将教育机器人与计算机科学联系起来

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——所有这些都是 21 世纪专业人士的基本技能。

机器人技术在很大程度上依赖于计算机科学的编程和软件功能。 教育机器人通过让学生在与物理机器人交互以及机器人彼此和/或与环境交互时使编程变得更加具体来强调这一点。 教育机器人可用于进一步磨练学生在程序规划、伪代码、流程图和计算思维方面的技能。 物理机器人让学生思考如何存储、处理、通信和检索数字信息。

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。 在项目开始时提供协作工作和可交付项目的细则,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。 团队应在开发复杂程序时使用文本、图形、演示和/或演示来记录设计决策(CSTA 标准:3A-AP-23)。 
  • 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。
  • 介绍一些项目,促使学生团队通过设计和/或编程机器人来解决问题(CSTA 标准:3B-AP-09)。 如果可能,让团队根据自己的兴趣选择并定义要解决的问题(CSTA 标准:3A-AP-13)。 团队应通过使用事件启动指令来设计和迭代开发其计算解决方案(CSTA 标准:3A-AP-16)。 
  • 不要解决团队出现的问题。 相反,帮助他们制定系统的故障排除策略来识别和修复自己的错误(CSTA 标准:3A-CS-03)。 鼓励团队始终使用一系列测试用例来验证程序是否按照其设计规范(CSTA 标准:3B-AP-21)执行。 指导学生逐步分析程序和意外的待修复行为。 
  • 鼓励学生寻找多种方法来解决问题。  关于故障排除,要营造一种学习氛围,让学生首先会“失败”。 “失败前行”是一项宝贵的生活技能。 
  • 当团队完成原型时,让他们向全班展示他们的作品,并让全班充当假设的用户(CSTA 标准:3A-AP-19)。 然后,他们可以遵循软件生命周期流程进一步开发它们(CSTA 标准:3B-AP-17)。 这将使团队能够评估和完善他们的程序和机器人,使它们更加可用和易于访问(CSTA 标准:3A-AP-21)。
  • 允许您的学生在开发过程中使用任何可用的协作工具(CSTA 标准:3A-AP-22)。 这些工具甚至可以包括社交媒体,特别是如果这些平台可以增加不同文化和职业领域的人们的联系(CSTA 标准:3A-IC-27)。 例如,团队可以设置 Skype 通话,向其他班级的学生展示他们的项目以获取反馈。
  • 让您的学生磨练他们对算法的效率、正确性和清晰度进行批判性思考的技能,以便他们能够为自己和其他团队提供更好的反馈(CSTA 标准:3B-AP-11)。 实现此目的的一种方法是引导讨论,通过代码审查(CSTA 标准:3B-AP-23)等流程来评估程序的关键质量。
  • 利用教育机器人技术来强调复杂问题的物理性,例如穿过迷宫或在教室中执行一系列行为。 能够直观地定位和隔离要解决的较大问题的组件将有助于学生磨练将问题分解为较小组件并应用程序、模块和/或对象等结构的技能(CSTA 标准:3A-AP-17) 。 此外,突出显示复杂问题中的可概括模式,然后将其应用于解决方案(CSTA 标准:3B-AP-15)。
  • 使用教育机器人技术通过阅读、演示等方式强调计算系统影响个人、道德、社会、经济和文化实践的方式。(CSTA 标准:3A-IC-24)还描述了人工智能如何驱动许多软件和物理系统(CSTA 标准:3B-AP-08)。 此类课程的一个很好的后续措施是要求学生预测我们目前所依赖的计算和/或机器人创新可能如何发展以满足我们未来的需求(CSTA 标准:3B-IC-27)。

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