Поєднання освітньої робототехніки з інформатикою

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 освітня робототехніка 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). Навчальна робототехніка завжди є міждисциплінарною у спосіб, який є відчутним і застосовним для учнів. Крім того, заходи, пов’язані з освітньою робототехнікою, вимагають, щоб студенти співпрацювали, мислили комп’ютерно, усували неполадки (виявляли та розв’язували проблеми) та впроваджували інновації – усе це фундаментальні навички для професіоналів 21-го століття.

Робототехніка значною мірою покладається на інформатику щодо програмування та можливостей програмного забезпечення. Навчальна робототехніка підкреслює це для студентів, роблячи програмування більш відчутним, коли вони взаємодіють із фізичними роботами, а їхні роботи взаємодіють один з одним та/або з навколишнім середовищем. Освітню робототехніку можна використовувати для подальшого вдосконалення навичок студентів у плануванні програм, псевдокоді, блок-схемах і обчислювальному мисленні. Фізичний робот спонукає студентів думати про те, як цифрова інформація зберігається, обробляється, передається та отримується.

Поради, пропозиції, & деякі потенційні стандарти для націлювання

• Організуйте свій клас, щоб полегшити навчання на основі проектів (PBL), і нехай студенти співпрацюють у командах для завершення проекту. 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. Команди повинні документувати дизайнерські рішення, використовуючи текст, графіку, презентації та/або демонстрації під час розробки складних програм (стандарт CSTA: 3A-AP-23). 
• 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 математики, технологій чи іншим учням, над чим учні працюють у вашому класі, щоб вони могли допомогти та/або надати вказівки та пропозиції.
• Представляйте проекти, які спонукають команди студентів вирішувати проблеми шляхом проектування та/або програмування робота (стандарт CSTA: 3B-AP-09). Якщо можливо, дозвольте командам вибрати та визначити проблему для вирішення самостійно на основі їхніх інтересів (стандарт CSTA: 3A-AP-13). Команди повинні розробляти та ітеративно розробляти свої обчислювальні рішення, використовуючи події для ініціювання інструкцій (стандарт CSTA: 3A-AP-16). 
• Не вирішуйте проблеми, які виникають у команд. Натомість допоможіть їм розробити систематичну стратегію усунення несправностей, щоб виявити та виправити власні помилки (стандарт CSTA: 3A-CS-03). Заохочуйте команди завжди використовувати серію тестів, щоб переконатися, що програма працює відповідно до її специфікацій (стандарт CSTA: 3B-AP-21). Проведіть студентів через практику крок за кроком аналізу програми та несподіваної поведінки, яку потрібно виправити. 
• Заохочуйте учнів шукати кілька шляхів вирішення проблеми.  Що стосується усунення несправностей, створіть навчальну атмосферу, в якій студенти спочатку очікують «невдаху». «Невдача» — це цінна життєва навичка. 
• Коли команди створюють прототипи, попросіть їх представити свою роботу всьому класу, а клас буде служити гіпотетичним користувачем (стандарт CSTA: 3A-AP-19). Потім вони можуть слідувати процесу життєвого циклу програмного забезпечення, щоб розробити його далі (стандарт CSTA: 3B-AP-17). Це дозволить командам оцінити та вдосконалити свої програми та роботів, щоб зробити їх більш зручними та доступними (стандарт CSTA: 3A-AP-21).
• Дозвольте своїм студентам використовувати будь-які інструменти для спільної роботи, доступні під час процесу розробки (стандарт CSTA: 3A-AP-22). Ці інструменти можуть навіть включати соціальні медіа, особливо якщо ці платформи підвищать зв’язок між людьми в різних сферах культури та кар’єри (стандарт CSTA: 3A-IC-27). Наприклад, команди можуть налаштувати Skype-дзвінок, щоб представити свої проекти студентам інших класів для отримання зворотного зв’язку.
• Нехай ваші учні відточують свої навички критичного мислення щодо алгоритмів з точки зору їх ефективності, правильності та ясності, щоб вони могли надавати кращий зворотній зв’язок своїй та іншим командам (Стандарт CSTA: 3B-AP-11). Один із способів зробити це — провести обговорення, під час якого ви оцінюєте ключові якості програми за допомогою такого процесу, як перегляд коду (стандарт CSTA: 3B-AP-23).
• Використовуйте освітню робототехніку як можливість підкреслити фізичність складних проблем, таких як пересування лабіринтом або виконання послідовностей поведінки в класі. Здатність візуально знаходити та виокремлювати компоненти більшої проблеми, яку потрібно вирішити, допоможе студентам відточити свої навички розкладання проблем на менші компоненти та застосування таких конструкцій, як процедури, модулі та/або об’єкти (Стандарт CSTA: 3A-AP-17) . Крім того, виділіть шаблони, які можна узагальнити в складній задачі, які потім можна застосувати до рішення (стандарт CSTA: 3B-AP-15).
• Використовуйте освітню робототехніку, щоб висвітлити способи, якими обчислювальні системи впливають на особисті, етичні, соціальні, економічні та культурні практики через читання, презентації тощо (Стандарт CSTA: 3A-IC-24), які також описують, як штучний інтелект керує багатьма програмними засобами та фізичні системи (стандарт CSTA: 3B-AP-08). Хорошим продовженням таких уроків було б попросити студентів передбачити, як обчислювальні та/або робототехнічні інновації, від яких ми зараз залежимо, можуть розвиватися, щоб задовольнити наші потреби в майбутньому (стандарт CSTA: 3B-IC-27).

Посилання на зразки діяльності