Connecter la robotique éducative à la science

La robotique n’est pas seulement l’avenir, mais aussi le présent. En familiarisant les étudiants avec la programmation, les capteurs et l'automatisation, ils perfectionnent les compétences de pensée informatique essentielles nécessaires pour réussir à la fois sur le marché du travail du 21e siècle et dans la vie quotidienne. Sur le plan académique, la robotique éducative offre une grande variété d'opportunités d'apprentissage car la discipline a comme prérequis STEM (sciences, technologie, ingénierie et mathématiques) et même STEAM (sciences, technologie, ingénierie, art et mathématiques). La robotique éducative est toujours interdisciplinaire d'une manière tangible et applicable aux étudiants. De plus, les activités impliquant la robotique éducative nécessitent que les étudiants collaborent, réfléchissent de manière informatique, dépannent (identifient et résolvent des problèmes) et innovent, ce qui constitue des compétences fondamentales pour les professionnels du 21e siècle. 

Dans les salles de classe de sciences, la robotique éducative a le potentiel d’être utilisée comme contexte pour l’enseignement des méthodes et pratiques scientifiques fondamentales, telles que la méthode scientifique, l’observation, l’expérimentation, la collecte et l’analyse de données. Il permet également d’étudier les concepts de physique appliquée et de mécanique, la pensée systémique et bien sûr l’intelligence artificielle. L’étude du robot et de son fonctionnement pourrait également être une piste d’investigation dans une classe de sciences, mais la robotique éducative n’est pas l’étude de la robotique pour le plaisir de la robotique. Il s’agit de l’utilisation d’un robot comme outil pédagogique pour apprendre les pratiques et les concepts de la science.  

Conseils, suggestions, & quelques standards potentiels à cibler

• Organisez votre classe pour faciliter l'apprentissage par projet (PBL) et demandez aux élèves de collaborer en équipes pour mener à bien des projets. Fournissez des rubriques pour les efforts de collaboration et pour le livrable au début du projet afin que les étudiants reconnaissent vos attentes. 
• Demandez aux étudiants d'utiliser des journaux, des tableaux de planification et d'autres outils de planification pour planifier et exécuter le développement de projets.
• Améliorez les compétences de communication et de collaboration en permettant aux étudiants de se présenter les uns aux autres et de demander des commentaires.
• Rappelez aux élèves, au début d'un projet ouvert, qu'il y aura plus d'une solution « correcte » et que la critique constructive vise à améliorer les projets et non à les critiquer. 
• Posez des questions aux étudiants qui les aideront à prendre en compte les connaissances antérieures acquises dans ce cours et dans d’autres.
• Informez les enseignants de mathématiques, de technologie ou autres de vos élèves sur ce sur quoi les élèves travaillent dans votre classe afin qu'ils puissent vous aider et/ou fournir des conseils et des suggestions.

• Utilisez les interactions entre le robot et son environnement pour étudier le mouvement et la stabilité, les forces et les interactions, ainsi que les changements d'énergie au sein des systèmes (normes NGS : HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• Utilisez les capacités sans fil du robot pour étudier les ondes et leurs applications dans les technologies de transfert d'informations (normes NGS : HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Utilisez les tests du robot comme opportunités d’expérimentation et de collecte de données. Par exemple, exécuter un programme permettant au robot de ramasser un objet et de le déplacer à travers la pièce à différentes vitesses avec son bras à griffes à différentes hauteurs tout en maintenant toutes les autres variables constantes pourrait créer au moins un niveau à 3 (rapide, stable et vitesses lentes) par 3 niveaux (niveau élevé, moyen et bas) avec des potentiels pour les effets principaux et une interaction lors de la mesure de la stabilité du robot. La stabilité peut être définie opérationnellement par la classe afin de la mesurer, ou même simplifiée selon que le robot bascule ou non.
• Organisez des expériences simples à variable unique pour permettre aux élèves moins expérimentés d'étudier les effets de différentes caractéristiques de la construction du robot sur sa vitesse, sa stabilité et/ou sa force. 
• Faciliter les enquêtes dans lesquelles les élèves modifient la construction d'un robot ou créent un nouveau robot qui minimise la force exercée sur un objet macroscopique lors d'une collision (norme NGS : HS-PS2-3).  

• Demandez aux équipes d’élèves de concevoir et de créer un robot qui pourrait réduire les impacts des activités humaines sur l’environnement et la biodiversité. Demandez aux équipes de discuter des conceptions d'autres équipes et de l'impact que la conception aurait afin d'affiner davantage leurs prototypes (Normes NGS : HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Liens vers des exemples d’activités