Соединение образовательной робототехники с информатикой

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, чтобы учащиеся сотрудничали, мыслили вычислительно, устраняли неполадки (выявляли и решали проблемы) и внедряли инновации – все это фундаментальные навыки для профессионалов 21-го века.

Робототехника в значительной степени опирается на информатику в плане программирования и возможностей программного обеспечения. Образовательная робототехника подчеркивает это для учащихся, делая программирование более осязаемым, когда они взаимодействуют с физическими роботами, а также когда их роботы взаимодействуют друг с другом и/или с окружающей средой. Образовательная робототехника может использоваться для дальнейшего оттачивания навыков учащихся в планировании программ, псевдокоде, блок-схемах и вычислительном мышлении. Физический робот заставляет учащихся задуматься о том, как цифровая информация хранится, обрабатывается, передается и извлекается.

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 проекта. В начале проекта предоставьте критерии как для совместных усилий, так и для реализуемого проекта, чтобы учащиеся осознавали ваши ожидания. 
• Предложите учащимся использовать журналы, графики и другие инструменты планирования для планирования и выполнения разработки проекта. Команды должны документировать проектные решения, используя текст, графику, презентации и/или демонстрации при разработке сложных программ (Стандарт CSTA: 3A-AP-23). 
• 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.
• Представляйте проекты, которые побуждают студенческие команды решать проблемы посредством проектирования и/или программирования робота (Стандарт CSTA: 3B-AP-09). Когда это возможно, позвольте командам выбирать и определять проблему, которую нужно решить самостоятельно, исходя из своих интересов (Стандарт CSTA: 3A-AP-13). Команды должны проектировать и итеративно разрабатывать свои вычислительные решения, используя события для инициирования инструкций (Стандарт CSTA: 3A-AP-16). 
• Не решать проблемы, возникающие у команд. Вместо этого помогите им разработать систематические стратегии устранения неполадок, чтобы выявить и исправить свои собственные ошибки (Стандарт CSTA: 3A-CS-03). Поощряйте команды всегда использовать серию тестовых примеров, чтобы убедиться, что программа работает в соответствии со своими проектными спецификациями (Стандарт CSTA: 3B-AP-21). Проведите учащихся через практику пошагового анализа программы и неожиданного поведения, которое необходимо исправить. 
• Поощряйте учащихся искать несколько способов решения проблемы.  Что касается устранения неполадок, создайте атмосферу обучения, в которой ожидается, что учащиеся поначалу «потерпят неудачу». «Проваливать вперед» — ценный жизненный навык. 
• Когда команды завершат прототипы, попросите их представить свою работу всему классу, а класс выступит в роли гипотетических пользователей (Стандарт CSTA: 3A-AP-19). Затем они могут следовать процессу жизненного цикла программного обеспечения для его дальнейшей разработки (Стандарт CSTA: 3B-AP-17). Это позволит командам оценивать и совершенствовать свои программы и роботов, чтобы сделать их более удобными и доступными (Стандарт CSTA: 3A-AP-21).
• Позвольте вашим учащимся использовать любые инструменты для совместной работы, доступные в процессе разработки (Стандарт CSTA: 3A-AP-22). Эти инструменты могут даже включать социальные сети, особенно если эти платформы расширяют возможности общения людей в разных культурных и карьерных областях (Стандарт CSTA: 3A-IC-27). Например, команды могут организовать звонок в Skype, чтобы представить свои проекты учащимся других классов для получения обратной связи.
• Попросите ваших учащихся отточить свои навыки критического мышления в отношении алгоритмов с точки зрения их эффективности, правильности и ясности, чтобы они могли обеспечить лучшую обратную связь для своей и других команд (Стандарт CSTA: 3B-AP-11). Один из способов сделать это — провести обсуждение, в ходе которого вы оцените ключевые качества программы с помощью такого процесса, как проверка кода (Стандарт CSTA: 3B-AP-23).
• Используйте образовательную робототехнику как возможность подчеркнуть физический аспект сложных задач, таких как перемещение по лабиринту или выполнение последовательности действий в классе. Способность визуально находить и изолировать компоненты более крупной проблемы, которую необходимо решить, поможет учащимся отточить свои навыки разложения проблемы на более мелкие компоненты и применения таких конструкций, как процедуры, модули и/или объекты (Стандарт CSTA: 3A-AP-17). . Далее выделите обобщающие закономерности в сложной проблеме, которые затем можно применить для решения (Стандарт CSTA: 3B-AP-15).
• Используйте образовательную робототехнику, чтобы подчеркнуть, каким образом компьютерные системы влияют на личные, этические, социальные, экономические и культурные практики посредством чтений, презентаций и т. д. (Стандарт CSTA: 3A-IC-24), которые также описывают, как искусственный интеллект управляет многими программами и физические системы (Стандарт CSTA: 3B-AP-08). Хорошим продолжением таких занятий было бы попросить учащихся спрогнозировать, как инновации в области вычислений и/или робототехники, от которых мы в настоящее время зависим, могут развиваться для удовлетворения наших потребностей в будущем (Стандарт CSTA: 3B-IC-27).

Ссылки на примеры действий