Collegare la robotica educativa alla matematica

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, lo studio della 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 è sempre interdisciplinare in modi che sono tangibili e applicabili agli studenti. Inoltre, le attività che coinvolgono la robotica richiedono che gli studenti collaborino, pensino in modo computazionale, risolvano i problemi (identifichino e risolvano problemi) e innovino: tutte competenze fondamentali per i professionisti del 21° secolo. 

La robotica educativa è un ottimo modo per rendere la matematica più significativa per gli studenti. I robot forniscono il “gancio” che consente agli studenti di connettersi e immergersi nel mondo della matematica applicando le proprie competenze a un contesto reale. Gli studenti sono quindi in grado di imparare ad apprezzare il valore della matematica nella loro vita quotidiana.

Consigli, suggerimenti, & potenziali standard a cui rivolgersi

• Organizza la tua classe per facilitare l'apprendimento basato su progetti (PBL) e fai in modo che gli studenti collaborino in team per completare progetti di robotica. Fornisci rubriche sia per gli sforzi di collaborazione che per il progetto finale 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. Questi materiali di pianificazione dovrebbero essere un luogo in cui gli studenti possano mostrare parte della matematica coinvolta nelle loro soluzioni. 
• Consentire agli studenti di comunicare i propri processi e i risultati dell'intero processo di progettazione utilizzando mezzi verbali, grafici, quantitativi, virtuali e scritti e/o modelli tridimensionali (standard STL 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• 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 tecnologia, scienze o altri insegnanti su cosa stanno lavorando gli studenti nella tua classe in modo che possano assistere e/o fornire indicazioni e suggerimenti.

• Fornire tempo per la ricerca in modo che gli studenti possano spiegare le loro soluzioni, valutare progetti esistenti, raccogliere dati, comunicare i loro processi e risultati e allegare eventuali ricerche scientifiche o concetti o competenze matematici necessari (standard STL 9.I).
• Incoraggia gli studenti a cercare diversi modi per risolvere un problema.  Per quanto riguarda la risoluzione dei problemi, creare un'atmosfera di apprendimento in cui ci si aspetta che gli studenti inizialmente "falliscano". In questo modo, consenti agli studenti di dare un senso ai problemi e di perseverare nel risolverli (CCSS.Math.Practice.MP1).  "Fallire in avanti" è un'abilità preziosa nella vita. 
• Incoraggia gli studenti a prestare attenzione alla precisione (CCSS.Math.Practice.MP6) perfezionando i loro progetti e garantendo qualità, efficienza e produttività del loro progetto finale (standard STL 11.0).
• Evidenziare per gli studenti i concetti di algebra e geometria inclusi nelle loro soluzioni. Ad esempio, capire l'impostazione della potenza, il tempo di percorrenza o la distanza percorsa quando si azionano i motori di un robot su ruote richiede l'algebra. Quando calcolano la distanza di una svolta, applicano la loro comprensione degli angoli. 
• Sottolineare l’importanza dei rapporti e delle proporzioni all’interno della robotica educativa. La distanza percorsa da un robot su ruote è proporzionale alla circonferenza delle sue ruote. Gli studenti dovranno calcolare la circonferenza della ruota per calcolare il numero di rotazioni della ruota necessarie per programmare il movimento dei robot.
• Evitare di consentire agli studenti di utilizzare metodi di ipotesi e verifica per programmare i propri robot. Gli studenti per impostazione predefinita indovinano e controllano i valori immessi per muoversi e girare a meno che non conoscano un modo migliore e più semplice per essere precisi. Enfatizzando i calcoli in modo che possano programmare correttamente i loro robot la prima volta (vedi i due punti precedenti), evidenzi un approccio più semplice ed efficace alla programmazione.

Collegamenti ad attività di esempio