بصفتي مدرسًا سابقًا للرياضيات في المدرسة الثانوية والجامعة، أتذكر عدة أيام في فصلي الدراسي حيث تمكنت أخيرًا من تدريس إحدى الصيغ المفضلة لدي: نظرية فيثاغورس. لقد رأيت هذا يتم تدريسه بعدة طرق.

لقد رأيت أنه يتم تدريسها حيث يتم إعطاء صيغة للطلاب ويتدربون على حل المعادلات الإجرائية متعددة الخطوات لحل طول الضلع المفقود.

لقد رأيت أيضًا نظرية فيثاغورس تدرس بيانيًا، حيث يتم تمثيل كل جانب من الجوانب بصريًا، ومجموع المساحة المربعة للجانبين A و B إلى المساحة المربعة للجانب C.

ولكن بالنسبة لي، لبدء تدريس هذا المفهوم، أردت دائمًا أن أبدأ بسبب أهمية هذه الصيغة للتعلم والفهم.

سأطرح المشكلة على النحو التالي: أنت في الخارج في حقل مفتوح، وهرب كلبك أو قطتك وتقع على مسافة قصيرة منك. ما هي الطريقة الأقصر والأكثر فعالية بالنسبة لك للسفر من أجل الوصول إلى حيوانك الأليف ؟

ولكن، هل تقديم سيناريو افتراضي بأن حيوانًا أليفًا هرب وتحتاج إلى حساب أقصر مسافة لاسترداد ذلك الحيوان الأليف هو التجربة الأكثر أصالة وواقعية ؟ حتى كشخص رياضيات، إذا هرب حيوانى الأليف، فلن أقوم بالحسابات من أجل استعادته. كنت أبحث عن تجربة واقعية حيث سيحتاج طلابي إلى حساب هذه المسافات بطريقة حقيقية، من أجل حل مشكلة أو مهمة حقيقية. لم أكن أريد فقط تدريس مفاهيم الرياضيات هذه في صومعة، بل أردت تدريسها في السياق، لعدد من الأسباب. 

أحد الأسباب هو أن الطلاب ليسوا متحمسين لحل المشكلات التي لا تحتوي على الكثير من السياق. إن حل المعادلات من أجل حل المعادلات ليس مثيرًا للاهتمام أو جذابًا بشكل خاص، على الرغم من أن الحصول على الطلاقة الرياضية أمر مهم. يرغب الطلاب في المشاركة الهادفة. كان أحد الأسئلة التي تلقيتها كل يوم تقريبًا كمدرس رياضيات هو "متى سأستخدم هذا في الحياة الواقعية ؟" أو" ما هي الوظيفة التي ستستخدم هذا ؟"

إن مجرد التفكير من منظور تربوي ونقل المعرفة أو المهارات، أو تعلم مفهوم رياضيات معين في عزلة، أو تعلم كيفية توصيل الأرقام وإدخالها في صيغة لا يعني بالضرورة أن الطالب يعرف بعد ذلك متى يطبق تلك الصيغة أو المعرفة، أو حتى كيفية الحصول على الأرقام الصحيحة لاستخدامها في تلك الصيغة.

تعلم بعض مفاهيم الرياضيات شيء، والقدرة على تطبيقها على مواقف العالم الحقيقي ومشاكل العالم الحقيقي شيء آخر. 

على سبيل المثال، يمكنني أن أطلب من الطلاب ملء ورقة عمل على مدار عدة أيام حيث يتم إعطاؤهم مثلثات ويجب عليهم حل الجوانب غير المعروفة. معظم هذه المشاكل ليس لها أي سياق، فهي مثلثات قائمة أساسية مع تسمية الجوانب. لا توجد هذه الأنواع من المشاكل في عزلة في الحياة اليومية أو في القوى العاملة. في كثير من الأحيان، تحتاج المشكلة في السياق إلى تحليل وتفكيك من أجل استخدام صيغة معينة أو مفهوم رياضي. هذه مهارات قيمة يتم استخدامها في القوى العاملة الحالية، حيث يمكن للطلاب تعلم المفاهيم الرياضية وتطبيقها فعليًا من أجل حل المشكلات. يمكن
 
للطلاب أن يصبحوا بارعين للغاية في إجراء حل جانب غير معروف، ولكن مرة أخرى، عندما يواجهون مشكلة في العالم الحقيقي، هل سيعرفون كيفية تطبيق هذه الصيغة في السياق ؟

لاحظ ديفيد وينتروب وشركاؤه من خلال أبحاثهم ما يلي:

"توفر العلوم والرياضيات سياقًا هادفًا (ومجموعة من المشكلات) يمكن من خلاله تطبيق التفكير الحسابي. يختلف هذا بشكل ملحوظ عن تدريس التفكير الحسابي كجزء من دورة مستقلة حيث تميل الواجبات التي تُعطى للطلاب إلى الانفصال عن مشاكل وتطبيقات العالم الحقيقي. هذا الإحساس بالأصالة والتطبيق في العالم الحقيقي مهم في الجهود المبذولة لتحفيز المشاركة المتنوعة والهادفة في الأنشطة الحسابية والعلمية ".

