Az oktatási robotika összekapcsolása a számítástechnikával

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 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). Az oktatási robotika mindig interdiszciplináris, kézzelfogható és a diákok számára alkalmazható módon. Ezenkívül az oktatási robotikával kapcsolatos tevékenységek szükségessé teszik a tanulók együttműködését, számítástechnikai gondolkodását, hibaelhárítását (problémák azonosítását és megoldását), valamint innovációt – mindezt a 21. századi szakemberek alapvető készségeihez.

A robotika nagymértékben támaszkodik a számítástechnikára a programozási és szoftveres képességei tekintetében. Az oktatási robotika kiemeli ezt a tanulók számára azáltal, hogy kézzelfoghatóbbá teszi a programozást, miközben kölcsönhatásba lépnek a fizikai robotokkal, és ahogy robotjaik kölcsönhatásba lépnek egymással és/vagy a környezettel. Az oktatási robotika felhasználható a tanulók programtervezési, pszeudokód-, folyamatábrák és számítástechnikai gondolkodásbeli készségeinek továbbfejlesztésére. A fizikai robot arra készteti a tanulókat, hogy gondolkodjanak el arról, hogyan tárolják, dolgozzák fel, továbbítják és visszakeresik a digitális információkat.

Tippek, javaslatok, & néhány lehetséges megcélozandó szabvány

• Szervezze meg osztálytermét a projektalapú tanulás (PBL) megkönnyítése érdekében, és kérje meg a diákokat, hogy csapatokban működjenek együtt a projekt befejezésében. 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. A csapatoknak a tervezési döntéseiket szöveg, grafika, prezentációk és/vagy bemutatók segítségével dokumentálniuk kell az összetett programok fejlesztése során (CSTA szabvány: 3A-AP-23). 
• 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 tanulói matematika-, technológia- vagy más tanárait, hogy a tanulók min dolgoznak az osztályában, hogy segítséget és/vagy útmutatást és javaslatokat nyújthassanak.
• Vezessen be olyan projekteket, amelyek arra késztetik a hallgatói csapatokat, hogy robot tervezése és/vagy programozása révén oldják meg a problémákat (CSTA szabvány: 3B-AP-09). Ha lehetséges, hagyja, hogy a csapatok érdeklődési körük alapján válasszanak ki és határozzanak meg maguknak megoldandó problémát (CSTA szabvány: 3A-AP-13). A csapatoknak meg kell tervezniük és iteratív módon fejleszteniük kell számítási megoldásaikat események felhasználásával az utasítások indítására (CSTA szabvány: 3A-AP-16). 
• Ne oldja meg a csapatok számára felmerülő problémákat. Ehelyett segítsen nekik szisztematikus hibaelhárítási stratégiákat kidolgozni saját hibáik azonosítására és kijavítására (CSTA szabvány: 3A-CS-03). Ösztönözze a csapatokat, hogy mindig egy sor tesztesetet használjanak annak ellenőrzésére, hogy egy program a tervezési specifikációinak megfelelően működik-e (CSTA szabvány: 3B-AP-21). Vezesse a tanulókat a program és a váratlan javítandó viselkedés(ek) lépésről lépésre történő elemzésének gyakorlatán. 
• Ösztönözze a tanulókat, hogy keressenek többféle módot a probléma megoldására.  A hibaelhárítással kapcsolatban olyan tanulási légkört kell teremteni, ahol a tanulóktól eleinte „bukás” várható. Az „előrelépés” értékes életkészség. 
• Amikor a csapatok elkészítik a prototípusokat, mutassák be munkájukat az egész osztálynak, és az osztály szolgáljon hipotetikus felhasználóként (CSTA szabvány: 3A-AP-19). Ezután követhetik a szoftver életciklusának folyamatát, hogy továbbfejleszthessék őket (CSTA szabvány: 3B-AP-17). Ez lehetővé teszi a csapatok számára, hogy értékeljék és finomítsák programjaikat és robotjaikat, hogy használhatóbbá és hozzáférhetőbbé tegyék azokat (CSTA szabvány: 3A-AP-21).
• Engedje meg tanulóinak, hogy a fejlesztési folyamat során bármilyen együttműködési eszközt használjanak (CSTA szabvány: 3A-AP-22). Ezek az eszközök akár a közösségi médiát is magukban foglalhatják, különösen, ha ezek a platformok növelik a különböző kulturális és karrierterületeken élő emberek összekapcsolhatóságát (CSTA szabvány: 3A-IC-27). Például a csapatok létrehozhatnak egy Skype-hívást, hogy bemutassák projekteiket más osztályok diákjainak visszajelzés céljából.
• Tanítványai tökéletesítsék azon képességeiket, hogy kritikusan gondolkodjanak az algoritmusokról azok hatékonysága, helyessége és egyértelműsége szempontjából, hogy jobb visszajelzést tudjanak adni saját és más csapataik számára (CSTA szabvány: 3B-AP-11). Ennek egyik módja az, hogy olyan beszélgetést vezet, amelyben egy program kulcsfontosságú tulajdonságait értékeli egy olyan folyamaton keresztül, mint például a kód áttekintése (CSTA szabvány: 3B-AP-23).
• Használja az oktatási robotikát, mint lehetőséget arra, hogy kiemelje az olyan összetett problémák fizikai voltát, mint például a labirintusban való mozgás vagy viselkedési sorozatok végrehajtása az osztályteremben. Egy nagyobb, megoldandó probléma összetevőinek vizuális lokalizálása és elkülönítése segít a tanulóknak abban, hogy a problémákat kisebb komponensekre bontsák, és olyan konstrukciókat alkalmazzanak, mint az eljárások, modulok és/vagy objektumok (CSTA szabvány: 3A-AP-17). . Továbbá emelje ki az összetett probléma általánosítható mintázatait, amelyek ezután alkalmazhatók egy megoldásra (CSTA szabvány: 3B-AP-15).
• Használja az oktatási robotikát annak kiemelésére, hogy a számítástechnikai rendszerek milyen hatással vannak a személyes, etikai, társadalmi, gazdasági és kulturális gyakorlatokra olvasmányok, prezentációk stb. révén (CSTA-szabvány: 3A-IC-24), amelyek azt is leírják, hogy a mesterséges intelligencia hogyan vezérel számos szoftvert és fizikai rendszerek (CSTA szabvány: 3B-AP-08). Az ilyen foglalkozások jó folytatása az lenne, ha megkérnénk a tanulókat, hogy jósolják meg, hogyan fejlődhetnek a számítástechnikai és/vagy robotikai innovációk, amelyektől jelenleg függünk, hogy megfeleljenek igényeinknek a jövőben (CSTA szabvány: 3B-IC-27).

Linkek a minta tevékenységekhez