Поєднання освітньої робототехніки з математикою

Робототехніка - це не тільки майбутнє, але й сьогодення. Ознайомлюючи студентів із програмуванням, датчиками та автоматизацією, вони вдосконалюють навички критичного обчислювального мислення, необхідні для досягнення успіху як у робочій силі 21 століття, так і в повсякденному житті. В академічному плані вивчення освітньої робототехніки надає широкий спектр можливостей для навчання, оскільки передумовами для цієї дисципліни є STEM (наука, технологія, інженерія та математика) і навіть STEAM (наука, технологія, інженерія, мистецтво та математика). Робототехніка завжди є міждисциплінарною у спосіб, який є відчутним і застосовним для студентів. Крім того, роботи, пов’язані з робототехнікою, вимагають, щоб студенти співпрацювали, мислили обчислювальними засобами, усували неполадки (виявляли та розв’язували проблеми) та впроваджували інновації – все це фундаментальні навички для професіоналів 21-го століття. 

Навчальна робототехніка — чудовий спосіб зробити математику більш значущою для учнів. Роботи забезпечують «гачок», який дозволяє учням зв’язатися зі світом математики та зануритися в нього, застосовуючи свої навички в реальному світі. Тоді учні зможуть навчитися цінувати значення математики у своєму повсякденному житті.

Поради, пропозиції, & деякі потенційні стандарти для націлювання

• Організуйте свій клас, щоб полегшити навчання на основі проектів (PBL), і нехай студенти співпрацюють у командах для виконання проектів з робототехніки. Надайте рубрики як для спільних зусиль, так і для кінцевого проекту на початку проекту, щоб студенти визнали ваші очікування. 
• Попросіть студентів використовувати журнали, графіки та інші інструменти планування для планування та виконання розробки проекту. Ці матеріали для планування мають бути місцем, де учні можуть показати частину математики, яка використовується в їхніх рішеннях. 
• Дозвольте студентам повідомляти про свої процеси та результати всього процесу проектування, використовуючи вербальні, графічні, кількісні, віртуальні та письмові засоби та/або тривимірні моделі (стандарт STL 11.R & CCSS.Math.Practice.MP4).
• Удосконалюйте навички спілкування та співпраці, дозволяючи студентам виступати один перед одним і запитувати відгуки.  
• На початку відкритого проекту нагадайте учням, що буде більше одного «правильного» рішення і що конструктивна критика призначена для покращення проектів, а не для їх критики. 
• Ставте запитання учням, які допоможуть їм розглянути попередні знання, отримані в цьому та інших класах.   
• Повідомте вчителям технологій, природничих наук чи іншим учням, над чим учні працюють у вашому класі, щоб вони могли допомогти та/або надати вказівки та пропозиції.

• Виділіть час на дослідження, щоб студенти могли пояснити свої рішення, оцінити існуючі проекти, зібрати дані, повідомити про свої процеси та результати, а також додати будь-які необхідні наукові дослідження або математичні концепції чи навички (стандарт STL 9.I).
• Заохочуйте учнів шукати кілька шляхів вирішення проблеми.  Що стосується усунення несправностей, створіть навчальну атмосферу, в якій студенти спочатку очікують «невдаху». Роблячи це, ви дозволяєте учням зрозуміти проблеми та наполегливо їх вирішувати (CCSS.Math.Practice.MP1).  «Невдача» — це цінна життєва навичка. 
• Заохочуйте студентів до точності (CCSS.Math.Practice.MP6), удосконалюючи свої проекти та забезпечуючи якість, ефективність і продуктивність їх остаточного проекту (стандарт STL 11.0).
• Підкресліть для студентів концепції алгебри та геометрії, які включені в їхні рішення. Наприклад, щоб визначити налаштування потужності, час роботи або пройдену відстань під час роботи двигунів колісного робота, потрібна алгебра. Визначаючи відстань повороту, вони застосовують своє розуміння кутів. 
• Підкресліть важливість співвідношень і пропорцій у навчальній робототехніці. Відстань, яку проходить колісний робот, пропорційна окружності його коліс. Учням потрібно буде обчислити окружність колеса, щоб обчислити кількість обертів колеса, необхідну для програмування своїх роботів.
• Не дозволяйте студентам використовувати методи вгадай і перевір для програмування своїх роботів. Учні за умовчанням вгадують і перевіряють значення, які вони вводять для переміщення та повороту, якщо вони не знають кращого та простішого способу бути точним. Роблячи акцент на обчисленнях, щоб вони могли правильно запрограмувати своїх роботів з першого разу (див. попередні два пункти), ви висвітлюєте простіший і ефективніший підхід до програмування.

Посилання на зразки діяльності