譯寫「Robotics」(2017 Horizon Report K-12)

      認真謹慎地期待真有一天,機器人成為咱們的良師益友。

      機器人技術是指機器人的設計和應用~完成一系列活動的自動化機器。國際機器人聯盟(The  International  Federation  of  Robotics)預測,到2019年將有250萬台工業機器人投入使用。隨著機器人轉變包括軍事產業在內的工業和製造業,替代人類執行不安全或乏味的任務,許多人擔心自動化將來可能會瓦解其他工作類別。在這些不確定因素影響下,為了幫學生在職業發展做好準備,K-12教育工作者正利用機器人學的研究來促進批判性和運算思維,並促進STEM學科及日後的實踐。機器人比賽為學習者提供探索STEM挑戰的機會,並應用他們所學技能於解決全球重大問題。教師也使用機器人來增強課堂教學和促進學生參與。

Overview 概述
     
      隨著機器人技術應用愈加多元,產業正在經歷巨大的增長。Research and Markets預測,全球機器人產業將從2016年的341億美元增加到2021年的2262億美元,工業機器人、消費機器人、無人機和自動駕駛汽車持續增長。由於人們擔心機器人技術的日益複雜化將導致許多工作的自動化,分析人士指出,最不可能取代的職業是那些應對不可預測的環境、設計和管理複雜交互關聯系統的人。雖然本報告稍後討論的機器學習和人工智能的進步可能最終使得人類在編程方面的角色最小化,但就業市場分析公司Burning Glass審查美國職位空缺的數據,發現需要編程技能的職位中有一半是非科技行業,包括金融,製造業和醫療保健。
      為了讓學生具備這些職能發展,學校從年輕的時候就開始向學習者介紹機器人技術。編程作為本報告前文所述的讀寫能力的概念,也將有助於機器人技術在K-12教育中獲得更多普及(traction)。另外,機器人學的研究對於開發21世紀的技能是很有價值的,學生可以應用於很多領域。墨爾本Roberts McCubbin小學的機器人老師描述了學習的益處,包括增強的適應能力、協作能力和評估風險的能力。機器人比賽正在世界各地舉辦,學生小組建立和規劃機器人最快地完成明確的目標或任務。美國Minnesota、Connecticut和Texas等州已經將機器人技術規劃為高中的官方運動項目,以表彰這些活動的團隊協作和合作。
      除了將機器人教學整合到課程,機器人也能增添教室功能,促進學習活動或擔任教師的助手。例如,TeachAssist服務機器人可以投影互動內容,並使用臉部辨識技術來隨時追踪學生的表現,此機器人將在2017年底在杜拜的15所學校部署。隨著機器人於教育場域的使用增加,英國研究人員關注兩個對學生影響的領域:隱私和建立關係的風險。收集關於學生的任何資料或資訊都可能違反規定。此外,幼童可能將社交機器人視為值得信賴的朋友和知己,但目前的模型仍可能缺乏足夠的情緒智能(emotional  intelligence)來提供必要的支持。然而,好處可能超過這些風險,機器人可以在醫院的隔離室裡為孩子們提供課程,而長期患病或居家的學生可以透過使用電傳實現(telepresence)機器人保持學習進度和社交聯繫。

Relevance for Teaching, Learning, or  Creative Inquiry 教、學與創意探索的相關性

      大學正在與學校合作,讓學生接觸機器人。 例如,University  of  Georgia教師與40名當地教師合作,舉辦研討會,將基於問題的學習(problem- based  learning)納入科學和數學課程,使用RoboRobo套件,一個建立Venus flytrap的機器人模型之專案。 該計劃旨在提高衛生保健或工程領域的就業準備。University of Texas at San Antonio的研究生幫助Crockett小學的機器人社團,學生們使用樂高積木和電路設計機器人,完成一系列工程挑戰。 大學和學區利用此合作案共同開發未來的教學模式,給予學生個性化的關注和鼓勵。

