Kết nối robot giáo dục với khoa học máy tính

Robotics không chỉ là tương lai mà còn là hiện tại. Bằng cách giúp học sinh làm quen với lập trình, cảm biến và tự động hóa, họ trau dồi các kỹ năng tư duy tính toán quan trọng cần thiết để thành công trong cả lực lượng lao động và cuộc sống hàng ngày của thế kỷ 21. Về mặt học thuật, robot giáo dục mang lại nhiều cơ hội học tập vì ngành học có STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) và thậm chí cả STEAM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học) là điều kiện tiên quyết. Robot giáo dục luôn mang tính liên ngành theo những cách hữu hình và có thể áp dụng cho học sinh. Ngoài ra, các hoạt động liên quan đến robot giáo dục đòi hỏi học sinh phải cộng tác, tư duy tính toán, khắc phục sự cố (xác định và giải quyết vấn đề) và đổi mới - tất cả các kỹ năng cơ bản dành cho các chuyên gia thế kỷ 21.

Robotics dựa chủ yếu vào khoa học máy tính để có khả năng lập trình và phần mềm. Robot giáo dục nêu bật điều này đối với học sinh bằng cách làm cho việc lập trình trở nên hữu hình hơn khi chúng tương tác với robot vật lý và khi robot của chúng tương tác với nhau và/hoặc với môi trường. Robot giáo dục có thể được sử dụng để trau dồi thêm kỹ năng của học sinh trong việc lập kế hoạch chương trình, mã giả, sơ đồ và tư duy tính toán. Robot vật lý khuyến khích học sinh suy nghĩ về cách lưu trữ, xử lý, truyền đạt và truy xuất thông tin kỹ thuật số.

