Educatieve robotica verbinden met wiskunde

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 de studie van 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. Robotica is altijd interdisciplinair op een manier die tastbaar en toepasbaar is voor studenten. Bovendien vereisen activiteiten waarbij robotica betrokken is dat leerlingen samenwerken, computationeel denken, problemen oplossen (problemen identificeren en oplossen) en innoveren – allemaal fundamentele vaardigheden voor professionals in de 21e eeuw. 

Educatieve robotica is een uitstekende manier om wiskunde betekenisvoller te maken voor leerlingen. Robots bieden de ‘haak’ waarmee leerlingen verbinding kunnen maken met en zich kunnen onderdompelen in de wereld van de wiskunde door hun vaardigheden toe te passen in een echte wereld. Studenten kunnen dan de waarde van wiskunde in hun dagelijks leven leren waarderen.

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 roboticaprojecten te voltooien. Geef aan het begin van het project rubrieken op voor zowel gezamenlijke inspanningen als voor het op te leveren project, zodat leerlingen uw verwachtingen herkennen. 
• Laat leerlingen dagboeken, planningsschema's en andere planningshulpmiddelen gebruiken om de projectontwikkeling te plannen en uit te voeren. Dit planningsmateriaal zou een plek moeten zijn waar leerlingen een deel van de wiskunde kunnen laten zien die bij hun oplossingen betrokken is. 
• Laat leerlingen hun processen en resultaten van het gehele ontwerpproces communiceren met behulp van verbale, grafische, kwantitatieve, virtuele en schriftelijke middelen en/of driedimensionale modellen (STL-standaard 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• 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 technologie-, wetenschaps- of andere docenten van uw leerlingen weten waar leerlingen in uw klas aan werken, zodat zij u kunnen helpen en/of begeleiding en suggesties kunnen geven.

• Zorg voor tijd voor onderzoek, zodat leerlingen 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 toevoegen (STL-standaard 9.I).
• Moedig leerlingen aan om meerdere manieren te zoeken om een ​​probleem op te lossen.  Wat betreft het oplossen van problemen: creëer een sfeer van leren waarin van leerlingen wordt verwacht dat ze in eerste instantie ‘falen’. Door dit te doen, stelt u leerlingen in staat problemen te begrijpen en te volharden in het oplossen ervan (CCSS.Math.Practice.MP1).  ‘Voorwaarts falen’ is een waardevolle levensvaardigheid. 
• Moedig leerlingen aan om aandacht te besteden aan precisie (CCSS.Math.Practice.MP6) door hun ontwerpen te verfijnen en de kwaliteit, efficiëntie en productiviteit van hun eindproject te garanderen (STL-standaard 11.0).
• Benadruk voor leerlingen de algebra- en meetkundeconcepten die in hun oplossingen zijn opgenomen. Voor het berekenen van de vermogensinstelling, de looptijd of de afgelegde afstand bij het besturen van de motoren van een robot op wielen is bijvoorbeeld algebra vereist. Bij het berekenen van de afstand van een bocht passen ze hun begrip van hoeken toe. 
• Benadruk het belang van verhoudingen en proporties binnen educatieve robotica. De afstand die een robot op wielen aflegt, is evenredig met de omtrek van zijn wielen. Leerlingen moeten de omtrek van het wiel berekenen om het aantal wielomwentelingen te berekenen dat ze nodig hebben om hun robots te laten bewegen.
• Zorg ervoor dat leerlingen geen gis-en-controlemethoden gebruiken bij het programmeren van hun robots. Leerlingen zullen standaard de waarden die ze invoeren voor bewegen en draaien raden en controleren, tenzij ze een betere en gemakkelijkere manier weten om precies te zijn. Door de nadruk te leggen op berekeningen, zodat ze hun robots de eerste keer goed kunnen programmeren (zie de vorige twee punten), benadruk je een eenvoudiger en effectievere benadering van programmeren.

Links naar voorbeeldactiviteiten