将教育机器人与科学联系起来

机器人技术不仅是未来,也是现在。 通过让学生熟悉编程、传感器和自动化,他们磨练了在 21 世纪的劳动力和日常生活中取得成功所需的关键计算思维技能。 在学术上,教育机器人提供了各种各样的学习机会,因为该学科以 STEM(科学、技术、工程和数学)甚至 STEAM(科学、技术、工程、艺术和数学)为先决条件。 教育机器人始终以切实可行且适用于学生的方式跨学科。 此外,涉及教育机器人的活动需要学生进行协作、计算思维、故障排除(识别和解决问题)和创新,这些都是 21 世纪专业人士的基本技能。 

在科学课堂中,教育机器人有潜力用作教授基本科学方法和实践的环境,例如科学方法、观察、实验、数据收集和分析。 它还允许研究应用物理和机械概念、系统思维,当然还有人工智能。 研究机器人及其功能也可以成为科学课堂上的探究内容,但教育机器人学并不是为了机器人学而研究机器人学。 它使用机器人作为学习科学实践和概念的教学工具。  

提示、建议、 & 一些潜在的目标标准

  • 组织课堂以促进基于项目的学习 (PBL),并让学生团队合作完成项目。 在项目开始时提供协作努力和可交付成果的细则,以便学生认识到您的期望。 
  • 让学生使用日记、日程表和其他规划工具来规划和执行项目开发。
  • 通过允许学生相互展示并寻求反馈来提高沟通和协作技能。
  • 在开放式项目开始时提醒学生,会有不止一个“正确”的解决方案,建设性批评旨在改进项目而不是批评项目。 
  • 向学生提出问题,帮助他们思考在本课程和其他课程中学到的先前知识。
  • 让学生的数学、技术或其他老师知道学生在课堂上正在做什么,以便他们可以提供帮助和/或提供指导和建议。
  • 利用机器人与其环境之间的相互作用来研究系统内的运动和稳定性、力和相互作用以及能量变化(NGS 标准:HS-PS2-1 & HS-PS3-1)。
  • 使用机器人的无线功能来研究波及其在信息传输技术中的应用(NGS 标准:HS-PS4-2 & HS-PS4-5)。
  • 使用机器人测试作为实验和数据收集的机会。 例如,运行一个程序,让机器人拾起一个物体,并以不同的速度将其移动穿过房间,其爪臂处于不同的高度,同时保持所有其他变量不变,可以创建至少 3 个级别(快速、稳定和慢速)通过 3 级(升高的高、中级和低)实验,在测量机器人的稳定性时研究主效应和相互作用的可能性。 稳定性可以通过类别在操作上进行定义,以便对其进行测量,甚至可以简化为机器人是否倾斜。
  • 组织简单的单变量实验,让经验不足的学生研究机器人构造的不同特征对其速度、稳定性和/或强度的影响。 
  • 促进学生修改机器人构造或创建新机器人以最大限度地减少碰撞期间宏观物体上的力的调查(NGS 标准:HS-PS2-3)。  
  • 要求学生团队设计和制造一个可以减少人类活动对环境和生物多样性影响的机器人。 让团队讨论其他团队的设计以及设计可能产生的影响,以便进一步完善他们的原型(NGS 标准:HS-LS2-7 & HS-ESS3-4)。

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