Соединение образовательной робототехники с математикой

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 изучение образовательной робототехники открывает 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). Робототехника всегда носит междисциплинарный характер, что делает ее ощутимой и применимой для студентов. Кроме того, деятельность, связанная с робототехникой, требует от учащихся сотрудничества, вычислительного мышления, устранения неполадок (выявления и решения проблем) и внедрения инноваций – все это фундаментальные навыки для профессионалов 21-го века. 

Образовательная робототехника — отличный способ сделать математику более значимой для учащихся. Роботы представляют собой «крючок», который позволяет учащимся подключиться к миру математики и погрузиться в него, применяя свои навыки в реальных условиях. Затем учащиеся смогут научиться ценить значение математики в своей повседневной жизни.

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 по робототехнике. В начале проекта предоставьте критерии как для совместных усилий, так и для реализуемого проекта, чтобы учащиеся осознавали ваши ожидания. 
• Предложите учащимся использовать журналы, графики планирования и другие инструменты планирования для планирования и выполнения разработки проекта. Эти материалы по планированию должны быть местом, где учащиеся смогут продемонстрировать некоторые математические аспекты своих решений. 
• Разрешить учащимся сообщать о своих процессах и результатах всего процесса проектирования, используя вербальные, графические, количественные, виртуальные и письменные средства и/или трехмерные модели (стандарт STL 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• 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 технологий, науки или другим учителям ваших учеников, над чем учащиеся работают в вашем классе, чтобы они могли помочь и/или дать рекомендации и предложения.

• Предоставьте время для исследований, чтобы учащиеся могли объяснить свои решения, оценить существующие конструкции, собрать данные, сообщить о своих процессах и результатах, а также приложить любые необходимые научные исследования или математические концепции или навыки (стандарт STL 9.I).
• Поощряйте учащихся искать несколько способов решения проблемы.  Что касается устранения неполадок, создайте атмосферу обучения, в которой ожидается, что учащиеся поначалу «потерпят неудачу». Поступая так, вы позволите учащимся разобраться в проблемах и настойчиво их решать (CCSS.Math.Practice.MP1).  «Проваливать вперед» — ценный жизненный навык. 
• Поощряйте учащихся уделять внимание точности (CCSS.Math.Practice.MP6), совершенствуя свои проекты и обеспечивая качество, эффективность и производительность их окончательного проекта (стандарт STL 11.0).
• Выделите для учащихся понятия алгебры и геометрии, включенные в их решения. Например, чтобы определить настройку мощности, время работы или пройденное расстояние при работе двигателей колесного робота, требуется алгебра. При определении расстояния поворота они применяют свое понимание углов. 
• Подчеркните важность соотношений и пропорций в образовательной робототехнике. Расстояние, пройденное колесным роботом, пропорционально окружности его колес. Учащимся нужно будет вычислить окружность колеса, чтобы рассчитать количество оборотов колеса, необходимое им для программирования движения своих роботов.
• Не позволяйте учащимся использовать методы «угадай и проверь» при программировании своих роботов. Учащиеся по умолчанию будут угадывать и проверять значения, которые они вводят для перемещения и поворота, если не знают лучшего и более простого способа добиться точности. Уделяя особое внимание расчетам, чтобы они могли правильно запрограммировать своих роботов с первого раза (см. два предыдущих пункта), вы выделяете более простой и эффективный подход к программированию.

Ссылки на примеры действий