Opetusrobotiikan yhdistäminen matematiikkaan

Robotiikka ei ole vain tulevaisuus, vaan se on myös nykyhetki. Opiskelijat perehtyvät ohjelmointiin, sensoreihin ja automaatioon, ja he hiovat kriittistä laskennallista ajattelua, jota tarvitaan menestyäkseen sekä 2000-luvun työelämässä että jokapäiväisessä elämässä. Akateemisesti opetusrobotiikan opiskelu tarjoaa laajan valikoiman oppimismahdollisuuksia, koska tieteenalalla on STEM (Science, Technology, Engineering ja Math) ja jopa STEAM (Science, Technology, Engineering, Art ja Math) edellytyksenä. Robotiikka on aina poikkitieteellistä tavalla, joka on konkreettista ja opiskelijoille soveltuvaa. Lisäksi robotiikkaan liittyvät toiminnot edellyttävät opiskelijoiden yhteistyötä, laskennallista ajattelua, vianmääritystä (ongelmien tunnistamista ja ratkaisemista) ja innovointia – kaikki 2000-luvun ammattilaisten perustaidot. 

Opetusrobotiikka on erinomainen tapa tehdä matematiikasta mielekkäämpää opiskelijoille. Robotit tarjoavat "koukun", jonka avulla opiskelijat voivat olla yhteydessä matematiikan maailmaan ja uppoutua siihen soveltamalla taitojaan tosielämässä. Oppilaat voivat sitten oppia arvostamaan matematiikan arvoa jokapäiväisessä elämässään.

Vinkkejä, ehdotuksia, & potentiaalista tavoitetta

• Järjestä luokkahuoneesi helpottamaan projektipohjaista oppimista (PBL) ja pyydä oppilaita tekemään yhteistyötä ryhmissä robotiikkaprojektien suorittamiseksi. Anna rubriikit sekä yhteistoiminnalle että suoritettavalle projektille projektin alussa, jotta opiskelijat tunnistavat odotuksesi. 
• Pyydä opiskelijoita käyttämään päiväkirjoja, aikataulukaavioita ja muita suunnittelutyökaluja projektin kehittämisen suunnitteluun ja toteuttamiseen. Suunnittelumateriaalien tulee olla paikka, jossa opiskelijat voivat näyttää ratkaisuihinsa liittyvää matematiikkaa. 
• Anna opiskelijoiden kommunikoida prosesseistaan ​​ja koko suunnitteluprosessin tuloksista käyttäen sanallisia, graafisia, kvantitatiivisia, virtuaalisia ja kirjallisia keinoja ja/tai kolmiulotteisia malleja (STL-standardi 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• Paranna viestintä- ja yhteistyötaitoja antamalla opiskelijoiden esitellä toisilleen ja pyytää palautetta.  
• Muistuta opiskelijoille avoimen projektin alussa, että "oikeita" ratkaisuja on enemmän kuin yksi ja että rakentava kritiikki on tarkoitettu parantamaan projekteja, ei kritisoimaan niitä. 
• Esitä opiskelijoille kysymyksiä, jotka auttavat heitä pohtimaan tällä ja muilla luokilla opittua aiempaa tietoa.   
• Kerro oppilaidesi tekniikan, luonnontieteiden tai muille opettajille, mitä oppilaat työskentelevät luokassasi, jotta he voivat auttaa ja/tai antaa ohjeita ja ehdotuksia.

• Varaa tutkimukselle aikaa, jotta opiskelijat voivat selittää ratkaisujaan, arvioida olemassa olevia suunnitelmia, kerätä tietoa, viestiä prosesseistaan ​​ja tuloksistaan ​​sekä liittää mukaan tarvittavat tieteelliset tutkimus- tai matemaattiset käsitteet tai taidot (STL-standardi 9.I).
• Kannusta oppilaita etsimään useita tapoja ratkaista ongelma.  Vianmäärityksen osalta luo oppimisen ilmapiiri, jossa oppilaiden odotetaan "epäonnistuvan" aluksi. Näin annat opiskelijoille mahdollisuuden ymmärtää ongelmia ja sinnikkäästi niiden ratkaisemisessa (CCSS.Math.Practice.MP1).  "Eteenpäin epäonnistuminen" on arvokas elämäntaito. 
• Kannusta oppilaita keskittymään tarkkuuteen (CCSS.Math.Practice.MP6) hiomalla suunnitelmiaan ja varmistamalla lopputyönsä laadun, tehokkuuden ja tuottavuuden (STL-standardi 11.0).
• Korosta opiskelijoille heidän ratkaisuihinsa sisältyvät algebran ja geometrian käsitteet. Esimerkiksi tehoasetuksen, juoksuajan tai kuljetun matkan selvittäminen pyöritetyn robotin moottoreita ajaessa vaatii algebraa. Kun he selvittävät käännöksen etäisyyttä, he soveltavat ymmärrystään kulmista. 
• Korosta suhteiden ja mittasuhteiden merkitystä koulutusrobotiikassa. Pyörällisen robotin kulkema matka on verrannollinen sen pyörien ympärysmittaan. Opiskelijoiden on laskettava pyörän ympärysmitta voidakseen laskea pyörän kierrosten määrän, jonka he tarvitsevat ohjelmoidakseen robottinsa liikkumaan.
• Vältä antamasta oppilaiden käyttää arvaa ja tarkista -menetelmiä robottien ohjelmoinnissa. Oppilaat arvaavat ja tarkistavat syöttämänsä arvot liikkumiseen ja kääntymiseen, elleivät he tiedä parempaa ja helpompaa tapaa olla tarkkoja. Korostamalla laskelmia, jotta he voivat ohjelmoida robottinsa oikein ensimmäisellä kerralla (katso kaksi edellistä luettelomerkkiä), korostat helpompaa ja tehokkaampaa ohjelmointitapaa.

Linkkejä esimerkkitoimintoihin