Az oktatási robotika összekapcsolása a matematikával

A robotika nem csak a jövő, hanem a jelen is. Azáltal, hogy megismertetik a hallgatókkal a programozást, az érzékelőket és az automatizálást, csiszolják azokat a kritikus számítási gondolkodási készségeket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy sikeresek legyenek a 21. századi munkaerőben és a mindennapi életben. Akadémiai szempontból az oktatási robotika tanulmányozása a tanulási lehetőségek széles skáláját kínálja, mivel a tudományág előfeltétele a STEM (tudomány, technológia, mérnöki tudomány és matematika), sőt a STEAM (tudomány, technológia, mérnöki tudomány, művészet és matematika). A robotika mindig interdiszciplináris, kézzelfogható és a hallgatók számára alkalmazható módon. Ezenkívül a robotikával kapcsolatos tevékenységek megkövetelik, hogy a tanulók együttműködjenek, számítástechnikailag gondolkodjanak, hibaelhárítást végezzenek (a problémákat azonosítsák és megoldják) és innovációt végezzenek – mindezt a 21. századi szakemberek alapvető készségeihez. 

Az oktatási robotika kiváló módja annak, hogy a matematikát értelmesebbé tegye a diákok számára. A robotok jelentik azt a „kampót”, amely lehetővé teszi a tanulóknak, hogy kapcsolódjanak a matematika világába, és elmélyüljenek abban azáltal, hogy tudásukat a való világban alkalmazzák. A tanulók ezután képesek lesznek megtanulni értékelni a matematika értékét mindennapi életükben.

Tippek, javaslatok, & néhány lehetséges megcélozandó szabvány

• Szervezze meg az osztálytermét, hogy megkönnyítse a projektalapú tanulást (PBL), és a tanulók csapatokban működjenek együtt a robotikai projektek végrehajtásában. A projekt elején adjon meg rubrikákat az együttműködési erőfeszítésekhez és a megvalósítandó projekthez, hogy a diákok felismerjék az Ön elvárásait. 
• A tanulók naplókat, ütemezési diagramokat és egyéb tervezési eszközöket használjanak a projektfejlesztés megtervezéséhez és végrehajtásához. Ezeknek a tervezési anyagoknak olyan helynek kell lenniük, ahol a tanulók bemutathatják a megoldásaikban szereplő matematika egy részét. 
• Lehetővé teszi a tanulóknak, hogy kommunikálják folyamataikat és a teljes tervezési folyamat eredményeit verbális, grafikus, kvantitatív, virtuális és írásos eszközök és/vagy háromdimenziós modellek (STL szabvány 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4) segítségével.
• Javítsa a kommunikációs és együttműködési készségeket azáltal, hogy lehetővé teszi a tanulók számára, hogy prezentáljanak egymásnak, és visszajelzést kérjenek.  
• Emlékeztesd a tanulókat egy nyílt végű projekt elején, hogy egynél több „helyes” megoldás lesz, és hogy az építő kritika a projektek javítását szolgálja, nem pedig azokat. 
• Tegyen fel olyan kérdéseket a tanulóknak, amelyek segítenek átgondolni az ezen és más órákon elsajátított előzetes ismereteket.   
• Tájékoztassa diákjai technológiai, természettudományos vagy más tanárait, hogy a tanulók min dolgoznak az osztályában, hogy segítséget és/vagy útmutatást és javaslatokat nyújthassanak.

• Hagyjon időt a kutatásra, hogy a hallgatók elmagyarázhassák megoldásaikat, értékelhessék a meglévő terveket, adatokat gyűjthessenek, kommunikálhassák folyamataikat és eredményeiket, és csatolhassák a szükséges tudományos kutatási vagy matematikai fogalmakat vagy készségeket (STL 9.I szabvány).
• Ösztönözze a tanulókat, hogy keressenek többféle módot a probléma megoldására.  A hibaelhárítással kapcsolatban olyan tanulási légkört kell teremteni, ahol a tanulóktól eleinte „bukás” várható. Ezzel lehetővé teszi a tanulóknak, hogy megértsék a problémákat, és kitartóan oldják meg azokat (CCSS.Math.Practice.MP1).  Az „előrelépés” értékes életkészség. 
• Ösztönözze a tanulókat a precízióra (CCSS.Math.Practice.MP6) terveik finomításával, valamint végső projektjük minőségének, hatékonyságának és termelékenységének biztosításával (STL 11.0 szabvány).
• Emelje ki a tanulók számára a megoldásaikban szereplő algebrai és geometriai fogalmakat. Például a teljesítmény beállításához, a futási időhöz vagy a megtett távolsághoz egy kerekes robot motorjainak futása során algebra szükséges. A kanyar távolságának kiszámításakor a szögekre vonatkozó ismereteiket alkalmazzák. 
• Hangsúlyozza az arányok és arányok fontosságát az oktatási robotikán belül. A kerekes robot által megtett távolság arányos a kerekei kerületével. A tanulóknak ki kell számítaniuk a kerék kerületét, hogy kiszámíthassák, hány kerékfordulatot kell beprogramozniuk robotjaik mozgására.
• Kerülje el, hogy a tanulók tippelési és ellenőrzési módszereket használjanak robotjaik programozásához. A tanulók alapértelmezés szerint kitalálják és ellenőrzik a mozgáshoz és forduláshoz beírt értékeket, hacsak nem tudnak egy jobb és egyszerűbb módszert a pontosságra. A számítások hangsúlyozásával, hogy azok már az első alkalommal megfelelően programozhassák robotjaikat (lásd az előző két pontot), a programozás egyszerűbb és hatékonyabb megközelítését emeli ki.

Linkek a minta tevékenységekhez