Соединение образовательной робототехники с наукой

Робототехника – это не только будущее, но и настоящее. Знакомя студентов с программированием, датчиками и автоматизацией, они оттачивают навыки критического вычислительного мышления, необходимые для достижения успеха как на работе, так и в повседневной жизни в 21 веке. С академической точки зрения образовательная робототехника предоставляет широкий спектр возможностей обучения, поскольку в качестве предпосылок для этой дисциплины используются STEM (наука, технология, инженерия и математика) и даже STEAM (наука, технология, инженерия, искусство и математика). Образовательная робототехника всегда носит междисциплинарный характер, что делает ее ощутимой и применимой к учащимся. Кроме того, деятельность, связанная с образовательной робототехникой, требует от учащихся сотрудничества, вычислительного мышления, устранения неполадок (выявления и решения проблем) и внедрения инноваций, что является фундаментальными навыками для профессионалов 21-го века. 

В научных классах образовательную робототехнику можно использовать в качестве контекста для обучения фундаментальным научным методам и практикам, таким как научный метод, наблюдение, экспериментирование, сбор и анализ данных. Это также позволяет исследовать прикладную физику и механические концепции, системное мышление и, конечно же, искусственный интеллект. Изучение робота и его функционирования также может быть предметом исследования в классе естественных наук, но образовательная робототехника — это не изучение робототехники ради робототехники. Это использование робота в качестве педагогического инструмента для изучения практики и концепций науки.  

Советы, предложения, & потенциальных стандартов, на которые стоит ориентироваться

• Организуйте свой класс так, чтобы облегчить обучение на основе проектов (PBL), и предложите учащимся сотрудничать в группах для выполнения проектов. Предоставьте критерии как для совместных усилий, так и для результатов в начале проекта, чтобы учащиеся осознавали ваши ожидания. 
• Предложите учащимся использовать журналы, графики и другие инструменты планирования для планирования и выполнения разработки проекта.
• Улучшите навыки общения и сотрудничества, позволив учащимся представлять друг другу и запрашивать отзывы.
• В начале открытого проекта напомните учащимся, что существует более одного «правильного» решения и что конструктивная критика предназначена для улучшения проектов, а не для их критики. 
• Задавайте вопросы учащимся, которые помогут им рассмотреть предыдущие знания, полученные на этом и других занятиях.
• Сообщите учителям математики, технологий или другим учителям ваших учеников, над чем ученики работают в вашем классе, чтобы они могли помочь и/или дать рекомендации и предложения.

• Используйте взаимодействие между роботом и окружающей средой для исследования движения и устойчивости, сил и взаимодействий, а также изменений энергии внутри систем (Стандарты NGS: HS-PS2-1 & HS-PS3-1).
• Используйте беспроводные возможности робота для исследования волн и их применения в технологиях передачи информации (Стандарты NGS: HS-PS4-2 & HS-PS4-5).
• Используйте испытания робота как возможность для экспериментов и сбора данных. Например, запуск программы, в которой робот поднимает объект и перемещает его по комнате с разной скоростью, держа клешню на разной высоте, сохраняя при этом все остальные переменные постоянными, может создать как минимум трехуровневый (быстрый, устойчивый и медленные скорости) на 3-уровневом (высоком, среднем и низком уровне) экспериментируйте с потенциалами как для основных эффектов, так и для взаимодействия при измерении устойчивости робота. Стабильность может быть операционно определена классом для ее измерения или даже упрощена до того, опрокидывается ли робот.
• Организуйте простые эксперименты с одной переменной, чтобы менее опытные ученики исследовали влияние различных особенностей конструкции робота на его скорость, устойчивость и/или силу. 
• Содействие проведению исследований, в ходе которых учащиеся изменяют конструкцию робота или создают нового робота, который сводит к минимуму силу, действующую на макроскопический объект во время столкновения (стандарт NGS: HS-PS2-3).  

• Попросите студенческие группы спроектировать и создать робота, который мог бы уменьшить воздействие человеческой деятельности на окружающую среду и биоразнообразие. Попросите команды обсудить проекты других команд и влияние, которое этот дизайн окажет на дальнейшее совершенствование их прототипов (Стандарты NGS: HS-LS2-7 & HS-ESS3-4).

Ссылки на примеры действий