Educatieve robotica verbinden met engineering

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. 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.

Educatieve robotica is een geweldige context om studenten het technische ontwerpproces te laten oefenen, en het biedt ook een context voor studenten om hun technische verbale en schriftelijke communicatievaardigheden te ontwikkelen en te verfijnen.Door het ontwerpproces hebben studenten ook de vrijheid om waardevolle vaardigheden aan te scherpen met probleemoplossing, probleemoplossing, onderzoek en ontwikkeling, en uitvindingen en innovatie. Ze leren om binnen beperkingen te werken, meerdere oplossingen voor problemen te identificeren en de best mogelijke oplossing te vinden door middel van iteratie.

Tips, suggesties, & enkele mogelijke standaarden om te targeten

• Organiseer uw klaslokaal om projectgebaseerd leren (PGO) te vergemakkelijken en laat studenten in teams samenwerken om het project te voltooien. Geef aan het begin van het project rubrieken voor zowel samenwerkingsinspanningen als voor het af te leveren project, zodat studenten uw verwachtingen herkennen.
• Laat de leerlingen dagboeken, planningsgrafieken en andere planningstools gebruiken om projectontwikkeling te plannen en uit te voeren terwijl ze oplossingen ontwerpen voor complexe problemen uit de echte wereld door de problemen op te splitsen in kleinere, beter beheersbare problemen die kunnen worden opgelost door middel van engineering (NGS Standard: HS -ETS1-2).
• Verbeter de communicatie- en samenwerkingsvaardigheden door studenten in staat te stellen aan elkaar te presenteren en om feedback te vragen.  
• Laat leerlingen hun processen en resultaten van het hele ontwerpproces communiceren met behulp van verbale, grafische, kwantitatieve, virtuele en schriftelijke middelen en/of driedimensionale modellen (STL-standaard: 11.R).
• 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. Promoot de evaluatie van verschillende oplossingen voor complexe problemen uit de echte wereld op basis van geprioriteerde criteria en afwegingen die rekening houden met een reeks beperkingen, waaronder kosten, veiligheid, betrouwbaarheid en esthetiek, evenals mogelijke sociale, culturele en milieueffecten ( NGS-standaard: HS-ETS1-3).
• 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-, wetenschaps- en/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.

• Zorg voor tijd voor onderzoek zodat studenten hun oplossingen kunnen uitleggen, bestaande ontwerpen kunnen evalueren, gegevens kunnen verzamelen, hun processen en resultaten kunnen communiceren en eventueel noodzakelijk wetenschappelijk onderzoek of wiskundige concepten of vaardigheden kunnen bijvoegen (STL-standaard: 9.I).
• Moedig leerlingen aan om meerdere manieren te zoeken om een probleem op te lossen. Met betrekking tot het oplossen van problemen, creëer een leeromgeving waarin van studenten wordt verwacht dat ze in eerste instantie "falen". "Vooruit falen" (falen gebruiken als een manier om vooruit te komen in de richting van succes) is een waardevolle levensvaardigheid.
• Dompel de leerlingen onder in het ontwerpproces. Door dit te doen, kunnen ze actief deelnemen aan het definiëren van een probleem, brainstormen, onderzoek doen en ideeën genereren, criteria identificeren en beperkingen specificeren, een aanpak kiezen om het probleem op te lossen, het ontwerp testen en evalueren, het ontwerp verfijnen, ontwikkelen en processen communiceren en resultaten (STL: standaard 8.H).
• Geef studenten de mogelijkheid om een complexe meerstapsprocedure nauwkeurig te volgen bij het uitvoeren van experimenten, het nemen van metingen of het uitvoeren van technische taken, het behandelen van speciale gevallen of uitzonderingen (CCS-standaard: RST.9-10.3). Moedig ze vervolgens aan om de ontwerpen/het proces te verfijnen om de kwaliteit, efficiëntie en productiviteit van het eindproduct te waarborgen (STL: standaard 11.0).
• De technische leesvaardigheid van leerlingen verbeteren door ervoor te zorgen dat ze de betekenis kunnen bepalen van symbolen, sleuteltermen en andere domeinspecifieke woorden en zinsdelen zoals ze worden gebruikt in een specifieke wetenschappelijke of technische context die relevant is voor hun leerjaar (CCS-normen: RST.9 -10.4 & RST.11-12.4).

Links naar voorbeeldactiviteiten