Educatieve robotica verbinden met wetenschap

Robotica is niet alleen de toekomst, maar ook het heden. Door studenten vertrouwd te maken met programmeren, sensoren en automatisering, scherpen ze de kritische computationele denkvaardigheden aan die nodig zijn om te slagen in zowel de beroepsbevolking van de 21e eeuw als het dagelijks leven. Academisch gezien biedt educatieve robotica een breed scala aan leermogelijkheden, omdat de discipline STEM (Science, Technology, Engineering en Math) en zelfs STEAM (Science, Technology, Engineering, Art en Math) als vereisten heeft. Onderwijsrobotica is altijd interdisciplinair op manieren die tastbaar en toepasbaar zijn voor studenten. Bovendien vereisen activiteiten waarbij educatieve robotica betrokken is dat studenten samenwerken, computationeel denken, problemen oplossen (problemen identificeren en oplossen) en innoveren, wat fundamentele vaardigheden zijn voor professionals in de 21e eeuw. 

In wetenschappelijke klaslokalen heeft educatieve robotica het potentieel om te worden gebruikt als context voor het onderwijzen van fundamentele wetenschappelijke methoden en praktijken, zoals de wetenschappelijke methode, observatie, experimenten, gegevensverzameling en -analyse. Het maakt ook onderzoek mogelijk naar toegepaste natuurkunde en mechanische concepten, systeemdenken en natuurlijk kunstmatige intelligentie. Het bestuderen van de robot en zijn werking zou ook een onderzoekslijn kunnen zijn in een wetenschappelijk klaslokaal, maar educatieve robotica is niet de studie van robotica omwille van de robotica. Het is het gebruik van een robot als pedagogisch hulpmiddel om te leren over de praktijken en concepten van de wetenschap.  

Tips, suggesties, & enkele potentiële normen waarop u zich kunt richten

• Organiseer uw klaslokaal om projectgebaseerd leren (PGO) mogelijk te maken en laat leerlingen in teams samenwerken om projecten te voltooien. Geef aan het begin van het project rubrieken op voor zowel gezamenlijke inspanningen als voor het resultaat, zodat leerlingen uw verwachtingen herkennen. 
• Laat leerlingen dagboeken, planningsschema's en andere planningshulpmiddelen gebruiken om de projectontwikkeling te plannen en uit te voeren.
• Verbeter de communicatie- en samenwerkingsvaardigheden door leerlingen aan elkaar te laten presenteren en om feedback te vragen.
• Herinner de leerlingen er aan het begin van een project met een open einde aan dat er meer dan één ‘juiste’ oplossing zal zijn en dat constructieve kritiek bedoeld is om projecten te verbeteren en niet om ze te bekritiseren. 
• Stel vragen aan de leerlingen die hen zullen helpen de voorkennis die ze in deze en andere lessen hebben geleerd, te overwegen.
• Laat de wiskunde-, technologie- of andere docenten van uw leerlingen weten waar de leerlingen in uw klas aan werken, zodat zij u kunnen helpen en/of begeleiding en suggesties kunnen geven.

• Gebruik interacties tussen de robot en zijn omgeving om beweging en stabiliteit, krachten en interacties, en energieveranderingen binnen systemen te onderzoeken (NGS-standaarden: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• Gebruik de draadloze mogelijkheden van de robot om golven en hun toepassingen in technologieën voor informatieoverdracht te onderzoeken (NGS-standaarden: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Gebruik het testen van de robot als mogelijkheden voor experimenten en gegevensverzameling. Als u bijvoorbeeld een programma uitvoert om de robot een object te laten oppakken en dit met verschillende snelheden door de kamer te laten bewegen met zijn klauwarm op verschillende hoogtes, terwijl alle andere variabelen constant worden gehouden, zou dit op zijn minst een 3-niveau kunnen creëren (snel, stabiel en lage snelheden) met 3 niveaus (hoog, midden en laag) experimenteren met mogelijkheden voor zowel hoofdeffecten als een interactie bij het meten van de stabiliteit van de robot. Stabiliteit kan operationeel worden gedefinieerd door de klas om deze te meten, of zelfs vereenvoudigd tot het al dan niet kantelen van de robot.
• Organiseer eenvoudige experimenten met één variabele om minder ervaren leerlingen de effecten van verschillende kenmerken van de robotconstructie op zijn snelheid, stabiliteit en/of kracht te laten onderzoeken. 
• Faciliteer onderzoeken waarbij leerlingen de constructie van een robot wijzigen of een nieuwe robot maken die de kracht op een macroscopisch object tijdens een botsing minimaliseert (NGS-standaard: HS-PS2-3).  

• Vraag studententeams om een ​​robot te ontwerpen en te maken die de impact van menselijke activiteiten op het milieu en de biodiversiteit kan verminderen. Laat teams de ontwerpen van andere teams bespreken en de impact die dat ontwerp zou hebben om hun prototypes verder te verfijnen (NGS-normen: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Links naar voorbeeldactiviteiten