การเชื่อมต่อวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษากับวิทยาการคอมพิวเตอร์

วิทยาการหุ่นยนต์ไม่ได้เป็นเพียงอนาคตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัจจุบันด้วย การทำให้นักเรียนคุ้นเคยกับการเขียนโปรแกรม เซ็นเซอร์ และระบบอัตโนมัติ จะช่วยให้นักเรียนได้ฝึกฝนทักษะการคิดเชิงคำนวณที่สำคัญซึ่งจำเป็นต่อการประสบความสำเร็จทั้งในกลุ่มแรงงานในศตวรรษที่ 21 และในชีวิตประจำวัน ในเชิงวิชาการ วิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาให้โอกาสในการเรียนรู้ที่หลากหลาย เนื่องจากสาขาวิชามี STEM (วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์) และแม้แต่ STEAM (วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม ศิลปะ และคณิตศาสตร์) เป็นข้อกำหนดเบื้องต้น วิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาเป็นสหวิทยาการในรูปแบบที่จับต้องได้และประยุกต์ใช้กับนักเรียนได้เสมอ นอกจากนี้ กิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษายังจำเป็นที่นักเรียนจะต้องร่วมมือกัน คิดด้วยคอมพิวเตอร์ แก้ไขปัญหา (ระบุและแก้ปัญหา) และสร้างสรรค์ - ทักษะพื้นฐานทั้งหมดสำหรับมืออาชีพในศตวรรษที่ 21

วิทยาการหุ่นยนต์อาศัยวิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นอย่างมากสำหรับความสามารถด้านการเขียนโปรแกรมและซอฟต์แวร์ วิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาเน้นเรื่องนี้ให้กับนักเรียนโดยทำให้การเขียนโปรแกรมเป็นรูปธรรมมากขึ้นเมื่อพวกเขาโต้ตอบกับหุ่นยนต์จริง และในขณะที่หุ่นยนต์มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและ/หรือกับสิ่งแวดล้อม  วิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาสามารถนำมาใช้เพื่อฝึกฝนทักษะของนักเรียนในการวางแผนโปรแกรม โค้ดเทียม ผังงาน และการคิดเชิงคอมพิวเตอร์ได้ หุ่นยนต์ทางกายภาพดึงดูดให้นักเรียนคิดเกี่ยวกับวิธีการจัดเก็บ ประมวลผล สื่อสาร และดึงข้อมูลดิจิทัล

