Incorporare la robotica nei programmi di studio

 Incorporare la robotica nei programmi di studio

Leslie Miller

Gli insegnanti di contenuti e di materie elettive che desiderano incorporare nei loro programmi le scienze, la tecnologia, l'ingegneria e la matematica (STEM) e l'informatica (CS) possono prendere in considerazione i robot e la robotica, pur mantenendo l'obiettivo didattico della loro classe.

Per esempio, per migliorare una lezione di letteratura, gli studenti possono rappresentare il viaggio dei personaggi letterari attraverso robot programmati, mentre in matematica possono trovare la distanza e la velocità percorsa e calcolare il tempo di esecuzione di un programma per il loro robot.

Inoltre, gli insegnanti non devono abbandonare l'intero programma di studi per partecipare alle attività STEM, bensì implementare un progetto o un compito di performance a semestre e collegarlo all'apprendimento nella propria area per non più di due o tre settimane alla volta. Mantenere le cose semplici e concentrarsi sul divertimento e sull'apprendimento previsto.

Ecco come iniziare, insieme a risorse e consigli.

Collegare i robot alla classe

Nel mondo reale, la robotica è un ramo dell'ingegneria che riguarda l'ideazione, la progettazione, la fabbricazione e il funzionamento dei robot. Questo campo si sovrappone anche a CS.

In classe, i robot educativi sono eccellenti per insegnare ai bambini le competenze fondamentali di progettazione ingegneristica e di programmazione, consentendo loro di vedere e interpretare i risultati del codice in tempo reale. Inoltre, possiamo collegare l'alfabetizzazione, le scienze fisiche e la matematica (tra gli altri argomenti), aiutandoli a sviluppare competenze professionali come la pianificazione, il lavoro di squadra e la perseveranza. Ecco una guida praticainfografica che illustra le competenze che possiamo aiutare gli studenti a sviluppare.

Per mantenere l'apprendimento autentico, ecco un contesto che possiamo creare per gli studenti:

  • Nell'agricoltura commerciale, i robot navigano nei terreni agricoli, raccolgono i raccolti e si prendono cura delle piante in modo indipendente e in condizioni difficili per l'uomo.
  • Nel settore sanitario, l'intelligenza artificiale e la realtà aumentata migliorano l'orientamento delle persone disabili che utilizzano esoscheletri robotici.
  • Nell'industria automobilistica, i robot con potenti bracci meccanici assemblano automobili ed eseguono installazioni precise.
  • Nell'esplorazione spaziale, i veicoli a comando remoto acquisiscono dati e filmati dallo spazio e da altri pianeti.

Scegliete il vostro robot

Quando si insegna la robotica in classe (non nel doposcuola), scegliere robot che richiedano costruzioni meno elaborate e che non richiedano molte operazioni di pulizia.

Le seguenti aziende offrono opzioni per tutte le classi a vari livelli di prezzo:

  • PBS Kids: Costruire un bot con Curious George per i gradi K-5.
  • Bee-Bot: aiutare gli studenti di K-5 a programmare viaggi con i robot.
  • Sphero: gli studenti delle scuole superiori e superiori possono programmare il mini-robot per disegnare forme, scrivere e imparare a codificare. Questa guida a casa rende possibile l'aiuto anche ai genitori.
  • Ozobot: offre opzioni di codifica K-12 con o senza schermi di computer e si collega all'apprendimento dei contenuti.
  • Anche Lego e Vex offrono soluzioni per la costruzione di bot a studenti di tutte le età: sono particolarmente popolari tra gli hobbisti e coloro che sono coinvolti nella robotica competitiva.

Un quadro di riferimento per iniziare

Seguite questi quattro passi calcolati per aiutare gli studenti a familiarizzare con la tecnologia e a comprendere i concetti chiave e la programmazione, indipendentemente dal robot o dalla piattaforma.

1. Conoscere l'hardware. Esplorando i tutorial attraverso il gioco, gli studenti possono imparare a identificare e classificare i componenti principali dei loro robot. Le categorie più adatte per iniziare sono: struttura, movimento, elettronica e altri strumenti. Assicuratevi di fornire una spiegazione per ogni categoria.