      在K-12場域中學習機器人技術可以促進下一代創新,並為學生解決全球和本地挑戰提供場所。例如,杜拜 Gems  Modern Academy的五年級和六年級學生發明一種機器人,可以追踪太陽的運動,並全天調節太陽能電板,使面板能夠捕捉最大量的陽光(和能量)。此外,參加2017年FIRST全球機器人競賽(Global  Robotics  Games)的學生參賽隊伍與來自160個國家的參賽者進行國際比賽,透過開發儲存飲用水、過濾受污染水和尋找新水源的解決方案來解決水危機。另一個在塞內加爾辦理的泛非洲機器人大賽(the  Pan-African  Robotics  Competition  in  Dakar,  Senegal),要求學生開發機器人進行倉庫自動化和自然資源開採,此次活動的目的是關注機器人對當地經濟的影響,並鼓勵政府和私人投資STEM教育。

      除了科學與科技課程外,教師還在課堂上發現機器人的應用。在阿肯色州Benton High School美國文學課上,學生們使用Spheros(可以使用App編程的球)代表頑童歷險記( Adventures  of  Huckleberry  Finn)中的角色旅程。學習者投入深度閱讀以識別人物的動機、並共同規劃如何用Spheros來表達他們的發現。當他們體驗到編程過程的迭代(iterative)和實驗(experimental)本質時,學生能夠更好地掌握寫作技巧的價值,包括修改和反思。對於“憤怒的葡萄(The Grapes of Wrath)”的一個單元,紐約的一個AP(Advanced Placement)英語老師用紙板和人造草(Astroturf牌)建造了一座山,並讓學生在山上導航Spheros。學生們在山上圍繞著陷阱中操縱時,面對挑戰,此活動幫助他們對小說人物面臨的困難表示同情。

Robotics in Practice 機器人實踐案例
      以下連結提供了機器人實踐案例,它們對K-12教育現場有著直接影響:

Primary School Kids Invent Cave-Cleaning Robot
      在參觀Sterkfontein洞穴並看到他人丟棄的垃圾後,南非一所學校的六年級學生設計了一個機器人來清理洞穴。 機器人的輪胎可在地下水和沙子遊走(navigate),因此可以在人類難以接近的地方拾起垃圾。

Ministry of Local Government Supports Battle for  Knowledge Program
      B92基金會在教育部的支持下,將為塞爾維亞的213所小學提供資金,通過“知識之戰(the  Battle  for  Knowledge)”方案購買機器人和實施教師培訓,目標是提供5至8年級的學生編程,並建立一個有競爭力的國家機器人聯盟(national robotics league)。

Year of Robotics 2017: School Girls Inspired to Build  Mobile Apps
      作為Herriot-Watt大學機器人年的一部分,女學生和教職員工舉辦了“電腦科學女孩日”活動,50名來自蘇格蘭中學的女生參加機器人研討會,以增強對STEM職業的興趣,增加女性在英國STEM行業的表現。

For Further Reading 推薦閱讀
      以下的建議文章和資源提供您了解更多機器人:


Can Robotics Teach Problem Solving to Students?
      本文為教育者提供了關於機器人教學的實用技巧,包括幫助學習者理解編程的試誤過程,預先討論學生評估標準,包括像協作這樣的軟性技能(soft  skills),並對活動進行反思。

Educational Robotics Matrix
      本網站提供定期更新的機器人課程資源、提供給K-12學生的比賽和實習,並根據年級分成不同的區塊。

Five Reasons to Teach Robotics in Schools
      隨著STEM領域職業的發展在未來十年內將增長17%,將機器人技術納入學校課程將更能為未來的學生做好準備,促進創造力、堅持和包容性。

attachments/201711/5328250966.jpg attachments/201711/3282541786.jpg attachments/201711/0810606581.jpg

評論: 0 | 引用: 0 | 閱讀: 251