Conectando a Robótica Educacional à Ciência

A robótica não é apenas o futuro, mas também o presente. Ao familiarizar os alunos com programação, sensores e automação, eles aprimoram as habilidades críticas de pensamento computacional necessárias para ter sucesso tanto na força de trabalho do século XXI quanto na vida cotidiana. Academicamente, a robótica educacional oferece uma ampla variedade de oportunidades de aprendizagem porque a disciplina tem STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática) e até mesmo STEAM (Ciência, Tecnologia, Engenharia, Arte e Matemática) como pré-requisitos. A robótica educacional é sempre interdisciplinar de maneiras tangíveis e aplicáveis ​​aos alunos. Além disso, as atividades que envolvem robótica educacional exigem que os alunos colaborem, pensem computacionalmente, solucionem (identifiquem e resolvam problemas) e inovem, habilidades fundamentais para os profissionais do século XXI. 

Nas aulas de ciências, a robótica educativa tem potencial para ser utilizada como contexto para o ensino de métodos e práticas científicas fundamentais, como o método científico, a observação, a experimentação, a recolha e análise de dados. Também permite investigações de física aplicada e conceitos mecânicos, pensamento sistêmico e, claro, inteligência artificial. Estudar o robô e o seu funcionamento também poderia ser uma linha de investigação numa sala de aula de ciências, mas a robótica educacional não é o estudo da robótica pela robótica. É a utilização de um robô como ferramenta pedagógica para aprender sobre as práticas e conceitos da ciência.  

Dicas, sugestões, & alguns padrões potenciais para atingir

  • Organize sua sala de aula para facilitar a aprendizagem baseada em projetos (PBL) e faça com que os alunos colaborem em equipes para concluir projetos. Forneça rubricas para esforços colaborativos e para resultados no início do projeto, para que os alunos reconheçam suas expectativas. 
  • Peça aos alunos que usem diários, gráficos de agendamento e outras ferramentas de planejamento para planejar e executar o desenvolvimento do projeto.
  • Melhore as habilidades de comunicação e colaboração permitindo que os alunos façam apresentações uns aos outros e peçam feedback.
  • Lembre aos alunos, no início de um projeto aberto, que haverá mais de uma solução “correta” e que a crítica construtiva tem como objetivo melhorar os projetos e não criticá-los. 
  • Faça perguntas aos alunos que os ajudem a considerar o conhecimento prévio aprendido nesta e em outras aulas.
  • Deixe que os professores de matemática, tecnologia ou outros professores de seus alunos saibam o que os alunos estão fazendo em sua aula para que eles possam ajudar e/ou fornecer orientações e sugestões.
  • Use interações entre o robô e seu ambiente para investigar movimento e estabilidade, forças e interações e mudanças de energia dentro dos sistemas (Padrões NGS: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
  • Use os recursos sem fio do robô para investigar ondas e suas aplicações em tecnologias de transferência de informações (Padrões NGS: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
  • Use os testes do robô como oportunidades para experimentação e coleta de dados. Por exemplo, executar um programa para fazer o robô pegar um objeto e movê-lo pela sala em velocidades diferentes com seu braço em forma de garra em alturas diferentes enquanto mantém todas as outras variáveis ​​constantes poderia criar pelo menos 3 níveis (rápido, estável e estável). velocidades lentas) por experimento de 3 níveis (elevado alto, médio e baixo) com potenciais para efeitos principais e uma interação ao medir a estabilidade do robô. A estabilidade pode ser definida operacionalmente pela classe para medi-la, ou até mesmo simplificada para saber se o robô tomba ou não.
  • Organize experimentos simples de variável única para que os alunos menos experientes investiguem os efeitos de diferentes características da construção do robô em sua velocidade, estabilidade e/ou força. 
  • Facilite investigações onde os alunos modificam a construção de um robô ou criam um novo robô que minimiza a força sobre um objeto macroscópico durante uma colisão (Padrão NGS: HS-PS2-3).  
  • Peça às equipes de estudantes que projetem e criem um robô que possa reduzir os impactos das atividades humanas no meio ambiente e na biodiversidade. Faça com que as equipes discutam os projetos de outras equipes e o impacto que esse projeto teria para refinar ainda mais seus protótipos (Padrões NGS: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Links para exemplos de atividades

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