Σύνδεση της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής με την Επιστήμη των Υπολογιστών

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 - όλες βασικές δεξιότητες για τους επαγγελματίες του 21ου αιώνα.

Η ρομποτική βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην επιστήμη των υπολογιστών για τις δυνατότητες προγραμματισμού και λογισμικού της. Η εκπαιδευτική ρομποτική τονίζει αυτό για τους μαθητές, καθιστώντας τον προγραμματισμό πιο απτό καθώς αλληλεπιδρούν με φυσικά ρομπότ και καθώς τα ρομπότ τους αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ή/και με το περιβάλλον. Η εκπαιδευτική ρομποτική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την περαιτέρω βελτίωση των δεξιοτήτων των μαθητών στον σχεδιασμό προγραμμάτων, τον ψευδοκώδικα, τα διαγράμματα ροής και την υπολογιστική σκέψη. Ένα φυσικό ρομπότ ωθεί τους μαθητές να σκεφτούν πώς αποθηκεύονται, υποβάλλονται σε επεξεργασία, μεταδίδονται και ανακτώνται οι ψηφιακές πληροφορίες.

Συμβουλές, προτάσεις, & μερικά πιθανά πρότυπα προς στόχευση

• Οργανώστε την τάξη σας έτσι ώστε να διευκολύνετε τη μάθηση μέσω έργων (PBL) και ζητήστε από τους μαθητές να συνεργαστούν σε ομάδες για να ολοκληρώσουν το έργο. 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. Οι ομάδες θα πρέπει να τεκμηριώνουν τις αποφάσεις σχεδιασμού χρησιμοποιώντας κείμενο, γραφικά, παρουσιάσεις ή/και επιδείξεις κατά την ανάπτυξη σύνθετων προγραμμάτων (Πρότυπο CSTA: 3A-AP-23). 
• 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.
• Παρουσίαση έργων που ωθούν τις ομάδες μαθητών να λύσουν προβλήματα μέσω του σχεδιασμού ή/και του προγραμματισμού ενός ρομπότ (Πρότυπο CSTA: 3B-AP-09). Όταν είναι δυνατόν, αφήστε τις ομάδες να επιλέξουν και να ορίσουν ένα πρόβλημα που θα λύσουν οι ίδιες με βάση τα ενδιαφέροντά τους (Πρότυπο CSTA: 3A-AP-13). Οι ομάδες θα πρέπει να σχεδιάζουν και να αναπτύσσουν επαναληπτικά τις υπολογιστικές τους λύσεις χρησιμοποιώντας συμβάντα για την εκκίνηση εντολών (Πρότυπο CSTA: 3A-AP-16). 
• Μην λύνεις προβλήματα που προκύπτουν για τις ομάδες. Αντίθετα, βοηθήστε τους να αναπτύξουν συστηματικές στρατηγικές αντιμετώπισης προβλημάτων για να εντοπίζουν και να διορθώνουν τα δικά τους σφάλματα (Πρότυπο CSTA: 3A-CS-03). Ενθαρρύνετε τις ομάδες να χρησιμοποιούν πάντα μια σειρά από δοκιμαστικές περιπτώσεις για να επαληθεύσουν ότι ένα πρόγραμμα λειτουργεί σύμφωνα με τις προδιαγραφές σχεδιασμού του (Πρότυπο CSTA: 3B-AP-21). Καθοδηγήστε τους μαθητές στην πρακτική μιας βήμα προς βήμα ανάλυσης του προγράμματος και των απροσδόκητων συμπεριφορών που πρέπει να διορθωθούν. 
• 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. Το να «αποτυγχάνεις μπροστά» είναι μια πολύτιμη δεξιότητα ζωής. 