ثم أصبحت الإجابة واضحة – تعليم المفاهيم الرياضية من خلال الروبوتات. الروبوتات هي طريقة مذهلة لتدريس الرياضيات بطريقة أصيلة وذات مغزى. يمكن استخدام هذا الموقف بمعنى روبوتي مادي، أو افتراضي. بالنسبة لهذا المثال بالذات، استخدمت VRC Virtual Skills (لمزيد من المعلومات حول Virtual Skills، تحقق من صفحة البدء). 

بدلاً من طرح السؤال كسيناريو محتمل، مثل استرداد حيوان أليف بأكثر الطرق فعالية، يمكننا استخدام سيناريو أكثر أصالة، مثل روبوت يحتاج إلى السفر والتقاط هدف جوال من أجل التسجيل. هذا سيناريو حيث يمكن للطلاب استخدام الصيغ الرياضية من أجل حساب المسافات بدلاً من التخمين والتحقق، أثناء لعب لعبة فعلية باستخدام روبوت افتراضي.

بدلاً من طرح السؤال كسيناريو محتمل، مثل استرداد حيوان أليف بأكثر الطرق فعالية، يمكننا استخدام سيناريو أكثر أصالة، مثل روبوت يحتاج إلى السفر والتقاط هدف جوال من أجل التسجيل. هذا سيناريو حيث يمكن للطلاب استخدام الصيغ الرياضية من أجل حساب المسافات بدلاً من التخمين والتحقق، أثناء لعب لعبة فعلية باستخدام روبوت افتراضي.

ثم يصبح السؤال، كيف نحسب مسافة هذا الخط القطري ؟ يمكن للطلاب إنشاء مثلث قائم الزاوية حيث يكون الوتر هو المسافة المطلوبة للسفر. في حالة استخدام حقل VRC مادي، يمكنهم قياس المسافات يدويًا. يمكنهم أيضًا الحصول على المسافات التقريبية من إحداثيات (X، Y) في حقل VRC. حقل VRC الافتراضي هو نفس حجم ومقياس المكافئ المادي:

• A حوالي 1500 مم
• B حوالي 600 مم

من الصورة أعلاه، يمكنك أن تسأل طلابك: هل نريد بالفعل أن يقود رأس موبي إلى وسط هدف الجوال، أم يتوقف بمجرد وصوله إلى الحافة ؟ يمكن للطلاب في الواقع استكشاف هذا المفهوم باستخدام الكود الخاص بهم. عند القيام بذلك، سيدركون أن ترميز موبي للقيادة إلى مركز هدف الهاتف المحمول سيؤدي في الواقع إلى دفع موبي إلى أبعد من ذلك ؛ نظرًا لأنك تقوم بشكل أساسي بترميز الروبوت للقيادة إلى مركز الهدف بدلاً من الحافة. 

يمكن للطلاب بعد ذلك استخدام المعلومات التي تفيد بأن مركز هدف الهاتف المحمول إلى الحافة هو 165 مم. 

باستخدام كتل المتغير والمشغل، يمكن ترميز نظرية فيثاغورس لحساب الجانب C. يمكن أيضًا عرض قيمة الجانب C باستخدام وحدة التحكم في الطباعة. وهذا يسمح للطلاب بالتحقق فعليًا من المسافة والتأكد من ترميز الصيغة بشكل صحيح.

لا يعد استخدام الروبوتات طريقة رائعة لفضح العديد من الصيغ والمفاهيم الرياضية المختلفة التي يمكن أن تكون في بعض الأحيان مجردة للغاية ويصعب فهمها للطلاب فحسب، بل إنها توفر أيضًا وسيطًا أصيلًا يمكن للطلاب من خلاله استكشاف استخدام مفاهيم رياضية مختلفة لإكمال المهام بشكل أصيل، وحل المشكلات. 

لمزيد من المعلومات حول استخدام الرياضيات التطبيقية مع VEXcode VR، راجع هذه المقالة من مكتبة STEM.

ما هي بعض الطرق التي تجعل بها الرياضيات مرئية في فصلك الدراسي باستخدام الروبوتات ؟ شارك قصصك في المجتمع!