Łączenie robotyki edukacyjnej z inżynierią

Robotyka to nie tylko przyszłość, ale także teraźniejszość. Zaznajomiając uczniów z programowaniem, czujnikami i automatyzacją, doskonalą umiejętności krytycznego myślenia obliczeniowego potrzebne do odniesienia sukcesu zarówno na rynku pracy XXI wieku, jak i w życiu codziennym. Z akademickiego punktu widzenia robotyka edukacyjna zapewnia szeroką gamę możliwości uczenia się, ponieważ jej warunkami wstępnymi są STEM (nauka, technologia, inżynieria i matematyka), a nawet STEAM (nauka, technologia, inżynieria, sztuka i matematyka). Robotyka ma zawsze charakter interdyscyplinarny w sposób namacalny i możliwy do zastosowania dla uczniów. Ponadto zajęcia obejmujące robotykę edukacyjną wymagają od uczniów współpracy, myślenia obliczeniowego, rozwiązywania problemów (identyfikowania i rozwiązywania problemów) oraz wprowadzania innowacji, co jest podstawowymi umiejętnościami profesjonalistów XXI wieku. 

Robotyka edukacyjna to doskonały kontekst do ćwiczenia przez uczniów procesu projektowania inżynierskiego, a także zapewnia uczniom kontekst do rozwijania i udoskonalania technicznych umiejętności komunikacji werbalnej i pisemnej. Poprzez proces projektowania studenci mają także swobodę doskonalenia cennych umiejętności w zakresie rozwiązywania problemów, rozwiązywania problemów, badań i rozwoju oraz wynalazków i innowacji.  Uczą się pracować w ramach ograniczeń, identyfikować wiele rozwiązań problemów i znajdować najlepsze możliwe rozwiązanie poprzez iterację.

Porady, sugestie, & potencjalnych standardów docelowych

• Zorganizuj swoją klasę tak, aby ułatwić naukę metodą projektów (PBL) i poproś uczniów o współpracę w zespołach w celu ukończenia projektu. Na początku projektu podaj rubryki dotyczące zarówno wspólnych wysiłków, jak i dostarczalnego projektu, aby uczniowie poznali Twoje oczekiwania. 
• Niech uczniowie korzystają z dzienników, wykresów harmonogramu i innych narzędzi planowania do planowania i realizacji projektów podczas projektowania rozwiązań złożonych problemów występujących w świecie rzeczywistym poprzez rozbicie problemów na mniejsze, łatwiejsze do zarządzania problemy, które można rozwiązać za pomocą inżynierii (norma NGS: HS -ETS1-2).
• Popraw umiejętności komunikacji i współpracy, umożliwiając uczniom prezentację sobie nawzajem i proszenie o opinię.  
• Pozwól studentom komunikować swoje procesy i wyniki całego procesu projektowania za pomocą środków werbalnych, graficznych, ilościowych, wirtualnych i pisemnych i/lub modeli trójwymiarowych (standard STL: 11.R).
• Na początku projektu otwartego przypomnij uczniom, że będzie więcej niż jedno „poprawne” rozwiązanie i że konstruktywna krytyka ma na celu ulepszenie projektów, a nie ich krytykowanie. Promuj oceny różnych rozwiązań złożonych problemów występujących w świecie rzeczywistym w oparciu o priorytetowe kryteria i kompromisy uwzględniające szereg ograniczeń, w tym koszty, bezpieczeństwo, niezawodność i estetykę, a także możliwy wpływ społeczny, kulturowy i środowiskowy ( Norma NGS: HS-ETS1-3).
• Zadawaj uczniom pytania, które pomogą im rozważyć wiedzę zdobytą na tych i innych zajęciach.
• Poinformuj nauczycieli matematyki, przedmiotów ścisłych i/lub innych nauczycieli, nad czym uczniowie pracują w Twojej klasie, aby mogli pomóc i/lub udzielić wskazówek i sugestii.

• Zapewnij czas na badania, aby uczniowie mogli wyjaśnić swoje rozwiązania, ocenić istniejące projekty, zebrać dane, przekazać swoje procesy i wyniki oraz dołączyć wszelkie niezbędne badania naukowe lub koncepcje lub umiejętności matematyczne (norma STL: 9.I).
• Zachęć uczniów, aby szukali wielu sposobów rozwiązania problemu.  Jeśli chodzi o rozwiązywanie problemów, stwórz atmosferę uczenia się, w której od uczniów oczekuje się początkowo „porażek”. „Porażka” (wykorzystywanie porażki jako sposobu na osiągnięcie sukcesu) jest cenną umiejętnością życiową. 
• Zanurz uczniów w procesie projektowania. Dzięki temu mogą aktywnie angażować się w definiowanie problemu, burzę mózgów, badanie badań i generowanie pomysłów, identyfikowanie kryteriów i określanie ograniczeń, wybór podejścia do rozwiązania problemu, testowanie i ocenę projektu, udoskonalanie projektu, rozwijanie go i komunikowanie procesów i wyniki (STL: standard 8.H).
• Zapewnij studentom możliwość precyzyjnego przestrzegania złożonej, wieloetapowej procedury podczas przeprowadzania eksperymentów, dokonywania pomiarów lub wykonywania zadań technicznych, uwzględniając specjalne przypadki lub wyjątki (norma CCS: RST.9-10.3).  Następnie zachęć ich do udoskonalenia projektów/procesów, aby zapewnić jakość, wydajność i produktywność produktu końcowego (STL: standard 11.0).
• Popraw umiejętności czytania przez uczniów zagadnień technicznych, upewniając się, że potrafią określić znaczenie symboli, kluczowych terminów oraz innych słów i wyrażeń specyficznych dla danej dziedziny, gdy są one używane w konkretnym kontekście naukowym lub technicznym, odpowiednim dla ich poziomu klasy (Standardy CCS: RST.9 -10,4 & RST.11-12,4).

Linki do przykładowych aktywności