Koppla pedagogisk robotik till datavetenskap

Robotik är inte bara framtiden, utan också nutiden. Genom att bekanta studenterna med programmering, sensorer och automation finslipar de kritiska beräkningsmässiga tänkandefärdigheter som behövs för att lyckas både i 2000-talets arbetskraft och i vardagen. Akademiskt sett erbjuder pedagogisk robotik en mängd olika lärandemöjligheter eftersom disciplinen har STEM (Science, Technology, Engineering, and Math) och till och med STEAM (Science, Technology, Engineering, Art, and Math) som sina förkunskaper. Pedagogisk robotik är alltid tvärvetenskaplig på sätt som är konkreta och tillämpbara för elever. Dessutom kräver aktiviteter som involverar pedagogisk robotik att eleverna samarbetar, tänker beräkningsmässigt, felsöker (identifierar och löser problem) och är innovativa – alla grundläggande färdigheter för yrkesverksamma på 2000-talet.

Robotik är starkt beroende av datavetenskap för sina programmerings- och mjukvarufunktioner. Pedagogisk robotik belyser detta för elever genom att göra programmering mer konkret när de interagerar med fysiska robotar, och när deras robotar interagerar med varandra och/eller med omgivningen. Pedagogisk robotik kan användas för att ytterligare finslipa elevers färdigheter inom programplanering, pseudokod, flödesscheman och beräkningstänkande. En fysisk robot får eleverna att fundera över hur digital information lagras, bearbetas, kommuniceras och hämtas.

Tips, förslag, & några potentiella standarder att rikta in sig på

• Organisera ditt klassrum för att underlätta projektbaserat lärande (PBL) och låt eleverna samarbeta i team för att slutföra projektet. Ge bedömningskriterier för både gemensamma insatser och för det levererade projektet i början av projektet så att eleverna förstår dina förväntningar. 
• Låt eleverna använda journaler, schemaläggningsdiagram och andra planeringsverktyg för att planera och genomföra projektutveckling. Team bör dokumentera designbeslut med hjälp av text, grafik, presentationer och/eller demonstrationer vid utveckling av komplexa program (CSTA-standard: 3A-AP-23). 
• Påminn eleverna i början av ett öppet projekt om att det kommer att finnas mer än en "korrekt" lösning och att konstruktiv kritik är avsedd att förbättra projekt, inte att kritisera dem. 
• Ställ frågor till eleverna som hjälper dem att beakta tidigare kunskaper som de lärt sig i denna och andra klasser.
• Låt dina elevers matematik-, teknik- eller andra lärare veta vad eleverna arbetar med i din klass så att de kan hjälpa till och/eller ge vägledning och förslag.
• Introducera projekt som uppmanar elevgrupper att lösa problem genom att designa och/eller programmera en robot (CSTA-standard: 3B-AP-09). Låt teamen, när det är möjligt, välja och definiera ett problem att lösa själva baserat på sina intressen (CSTA-standard: 3A-AP-13). Team bör designa och iterativt utveckla sina beräkningslösningar genom att använda händelser för att initiera instruktioner (CSTA-standard: 3A-AP-16). 
• Lös inte problem som uppstår för team. Hjälp dem istället att utveckla systematiska felsökningsstrategier för att identifiera och åtgärda sina egna fel (CSTA-standard: 3A-CS-03). Uppmuntra team att alltid använda en serie testfall för att verifiera att ett program presterar enligt dess designspecifikationer (CSTA-standard: 3B-AP-21). Vägled eleverna genom övningen med en steg-för-steg-analys av programmet och det/de oväntade beteenden som ska åtgärdas. 
• Uppmuntra eleverna att leta efter flera sätt att lösa ett problem.  När det gäller felsökning, skapa en lärandeatmosfär där eleverna förväntas "misslyckas" till en början. "Att misslyckas framåt" är en värdefull livskunskap. 
• När teamen färdigställer prototyper, låt dem presentera sitt arbete för hela klassen och låt klassen fungera som hypotetiska användare (CSTA-standard: 3A-AP-19). De kan sedan följa en programvarulivscykelprocess för att vidareutveckla dem (CSTA-standard: 3B-AP-17). Detta gör det möjligt för team att utvärdera och förfina sina program och robotar för att göra dem mer användbara och tillgängliga (CSTA-standard: 3A-AP-21).
• Låt dina elever använda alla tillgängliga samarbetsverktyg under utvecklingsprocessen (CSTA-standard: 3A-AP-22). Dessa verktyg skulle till och med kunna inkludera sociala medier, särskilt om dessa plattformar ökar kontakten mellan människor inom olika kulturer och karriärområden (CSTA-standard: 3A-IC-27). Till exempel kan team sätta upp ett Skype-samtal för att presentera sina projekt för elever i andra klasser för feedback.
• Låt dina elever finslipa sina färdigheter i att tänka kritiskt om algoritmer med avseende på deras effektivitet, korrekthet och tydlighet så att de kan ge bättre feedback till sina egna och andra team (CSTA-standard: 3B-AP-11). Ett sätt att göra detta är att leda en diskussion där du utvärderar programmets viktigaste egenskaper genom en process som en kodgranskning (CSTA-standard: 3B-AP-23).
• Använd pedagogisk robotik som en möjlighet att belysa det fysiska i komplexa problem, som att röra sig genom en labyrint eller utföra beteendesekvenser runt i klassrummet. Att kunna visuellt lokalisera och isolera komponenter i ett större problem som ska lösas hjälper eleverna att finslipa sina färdigheter i att dela upp problem i mindre komponenter och tillämpa konstruktioner som procedurer, moduler och/eller objekt (CSTA-standard: 3A-AP-17). Markera vidare de generaliserbara mönster i det komplexa problemet som sedan kan tillämpas på en lösning (CSTA-standard: 3B-AP-15).
• Använd pedagogisk robotik för att belysa hur datorsystem påverkar personliga, etiska, sociala, ekonomiska och kulturella metoder genom läsningar, presentationer etc. (CSTA-standard: 3A-IC-24) som också beskriver hur artificiell intelligens driver många programvaror och fysiska system (CSTA-standard: 3B-AP-08). En bra uppföljning till sådana lektioner vore att be eleverna förutsäga hur beräkningsmässiga och/eller robotiska innovationer som vi för närvarande är beroende av kan utvecklas för att möta våra behov i framtiden (CSTA-standard: 3B-IC-27).

Länkar till exempelaktiviteter