2. Costruire il robot (se applicabile). Si tratta di un ottimo punto di ingresso per gli studenti alle prime armi con la robotica, e molti bambini più piccoli apprezzeranno questa fase.

3. Conoscere le funzioni di ingranaggi, motori, sensori e altri componenti. Questa fase aiuta in modo significativo a mettere in pratica i concetti chiave dell'ingegneria dell'automazione e della robotica e fornisce un contesto per l'utilizzo dei componenti associati al robot scelto.

4. Imparare a programmare. La maggior parte dei dispositivi ha missioni incorporate, che consentono agli studenti di vedere come far muovere il robot con i motori e come rispondere al tocco o al movimento con i sensori. Man mano che si abituano ai programmi incorporati, possono iniziare a creare i propri programmi utilizzando i blocchi di programmazione visiva. Ad esempio, l'opzione di codifica a blocchi nell'app Sphero Edu è costruita su Scratch: date un'occhiata a questo tutorial che ho creato.per i programmatori alle prime armi.

Guarda anche: I molti vantaggi di un club teatrale della scuola media

Utilizzo di un compito di prestazione

L'implementazione di un'intera unità di robotica può essere un po' troppo o sembrare scoraggiante per un insegnante di contenuti; per questo motivo, provate un compito di performance in cui il prodotto creato dagli studenti è un programma che consente al loro robot di completare un compito. Consultate questo link per un modello ispirato al modello GRASP (Goal, Role, Audience, Situation, Products) di Jay McTighe, insieme al mio esempio a cui fare riferimento durante la progettazione.proprio.

Nel progettare i compiti di prestazione, gli insegnanti di contenuti devono prendere in considerazione alcune connessioni curricolari logiche.

Arti della lingua inglese

  • Aiutare gli studenti a fare collegamenti tra la scrittura con una grammatica corretta e la codifica con una sintassi appropriata quando programmano i robot.
  • Aiutare un personaggio di una storia a risolvere un problema (come percorrere una distanza specifica, usare ingranaggi in modo strategico per attraversare o aggirare un terreno difficile o usare sensori per segnalare un pericolo imminente) facendo in modo che gli studenti pensino in modo analitico nei loro progetti.
  • Vedere un esempio di lezione del Laboratorio delle meraviglie.

Matematica

  • Costruire robot di carta per imparare le forme geometriche.
  • Approfondire la padronanza delle abilità di pensiero algebrico.
  • Esplorare l'algebra necessaria per far funzionare i motori dei robot con ruote.
  • Vedere un esempio di lezione di Sphero.

Scienza

Guarda anche: Come utilizzare il gioco per migliorare l'apprendimento in classe
  • Progettare, costruire e programmare robot per studiare soluzioni e risolvere problemi.
  • Gli studenti lavorano in gruppi di progettazione per collaborare con gli altri e condividere le idee per studiare, creare e testare le migliori soluzioni possibili.
  • Gli studenti esplorano questioni scientifiche del mondo reale in argomenti che vanno dalla scienza della terra alla fisica.
  • Gli studenti sviluppano e verificano ipotesi.
  • Vedere un esempio di lezione di Lego.

Studi sociali

  • Gli studenti esplorano le carriere nella robotica.
  • Gli studenti imparano la produzione e la distribuzione dei beni utilizzando i robot e creando simulazioni.
  • Gli studenti possono usare i robot per programmare un viaggio attraverso una mappa del pavimento.
  • Vedere un esempio di lezione di KinderLab Robotics.

Jorge Valenzuela è anche autore di Rev Up Robotics: Real-World Computational Thinking in the K-8 Classroom.

Leslie Miller

Leslie Miller è un'educatrice esperta con oltre 15 anni di esperienza di insegnamento professionale nel campo dell'istruzione. Laureata in Pedagogia, ha insegnato nelle scuole elementari e medie. Leslie è una sostenitrice dell'utilizzo di pratiche basate sull'evidenza nell'istruzione e ama ricercare e implementare nuovi metodi di insegnamento. Crede che ogni bambino meriti un'istruzione di qualità ed è appassionata di trovare modi efficaci per aiutare gli studenti ad avere successo. Nel tempo libero, Leslie ama fare escursioni, leggere e trascorrere del tempo con la famiglia e gli animali domestici.