การเชื่อมต่อวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษากับวิศวกรรม

วิทยาการหุ่นยนต์ไม่ได้เป็นเพียงอนาคตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัจจุบันด้วย การทำให้นักเรียนคุ้นเคยกับการเขียนโปรแกรม เซ็นเซอร์ และระบบอัตโนมัติ จะช่วยให้นักเรียนได้ฝึกฝนทักษะการคิดเชิงคำนวณที่สำคัญซึ่งจำเป็นต่อการประสบความสำเร็จทั้งในกลุ่มแรงงานในศตวรรษที่ 21 และในชีวิตประจำวัน ในเชิงวิชาการ วิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาให้โอกาสในการเรียนรู้ที่หลากหลาย เนื่องจากสาขาวิชามี STEM (วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์) และแม้แต่ STEAM (วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม ศิลปะ และคณิตศาสตร์) เป็นข้อกำหนดเบื้องต้น วิทยาการหุ่นยนต์เป็นสหวิทยาการในรูปแบบที่จับต้องได้และประยุกต์ใช้กับนักเรียนได้เสมอ นอกจากนี้ กิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษายังจำเป็นที่นักเรียนจะต้องร่วมมือกัน คิดด้วยคอมพิวเตอร์ แก้ไขปัญหา (ระบุและแก้ปัญหา) และสร้างสรรค์สิ่งใหม่ ๆ ซึ่งเป็นทักษะพื้นฐานสำหรับมืออาชีพในศตวรรษที่ 21

วิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาเป็นบริบทที่ยอดเยี่ยมในการให้นักเรียนฝึกฝนกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม และยังให้บริบทสำหรับนักเรียนในการพัฒนาและปรับแต่งทักษะการสื่อสารด้วยวาจาและการเขียนทางเทคนิคด้วยวาจาผ่านขั้นตอนการออกแบบ นักศึกษายังมีอิสระที่จะฝึกฝนทักษะอันมีค่าด้วยการแก้ปัญหา การแก้ปัญหา การวิจัยและพัฒนา ตลอดจนการประดิษฐ์และนวัตกรรม พวกเขาเรียนรู้ที่จะทำงานภายใต้ข้อจำกัด ระบุวิธีแก้ไขปัญหาที่หลากหลาย และค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดผ่านการทำซ้ำ

เคล็ดลับ คำแนะนำ & มาตรฐานที่เป็นไปได้ในการกำหนดเป้าหมาย

• จัดระเบียบห้องเรียนของคุณเพื่ออำนวยความสะดวกในการเรียนรู้ตามโครงงาน (PBL) และให้นักเรียนทำงานร่วมกันเป็นทีมเพื่อทำโครงงานให้เสร็จ จัดเตรียมรูบริกสำหรับทั้งความพยายามในการทำงานร่วมกันและสำหรับโครงการที่ส่งมอบได้ในช่วงเริ่มต้นของโครงงาน เพื่อให้นักเรียนรับรู้ถึงความคาดหวังของคุณ
• ให้นักเรียนใช้วารสาร แผนผังกำหนดการ และเครื่องมือในการวางแผนอื่นๆ เพื่อวางแผนและดำเนินการพัฒนาโครงการในขณะที่พวกเขาออกแบบโซลูชันสำหรับปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงที่ซับซ้อนโดยแยกปัญหาออกเป็นปัญหาที่เล็กกว่าและจัดการได้มากกว่า ซึ่งสามารถแก้ไขได้ผ่านวิศวกรรม (มาตรฐาน NGS: HS -ETS1-2).
• ปรับปรุงทักษะการสื่อสารและการทำงานร่วมกันโดยให้นักเรียนนำเสนอและขอความคิดเห็น  
• ให้นักเรียนสื่อสารกระบวนการและผลลัพธ์ของกระบวนการออกแบบทั้งหมดโดยใช้วิธีการทางวาจา กราฟิก เชิงปริมาณ เสมือนจริง และลายลักษณ์อักษร และ/หรือแบบจำลองสามมิติ (มาตรฐาน STL: 11.R)
• เตือนนักเรียนเมื่อเริ่มโครงงานปลายเปิดว่าจะมีวิธีแก้ปัญหาที่ "ถูกต้อง" มากกว่าหนึ่งวิธี และการวิจารณ์เชิงสร้างสรรค์มีจุดมุ่งหมายเพื่อปรับปรุงโครงงานไม่ให้วิพากษ์วิจารณ์พวกเขา ส่งเสริมการประเมินโซลูชันต่างๆ เพื่อแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนในโลกแห่งความเป็นจริงตามเกณฑ์การจัดลำดับความสำคัญและการแลกเปลี่ยนที่พิจารณาจากข้อจำกัดต่างๆ ซึ่งรวมถึงต้นทุน ความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และความสวยงาม ตลอดจนผลกระทบทางสังคม วัฒนธรรม และสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้น ( มาตรฐาน NGS: HS-ETS1-3)
• ถามคำถามของนักเรียนที่จะช่วยพวกเขาพิจารณาความรู้เดิมที่เรียนในชั้นเรียนนี้และชั้นเรียนอื่นๆ
• ให้คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และ/หรือครูคนอื่นๆ ของนักเรียนรู้ว่านักเรียนกำลังทำอะไรในชั้นเรียนของคุณเพื่อที่พวกเขาจะได้ช่วยเหลือและ/หรือให้คำแนะนำและข้อเสนอแนะ

