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 kritische computationele denkvaardigheden aan die nodig zijn om te slagen in zowel het personeelsbestand van de 21e eeuw als in 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 voorwaarden heeft. Educatieve robotica is altijd interdisciplinair op een manier die tastbaar en toepasbaar is voor studenten. Bovendien vereisen activiteiten met educatieve robotica dat studenten samenwerken, computationeel denken, problemen oplossen (problemen identificeren en oplossen) en innoveren, wat fundamentele vaardigheden zijn voor professionals van de 21e eeuw.

In wetenschappelijke klaslokalen kan educatieve robotica worden gebruikt als context voor het aanleren van fundamentele wetenschappelijke methoden en praktijken, zoals de wetenschappelijke methode, observatie, experimenten, gegevensverzameling en -analyse. Het maakt ook onderzoek mogelijk naar toegepaste fysica en mechanische concepten, systeemdenken en natuurlijk kunstmatige intelligentie. Het bestuderen van de robot en zijn werking kan ook een onderzoekslijn zijn in een wetenschapsklas, maar educatieve robotica is niet de studie van robotica omwille van 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 mogelijke standaarden om te targeten

• Organiseer uw klaslokaal om projectgebaseerd leren (PGO) mogelijk te maken en laat studenten in teams samenwerken om projecten te voltooien. Geef aan het begin van het project rubrieken voor zowel gezamenlijke inspanningen als voor het resultaat, zodat studenten uw verwachtingen herkennen.
• Laat leerlingen dagboeken, planningsgrafieken en andere planningstools gebruiken om projectontwikkeling te plannen en uit te voeren.
• Verbeter de communicatie- en samenwerkingsvaardigheden door studenten in staat te stellen aan elkaar te presenteren en om feedback te vragen.
• Herinner de leerlingen aan het begin van een project met een open einde eraan dat er meer dan één "juiste" oplossing zal zijn en dat opbouwende kritiek bedoeld is om projecten te verbeteren en niet om ze te bekritiseren.
• Stel vragen aan de leerlingen die hen zullen helpen om de voorkennis die ze in deze en andere lessen hebben geleerd, in overweging te nemen.
• Laat de wiskunde-, technologie- of andere docenten van uw leerlingen weten waar leerlingen in uw klas aan werken, zodat ze 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 Standards: 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-normen: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Gebruik 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 het met verschillende snelheden door de kamer te laten bewegen met zijn klauwarm op verschillende hoogtes, terwijl alle andere variabelen constant worden gehouden, kan dit ten minste een 3-niveau (snel, stabiel en lage snelheden) met 3 niveaus (verhoogd hoog, gemiddeld 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 klasse om het te meten, of zelfs vereenvoudigd tot het al dan niet tippen van de robot.
• Organiseer eenvoudige experimenten met één variabele om minder ervaren leerlingen de effecten te laten onderzoeken van verschillende kenmerken van de robotconstructie op zijn snelheid, stabiliteit en/of kracht.
• Faciliteren van onderzoeken waarbij leerlingen de constructie van een robot aanpassen 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 het ontwerp zou hebben om hun prototypes verder te verfijnen (NGS Standards: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4) .

Links naar voorbeeldactiviteiten