دمج الروبوتات في المناهج الدراسية

 دمج الروبوتات في المناهج الدراسية

Leslie Miller

يمكن لمعلمي المحتوى والمعلمين الاختياريين الذين يتطلعون إلى دمج العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) بالإضافة إلى علوم الكمبيوتر (CS) في مناهجهم الدراسية مراعاة الروبوتات والروبوتات مع الحفاظ على التركيز التعليمي لفصلهم الدراسي.

أنظر أيضا: تدريس مهارات إدارة الوقت

على سبيل المثال ، لتعزيز درس الأدب ، يمكن للطلاب تمثيل رحلة الشخصيات الأدبية من خلال الروبوتات المبرمجة. في فصل الرياضيات ، يمكن للطلاب العثور على المسافة والسرعة المقطوعة وحساب الوقت لتشغيل برنامج للروبوت الخاص بهم.

علاوة على ذلك ، لا يتعين على المعلمين التخلي عن مناهجهم الدراسية بالكامل للمشاركة في STEM. بدلاً من ذلك ، قم بتنفيذ مشروع أو مهمة أداء واحدة في الفصل الدراسي ، وربطها بالتعلم في منطقتك لمدة لا تزيد عن أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع في المرة الواحدة. اجعل الأمور بسيطة ، وركز على المرح والتعلم المقصود.

إليك كيفية البدء ، جنبًا إلى جنب مع الموارد والتوصيات.

توصيل الروبوتات بالفصل الدراسي

في الواقع العالم ، الروبوتات هي فرع من فروع الهندسة التي تنطوي على تصور وتصميم وتصنيع وتشغيل الروبوتات. يتداخل هذا المجال أيضًا مع علوم الكمبيوتر.

في الفصل الدراسي ، تعتبر الروبوتات التعليمية ممتازة لتعليم مهارات التصميم والهندسة الأساسية للأطفال مع السماح لهم برؤية نتائج التعليمات البرمجية وتفسيرها في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكننا ربط المعرفة بالقراءة والكتابة والعلوم الفيزيائية والرياضيات (من بين مواضيع أخرى) أثناء المساعدةيطورون المهارات المهنية مثل التخطيط والعمل الجماعي والمثابرة. إليك مخطط معلومات مفيد يرفع من مستوى المهارات التي يمكننا مساعدة المتعلمين على تطويرها.

للحفاظ على أصالة التعلم ، إليك بعض السياق الذي يمكننا إعداده للطلاب:

  • في الزراعة التجارية ، تتنقل الروبوتات الأراضي الزراعية ، وحصاد المحاصيل ، والعناية بالنباتات بشكل مستقل وفي ظروف صعبة على البشر.
  • في الرعاية الصحية ، يعمل الذكاء الاصطناعي والواقع المعزز على تحسين عملية تحديد الطريق للأشخاص ذوي الإعاقة باستخدام الهياكل الخارجية الروبوتية.
  • في السيارات تقوم الروبوتات ذات الأذرع الميكانيكية القوية بتجميع السيارات وتنفيذ التركيبات الدقيقة.
  • في استكشاف الفضاء ، تلتقط المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد البيانات واللقطات من الفضاء وعلى الكواكب الأخرى.

اختر الروبوت الخاص بك

عند تدريس الروبوتات في الفصل الدراسي (وليس بعد المدرسة) ، اختر الروبوتات التي تتطلب تصميمات أقل تفصيلاً وليس الكثير من التنظيف.

تقدم الشركات التالية خيارات لجميع الدرجات بأسعار مختلفة :

  • PBS Kids: أنشئ روبوتًا مع Curious George للصفوف من الروضة حتى الصف الخامس.
  • Bee-Bot: ساعد طلاب K – 5 على برمجة الرحلات باستخدام الروبوتات.
  • Sphero: يمكن لطلاب مرحلة رياض الأطفال إلى الصف الثاني عشر برمجة كرة الروبوت المصغرة لرسم الأشكال والتهجئة وتعلم كيفية البرمجة. هذا الدليل المنزلي يجعل من الممكن للوالدين المساعدة أيضًا.
  • Ozobot: يوفر خيارات تشفير K – 12 مع أو بدون شاشات الكمبيوتر والعلاقات في المحتوىالتعلم.
  • تقدم Lego و Vex أيضًا حلولًا للمتعلمين من جميع الأعمار لبناء الروبوتات - وهي شائعة بشكل خاص لدى الهواة والمشتركين في الروبوتات التنافسية.

إطار عمل للبدء

اتخذ هذه الخطوات الأربع المحسوبة لمساعدة طلابك على التعرف على التكنولوجيا جنبًا إلى جنب مع فهم المفاهيم الأساسية والبرمجة ، بغض النظر عن الروبوت أو النظام الأساسي الخاص بك.

1. تعرف على الأجهزة. من خلال استكشاف البرامج التعليمية من خلال اللعب ، يمكن للطلاب تعلم كيفية تحديد وتصنيف المكونات الرئيسية لروبوتاتهم. تتضمن الفئات الجيدة للبدء بها الهيكل والحركة والإلكترونيات والأدوات الأخرى. تأكد من تقديم شرح لكل فئة.

