Robotiikan sisällyttäminen opetussuunnitelmaan

 Robotiikan sisällyttäminen opetussuunnitelmaan

Leslie Miller

Sisällön ja valinnaisaineiden opettajat, jotka haluavat sisällyttää opetussuunnitelmaansa luonnontieteitä, teknologiaa, insinööritieteitä ja matematiikkaa (STEM) sekä tietotekniikkaa (CS), voivat harkita robotteja ja robotiikkaa pitäen samalla luokkansa opetuksen painopisteen.

Esimerkiksi kirjallisuuden oppitunnin tehostamiseksi oppilaat voivat esittää kirjallisten hahmojen matkan ohjelmoitujen robottien avulla. Matematiikan tunnilla oppilaat voivat selvittää kuljetun matkan ja nopeuden sekä laskea robotin ohjelman suorittamiseen kuluvan ajan.

Opettajien ei myöskään tarvitse hylätä koko opetussuunnitelmaansa osallistuakseen STEM-toimintaan. Sen sijaan kannattaa toteuttaa yksi hanke tai suoritustehtävä lukukaudessa ja yhdistää se oman alasi oppimiseen enintään kahdeksi tai kolmeksi viikoksi kerrallaan. Pidä asiat yksinkertaisina ja keskity hauskanpitoon ja tavoiteltuun oppimiseen.

Tässä on ohjeita, resursseja ja suosituksia.

Robotit luokkahuoneessa

Todellisessa maailmassa robotiikka on insinööritieteiden ala, joka käsittelee robottien suunnittelua, valmistusta ja käyttöä. Tämä ala on myös päällekkäinen CS:n kanssa.

Luokkahuoneessa opetusrobotit ovat erinomaisia opettamaan lapsille teknisen suunnittelun ja ohjelmoinnin perustaitoja, kun he voivat nähdä ja tulkita koodin tuloksia reaaliajassa. Lisäksi voimme yhdistää lukutaidon, fysiikan ja matematiikan (muiden aiheiden ohella) ja auttaa heitä kehittämään ammatillisia taitoja, kuten suunnittelua, tiimityötä ja sinnikkyyttä. Tässä on käteväinfografiikka, jossa tuodaan esiin taitoja, joita voimme auttaa oppijoita kehittämään.

Jotta oppiminen pysyisi autenttisena, tässä on joitakin asiayhteyksiä, joita voimme tarjota oppilaille:

  • Kaupallisessa maataloudessa robotit liikkuvat viljelymailla, korjaavat satoa ja hoitavat kasveja itsenäisesti ja ihmisille vaikeissa olosuhteissa.
  • Terveydenhuollossa tekoäly ja lisätty todellisuus parantavat robotisoituja ulkoisia luurankoja käyttävien vammaisten suunnistusta.
  • Autoteollisuudessa tehokkailla mekaanisilla käsivarsilla varustetut robotit kokoavat autoja ja tekevät tarkkoja asennuksia.
  • Avaruustutkimuksessa kauko-ohjatut ajoneuvot keräävät tietoja ja kuvamateriaalia avaruudesta ja muilta planeetoilta.

Valitse robottisi

Kun opetat robotiikkaa luokkahuoneessa (ei koulun jälkeen), valitse robotteja, jotka vaativat vähemmän monimutkaista rakentamista ja vähän siivoamista.

Seuraavat yritykset tarjoavat vaihtoehtoja kaikille luokka-asteille eri hintaluokissa:

  • PBS Kids: Rakenna botti Curious Georgen kanssa K-5-luokille.
  • Bee-Bot: Auta K-5-oppilaita ohjelmoimaan matkoja robottien kanssa.
  • Sphero: K-12-luokan oppilaat voivat ohjelmoida minirobottipalloa piirtämään muotoja, tavata ja oppia koodaamaan. Tämän kotona käytettävän oppaan avulla myös vanhemmat voivat auttaa.
  • Ozobot: Tarjoaa K-12-ikäisille koodausvaihtoehtoja tietokonenäytöillä tai ilman tietokonenäyttöjä ja sitoo sisällön oppimiseen.
  • Lego ja Vex tarjoavat myös ratkaisuja kaikenikäisille oppijoille robottien rakentamiseen - nämä ovat erityisen suosittuja harrastajien ja kilpailullisen robotiikan harrastajien keskuudessa.

Puitteet alkuun pääsemiseksi

Ota nämä neljä laskelmoitua askelta, jotta oppilaasi voivat tutustua teknologiaan ja samalla ymmärtää keskeiset käsitteet ja ohjelmoinnin, riippumatta robotista tai alustasta.

1. Tunne laitteisto. Tutustumalla tutoriaaleihin leikin avulla oppilaat voivat oppia tunnistamaan ja luokittelemaan robottiensa pääkomponentit. Hyviä kategorioita aluksi ovat rakenne, liike, elektroniikka ja muut työkalut. Muista antaa selitys kullekin kategorialle.

Katso myös: Miten suunnitella kulttuurisesti reagoiva Bitmoji-luokkahuone?

