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 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 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 met robotica dat studenten samenwerken, computationeel denken, problemen oplossen (problemen identificeren en oplossen) en innoveren - allemaal fundamentele vaardigheden voor professionals van de 21e eeuw.

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

Tips, suggesties, & enkele mogelijke standaarden om te targeten

• 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 voor zowel samenwerkingsinspanningen als voor het af te leveren project, zodat studenten uw verwachtingen herkennen.
• Laat leerlingen dagboeken, planningsgrafieken en andere planningstools gebruiken om projectontwikkeling te plannen en uit te voeren. Dat planningsmateriaal zou een plek moeten zijn waar studenten een deel van de wiskunde kunnen laten zien die betrokken is bij hun oplossingen.
• 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 & CCSS.Math.Practice.MP4).
• 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 technologie-, wetenschaps- 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 toevoegen (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". Door dit te doen, laat je studenten problemen begrijpen en volharden in het oplossen ervan (CCSS.Math.Practice.MP1). "Vooruit 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 uiteindelijke project te waarborgen (STL-standaard 11.0).
• Markeer voor studenten de algebra- en meetkundeconcepten die in hun oplossingen zijn opgenomen. Om bijvoorbeeld de vermogensinstelling, tijdsduur of afgelegde afstand te berekenen bij het laten draaien van de motoren van een robot op wielen, is algebra vereist. Bij het berekenen van de afstand van een bocht, passen ze hun begrip van hoeken toe.
• Benadruk het belang van verhoudingen en verhoudingen binnen educatieve robotica. De afstand die een robot op wielen aflegt, is evenredig met de omtrek van zijn wielen. De leerlingen moeten de omtrek van het wiel berekenen om het aantal wielrotaties te berekenen dat ze nodig hebben om hun robots te programmeren om te bewegen.
• Laat leerlingen niet raden en controleren om hun robots te programmeren. Studenten zullen standaard gissen en de waarden controleren die ze invoeren voor bewegen en draaien, tenzij ze een betere en gemakkelijkere manier kennen om precies te zijn. Door de nadruk te leggen op berekeningen zodat ze hun robots de eerste keer goed kunnen programmeren (zie vorige twee opsommingstekens), benadrukt u een eenvoudigere en effectievere benadering van programmeren.

Links naar voorbeeldactiviteiten