Łączenie robotyki edukacyjnej z matematyką

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 studiowanie robotyki edukacyjnej zapewnia szeroką gamę możliwości uczenia się, ponieważ wymaganiami wstępnymi tej dyscypliny 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 z wykorzystaniem robotyki wymagają od uczniów współpracy, myślenia obliczeniowego, rozwiązywania problemów (identyfikowania i rozwiązywania problemów) oraz wprowadzania innowacji – a są to umiejętności podstawowe dla profesjonalistów XXI wieku. 

Robotyka edukacyjna to doskonały sposób na zwiększenie znaczenia matematyki dla uczniów. Roboty stanowią „haczyk”, który umożliwia uczniom nawiązanie kontaktu ze światem matematyki i zanurzenie się w nim poprzez zastosowanie swoich umiejętności w świecie rzeczywistym. Dzięki temu uczniowie będą mogli nauczyć się doceniać wartość matematyki w życiu codziennym.

Wskazówki, sugestie, & potencjalnych standardów, na które warto zwrócić uwagę

• Zorganizuj swoją klasę, aby ułatwić naukę opartą na projektach (PBL) i poproś uczniów o współpracę w zespołach przy realizacji projektów z zakresu robotyki. 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. Materiały do ​​planowania powinny być miejscem, w którym uczniowie mogą zaprezentować elementy matematyki związane z ich rozwiązaniami. 
• Pozwól uczniom 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 & CCSS.Math.Practice.MP4).
• Popraw umiejętności komunikacji i współpracy, umożliwiając uczniom prezentację sobie nawzajem i proszenie o opinię.  
• 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. 
• Zadawaj uczniom pytania, które pomogą im rozważyć wiedzę zdobytą na tych i innych zajęciach.   
• Poinformuj nauczycieli zajmujących się technologią, naukami ścisłymi i innymi nauczycielami, nad czym pracują uczniowie 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 i 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”. W ten sposób umożliwiasz uczniom zrozumienie problemów i wytrwałość w ich rozwiązywaniu (CCSS.Math.Practice.MP1).  „Niepowodzenie” to cenna umiejętność życiowa. 
• Zachęć uczniów, aby zwracali uwagę na precyzję (CCSS.Math.Practice.MP6) poprzez udoskonalanie swoich projektów i zapewnianie jakości, wydajności i produktywności ich końcowego projektu (standard STL 11.0).
• Podkreśl uczniom pojęcia algebry i geometrii zawarte w ich rozwiązaniach. Na przykład obliczenie ustawienia mocy, czasu pracy lub przebytej odległości podczas uruchamiania silników robota kołowego wymaga algebry. Obliczając odległość zakrętu, wykorzystują swoją wiedzę o kątach. 
• Podkreśl znaczenie proporcji i proporcji w robotyce edukacyjnej. Droga przebyta przez robota kołowego jest proporcjonalna do obwodu jego kół. Uczniowie będą musieli obliczyć obwód koła, aby obliczyć liczbę obrotów koła potrzebnych do zaprogramowania swoich robotów do poruszania się.
• Unikaj pozwalania uczniom na używanie metod zgadywania i sprawdzania podczas programowania robotów. Uczniowie domyślnie będą zgadywać i sprawdzać wartości, które wprowadzają dla ruchu i skręcania, chyba że znają lepszy i łatwiejszy sposób na zachowanie precyzji. Kładąc nacisk na obliczenia, aby mogli poprawnie zaprogramować swoje roboty za pierwszym razem (patrz poprzednie dwa punkty), podkreślasz łatwiejsze i skuteczniejsze podejście do programowania.

Linki do przykładowych działań