Connecter la robotique éducative aux mathématiques

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, l'étude de 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 est toujours interdisciplinaire d'une manière tangible et applicable aux étudiants. De plus, les activités impliquant la robotique nécessitent que les étudiants collaborent, réfléchissent de manière informatique, dépannent (identifient et résolvent des problèmes) et innovent - autant de compétences fondamentales pour les professionnels du 21e siècle. 

La robotique éducative est un excellent moyen de donner plus de sens aux mathématiques pour les élèves. Les robots fournissent le « crochet » qui permet aux élèves de se connecter et de s'immerger dans le monde des mathématiques en appliquant leurs compétences à un environnement réel. Les élèves peuvent alors apprendre à apprécier la valeur des mathématiques dans leur vie quotidienne.

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 réaliser des projets de robotique. Fournissez des rubriques pour les efforts de collaboration et pour le projet 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. Ces documents de planification devraient être un endroit où les élèves peuvent montrer certaines des mathématiques impliquées dans leurs solutions. 
• Permettre aux étudiants de communiquer leurs processus et les résultats de l'ensemble du processus de conception en utilisant des moyens verbaux, graphiques, quantitatifs, virtuels et écrits et/ou des modèles tridimensionnels (norme STL 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• 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 technologie, de sciences 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.

• Accorder du temps à la recherche afin que les étudiants puissent expliquer leurs solutions, évaluer les conceptions existantes, collecter des données, communiquer leurs processus et leurs résultats et joindre toute recherche scientifique ou concept ou compétence mathématique nécessaire (norme STL 9.I).
• Encouragez les élèves à rechercher plusieurs façons de résoudre un problème.  En ce qui concerne le dépannage, créez une atmosphère d'apprentissage dans laquelle les élèves sont censés « échouer » au début. Ce faisant, vous permettez aux élèves de donner un sens aux problèmes et de persévérer dans leur résolution (CCSS.Math.Practice.MP1).  «Échouer» est une compétence précieuse dans la vie. 
• Encourager les étudiants à faire preuve de précision (CCSS.Math.Practice.MP6) en affinant leurs conceptions et en garantissant la qualité, l'efficacité et la productivité de leur projet final (norme STL 11.0).
• Mettez en évidence auprès des étudiants les concepts d'algèbre et de géométrie inclus dans leurs solutions. Par exemple, déterminer le réglage de la puissance, le temps de fonctionnement ou la distance parcourue lors du fonctionnement des moteurs d'un robot à roues nécessite de l'algèbre. Lorsqu’ils déterminent la distance d’un virage, ils appliquent leur compréhension des angles. 
• Insistez sur l’importance des ratios et des proportions dans la robotique éducative. La distance parcourue par un robot à roues est proportionnelle à la circonférence de ses roues. Les élèves devront calculer la circonférence de la roue afin de calculer le nombre de tours de roue dont ils ont besoin pour programmer le déplacement de leurs robots.
• Évitez de permettre aux élèves d’utiliser des méthodes de deviner et de vérifier pour programmer leurs robots. Les élèves devineront et vérifieront par défaut les valeurs qu'ils entrent pour se déplacer et tourner, à moins qu'ils ne connaissent un moyen meilleur et plus simple d'être précis. En mettant l'accent sur les calculs afin qu'ils puissent programmer correctement leurs robots du premier coup (voir les deux puces précédentes), vous mettez en avant une approche de programmation plus simple et plus efficace.

Liens vers des exemples d’activités