2. Rakenna robotti (tarvittaessa). Tämä on hyvä aloituspaikka oppilaille, jotka ovat vasta-alkajia robotiikassa, ja monet nuoremmat lapset pitävät tästä vaiheesta.

Katso myös: 4 strategiaa sisällön tuntemuksen kehittämiseen

3. Opi hammaspyörien, moottoreiden, antureiden ja muiden komponenttien toiminnot. Tämä vaihe auttaa merkittävästi selventämään automaatio- ja robotiikkatekniikan keskeisiä käsitteitä käytännössä ja antaa kontekstin valitsemaasi robottiin liittyvien komponenttien käytölle.

4. Opi ohjelmoimaan. Useimmissa laitteissa on sisäänrakennettuja tehtäviä, joiden avulla oppilaat näkevät, miten robotti saadaan liikkumaan moottoreilla ja reagoimaan kosketukseen tai liikkeeseen antureiden avulla. Kun oppilaat tottuvat sisäänrakennettuihin ohjelmiin, he voivat alkaa tehdä omia ohjelmiaan visuaalisten ohjelmointilohkojen avulla. Esimerkiksi Sphero Edu -sovelluksen lohkokoodausvaihtoehto perustuu Scratchiin - katso tämä luomani opetusohjelma.ensikertalaisille ohjelmoijille.

Suoritustehtävän hyödyntäminen

Kokonaisen robotiikkayksikön toteuttaminen voi olla hieman liikaa tai tuntua pelottavalta sisällönopettajalle - kokeile siksi suoritustehtävää, jossa oppilaiden luoma tuote on ohjelma, jonka avulla heidän robottinsa voi suorittaa tehtävän. Katso tästä linkistä malli, joka on saanut inspiraationsa Jay McTighen GRASP-mallista (Goal, Role, Audience, Situation, Products), sekä oma esimerkkini, johon voit viitata suunnittelussa.omasi.

Kun suunnittelet suoritustehtäviä, tässä on joitakin loogisia opetussuunnitelmallisia yhteyksiä, joita sisällönopettajien on hyvä ottaa huomioon.

Englannin kielen taide

  • Auta oppilaita luomaan yhteys oikean kieliopin kirjoittamisen ja oikean syntaksin käyttämisen välille robotteja ohjelmoitaessa.
  • Auta tarinan hahmoa ratkaisemaan ongelma (kuten kulkemaan tietty matka, käyttämään vaihteita strategisesti navigoidakseen vaikean maaston läpi tai ympäri tai käyttämään antureita varoittamaan uhkaavasta vaarasta) antamalla oppilaiden ajatella analyyttisesti suunnittelussaan.
  • Katso Wonder Workshopin esimerkkitunti.

Matematiikka

  • Rakenna paperirobotteja geometristen muotojen oppimista varten.
  • Syvennetään algebrallisen ajattelun taitoja.
  • Tutustu algebraan, kun pyörillä varustettujen robottien moottoreita käytetään.
  • Katso Spheron esimerkkitunti.

Tiede

  • Suunnittele, rakenna ja ohjelmoi robotteja, joiden avulla voit tutkia ratkaisuja ja ratkaista ongelmia.
  • Opiskelijat työskentelevät suunnitteluryhmissä, tekevät yhteistyötä muiden kanssa ja jakavat ideoita tutkiakseen, luodakseen ja testatakseen parhaita mahdollisia ratkaisuja.
  • Opiskelijat tutkivat reaalimaailman tieteellisiä kysymyksiä aiheista, jotka vaihtelevat maantieteen ja fysiikan välillä.
  • Opiskelijat kehittävät ja testaavat hypoteeseja.
  • Katso Legon esimerkkitunti.

Yhteiskuntaoppi

  • Opiskelijat tutkivat robotiikka-alan ammatteja.
  • Opiskelijat oppivat tavaroiden tuotantoa ja jakelua robottien avulla ja luovat simulaatioita.
  • Oppilaat voivat ohjelmoida robottien avulla matkan lattiakartan poikki.
  • Katso KinderLab Roboticsin esimerkkitunti.

Jorge Valenzuela on myös kirjoittanut kirjan Rev Up Robotics: Real-World Computational Thinking in the K-8 Classroom.

Leslie Miller

Leslie Miller on kokenut kouluttaja, jolla on yli 15 vuoden ammatillinen opetuskokemus kasvatusalalta. Hän on koulutukseltaan kasvatustieteiden maisteri, ja hän on opettanut sekä ala- että yläasteella. Leslie kannattaa näyttöön perustuvien käytäntöjen käyttöä opetuksessa ja nauttii uusien opetusmenetelmien tutkimisesta ja toteuttamisesta. Hän uskoo, että jokainen lapsi ansaitsee laadukkaan koulutuksen ja on intohimoinen löytää tehokkaita tapoja auttaa opiskelijoita menestymään. Vapaa-ajallaan Leslie harrastaa patikointia, lukemista ja aikaa perheen ja lemmikkien kanssa.