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批判性计算思维技能。 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。 教育机器人始终是跨学科的,以切实可行的方式适用于学生。 此外,涉及教育机器人的活动需要学生协作、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,教育机器人有可能被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能是科学课堂上的一项探究,但教育机器人学并不是为了机器人学而研究机器人学。 它是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),并让学生以团队形式协作完成项目。 在项目开始时为协作努力和可交付成果提供评分标准,以便学生认识到您的期望。
  • 让学生使用期刊、进度表和其他规划工具来规划和执行项目开发。
  • 通过让学生相互展示并征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,将有不止一个“正确”的解决方案,建设性批评旨在改进项目而不是批评他们。
  • 向学生提出问题,以帮助他们考虑在本课程和其他课程中学到的先验知识。
  • 让您学生的数学、技术或其他老师知道学生在您的课堂上正在做什么,以便他们可以提供帮助和/或提供指导和建议。
  • 使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,让机器人拿起一个物体,并用它的爪臂在不同的高度以不同的速度在房间里移动,同时保持所有其他变量不变,至少可以创建一个 3 个级别(快速、稳定和慢速)通过 3 级(升高、中级和低级)实验,在测量机器人稳定性时对主效应和相互作用的潜力进行实验。 稳定性可以由类在操作上定义以测量它,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建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的调查,以最大限度地减少碰撞期间宏观物体上的力(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的影响,以进一步完善他们的原型(NGS 标准:HS-LS2-7 & HS-ESS3-4) .

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