Izglītības robotikas savienošana ar zinātni

Robotika ir ne tikai nākotne, bet arī tagadne. Iepazīstinot studentus ar programmēšanu, sensoriem un automatizāciju, viņi uzlabo kritiskās skaitļošanas domāšanas prasmes, kas nepieciešamas, lai gūtu panākumus gan 21. gadsimta darbaspēkā, gan ikdienas dzīvē. Akadēmiskā ziņā izglītojošā robotika sniedz daudz dažādu mācību iespēju, jo šīs disciplīnas priekšnoteikumi ir STEM (zinātne, tehnoloģija, inženierzinātnes un matemātika) un pat STEAM (zinātne, tehnoloģija, inženierzinātnes, māksla un matemātika). Izglītības robotika vienmēr ir starpdisciplināra veidā, kas ir taustāms un piemērojams studentiem. Turklāt aktivitātes, kas saistītas ar izglītojošu robotiku, liek skolēniem sadarboties, domāt skaitļošanas veidā, novērst problēmas (identificēt un risināt problēmas) un ieviest jauninājumus, kas ir 21. gadsimta profesionāļu pamatprasmes. 

Zinātnes klasēs izglītības robotiku var izmantot kā kontekstu fundamentālo zinātnisko metožu un prakšu, piemēram, zinātnisko metožu, novērojumu, eksperimentu, datu vākšanas un analīzes, mācīšanai. Tas arī ļauj pētīt lietišķās fizikas un mehāniskās koncepcijas, sistēmu domāšanu un, protams, mākslīgo intelektu. Robota un tā funkcionēšanas pētīšana varētu būt arī pētnieciskā darbība zinātnes klasē, taču izglītojošā robotika nav robotikas izpēte robotikas dēļ. Tā ir robota kā pedagoģiska instrumenta izmantošana zinātnes prakses un koncepciju apguvei.  

Padomi, ieteikumi, & daži potenciālie standarti, kas jāmērķē

• Organizējiet savu klasi, lai atvieglotu uz projektiem balstītu mācīšanos (PBL), un lieciet studentiem sadarboties komandās, lai pabeigtu projektus. Nodrošiniet rubrikas gan sadarbības centieniem, gan rezultātiem projekta sākumā, lai studenti atpazītu jūsu cerības. 
• Lieciet studentiem izmantot žurnālus, plānošanas diagrammas un citus plānošanas rīkus, lai plānotu un izpildītu projektu izstrādi.
• Uzlabojiet komunikācijas un sadarbības prasmes, ļaujot studentiem prezentēt viens otru un lūgt atsauksmes.
• Atgādiniet studentiem beztermiņa projekta sākumā, ka būs vairāk nekā viens "pareizs" risinājums un ka konstruktīva kritika ir paredzēta projektu uzlabošanai, nevis kritizēšanai. 
• Uzdodiet skolēniem jautājumus, kas viņiem palīdzēs pārdomāt iepriekšējās zināšanas, kas iegūtas šajā un citās nodarbībās.
• Ļaujiet saviem skolēnu matemātikas, tehnoloģiju vai citiem skolotājiem uzzināt, ar ko skolēni strādā jūsu klasē, lai viņi varētu palīdzēt un/vai sniegt norādījumus un ieteikumus.

• Izmantojiet mijiedarbību starp robotu un tā vidi, lai izpētītu kustību un stabilitāti, spēkus un mijiedarbību, kā arī enerģijas izmaiņas sistēmās (NGS standarti: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• Izmantojiet robota bezvadu iespējas, lai izpētītu viļņus un to pielietojumu informācijas pārsūtīšanas tehnoloģijās (NGS standarti: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Izmantojiet robota testēšanu kā eksperimentēšanas un datu vākšanas iespējas. Piemēram, palaižot programmu, lai robots paceltu objektu un pārvietotu to pa istabu dažādos ātrumos ar savu spīļu roku dažādos augstumos, vienlaikus turot visus pārējos mainīgos nemainīgus, var izveidot vismaz 3 līmeņu (ātru, vienmērīgu un lēni ātrumi), izmantojot 3 līmeņus (paaugstināts augsts, vidējs un zems), eksperimentējiet ar potenciālu gan galvenajiem efektiem, gan mijiedarbībai, mērot robota stabilitāti. Stabilitāti var funkcionāli definēt klase, lai to izmērītu, vai pat vienkāršot, vai robots sviro vai ne.
• Organizējiet vienkāršus viena mainīgā eksperimentus, lai mazāk pieredzējuši studenti izpētītu dažādu robota uzbūves funkciju ietekmi uz tā ātrumu, stabilitāti un/vai spēku. 
• Atvieglojiet izmeklēšanu, kad studenti pārveido robota uzbūvi vai izveido jaunu robotu, kas samazina spēku, kas uz makroskopisku objektu tiek iedarbināts sadursmes laikā (NGS standarts: HS-PS2-3).  

• Lūdziet studentu komandas izstrādāt un izveidot robotu, kas varētu samazināt cilvēka darbību ietekmi uz vidi un bioloģisko daudzveidību. Palūdziet komandām apspriest citu komandu projektus un dizaina ietekmi, lai turpinātu pilnveidot savus prototipus (NGS standarti: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Saites uz darbību paraugiem