课后机器人的共同挑战

课后机器人的共同挑战

我最近写了一篇有关中学机器人技术力量的博客文章。通过编程和构建机器人系统,尤其是作为大型比赛(例如“第一乐高联赛”)的一部分,学生可以真实地体验工程设计过程。

去年,我帮助组织了四个中学机器人俱乐部,参加了GEAR和First Lego League比赛。尽管我相信机器人技术是STEM教育中不可思议的组成部分,但我想强调一下我们在创建高质量的课外学习计划时面临的一些挑战。我还概述了一些可能的解决方案,以帮助克服这些挑战,我正在今年实施这些解决方案。 

挑战1:编程能力

机器人技术的主要组成部分是对机器人进行编程以使其自主动作的能力。例如,您可以将机器人向前旋转10圈,向左旋转90度,抬起手臂捡起一个物体,然后通过重复反向执行命令返回到基地。许多学生很快就学习了编程,尤其是在使用不需要学习编程语言的基于GUI的软件(如LEGO)时。

然而, 我注意到我们的中学参与者都没有使用传感器,这可以在比赛中增加巨大的优势。例如,与其依靠我所谓的“蛮力编程”, you can have the robot move forward until it hits a wall or senses a change in color before performing an action. This provides an advantage because the robot can reliably respond to the environment. 然而, with rotations and degrees, small changes such as amount of battery life or different starting position can have big consequences. 

学生为什么要避免使用传感器?我意识到这对教练来说是一种威吓,所以他们没有教它!他们对基本编程感到满意,但是他们不相信可以教传感器使用所需的更高级的编程。以下是克服此障碍的一些想法:

  • 额外的教练培训和指导,以提高编程能力。

  • 允许学生使用乐高软件等自定进度的教程来独立学习这些技能。教练不应以了解所有事情为己任,因为机器人技术应是一个由学生推动的过程。

  • 聘请工程顾问来支持团队。他们确实可以帮助增进理解,但是您需要确保他们可以将他们的知识转化为孩子可以理解的东西。

挑战2:保留率低,尤其是对于女孩

总体而言,机器人俱乐部并不是一个参与度很高的计划。大多数学校最初都是由20至30名学生组成的相当大的一群,但全年参与人数下降到5至10名学生的核心群体。与诸如科学团或学生会这样的更受欢迎的俱乐部相比,这是一个很小的数目。 

一种解释是,机器人俱乐部仅专注于比赛,而经过数月的编程和制造相同的机器人,学生感到无聊。女孩也大量离开。一些提高保留率的想法: 

  • 与团队建设活动保持互动并提高凝聚力,例如应对工程设计挑战。

  • 允许参加社交活动,例如比萨派对,以奖励完成任务。

  • 聘请女性导师,例如来自当地大学的女工科学生来支持团队。

  • 为团队中的每个成员提供明确的角色和期望,并为经验不足的成员提供学习和发展技能的机会。高级成员通常会接管一切,其他成员则感到被排斥在外。

挑战3:真实世界的连接

Robotics Club 是 pushed as a great program for the clear connection to real-world engineering. 然而, coaches need to explicitly make this connection for students, but many do not have the background or experience to do this. 的 coaches I worked with focused completely on the competition, but they did not take the time to step back and look at the bigger picture. Here are some ways coaches can help students make the connection of 机器人技术 to real-world applications and careers: 

  • 在每个俱乐部会议开始时,都会播放有关机器人应用或工程职业道路的简短视频。一个例子 这里.

  • 带STEM专业人员与学生交谈或通过Skype或 内普里斯.

  • 带学生进行实地考察,看看实际的工程技术,例如使用工业机器人的工厂。

  • 让学生集思广益,他们可以使用机器人技术或编程来解决生活中的日常问题。在他们每天使用的手机或其他技术上讨论热门应用。

我希望其中一些改善机器人俱乐部的建议对您的计划有用!