การเชื่อมต่อหุ่นยนต์เพื่อการศึกษากับคณิตศาสตร์

วิทยาการหุ่นยนต์ไม่เพียงแต่เป็นอนาคตเท่านั้น แต่ยังเป็นปัจจุบันด้วย ด้วยการทำให้นักเรียนคุ้นเคยกับการเขียนโปรแกรม เซ็นเซอร์ และระบบอัตโนมัติ พวกเขาจะฝึกฝนทักษะการคิดเชิงคำนวณเชิงวิพากษ์ที่จำเป็นต่อการประสบความสำเร็จทั้งในด้านการทำงานและชีวิตประจำวันในศตวรรษที่ 21 ในทางวิชาการ การศึกษาหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาให้โอกาสในการเรียนรู้ที่หลากหลาย เนื่องจากสาขาวิชานี้มี STEM (วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์) และแม้แต่ STEAM (วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ ศิลปะ และคณิตศาสตร์) เป็นวิชาบังคับก่อน วิทยาการหุ่นยนต์เป็นแบบสหวิทยาการในรูปแบบที่จับต้องได้และนำไปประยุกต์ใช้กับนักเรียนได้เสมอ นอกจากนี้ กิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับวิทยาการหุ่นยนต์จำเป็นต้องให้นักเรียนทำงานร่วมกัน คิดอย่างมีคอมพิวเตอร์ แก้ปัญหา (ระบุและแก้ไขปัญหา) และสร้างสิ่งใหม่ๆ ซึ่งเป็นทักษะพื้นฐานทั้งหมดสำหรับมืออาชีพแห่งศตวรรษที่ 21 

หุ่นยนต์เพื่อการศึกษาเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการทำให้คณิตศาสตร์มีความหมายมากขึ้นสำหรับนักเรียน หุ่นยนต์เป็น "ตะขอ" ที่ช่วยให้นักเรียนสามารถเชื่อมต่อและดื่มด่ำกับโลกแห่งคณิตศาสตร์โดยการนำทักษะของพวกเขาไปใช้กับสถานที่ในโลกแห่งความเป็นจริง นักเรียนจึงสามารถเรียนรู้ที่จะชื่นชมคุณค่าของคณิตศาสตร์ในชีวิตประจำวันได้

เคล็ดลับ ข้อเสนอแนะ & มาตรฐานที่เป็นไปได้บางประการในการกำหนดเป้าหมาย

• จัดระเบียบห้องเรียนของคุณเพื่ออำนวยความสะดวกในการเรียนรู้จากโครงงาน (PBL) และให้นักเรียนทำงานร่วมกันเป็นทีมเพื่อทำโครงงานด้านวิทยาการหุ่นยนต์ให้เสร็จสิ้น จัดเตรียมเกณฑ์การให้คะแนนสำหรับทั้งความพยายามในการทำงานร่วมกันและสำหรับโครงงานที่สามารถบรรลุได้เมื่อเริ่มต้นโครงงาน เพื่อให้นักเรียนรับรู้ถึงความคาดหวังของคุณ 
• ให้นักเรียนใช้สมุดบันทึก แผนภูมิกำหนดการ และเครื่องมือการวางแผนอื่นๆ เพื่อวางแผนและดำเนินการพัฒนาโครงการ สื่อการวางแผนเหล่านั้นควรเป็นสถานที่ที่นักเรียนสามารถแสดงคณิตศาสตร์บางส่วนที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาของตนเองได้ 
• อนุญาตให้นักเรียนสื่อสารกระบวนการและผลลัพธ์ของกระบวนการออกแบบทั้งหมดโดยใช้วาจา กราฟิก เชิงปริมาณ เสมือนจริง และลายลักษณ์อักษร และ/หรือแบบจำลองสามมิติ (มาตรฐาน STL 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• พัฒนาทักษะการสื่อสารและการทำงานร่วมกันโดยให้นักเรียนนำเสนอต่อกันและขอคำติชม  
• เตือนนักเรียนเมื่อเริ่มโครงงานปลายเปิดว่าจะมีวิธีแก้ปัญหาที่ "ถูกต้อง" มากกว่าหนึ่งข้อ และการวิจารณ์เชิงสร้างสรรค์มีจุดมุ่งหมายเพื่อปรับปรุงโครงงานไม่ให้วิพากษ์วิจารณ์พวกเขา 
• ถามคำถามนักเรียนที่จะช่วยให้พวกเขาพิจารณาความรู้เดิมที่เรียนในชั้นเรียนนี้และชั้นเรียนอื่นๆ   
• ให้เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ หรือครูคนอื่นๆ ของนักเรียนทราบว่านักเรียนกำลังทำอะไรในชั้นเรียนของคุณ เพื่อที่พวกเขาจะได้ช่วยเหลือและ/หรือให้คำแนะนำและข้อเสนอแนะ