2. قم ببناء الروبوت (عند الاقتضاء). هذه نقطة دخول رائعة للطلاب الجدد في مجال الروبوتات ، وسيحب العديد من الأطفال الصغار هذه الخطوة.

3. تعرف على وظائف التروس والمحركات وأجهزة الاستشعار والمكونات الأخرى. تساعد هذه الخطوة بشكل كبير في توضيح المفاهيم الأساسية في الأتمتة وهندسة الروبوتات في الممارسة وتوفر سياقًا لاستخدام المكونات المرتبطة بالروبوت الذي تختاره.

4. تعرف على كيفية البرمجة. ستحتوي معظم الأجهزة على مهام مدمجة ، والتي تمكن الطلاب من معرفة كيفية جعل الروبوت يتحرك مع المحركات والاستجابة للمس أو الحركة باستخدام المستشعرات. عندما أصبحوا أكثر اعتيادًا على البرامج المضمنة ، فإنهميمكنهم البدء في صنع برامجهم الخاصة باستخدام كتل البرمجة المرئية. على سبيل المثال ، تم بناء خيار ترميز الكتلة في تطبيق Sphero Edu على Scratch - راجع هذا البرنامج التعليمي الذي أنشأته للمبرمجين لأول مرة.

استخدام مهمة الأداء

تنفيذ وحدة الروبوتات بأكملها قد يكون كثيرًا بعض الشيء أو يبدو شاقًا لمعلم المحتوى - لذلك ، جرب مهمة أداء حيث يكون المنتج الذي ينشئه طلابك عبارة عن برنامج يمكّن الروبوت الخاص بهم من إكمال مهمة. راجع هذا الرابط للحصول على نموذج مستوحى من نموذج GRASP (الهدف ، الدور ، الجمهور ، الموقف ، المنتجات) بواسطة Jay McTighe ، جنبًا إلى جنب مع نموذجي للرجوع إليه أثناء تصميمك لنموذجك.

عند تصميم أدائك المهام ، فيما يلي بعض الاتصالات المنطقية في المناهج التي يجب على معلمي المحتوى مراعاتها.

فنون اللغة الإنجليزية

  • ساعد الطلاب على إجراء اتصالات بين الكتابة بالقواعد الصحيحة والترميز باستخدام بناء الجملة المناسب عند برمجة الروبوتات.
  • ساعد شخصية في قصة ما على حل مشكلة (مثل السفر لمسافة معينة ، واستخدام التروس بشكل استراتيجي للتنقل عبر التضاريس الصعبة أو حولها ، أو استخدام أجهزة الاستشعار لتنبيه الخطر الوشيك) من خلال الحصول على يفكر الطلاب بشكل تحليلي في تصميماتهم.
  • شاهد عينة من الدرس بواسطة Wonder Workshop

الرياضيات

  • بناء روبوتات ورقية لـ تعلم الأشكال الهندسية.
  • تعميق التمكن من التفكير الجبريالمهارات.
  • اكتشف الجبر المتضمن عند تشغيل المحركات في الروبوتات ذات العجلات.
  • انظر نموذج درس بواسطة Sphero.

Science

  • تصميم وبناء وبرمجة الروبوتات للبحث في الحلول وحل المشكلات.
  • يعمل الطلاب في فرق التصميم للتعاون مع الآخرين ومشاركة الأفكار لاستقصاء وإنشاء واختبار الأفضل الحلول الممكنة.
  • يستكشف الطلاب أسئلة علمية من العالم الواقعي في موضوعات تتراوح من علوم الأرض إلى الفيزياء.
  • يطور الطلاب ويختبرون الفرضيات.
  • شاهد عينة من الدرس بواسطة Lego.

الدراسات الاجتماعية

أنظر أيضا: أداة بسيطة لمساعدة المعلمين على تنظيم عواطفهم
  • يستكشف الطلاب وظائف في مجال الروبوتات.
  • يتعلم الطلاب إنتاج وتوزيع السلع باستخدام الروبوتات وإنشاء المحاكاة.
  • يمكن للطلاب استخدام الروبوتات لبرمجة رحلة عبر خريطة أرضية.
  • شاهد نموذج درس بواسطة KinderLab Robotics.

Jorge Valenzuela هو مؤلف أيضًا Rev Up Robotics: Real-World Computational Thinking in the K – 8 Classroom.

Leslie Miller

ليزلي ميلر معلمة من ذوي الخبرة تتمتع بخبرة تزيد عن 15 عامًا في التدريس المهني في مجال التعليم. حصلت على درجة الماجستير في التربية ودرّست في المدارس الابتدائية والمتوسطة. ليزلي مدافعة عن استخدام الممارسات القائمة على الأدلة في التعليم وتتمتع بالبحث عن طرق تدريس جديدة وتنفيذها. وهي تعتقد أن كل طفل يستحق تعليمًا جيدًا ومتحمسة لإيجاد طرق فعالة لمساعدة الطلاب على النجاح. في أوقات فراغها ، تستمتع ليزلي بالمشي ، والقراءة ، وقضاء الوقت مع أسرتها وحيواناتها الأليفة.