Collegare la robotica educativa alla scienza

La robotica non è solo il futuro, ma è anche il presente. Familiarizzando gli studenti con la programmazione, i sensori e l'automazione, affinano le capacità di pensiero computazionale critico necessarie per avere successo sia nella forza lavoro che nella vita di tutti i giorni del 21° secolo. Dal punto di vista accademico, la robotica educativa offre un’ampia varietà di opportunità di apprendimento perché la disciplina ha STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica) e persino STEAM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria, Arte e Matematica) come prerequisiti. La robotica educativa è sempre interdisciplinare in modi che sono tangibili e applicabili agli studenti. Inoltre, le attività che coinvolgono la robotica educativa richiedono che gli studenti collaborino, pensino in modo computazionale, risolvano i problemi (identifichino e risolvano problemi) e innovino, competenze fondamentali per i professionisti del 21° secolo. 

Nelle aule di scienze, la robotica educativa ha il potenziale per essere utilizzata come contesto per insegnare metodi e pratiche scientifiche fondamentali, come il metodo scientifico, l’osservazione, la sperimentazione, la raccolta e l’analisi dei dati. Consente inoltre indagini sulla fisica applicata e sui concetti meccanici, sul pensiero sistemico e, naturalmente, sull'intelligenza artificiale. Studiare il robot e il suo funzionamento potrebbe anche essere una linea di indagine in un’aula di scienze, ma la robotica educativa non è lo studio della robotica fine a se stessa. È l'uso di un robot come strumento pedagogico per apprendere le pratiche e i concetti della scienza.  

Consigli, suggerimenti, & potenziali standard a cui rivolgersi

• Organizza la tua classe per facilitare l'apprendimento basato su progetti (PBL) e consentire agli studenti di collaborare in team per completare i progetti. Fornisci rubriche sia per gli sforzi di collaborazione che per i risultati finali all'inizio del progetto in modo che gli studenti riconoscano le tue aspettative. 
• Chiedi agli studenti di utilizzare diari, grafici di pianificazione e altri strumenti di pianificazione per pianificare ed eseguire lo sviluppo del progetto.
• Migliorare le capacità di comunicazione e collaborazione consentendo agli studenti di presentarsi l'un l'altro e chiedere feedback.
• Ricordare agli studenti all'inizio di un progetto aperto che ci sarà più di una soluzione "corretta" e che la critica costruttiva ha lo scopo di migliorare i progetti, non di criticarli. 
• Porre domande agli studenti che li aiuteranno a considerare le conoscenze pregresse apprese in questo e in altri corsi.
• Fai sapere agli insegnanti di matematica, tecnologia o di altro tipo su cosa stanno lavorando gli studenti nella tua classe in modo che possano assistere e/o fornire indicazioni e suggerimenti.

• Utilizza le interazioni tra il robot e il suo ambiente per studiare movimento e stabilità, forze e interazioni e cambiamenti di energia all'interno dei sistemi (standard NGS: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• Utilizza le funzionalità wireless del robot per studiare le onde e le loro applicazioni nelle tecnologie per il trasferimento di informazioni (standard NGS: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Utilizzare i test del robot come opportunità di sperimentazione e raccolta dati. Ad esempio, l'esecuzione di un programma per far sì che il robot prenda un oggetto e lo muova attraverso la stanza a velocità diverse con il suo braccio ad artiglio a diverse altezze mantenendo costanti tutte le altre variabili potrebbe creare almeno un livello 3 (veloce, stabile e velocità lente) mediante un esperimento a 3 livelli (rialzato, medio e basso) con potenziali sia per gli effetti principali che per un'interazione durante la misurazione della stabilità del robot. La stabilità può essere definita operativamente dalla classe al fine di misurarla, o anche semplificata in base al fatto che il robot si ribalti o meno.
• Organizza semplici esperimenti a variabile singola per consentire agli studenti meno esperti di indagare sugli effetti delle diverse caratteristiche della struttura del robot sulla sua velocità, stabilità e/o forza. 
• Facilitare le indagini in cui gli studenti modificano la struttura di un robot o creano un nuovo robot che riduca al minimo la forza su un oggetto macroscopico durante una collisione (standard NGS: HS-PS2-3).  

• Chiedi ai team di studenti di progettare e creare un robot che possa ridurre l'impatto delle attività umane sull'ambiente e sulla biodiversità. Chiedi ai team di discutere i progetti di altri team e l'impatto che il design avrebbe al fine di perfezionare ulteriormente i loro prototipi (standard NGS: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Collegamenti ad attività di esempio