Σύνδεση της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής με την Επιστήμη

Η ρομποτική δεν είναι μόνο το μέλλον, αλλά και το παρόν. Εξοικειώνοντας τους μαθητές με τον προγραμματισμό, τους αισθητήρες και τον αυτοματισμό, βελτιώνουν τις κρίσιμες δεξιότητες υπολογιστικής σκέψης που είναι απαραίτητες για να επιτύχουν τόσο στο εργατικό δυναμικό του 21ου αιώνα όσο και στην καθημερινή ζωή. Ακαδημαϊκά, η εκπαιδευτική ρομποτική προσφέρει μια μεγάλη ποικιλία μαθησιακών ευκαιριών, επειδή ο κλάδος έχει ως προϋποθέσεις τις επιστήμες STEM (Επιστήμη, Τεχνολογία, Μηχανική και Μαθηματικά) και ακόμη και STEAM (Επιστήμη, Τεχνολογία, Μηχανική, Τέχνη και Μαθηματικά). Η εκπαιδευτική ρομποτική είναι πάντα διεπιστημονική με τρόπους που είναι απτοί και εφαρμόσιμοι στους μαθητές. Επιπλέον, οι δραστηριότητες που αφορούν την εκπαιδευτική ρομποτική απαιτούν από τους μαθητές να συνεργάζονται, να σκέφτονται υπολογιστικά, να εντοπίζουν και να επιλύουν προβλήματα και να καινοτομούν, οι οποίες αποτελούν θεμελιώδεις δεξιότητες για τους επαγγελματίες του 21ου αιώνα. 

Στις τάξεις φυσικών επιστημών, η εκπαιδευτική ρομποτική έχει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί ως πλαίσιο για τη διδασκαλία βασικών επιστημονικών μεθόδων και πρακτικών, όπως η επιστημονική μέθοδος, η παρατήρηση, ο πειραματισμός, η συλλογή και ανάλυση δεδομένων. Επιτρέπει επίσης τη διερεύνηση εφαρμοσμένων φυσικών και μηχανικών εννοιών, συστημικής σκέψης και, φυσικά, τεχνητής νοημοσύνης. Η μελέτη του ρομπότ και της λειτουργίας του θα μπορούσε επίσης να αποτελέσει αντικείμενο έρευνας σε μια τάξη φυσικών επιστημών, αλλά η εκπαιδευτική ρομποτική δεν είναι η μελέτη της ρομποτικής για χάρη της ρομποτικής. Πρόκειται για τη χρήση ενός ρομπότ ως παιδαγωγικού εργαλείου για την εκμάθηση των πρακτικών και των εννοιών της επιστήμης.  

Συμβουλές, προτάσεις, & μερικά πιθανά πρότυπα προς στόχευση

• Οργανώστε την τάξη σας για να διευκολύνετε τη μάθηση μέσω έργων (PBL) και ζητήστε από τους μαθητές να συνεργάζονται σε ομάδες για την ολοκλήρωση έργων. Παρέχετε ρουμπρίκες τόσο για τις συνεργατικές προσπάθειες όσο και για το παραδοτέο στην αρχή του έργου, ώστε οι μαθητές να αναγνωρίζουν τις προσδοκίες σας. 
• Ζητήστε από τους μαθητές να χρησιμοποιούν ημερολόγια, διαγράμματα προγραμματισμού και άλλα εργαλεία σχεδιασμού για να σχεδιάζουν και να εκτελούν την ανάπτυξη έργων.
• Βελτιώστε τις δεξιότητες επικοινωνίας και συνεργασίας επιτρέποντας στους μαθητές να παρουσιάζονται ο ένας στον άλλον και να ζητούν σχόλια.
• Υπενθυμίστε στους μαθητές στην αρχή ενός ανοιχτού έργου ότι θα υπάρχουν περισσότερες από μία «σωστές» λύσεις και ότι η εποικοδομητική κριτική έχει ως στόχο τη βελτίωση των έργων και όχι την κριτική τους. 
• Κάντε ερωτήσεις στους μαθητές που θα τους βοηθήσουν να σκεφτούν τις προηγούμενες γνώσεις που απέκτησαν σε αυτό και σε άλλα μαθήματα.
• Ενημερώστε τους καθηγητές μαθηματικών, τεχνολογίας ή άλλων σχολών των μαθητών σας με τι ασχολούνται οι μαθητές στην τάξη σας, ώστε να μπορούν να βοηθήσουν ή/και να παρέχουν καθοδήγηση και προτάσεις.

• Χρησιμοποιήστε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ρομπότ και του περιβάλλοντός του για να διερευνήσετε την κίνηση και τη σταθερότητα, τις δυνάμεις και τις αλληλεπιδράσεις, καθώς και τις μεταβολές ενέργειας εντός συστημάτων (Πρότυπα NGS: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• Χρησιμοποιήστε τις ασύρματες δυνατότητες του ρομπότ για να διερευνήσετε τα κύματα και τις εφαρμογές τους σε τεχνολογίες μεταφοράς πληροφοριών (Πρότυπα NGS: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Χρησιμοποιήστε τις δοκιμές του ρομπότ ως ευκαιρίες για πειραματισμό και συλλογή δεδομένων. Για παράδειγμα, η εκτέλεση ενός προγράμματος που θα ζητά από το ρομπότ να σηκώσει ένα αντικείμενο και να το μετακινήσει μέσα στο δωμάτιο με διαφορετικές ταχύτητες με το νύχι του σε διαφορετικά ύψη, διατηρώντας παράλληλα όλες τις άλλες μεταβλητές σταθερές, θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα πείραμα τουλάχιστον 3 επιπέδων (γρήγορη, σταθερή και αργή ταχύτητα) επί 3 επιπέδων (υψηλή, μεσαία και χαμηλή) με δυνατότητες τόσο για τις κύριες επιδράσεις όσο και για μια αλληλεπίδραση κατά τη μέτρηση της σταθερότητας του ρομπότ. Η σταθερότητα μπορεί να οριστεί λειτουργικά από την κλάση προκειμένου να μετρηθεί ή ακόμα και να απλοποιηθεί στο εάν το ρομπότ γέρνει ή όχι.
• Οργανώστε απλά πειράματα μίας μεταβλητής, ώστε οι λιγότερο έμπειροι μαθητές να διερευνήσουν τις επιπτώσεις διαφόρων χαρακτηριστικών της κατασκευής του ρομπότ στην ταχύτητα, τη σταθερότητα ή/και τη δύναμή του. 
• Διευκόλυνση ερευνών όπου οι μαθητές τροποποιούν την κατασκευή ενός ρομπότ ή δημιουργούν ένα νέο ρομπότ που ελαχιστοποιεί τη δύναμη σε ένα μακροσκοπικό αντικείμενο κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης (Πρότυπο NGS: HS-PS2-3).  

• Ζητήστε από τις ομάδες μαθητών να σχεδιάσουν και να δημιουργήσουν ένα ρομπότ που θα μπορούσε να μειώσει τις επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στο περιβάλλον και τη βιοποικιλότητα. Ζητήστε από τις ομάδες να συζητήσουν τα σχέδια άλλων ομάδων και τον αντίκτυπο που θα είχε ο σχεδιασμός, προκειμένου να βελτιώσουν περαιτέρω τα πρωτότυπά τους (Πρότυπα NGS: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Σύνδεσμοι προς δείγματα δραστηριοτήτων