Lời khuyên, gợi ý, & một số tiêu chuẩn tiềm năng để hướng tới

• Tổ chức lớp học của bạn để tạo điều kiện cho học tập dựa trên dự án (PBL) và yêu cầu học sinh cộng tác theo nhóm để hoàn thành dự án. Cung cấp các tiêu chí đánh giá cho cả những nỗ lực hợp tác và dự án có thể thực hiện được ngay từ đầu dự án để học sinh nhận ra những kỳ vọng của bạn. 
• Yêu cầu học sinh sử dụng nhật ký, biểu đồ lập kế hoạch và các công cụ lập kế hoạch khác để lập kế hoạch và thực hiện phát triển dự án. Các nhóm nên ghi lại các quyết định thiết kế bằng cách sử dụng văn bản, đồ họa, bản trình bày và/hoặc trình diễn trong quá trình phát triển các chương trình phức tạp (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-AP-23). 
• Nhắc nhở học sinh khi bắt đầu một dự án mở rằng sẽ có nhiều hơn một giải pháp "đúng" và những lời phê bình mang tính xây dựng nhằm mục đích cải thiện các dự án chứ không phải để chỉ trích chúng. 
• Đặt câu hỏi cho học sinh để giúp các em xem xét kiến ​​thức đã học trước đây trong lớp này và các lớp khác.
• Hãy để các giáo viên toán, công nghệ hoặc các giáo viên khác của học sinh biết học sinh đang làm gì trong lớp để họ có thể hỗ trợ và/hoặc đưa ra hướng dẫn và đề xuất.
• Giới thiệu các dự án thúc đẩy các nhóm học sinh giải quyết vấn đề thông qua thiết kế và/hoặc lập trình robot (Tiêu chuẩn CSTA: 3B-AP-09). Khi có thể, hãy để các nhóm lựa chọn và xác định vấn đề để tự giải quyết dựa trên sở thích của họ (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-AP-13). Các nhóm nên thiết kế và phát triển lặp lại các giải pháp tính toán của mình bằng cách sử dụng các sự kiện để bắt đầu hướng dẫn (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-AP-16). 
• Không giải quyết các vấn đề phát sinh cho đội. Thay vào đó, hãy giúp họ phát triển các chiến lược khắc phục sự cố có hệ thống để xác định và sửa lỗi của chính họ (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-CS-03). Khuyến khích các nhóm luôn sử dụng một loạt trường hợp kiểm thử để xác minh rằng chương trình hoạt động theo các thông số kỹ thuật thiết kế của nó (Tiêu chuẩn CSTA: 3B-AP-21). Hướng dẫn học sinh thực hành phân tích từng bước chương trình và (các) hành vi không mong muốn cần khắc phục. 
• Khuyến khích học sinh tìm nhiều cách giải một bài toán.  Về việc khắc phục sự cố, hãy tạo ra một bầu không khí học tập mà ban đầu học sinh được cho là sẽ “thất bại”. “Thất bại về phía trước” là một kỹ năng sống quý giá. 
• Khi các nhóm hoàn thành nguyên mẫu, hãy yêu cầu họ trình bày công việc của mình trước cả lớp và yêu cầu cả lớp đóng vai trò là người dùng giả định (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-AP-19). Sau đó, họ có thể tuân theo quy trình vòng đời phần mềm để phát triển chúng hơn nữa (Tiêu chuẩn CSTA: 3B-AP-17). Điều này sẽ cho phép các nhóm đánh giá và tinh chỉnh các chương trình và rô-bốt của họ để làm cho chúng hữu dụng và dễ tiếp cận hơn (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-AP-21).
• Cho phép học sinh của bạn sử dụng bất kỳ công cụ cộng tác nào có sẵn trong quá trình phát triển (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-AP-22). Những công cụ đó thậm chí có thể bao gồm phương tiện truyền thông xã hội, đặc biệt nếu những nền tảng đó tăng cường khả năng kết nối của mọi người trong các lĩnh vực văn hóa và nghề nghiệp khác nhau (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-IC-27). Ví dụ: các nhóm có thể thiết lập cuộc gọi Skype để trình bày dự án của họ với học sinh ở các lớp khác để nhận phản hồi.
• Yêu cầu học sinh của bạn trau dồi kỹ năng tư duy phản biện về các thuật toán về mặt hiệu quả, tính chính xác và rõ ràng để các em có thể đưa ra phản hồi tốt hơn cho nhóm của mình và các nhóm khác (Tiêu chuẩn CSTA: 3B-AP-11). Một cách để làm điều này là dẫn dắt một cuộc thảo luận trong đó bạn đánh giá các phẩm chất chính của chương trình thông qua một quy trình như đánh giá mã (Tiêu chuẩn CSTA: 3B-AP-23).
• Sử dụng robot giáo dục như một cơ hội để làm nổi bật tính chất vật lý của các vấn đề phức tạp như di chuyển qua mê cung hoặc thực hiện các chuỗi hành vi xung quanh lớp học. Khả năng định vị và cô lập trực quan các thành phần của một vấn đề lớn hơn cần giải quyết sẽ giúp học sinh trau dồi kỹ năng phân tách vấn đề thành các thành phần nhỏ hơn và áp dụng các cấu trúc như quy trình, mô-đun và/hoặc đối tượng (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-AP-17) . Hơn nữa, hãy làm nổi bật các mẫu có thể khái quát hóa trong vấn đề phức tạp mà sau đó có thể áp dụng cho giải pháp (Tiêu chuẩn CSTA: 3B-AP-15).
• Sử dụng robot giáo dục để nêu bật cách thức mà hệ thống máy tính tác động đến thực tiễn cá nhân, đạo đức, xã hội, kinh tế và văn hóa thông qua các bài đọc, bài thuyết trình, v.v. (Tiêu chuẩn CSTA: 3A-IC-24) cũng mô tả cách trí tuệ nhân tạo thúc đẩy nhiều phần mềm và hệ thống vật lý (Tiêu chuẩn CSTA: 3B-AP-08). Một biện pháp tiếp theo hiệu quả cho những buổi học như vậy là yêu cầu học sinh dự đoán những đổi mới về máy tính và/hoặc robot mà chúng ta hiện đang phụ thuộc có thể phát triển như thế nào để đáp ứng nhu cầu của chúng ta trong tương lai (Tiêu chuẩn CSTA: 3B-IC-27).

Liên kết đến các hoạt động mẫu