Collegare la robotica educativa all’informatica

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: tutte competenze fondamentali per i professionisti del 21° secolo.

La robotica fa molto affidamento sull’informatica per le sue capacità di programmazione e software. La robotica educativa evidenzia questo aspetto per gli studenti rendendo la programmazione più tangibile mentre interagiscono con i robot fisici e mentre i loro robot interagiscono tra loro e/o con l’ambiente. La robotica educativa può essere utilizzata per affinare ulteriormente le competenze degli studenti nella pianificazione dei programmi, nello pseudocodice, nei diagrammi di flusso e nel pensiero computazionale. Un robot fisico spinge gli studenti a riflettere su come le informazioni digitali vengono archiviate, elaborate, comunicate e recuperate.

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 il progetto. 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. I team dovrebbero documentare le decisioni di progettazione utilizzando testo, grafica, presentazioni e/o dimostrazioni nello sviluppo di programmi complessi (standard CSTA: 3A-AP-23). 
• 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.
• Presentare progetti che spingano i team di studenti a risolvere problemi attraverso la progettazione e/o la programmazione di un robot (standard CSTA: 3B-AP-09). Quando possibile, lascia che i team scelgano e definiscano un problema da risolvere da soli in base ai loro interessi (standard CSTA: 3A-AP-13). I team dovrebbero progettare e sviluppare in modo iterativo le proprie soluzioni computazionali utilizzando eventi per avviare istruzioni (standard CSTA: 3A-AP-16). 
• Non risolvere i problemi che si presentano ai team. Aiutateli invece a sviluppare strategie sistematiche di risoluzione dei problemi per identificare e correggere i propri errori (standard CSTA: 3A-CS-03). Incoraggiare i team a utilizzare sempre una serie di casi di test per verificare che un programma funzioni secondo le specifiche di progettazione (standard CSTA: 3B-AP-21). Guidare gli studenti attraverso la pratica di un'analisi passo passo del programma e dei comportamenti inattesi da correggere. 
• 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". "Fallire in avanti" è un'abilità preziosa nella vita. 
• Quando i team completano i prototipi, chiedi loro di presentare il loro lavoro all'intera classe e chiedi alla classe di fungere da ipotetici utenti (standard CSTA: 3A-AP-19). Possono quindi seguire un processo del ciclo di vita del software per svilupparli ulteriormente (standard CSTA: 3B-AP-17). Ciò consentirà ai team di valutare e perfezionare i propri programmi e robot per renderli più utilizzabili e accessibili (standard CSTA: 3A-AP-21).
• Consenti ai tuoi studenti di utilizzare tutti gli strumenti collaborativi disponibili durante il processo di sviluppo (standard CSTA: 3A-AP-22). Tali strumenti potrebbero includere anche i social media, soprattutto se tali piattaforme aumentassero la connettività di persone in diversi ambiti culturali e professionali (standard CSTA: 3A-IC-27). Ad esempio, i team potrebbero organizzare una chiamata Skype per presentare i propri progetti agli studenti di altre classi per ottenere feedback.
• Chiedi ai tuoi studenti di affinare le proprie capacità di pensare in modo critico agli algoritmi in termini di efficienza, correttezza e chiarezza in modo che possano fornire un feedback migliore al proprio e agli altri team (standard CSTA: 3B-AP-11). Un modo per farlo è condurre una discussione in cui valutare le qualità chiave di un programma attraverso un processo come la revisione del codice (standard CSTA: 3B-AP-23).
• Utilizzare la robotica educativa come un'opportunità per evidenziare la fisicità di problemi complessi come muoversi in un labirinto o eseguire sequenze di comportamenti in classe. Essere in grado di individuare e isolare visivamente i componenti di un problema più ampio da risolvere aiuterà gli studenti ad affinare le proprie capacità nella scomposizione dei problemi in componenti più piccoli e nell'applicazione di costrutti come procedure, moduli e/o oggetti (Standard CSTA: 3A-AP-17) . Inoltre, evidenziare i modelli generalizzabili nel problema complesso che possono poi essere applicati a una soluzione (standard CSTA: 3B-AP-15).
• Utilizzare la robotica educativa per evidenziare i modi in cui i sistemi informatici incidono sulle pratiche personali, etiche, sociali, economiche e culturali attraverso letture, presentazioni, ecc. (Standard CSTA: 3A-IC-24) che descrivono anche come l'intelligenza artificiale guida molti software e sistemi fisici (norma CSTA: 3B-AP-08). Un buon seguito a tali sessioni in classe sarebbe quello di chiedere agli studenti di prevedere come le innovazioni computazionali e/o robotiche da cui dipendiamo attualmente potrebbero evolversi per soddisfare le nostre esigenze in futuro (standard CSTA: 3B-IC-27).

Collegamenti ad attività di esempio