• ให้เวลาสำหรับการวิจัยเพื่อให้นักเรียนสามารถอธิบายแนวทางแก้ไข ประเมินการออกแบบที่มีอยู่ รวบรวมข้อมูล สื่อสารกระบวนการและผลลัพธ์ และแนบการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หรือแนวคิดหรือทักษะทางคณิตศาสตร์ที่จำเป็น (มาตรฐาน STL 9.I)
• กระตุ้นให้นักเรียนมองหาหลายวิธีในการแก้ปัญหา  ในส่วนของการแก้ไขปัญหา ให้สร้างบรรยากาศการเรียนรู้ที่นักเรียนถูกคาดหวังให้ "ล้มเหลว" ในตอนแรก การทำเช่นนี้จะทำให้นักเรียนเข้าใจถึงปัญหาและพากเพียรในการแก้ปัญหา (CCSS.Math.Practice.MP1)  “ความล้มเหลวไปข้างหน้า” คือทักษะชีวิตอันทรงคุณค่า 
• ส่งเสริมให้นักเรียนเข้าร่วมอย่างแม่นยำ (CCSS.Math.Practice.MP6) โดยการปรับปรุงการออกแบบและรับประกันคุณภาพ ประสิทธิภาพ และประสิทธิผลของโครงงานขั้นสุดท้าย (มาตรฐาน STL 11.0)
• ไฮไลต์สำหรับนักเรียนเกี่ยวกับแนวคิดเกี่ยวกับพีชคณิตและเรขาคณิตที่รวมอยู่ในคำตอบของพวกเขา ตัวอย่างเช่น การหาการตั้งค่าพลังงาน เวลาทำงาน หรือระยะทางที่เดินทางเมื่อใช้มอเตอร์ของหุ่นยนต์มีล้อต้องใช้พีชคณิต เมื่อหาระยะทางของการเลี้ยว พวกเขาจะประยุกต์ความเข้าใจเรื่องมุมต่างๆ 
• เน้นความสำคัญของอัตราส่วนและสัดส่วนภายในหุ่นยนต์เพื่อการศึกษา ระยะทางที่หุ่นยนต์มีล้อเคลื่อนที่จะเป็นสัดส่วนกับเส้นรอบวงของล้อ นักเรียนจะต้องคำนวณเส้นรอบวงของล้อเพื่อคำนวณจำนวนการหมุนของล้อที่ต้องใช้ในการตั้งโปรแกรมให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่
• หลีกเลี่ยงการอนุญาตให้นักเรียนใช้วิธีการเดาและตรวจสอบในการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ของตน นักเรียนจะเริ่มต้นในการคาดเดาและตรวจสอบค่าที่พวกเขาป้อนสำหรับการเคลื่อนย้ายและการหมุน เว้นแต่พวกเขาจะรู้วิธีที่แม่นยำและดีกว่าและง่ายกว่า ด้วยการเน้นการคำนวณเพื่อให้พวกเขาสามารถตั้งโปรแกรมหุ่นยนต์ของพวกเขาได้อย่างถูกต้องในครั้งแรก (ดูหัวข้อย่อยสองหัวข้อก่อนหน้า) คุณจะเน้นถึงแนวทางในการเขียนโปรแกรมที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ลิงค์ตัวอย่างกิจกรรม