• Όταν οι ομάδες ολοκληρώνουν τα πρωτότυπα, ζητήστε τους να παρουσιάσουν την εργασία τους σε ολόκληρη την τάξη και να λειτουργήσουν ως υποθετικοί χρήστες (Πρότυπο CSTA: 3A-AP-19). Στη συνέχεια, μπορούν να ακολουθήσουν μια διαδικασία κύκλου ζωής λογισμικού για να το αναπτύξουν περαιτέρω (Πρότυπο CSTA: 3B-AP-17). Αυτό θα επιτρέψει στις ομάδες να αξιολογήσουν και να βελτιώσουν τα προγράμματα και τα ρομπότ τους, ώστε να τα κάνουν πιο εύχρηστα και προσβάσιμα (Πρότυπο CSTA: 3A-AP-21).
• Επιτρέψτε στους μαθητές σας να χρησιμοποιήσουν οποιαδήποτε διαθέσιμα εργαλεία συνεργασίας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης (Πρότυπο CSTA: 3A-AP-22). Αυτά τα εργαλεία θα μπορούσαν ακόμη και να περιλαμβάνουν τα μέσα κοινωνικής δικτύωσης, ειδικά εάν αυτές οι πλατφόρμες αυξάνουν τη συνδεσιμότητα ανθρώπων σε διαφορετικούς τομείς πολιτισμού και σταδιοδρομίας (Πρότυπο CSTA: 3A-IC-27). Για παράδειγμα, οι ομάδες θα μπορούσαν να οργανώσουν μια κλήση μέσω Skype για να παρουσιάσουν τα έργα τους σε μαθητές άλλων τάξεων για σχόλια.
• Ζητήστε από τους μαθητές σας να βελτιώσουν τις δεξιότητές τους στην κριτική σκέψη σχετικά με τους αλγόριθμους όσον αφορά την αποτελεσματικότητα, την ορθότητα και τη σαφήνειά τους, ώστε να μπορούν να παρέχουν καλύτερη ανατροφοδότηση στις δικές τους και στις άλλες ομάδες (Πρότυπο CSTA: 3B-AP-11). Ένας τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι να ξεκινήσετε μια συζήτηση στην οποία αξιολογείτε τα βασικά χαρακτηριστικά ενός προγράμματος μέσω μιας διαδικασίας όπως η αναθεώρηση κώδικα (Πρότυπο CSTA: 3B-AP-23).
• Χρησιμοποιήστε την εκπαιδευτική ρομποτική ως ευκαιρία για να αναδείξετε τη φυσικότητα σύνθετων προβλημάτων, όπως η μετακίνηση μέσα σε έναν λαβύρινθο ή η εκτέλεση ακολουθιών συμπεριφορών στην τάξη. Η δυνατότητα οπτικού εντοπισμού και απομόνωσης των στοιχείων ενός μεγαλύτερου προβλήματος που πρέπει να λυθεί θα βοηθήσει τους μαθητές να βελτιώσουν τις δεξιότητές τους στην αποσύνθεση προβλημάτων σε μικρότερα στοιχεία και στην εφαρμογή δομών όπως διαδικασίες, ενότητες ή/και αντικείμενα (Πρότυπο CSTA: 3A-AP-17). Επιπλέον, επισημάνετε τα γενικεύσιμα μοτίβα στο σύνθετο πρόβλημα που μπορούν στη συνέχεια να εφαρμοστούν σε μια λύση (Πρότυπο CSTA: 3B-AP-15).
• Χρησιμοποιήστε την εκπαιδευτική ρομποτική για να επισημάνετε τους τρόπους με τους οποίους τα υπολογιστικά συστήματα επηρεάζουν τις προσωπικές, ηθικές, κοινωνικές, οικονομικές και πολιτισμικές πρακτικές μέσω αναγνώσεων, παρουσιάσεων κ.λπ. (Πρότυπο CSTA: 3A-IC-24) που περιγράφουν επίσης πώς η τεχνητή νοημοσύνη οδηγεί πολλά λογισμικά και φυσικά συστήματα (Πρότυπο CSTA: 3B-AP-08). Μια καλή συνέχεια τέτοιων μαθημάτων θα ήταν να ζητηθεί από τους μαθητές να προβλέψουν πώς οι υπολογιστικές ή/και ρομποτικές καινοτομίες από τις οποίες εξαρτόμαστε αυτήν τη στιγμή μπορεί να εξελιχθούν για να καλύψουν τις ανάγκες μας στο μέλλον (Πρότυπο CSTA: 3B-IC-27).

Σύνδεσμοι προς δείγματα δραστηριοτήτων