• ให้เวลาสำหรับการวิจัยเพื่อให้นักเรียนสามารถอธิบายวิธีแก้ปัญหา ประเมินการออกแบบที่มีอยู่ รวบรวมข้อมูล สื่อสารกระบวนการและผลลัพธ์ของพวกเขา และแนบการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นหรือแนวคิดหรือทักษะทางคณิตศาสตร์ (มาตรฐาน STL: 9.I)
• กระตุ้นให้นักเรียนมองหาวิธีแก้ปัญหาหลายวิธี ด้านการแก้ไขปัญหา ให้สร้างบรรยากาศการเรียนรู้ที่คาดว่านักเรียนจะ "ล้มเหลว" ในตอนแรก "ความล้มเหลวไปข้างหน้า" (การใช้ความล้มเหลวเป็นหนทางไปสู่ความสำเร็จ) เป็นทักษะชีวิตที่มีคุณค่า
• นำนักเรียนเข้าสู่กระบวนการออกแบบ การทำเช่นนี้ช่วยให้พวกเขามีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการกำหนดปัญหา การระดมความคิด การค้นคว้าวิจัยและการสร้างแนวคิด การระบุเกณฑ์และการระบุข้อจำกัด การเลือกแนวทางในการแก้ปัญหา การทดสอบและการประเมินการออกแบบ การปรับปรุงการออกแบบ การพัฒนา และการสื่อสารกระบวนการ และผลลัพธ์ (STL: มาตรฐาน 8.H)
• เปิดโอกาสให้นักเรียนปฏิบัติตามขั้นตอนหลายขั้นตอนที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำเมื่อทำการทดลอง ทำการวัด หรือปฏิบัติงานด้านเทคนิค เข้าร่วมกรณีพิเศษหรือข้อยกเว้น (มาตรฐาน CCS: RST.9-10.3) จากนั้นสนับสนุนให้พวกเขาปรับแต่งการออกแบบ/กระบวนการเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพ ประสิทธิภาพ และประสิทธิผลของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (STL: มาตรฐาน 11.0)
• พัฒนาทักษะการอ่านทางเทคนิคของนักเรียนโดยทำให้แน่ใจว่าพวกเขาสามารถกำหนดความหมายของสัญลักษณ์ คำศัพท์สำคัญ และคำและวลีเฉพาะโดเมนอื่นๆ ตามที่ใช้ในบริบททางวิทยาศาสตร์หรือทางเทคนิคเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับระดับชั้นของพวกเขา (มาตรฐาน CCS: RST.9) -10.4 & RST.11-12.4)

ลิงค์ตัวอย่างกิจกรรม