เคล็ดลับ คำแนะนำ & มาตรฐานที่เป็นไปได้ในการกำหนดเป้าหมาย

• จัดระเบียบห้องเรียนของคุณเพื่ออำนวยความสะดวกในการเรียนรู้ตามโครงงาน (PBL) และให้นักเรียนทำงานร่วมกันเป็นทีมเพื่อทำโครงงานให้เสร็จ จัดเตรียมรูบริกสำหรับทั้งความพยายามในการทำงานร่วมกันและสำหรับโครงการที่ส่งมอบได้ในช่วงเริ่มต้นของโครงงาน เพื่อให้นักเรียนรับรู้ถึงความคาดหวังของคุณ
• ให้นักเรียนใช้สมุดบันทึก แผนผังการจัดกำหนดการ และเครื่องมือในการวางแผนอื่นๆ เพื่อวางแผนและดำเนินการพัฒนาโครงการ ทีมควรจัดทำเอกสารการตัดสินใจในการออกแบบโดยใช้ข้อความ กราฟิก การนำเสนอ และ/หรือการสาธิตในการพัฒนาโปรแกรมที่ซับซ้อน (มาตรฐาน CSTA: 3A-AP-23)
• เตือนนักเรียนเมื่อเริ่มโครงงานปลายเปิดว่าจะมีวิธีแก้ปัญหาที่ "ถูกต้อง" มากกว่าหนึ่งวิธี และการวิจารณ์เชิงสร้างสรรค์มีจุดมุ่งหมายเพื่อปรับปรุงโครงงานไม่ให้วิพากษ์วิจารณ์พวกเขา
• ถามคำถามของนักเรียนที่จะช่วยพวกเขาพิจารณาความรู้เดิมที่เรียนในชั้นเรียนนี้และชั้นเรียนอื่นๆ
• ให้คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี หรือครูคนอื่นๆ ของนักเรียนรู้ว่านักเรียนกำลังทำอะไรในชั้นเรียนของคุณเพื่อที่พวกเขาจะได้ช่วยเหลือและ/หรือให้คำแนะนำและข้อเสนอแนะ
• แนะนำโครงการที่กระตุ้นให้ทีมนักเรียนแก้ปัญหาผ่านการออกแบบและ/หรือการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ (CSTA Standard: 3B-AP-09) เมื่อเป็นไปได้ ให้ทีมเลือกและกำหนดปัญหาเพื่อแก้ปัญหาด้วยตนเองตามความสนใจของพวกเขา (มาตรฐาน CSTA: 3A-AP-13) ทีมควรออกแบบและพัฒนาโซลูชันการคำนวณซ้ำๆ โดยใช้เหตุการณ์เพื่อเริ่มต้นคำแนะนำ (มาตรฐาน CSTA: 3A-AP-16)
• อย่าแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นกับทีม แทนที่จะช่วยพวกเขาในการพัฒนากลยุทธ์การแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบเพื่อระบุและแก้ไขข้อผิดพลาดของตนเอง (CSTA Standard: 3A-CS-03) ส่งเสริมให้ทีมใช้ชุดกรณีทดสอบเสมอเพื่อตรวจสอบว่าโปรแกรมทำงานตามข้อกำหนดการออกแบบ (มาตรฐาน CSTA: 3B-AP-21) แนะนำนักเรียนผ่านการฝึกฝนการวิเคราะห์โปรแกรมทีละขั้นตอนและพฤติกรรมที่ไม่คาดคิดที่จะแก้ไข
• กระตุ้นให้นักเรียนมองหาวิธีแก้ปัญหาหลายวิธี ด้านการแก้ไขปัญหา ให้สร้างบรรยากาศการเรียนรู้ที่คาดว่านักเรียนจะ "ล้มเหลว" ในตอนแรก "ความล้มเหลวไปข้างหน้า" เป็นทักษะชีวิตที่มีค่า
• เมื่อทีมสร้างต้นแบบเสร็จแล้ว ให้พวกเขานำเสนองานต่อทั้งชั้นเรียนและให้ชั้นเรียนทำหน้าที่เป็นผู้ใช้สมมุติฐาน (มาตรฐาน CSTA: 3A-AP-19) จากนั้นพวกเขาสามารถปฏิบัติตามกระบวนการวงจรชีวิตซอฟต์แวร์เพื่อพัฒนาเพิ่มเติม (มาตรฐาน CSTA: 3B-AP-17) ซึ่งจะช่วยให้ทีมประเมินและปรับแต่งโปรแกรมและโรบ็อตของตนเพื่อให้ใช้งานได้และเข้าถึงได้มากขึ้น (มาตรฐาน CSTA: 3A-AP-21)
• อนุญาตให้นักเรียนใช้เครื่องมือในการทำงานร่วมกันที่มีในระหว่างขั้นตอนการพัฒนา (มาตรฐาน CSTA: 3A-AP-22) เครื่องมือเหล่านั้นอาจรวมถึงโซเชียลมีเดียโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากแพลตฟอร์มเหล่านั้นเพิ่มการเชื่อมต่อของผู้คนในวัฒนธรรมและสาขาอาชีพที่แตกต่างกัน (มาตรฐาน CSTA: 3A-IC-27) ตัวอย่างเช่น ทีมอาจตั้งค่าการโทรผ่าน Skype เพื่อนำเสนอโครงงานให้กับนักเรียนในชั้นเรียนอื่นเพื่อขอคำติชม
• ให้นักเรียนฝึกฝนทักษะในการคิดเชิงวิพากษ์เกี่ยวกับอัลกอริธึมในแง่ของประสิทธิภาพ ความถูกต้อง และความชัดเจน เพื่อให้สามารถให้ข้อเสนอแนะที่ดียิ่งขึ้นแก่ทีมของตนเองและทีมอื่นๆ (CSTA Standard: 3B-AP-11) วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือการนำไปสู่การอภิปรายที่คุณประเมินคุณภาพหลักของโปรแกรมผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การตรวจสอบโค้ด (มาตรฐาน CSTA: 3B-AP-23)
• ใช้วิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาเป็นโอกาสในการเน้นย้ำถึงลักษณะทางกายภาพของปัญหาที่ซับซ้อน เช่น การเคลื่อนตัวผ่านเขาวงกตหรือทำตามลำดับพฤติกรรมในห้องเรียน ความสามารถในการระบุตำแหน่งและแยกองค์ประกอบของปัญหาที่ใหญ่กว่าที่จะแก้ไขได้ด้วยสายตาจะช่วยให้นักเรียนฝึกฝนทักษะในการแยกปัญหาออกเป็นส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กลงและใช้โครงสร้างต่างๆ เช่น ขั้นตอน โมดูล และ/หรือวัตถุ (มาตรฐาน CSTA: 3A-AP-17) . นอกจากนี้ ให้เน้นรูปแบบทั่วไปในปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งสามารถนำไปใช้กับโซลูชันได้ (มาตรฐาน CSTA: 3B-AP-15)
• ใช้วิทยาการหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาเพื่อเน้นย้ำถึงวิธีที่ระบบคอมพิวเตอร์ส่งผลต่อการปฏิบัติส่วนบุคคล จริยธรรม สังคม เศรษฐกิจ และวัฒนธรรมผ่านการอ่าน การนำเสนอ ฯลฯ (มาตรฐาน CSTA: 3A-IC-24) ซึ่งยังอธิบายว่าปัญญาประดิษฐ์ขับเคลื่อนซอฟต์แวร์และ ระบบกายภาพ (มาตรฐาน CSTA: 3B-AP-08) การติดตามผลที่ดีของชั้นเรียนดังกล่าวคือการขอให้นักเรียนคาดการณ์ว่านวัตกรรมด้านคอมพิวเตอร์และ/หรือหุ่นยนต์ที่เราพึ่งพาอยู่ในปัจจุบันจะมีวิวัฒนาการอย่างไรเพื่อตอบสนองความต้องการของเราในอนาคต (มาตรฐาน CSTA: 3B-IC-27)

ลิงค์ตัวอย่างกิจกรรม