교육용 로봇공학을 과학에 연결

로봇공학은 미래일 뿐만 아니라 현재이기도 하다. 학생들에게 프로그래밍, 센서 및 자동화에 익숙해짐으로써 21세기 인력과 일상 생활 모두에서 성공하는 데 필요한 중요한 컴퓨팅 사고 능력을 연마합니다. 학문적으로 교육용 로봇공학은 STEM(과학, 기술, 공학, 수학)은 물론 STEAM(과학, 기술, 공학, 예술, 수학)을 전제 조건으로 하기 때문에 다양한 학습 기회를 제공합니다. 교육용 로봇공학은 항상 학생에게 실질적이고 적용 가능한 방식으로 학제간 연구를 진행합니다. 또한 교육용 로봇 공학과 관련된 활동에서는 학생들이 21세기 전문가의 기본 기술인 협업, 계산적 사고, 문제 해결(문제 식별 및 해결) 및 혁신을 필요로 합니다. 

과학 교실에서 교육용 로봇 공학은 과학적 방법, 관찰, 실험, 데이터 수집 및 분석과 같은 기본적인 과학적 방법과 실습을 가르치는 맥락으로 사용될 가능성이 있습니다. 또한 응용 물리학 및 기계 개념, 시스템 사고, 인공 지능에 대한 조사도 가능합니다. 로봇과 그 기능을 연구하는 것은 과학 수업에서 탐구의 한 방향이 될 수도 있지만 교육용 로봇공학은 로봇공학을 위한 로봇공학 연구가 아닙니다. 과학의 실천과 개념을 배우기 위한 교육학적 도구로 로봇을 사용하는 것입니다.  

팁, 제안, 목표로 삼을 수 있는 & 가지 잠재적인 표준

• 프로젝트 기반 학습(PBL)을 촉진하도록 교실을 구성하고 학생들이 팀으로 협력하여 프로젝트를 완료하도록 하세요. 학생들이 여러분의 기대를 인식할 수 있도록 프로젝트 시작 시 공동 노력과 결과물에 대한 루브릭을 제공하십시오. 
• 학생들에게 일지, 일정 차트 및 기타 계획 도구를 사용하여 프로젝트 개발을 계획하고 실행하게 하십시오.
• 학생들이 서로 발표하고 피드백을 요청할 수 있도록 하여 의사소통 및 협업 기술을 향상시킵니다.
• 개방형 프로젝트를 시작할 때 학생들에게 "올바른" 해결책은 한 개 이상 있을 것이며 건설적인 비판은 프로젝트를 비판하는 것이 아니라 개선하기 위한 것이라는 점을 상기시킵니다. 
• 학생들이 이 수업과 다른 수업에서 배운 사전 지식을 고려하는 데 도움이 될 질문을 하십시오.
• 학생들의 수학, 기술 또는 기타 교사에게 학생들이 수업에서 무엇을 하고 있는지 알려서 지도 및 제안을 지원 및/또는 제공할 수 있도록 하십시오.

• 로봇과 환경 간의 상호 작용을 사용하여 시스템 내 동작과 안정성, 힘과 상호 작용, 에너지 변화를 조사합니다(NGS 표준: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• 로봇의 무선 기능을 사용하여 정보 전송 기술(NGS 표준: HS-PS4-2 & HS-PS4-5)에서 파동과 그 응용을 조사합니다.
• 로봇 테스트를 실험 및 데이터 수집의 기회로 활용하세요. 예를 들어, 로봇이 물체를 집어 들고 다른 속도로 방을 가로질러 이동하도록 하는 프로그램을 실행하는 동안 다른 모든 변수를 일정하게 유지하면서 발톱 팔을 다른 높이로 유지하면 최소한 3단계(빠름, 안정적, 느린 속도)를 3단계(높음, 중간, 낮음)로 실험하여 로봇의 안정성을 측정할 때 주효과와 상호 작용에 대한 가능성을 실험합니다. 안정성을 측정하기 위해 클래스별로 조작적으로 정의할 수도 있고, 로봇 팁 여부로 단순화할 수도 있습니다.
• 경험이 부족한 학생들이 로봇 구조의 다양한 기능이 속도, 안정성 및/또는 강도에 미치는 영향을 조사할 수 있도록 간단한 단일 변수 실험을 구성합니다. 
• 학생들이 로봇의 구조를 수정하거나 충돌 중에 거시적 물체에 가해지는 힘을 최소화하는 새로운 로봇을 만드는 조사를 진행합니다(NGS 표준: HS-PS2-3).  

• 인간 활동이 환경과 생물 다양성에 미치는 영향을 줄일 수 있는 로봇을 설계하고 제작하도록 학생 팀에게 요청하세요. 팀별로 프로토타입을 더욱 개선하기 위해 다른 팀의 디자인과 디자인이 미칠 영향에 대해 논의하게 합니다(NGS 표준: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

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