數學與機器人的結合——五名老師利用機器人教授數學

作者：Harshal S. Chhaya (@hschhaya)

日期：2023/4/4

呼叫各位數學教師！2023年4月8日至16日是全國機器人週（RoboWeek）。你準備好加入其中，啟發你的學生了嗎？

 

全國機器人週的使命很簡單：啟發學生對機器人和STEM相關領域的熱情，並與各年齡層的觀眾分享機器人的樂趣。德州儀器（Texas Instruments）可以幫助您，用TI-Innovator™ Rover（Rover）可編程小車來激發您學生的靈感。它既有趣又酷，最重要的是，沒有編程經驗的學生只需幾分鐘就可以讓Rover移動並遵循他們的編程指令！

 

現在讓我們來看看一些具體的活動，老師們如何有效地利用Rover來提升學生對數學和科學的理解和參與度。

 

 

活動＃1：學生利用Rover進行幾何中的反射和變換

老師：Michael Hlavacek - 伊利諾伊州水晶湖南高中

目標：學生們拿到一半動物臉部的圖紙（例如：大象和狼），必須實際測量該半部分臉部的長度和內部角度。然後，他們必須編程將其按比例繪製在Rover上，以重新建立圖紙上的圖案。最後，為了獲得滿分，他們必須確定如何編程臉部的其餘部分，通過臉部的對稱軸來建立反射。

Rover還包括一個筆筒，這樣學生就可以在Rover按照他們的指令運行時“繪製”幾何形狀的輸出。

老師說：「我相信這堂課讓學生稍微更好地了解編程、學會解決問題，更加理解他們通過簡單的事情，例如手機所遇到的編程和代碼的複雜性。」

學生透過將其臉部圖紙的另一半進行鏡像，使狼的全臉得以完成。

活動＃2：使用Rover探索內角和外角

 

老師：Casey Gannon - 紐約州格林維爾高中

 

目標：可以通過讓學生讓Rover繪製一個正方形和一個三角形，來介紹內角和外角。學生們很快就會明白，正方形的90度角在內部和外部是相同的。然而，對於繪製三角形，他們需要讓Rover轉到外角的位置。

Gannon老師的學生使用Rover繪製正方形和探索幾何形狀。

 

學生們還接受了在寒假期間繪製聖誕樹的挑戰。Gannon老師甚至邀請了小學生（二/三年級）前來參與課堂，以練習他們的測量能力並編寫Rover程式碼。Rover的真正價值之一就是其對不同年齡和能力的學生都很容易上手！而且它是專為教育而設計的。

與Rover一起過聖誕節！

 

活動 #3和 #4：座標平面、比例和速率，以及音樂！

老師：Susan Reeve — 紐約州錫拉丘茲市Manlius Pebble Hill學校

目標：學生使用Rovers探索在座標平面上繪圖，透過編程讓它們使用不同的命令，如向前、向左/右和向後，尋找點和物體。

在這裡，Rovers在Reeve老師的六年級數學課中用兩個不同的“重要”活動。第一個是在座標平面上繪圖。學生們在不知道座標平面的情況下，嘗試使用向前、向左、向右和向後等命令進行實驗。

老師說：「學生從編程及觀察Rover移動來理解座標平面，真的受益良多。」

學生首次在坐標平面上進行Rover的行車實驗。

班上學生們接著進行了一堂有關於繪製有序數對圖形的課程，並利用Rover尋找點和移動物體的坐標。在使用Scratch編程並將其用於繪製多邊形後，學生們在計算機編程並讓Rover在一張紙上繪製正多邊形。未來，Reeve老師計畫讓學生用有序數對繪製出圖形的挑戰。

學生使用 Rover 和有序對畫多邊形。

 

目標：通過使用距離=速率x時間的活動來探索比率和比例單位，學生被挑戰嘗試不要撞到隨機放置在數線上的動物。學生能夠得到很好的動手做經驗，親身體驗測試、準確性、影響結果的外部因素以及速率的真正含義。

 

學生使用Rover和有序數對繪製多邊形。

 

 

學生還可以使用TI-Innovator™ Hub編碼音樂。學生可以看到音符之間的比例，並在計算機上編寫一首歌曲，然後在TI-Innovator™ Hub上播放。有哪個十幾歲或青少年不喜歡音樂呢？

 

 

活動＃5：極座標

 

老師：Matthew Bennett 和 Tori Wilson — Georgia 州 Hoschton 的 Mill Creek 高中

 

 

目標：學生將使用基於座標的命令來學習極座標以及如何在直角坐標和極座標之間進行轉換。學生會得到一個類似下面的程式，他們必須編寫一個相等的程式，使用極座標。當 Rover 的移動在兩個程式中都相同時，則證明成功。

TI-84 Plus CE 圖形計算機的 TI-Basic 程式可幫助學生在直角坐標和極坐標之間進行轉換。

 

學生們還可以在一項與航空航天工程相關的活動中使用 Rover。在這種情況下，學生們從 Rogue Space Systems 公司的即時軌道數據中選擇即時軌道。然後，他們利用在數學和航空航天工程單元中學到的知識來建立一個橢圓形公式。 Rover 可以求解該公式並在圖畫紙上繪製出一個可縮放的軌道。學生還學習如何在代碼中使用迴圈，讓 Rover 通過解決下一個位置的公式步進。

 

 

註：這些教學活動均為 EPIC 課程中九年級的一部分。EPIC 建立在體驗式、專案導向、創新、合作和跨學科的學習綱領之上。

 

 

 

為什麼你應該在課堂上嘗試使用 Rover：

 

• 與機器人教學是相關的：它們越來越被用來提高效率，機器人是未來，課堂上的機器人也能增加學生的理解和參與度。
• Rover 是易於接近的：Rover 專為教育而設計，適用於從小學早期到高中的學生。它們也可以使用 TI-Basic 或 Python 程式語言進行編程。
• 它們對初學者友好： Rover 不需要電腦進行編程，沒有經驗的學生很快就能掌握使用編程命令來移動 Rover。
• Rover 鼓勵解決問題：當程式出現意外情況時，學生可以立即使用他們的 TI 圖形計算器糾正邏輯或語法錯誤。學生能夠看到他們的程式碼對真實設備的立即影響。

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