritik darauf abzielt, Projekte zu verbessern und nicht, sie zu kritisieren. 
• Stellen Sie den Schülern Fragen, die ihnen helfen, das in diesem und anderen Kursen erworbene Vorwissen zu berücksichtigen.   
• Teilen Sie den Technik-, Naturwissenschafts- oder anderen Lehrern Ihrer Schüler mit, woran die Schüler in Ihrer Klasse arbeiten, damit sie ihnen helfen und/oder Anleitungen und Vorschläge geben können.

• Geben Sie Zeit für die Recherche, damit die Studierenden ihre Lösungen erläutern, bestehende Designs bewerten, Daten sammeln, ihre Prozesse und Ergebnisse kommunizieren und alle notwendigen wissenschaftlichen Forschungs- oder mathematischen Konzepte oder Fähigkeiten beifügen können (STL-Standard 9.I).
• Ermutigen Sie die Schüler, nach mehreren Möglichkeiten zur Lösung eines Problems zu suchen.  Schaffen Sie im Hinblick auf die Fehlerbehebung eine Lernatmosphäre, in der von den Studierenden erwartet wird, dass sie zunächst „scheitern“. Auf diese Weise ermöglichen Sie den Schülern, Probleme zu verstehen und sie beharrlich zu lösen (CCSS.Math.Practice.MP1).  „Vorwärts scheitern“ ist eine wertvolle Lebenskompetenz. 
• Ermutigen Sie die Schüler, auf Präzision zu achten (CCSS.Math.Practice.MP6), indem sie ihre Entwürfe verfeinern und Qualität, Effizienz und Produktivität ihres Abschlussprojekts sicherstellen (STL-Standard 11.0).
• Heben Sie den Schülern die Algebra- und Geometriekonzepte hervor, die in ihren Lösungen enthalten sind. Um beispielsweise die Leistungseinstellung, die Laufzeit oder die zurückgelegte Distanz beim Betrieb der Motoren eines Radroboters herauszufinden, ist Algebra erforderlich. Wenn sie die Entfernung einer Kurve ermitteln, wenden sie ihr Winkelverständnis an. 
• Betonen Sie die Bedeutung von Verhältnissen und Proportionen in der Bildungsrobotik. Die von einem Radroboter zurückgelegte Strecke ist proportional zum Umfang seiner Räder. Die Schüler müssen den Radumfang berechnen, um die Anzahl der Radumdrehungen zu berechnen, die sie benötigen, um ihre Roboter zum Bewegen zu programmieren.
• Vermeiden Sie es, den Schülern zu erlauben, bei der Programmierung ihrer Roboter Rate-und-Check-Methoden anzuwenden. Die Schüler werden die Werte, die sie zum Bewegen und Drehen eingeben, standardmäßig erraten und überprüfen, es sei denn, sie kennen eine bessere und einfachere Möglichkeit, präzise zu sein. Indem Sie den Schwerpunkt auf Berechnungen legen, damit sie ihre Roboter beim ersten Mal richtig programmieren können (siehe die beiden vorherigen Aufzählungspunkte), heben Sie einen einfacheren und effektiveren Ansatz für die Programmierung hervor.

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