Σύνδεση της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής με τα Μαθηματικά

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 μελέτη της εκπαιδευτικής ρομποτικής προσφέρει μια ευρεία 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 ρομποτική είναι πάντα διεπιστημονική με τρόπους που είναι απτοί και εφαρμόσιμοι στους μαθητές. Επιπλέον, οι δραστηριότητες που αφορούν τη ρομποτική απαιτούν από τους μαθητές να συνεργάζονται, να σκέφτονται υπολογιστικά, να εντοπίζουν και να επιλύουν προβλήματα και να καινοτομούν - όλες βασικές δεξιότητες για τους επαγγελματίες του 21ου αιώνα. 

Η εκπαιδευτική ρομποτική είναι ένας εξαιρετικός τρόπος για να γίνουν τα μαθηματικά πιο ουσιαστικά για τους μαθητές. Τα ρομπότ παρέχουν το «αγκίστρι» που επιτρέπει στους μαθητές να συνδεθούν και να βυθιστούν στον κόσμο των μαθηματικών, εφαρμόζοντας τις δεξιότητές τους σε ένα πραγματικό περιβάλλον. Στη συνέχεια, οι μαθητές μαθαίνουν να εκτιμούν την αξία των μαθηματικών στην καθημερινότητά τους.

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 να ολοκληρώσουν έργα ρομποτικής. Παρέχετε ρουμπρίκες τόσο για τις συνεργατικές προσπάθειες όσο και για το παραδοτέο έργο 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. Αυτά τα υλικά σχεδιασμού θα πρέπει να αποτελούν ένα μέρος όπου οι μαθητές μπορούν να δείξουν κάποια από τα μαθηματικά που εμπλέκονται στις λύσεις τους. 
• Να επιτραπεί στους μαθητές να επικοινωνήσουν τις διαδικασίες και τα αποτελέσματα ολόκληρης της διαδικασίας σχεδιασμού χρησιμοποιώντας λεκτικά, γραφικά, ποσοτικά, εικονικά και γραπτά μέσα ή/και τρισδιάστατα μοντέλα (STL πρότυπο 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• 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 τεχνολογίας, φυσικών επιστημών ή άλλων επιστημών των μαθητών σας με τι ασχολούνται οι μαθητές στην τάξη σας, ώστε να μπορούν να βοηθήσουν ή/και να παρέχουν καθοδήγηση και προτάσεις.

• Παρέχετε χρόνο για έρευνα, ώστε οι μαθητές να μπορούν να εξηγήσουν τις λύσεις τους, να αξιολογήσουν υπάρχοντα σχέδια, να συλλέξουν δεδομένα, να επικοινωνήσουν τις διαδικασίες και τα αποτελέσματά τους και να επισυνάψουν τυχόν απαραίτητες επιστημονικές έρευνες ή μαθηματικές έννοιες ή δεξιότητες (πρότυπο STL 9.I).
• Ενθαρρύνετε τους μαθητές να αναζητήσουν πολλαπλούς τρόπους για να λύσουν ένα πρόβλημα.  Όσον αφορά την αντιμετώπιση προβλημάτων, δημιουργήστε μια ατμόσφαιρα μάθησης όπου οι μαθητές αναμένεται να «αποτύχουν» στην αρχή. Με αυτόν τον τρόπο, επιτρέπετε στους μαθητές να κατανοήσουν τα προβλήματα και να επιμείνουν στην επίλυσή τους (CCSS.Math.Practice.MP1).  Το να «αποτυγχάνεις μπροστά» είναι μια πολύτιμη δεξιότητα ζωής. 
• Ενθαρρύνετε τους μαθητές να δίνουν προσοχή στην ακρίβεια (CCSS.Math.Practice.MP6) βελτιώνοντας τα σχέδιά τους και διασφαλίζοντας την ποιότητα, την αποτελεσματικότητα και την παραγωγικότητα του τελικού τους έργου (STL πρότυπο 11.0).
• Επισημάνετε για τους μαθητές τις έννοιες της άλγεβρας και της γεωμετρίας που περιλαμβάνονται στις λύσεις τους. Για παράδειγμα, ο υπολογισμός της ρύθμισης ισχύος, του χρόνου λειτουργίας ή της διανυθείσας απόστασης κατά τη λειτουργία των κινητήρων ενός τροχοφόρου ρομπότ απαιτεί άλγεβρα. Όταν υπολογίζουν την απόσταση μιας στροφής, εφαρμόζουν την κατανόησή τους για τις γωνίες. 
• Τονίστε τη σημασία των αναλογιών και των λόγων στην εκπαιδευτική ρομποτική. Η απόσταση που διανύει ένα τροχοφόρο ρομπότ είναι ανάλογη με την περιφέρεια των τροχών του. Οι μαθητές θα πρέπει να υπολογίσουν την περιφέρεια του τροχού προκειμένου να υπολογίσουν τον αριθμό των περιστροφών του τροχού που χρειάζονται για να προγραμματίσουν τα ρομπότ τους να κινούνται.
• Αποφύγετε να επιτρέπετε στους μαθητές να χρησιμοποιούν μεθόδους εικασίας και ελέγχου για τον προγραμματισμό των ρομπότ τους. Οι μαθητές θα μαντεύουν και θα ελέγχουν από προεπιλογή τις τιμές που εισάγουν για την κίνηση και τη στροφή, εκτός αν γνωρίζουν έναν καλύτερο και ευκολότερο τρόπο για να είναι ακριβείς. Δίνοντας έμφαση στους υπολογισμούς, ώστε να μπορούν να προγραμματίσουν σωστά τα ρομπότ τους από την πρώτη φορά (βλ. τις δύο προηγούμενες κουκκίδες), επισημαίνετε μια ευκολότερη και πιο αποτελεσματική προσέγγιση στον προγραμματισμό.

Σύνδεσμοι προς δείγματα δραστηριοτήτων