Izglītības robotikas savienošana ar datorzinātnēm

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 studentiem sadarboties, domāt skaitļošanas veidā, novērst problēmas (identificēt un risināt problēmas) un ieviest jauninājumus — visas 21. gadsimta profesionāļu pamatprasmes.

Robotikas programmēšanas un programmatūras iespējas lielā mērā paļaujas uz datorzinātnēm. Izglītības robotika to izceļ studentiem, padarot programmēšanu taustāmāku, kad viņi mijiedarbojas ar fiziskiem robotiem un viņu roboti mijiedarbojas viens ar otru un/vai ar vidi. Izglītības robotiku var izmantot, lai turpinātu pilnveidot skolēnu prasmes programmu plānošanā, pseidokodā, blokshēmās un skaitļošanas domāšanā. Fizisks robots liek skolēniem domāt par to, kā digitālā informācija tiek glabāta, apstrādāta, paziņota un izgūta.

Padomi, ieteikumi, & daži potenciālie standarti, uz kuriem orientēties

• Organizējiet savu klasi, lai atvieglotu uz projektiem balstītu mācīšanos (PBL), un lieciet studentiem sadarboties komandās, lai pabeigtu projektu. Projekta sākumā norādiet rubrikas gan sadarbības centieniem, gan sasniedzamajam projektam, lai studenti atpazītu jūsu cerības. 
• Lieciet studentiem izmantot žurnālus, plānošanas diagrammas un citus plānošanas rīkus, lai plānotu un izpildītu projektu izstrādi. Komandām jādokumentē dizaina lēmumi, izmantojot tekstu, grafiku, prezentācijas un/vai demonstrācijas sarežģītu programmu izstrādē (CSTA standarts: 3A-AP-23). 
• 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.
• Ieviest projektus, kas mudina studentu komandas risināt problēmas, izstrādājot un/vai programmējot robotu (CSTA standarts: 3B-AP-09). Ja iespējams, ļaujiet komandām izvēlēties un definēt problēmu, kas jāatrisina pašām, pamatojoties uz viņu interesēm (CSTA standarts: 3A-AP-13). Komandām jāizstrādā un iteratīvi jāizstrādā savi skaitļošanas risinājumi, izmantojot notikumus, lai iniciētu norādījumus (CSTA standarts: 3A-AP-16). 
• Nerisiniet problēmas, kas rodas komandām. Tā vietā palīdziet viņiem izstrādāt sistemātiskas problēmu novēršanas stratēģijas, lai identificētu un labotu savas kļūdas (CSTA standarts: 3A-CS-03). Mudiniet komandas vienmēr izmantot virkni testa gadījumu, lai pārbaudītu, vai programma darbojas atbilstoši tās dizaina specifikācijām (CSTA standarts: 3B-AP-21). Vadiet studentus, veicot pakāpenisku programmas analīzi un neparedzētu(-u) uzvedību(-as), kas jālabo. 
• Mudiniet studentus meklēt vairākus veidus, kā atrisināt problēmu.  Attiecībā uz problēmu novēršanu, izveidojiet mācību atmosfēru, kurā tiek sagaidīts, ka skolēni sākumā "neveiksmes". "Neveiksmes uz priekšu" ir vērtīga dzīves prasme. 
• Kad komandas pabeidz prototipus, palūdziet viņiem prezentēt savu darbu visai klasei un likt klasei darboties kā hipotētiskiem lietotājiem (CSTA standarts: 3A-AP-19). Pēc tam viņi var sekot programmatūras dzīves cikla procesam, lai tos tālāk izstrādātu (CSTA standarts: 3B-AP-17). Tas ļaus komandām novērtēt un pilnveidot savas programmas un robotus, lai padarītu tos lietojamākus un pieejamākus (CSTA standarts: 3A-AP-21).
• Ļaujiet saviem skolēniem izstrādes procesā izmantot visus pieejamos sadarbības rīkus (CSTA standarts: 3A-AP-22). Šie rīki varētu ietvert pat sociālos medijus, jo īpaši, ja šīs platformas palielina cilvēku savienojamību dažādās kultūras un karjeras jomās (CSTA standarts: 3A-IC-27). Piemēram, komandas var izveidot Skype zvanu, lai prezentētu savus projektus studentiem citās klasēs, lai saņemtu atsauksmes.
• Lieciet saviem skolēniem uzlabot savas prasmes kritiski domāt par algoritmiem to efektivitātes, pareizības un skaidrības ziņā, lai viņi varētu sniegt labāku atgriezenisko saiti savām un citām komandām (CSTA standarts: 3B-AP-11). Viens veids, kā to izdarīt, ir vadīt diskusiju, kurā jūs novērtējat programmas galvenās īpašības, izmantojot tādu procesu kā koda pārskatīšana (CSTA standarts: 3B-AP-23).
• Izmantojiet izglītojošu robotiku kā iespēju izcelt tādu sarežģītu problēmu fiziskumu kā pārvietošanās labirintā vai uzvedības secību veikšana klasē. Spēja vizuāli atrast un izolēt lielākas risināmas problēmas komponentus, palīdzēs studentiem pilnveidot prasmes sadalīt problēmas mazākos komponentos un izmantot tādas konstrukcijas kā procedūras, moduļus un/vai objektus (CSTA standarts: 3A-AP-17). . Turklāt izceliet vispārināmos modeļus sarežģītajā problēmā, ko pēc tam var izmantot risinājumam (CSTA standarts: 3B-AP-15).
• Izmantojiet izglītības robotiku, lai izceltu veidus, kādos skaitļošanas sistēmas ietekmē personīgo, ētisko, sociālo, ekonomisko un kultūras praksi, izmantojot lasījumus, prezentācijas utt. (CSTA standarts: 3A-IC-24), kas arī apraksta, kā mākslīgais intelekts vada daudzas programmatūras un fiziskās sistēmas (CSTA standarts: 3B-AP-08). Labs turpinājums šādām nodarbībām būtu lūgt studentiem paredzēt, kā skaitļošanas un/vai robotikas jauninājumi, no kuriem mēs pašlaik esam atkarīgi, varētu attīstīties, lai nākotnē atbilstu mūsu vajadzībām (CSTA standarts: 3B-IC-27).

Saites uz darbību paraugiem