ในฐานะอดีตครูสอนคณิตศาสตร์ในโรงเรียนมัธยมและวิทยาลัยฉันจำได้ว่าหลายวันในห้องเรียนของฉันซึ่งในที่สุดฉันก็จะได้สอนหนึ่งในสูตรที่ฉันชอบ: ทฤษฎีบทปีทาโกรัส ฉันเคยเห็นสิ่งนี้สอนในหลายๆด้าน

แต่สำหรับตัวผมเองในการเริ่มสอนแนวคิดนี้ผมอยากจะเริ่มต้นด้วย เหตุผลว่าทำไมสิ่ง นี้จึงเป็นสูตรที่สำคัญในการเรียนรู้และทำความเข้าใจ

ฉันจะตั้งปัญหาว่า: คุณอยู่ข้างนอกในทุ่งโล่งและสุนัขหรือแมวของคุณวิ่งหนีไปและอยู่ห่างจากคุณไม่ไกล วิธีใดที่สั้นที่สุดและมีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับคุณในการเดินทางไปยังสัตว์เลี้ยงของคุณ?

แต่จะให้สถานการณ์สมมติที่สัตว์เลี้ยงวิ่งหนีไปและคุณต้องคำนวณระยะทางที่สั้นที่สุดเพื่อรับสัตว์เลี้ยงตัวนั้นเป็นประสบการณ์ที่แท้จริงและสมจริงที่สุดหรือไม่? แม้ในฐานะคนคณิตศาสตร์ถ้าสัตว์เลี้ยงของฉันหนีไปฉันก็จะไม่ทำการคำนวณเพื่อเอามันกลับมา ฉันกำลังมองหาประสบการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริงที่นักเรียนของฉันจะต้องคำนวณระยะทางเหล่านี้ในลักษณะที่แท้จริงเพื่อแก้ปัญหาหรืองานที่แท้จริง ฉันไม่ต้องการเพียงแค่สอนแนวคิดทางคณิตศาสตร์เหล่านี้ในไซโลแต่ฉันต้องการสอนพวกเขาในบริบทด้วยเหตุผลหลายประการ 

เหตุผลหนึ่งคือนักเรียนไม่มีแรงจูงใจในการแก้ปัญหาที่ไม่มีบริบทมากนัก การแก้สมการเพื่อประโยชน์ในการแก้สมการไม่ได้น่าสนใจหรือน่าสนใจเป็นพิเศษแม้ว่าการได้มาซึ่งความคล่องแคล่วทางคณิตศาสตร์จะมีความสำคัญก็ตาม นักเรียนต้องการมีส่วนร่วมอย่างมีความหมาย หนึ่งในคำถามที่ฉันได้รับเกือบทุกวันในฐานะครูคณิตศาสตร์คือ “เมื่อไหร่ฉันจะได้ใช้สิ่งนี้ในชีวิตจริง ?” หรือ“ งานอะไรที่จะใช้สิ่งนี้ ?”

เพียงแค่คิดจากมุมมองของการสอนและการถ่ายทอดความรู้หรือทักษะการเรียนรู้แนวคิดทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการแยกหรือการเรียนรู้วิธีเสียบและดึงตัวเลขลงในสูตรไม่ได้หมายความว่านักเรียนจะรู้ว่า จะใช้สูตรหรือความรู้นั้น เมื่อใดหรือแม้กระทั่งวิธีการหาตัวเลขที่ถูกต้องเพื่อใช้ในสูตรนั้น

มันเป็นสิ่งหนึ่งที่จะเรียนรู้แนวคิดทางคณิตศาสตร์บางอย่างและอีกอย่างหนึ่งที่จะสามารถนำไปใช้กับสถานการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริงและปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริง 

ตัวอย่างเช่นฉันอาจให้นักเรียนกรอกใบงานในช่วงหลายวันที่พวกเขาได้รับรูปสามเหลี่ยมและต้องแก้หาด้านที่ไม่รู้จัก ปัญหาเหล่านั้นส่วนใหญ่ไม่มีบริบทใดๆพวกมันเป็นสามเหลี่ยมมุมฉากพื้นฐานที่มีด้านที่มีป้ายกำกับ ปัญหาประเภทนี้ไม่มีอยู่อย่างโดดเดี่ยวในชีวิตประจำวันหรือในแรงงาน บ่อยครั้งปัญหาในบริบทจำเป็นต้องได้รับการวิเคราะห์และถอดรหัสเพื่อที่จะใช้สูตรหรือแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจง ทักษะเหล่านี้เป็นทักษะที่มีคุณค่าที่ใช้ในแรงงานปัจจุบันซึ่งนักเรียนสามารถเรียนรู้และใช้แนวคิดทางคณิตศาสตร์เพื่อแก้ปัญหาได้จริง
 
นักเรียนสามารถมีความเชี่ยวชาญอย่างมากในขั้นตอนการแก้ปัญหาสำหรับด้านที่ไม่รู้จักแต่อีกครั้งเมื่อต้องเผชิญกับปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงพวกเขาจะรู้ วิธีใช้สูตรนั้นในบริบทหรือไม่?

David Weintrop และผู้ร่วมงานของเขาตั้งข้อสังเกตผ่านการวิจัย ว่า:

“วิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ให้บริบทที่มีความหมาย (และชุดของปัญหา) ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้การคิดคำนวณได้ สิ่งนี้แตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากการสอนการคิดคำนวณซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตรแบบสแตนด์อโลนซึ่งงานที่นักเรียนได้รับมอบหมายมีแนวโน้มที่จะหย่าร้างจากปัญหาและการประยุกต์ใช้ในโลกแห่งความเป็นจริง ความรู้สึกของความถูกต้องและการบังคับใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงนี้มีความสำคัญในความพยายามที่จะกระตุ้นให้เกิดการมีส่วนร่วมที่หลากหลายและมีความหมายในกิจกรรมการคำนวณและวิทยาศาสตร์ "

จากนั้นคำตอบก็ชัดเจน – สอนแนวคิดทางคณิตศาสตร์ผ่านหุ่นยนต์ หุ่นยนต์เป็นวิธีที่น่าทึ่งในการสอนคณิตศาสตร์อย่างแท้จริงและมีความหมาย สถานการณ์นี้สามารถใช้ในความหมายของหุ่นยนต์ทางกายภาพหรือเสมือนจริง สำหรับตัวอย่างนี้ฉันใช้ VRC Virtual Skills (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Virtual Skills โปรดดูที่หน้า เริ่มต้น) 

แทนที่จะตั้งคำถามเป็นสถานการณ์ที่เป็นไปได้เช่นการดึงสัตว์เลี้ยงมาด้วยวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดเราสามารถใช้สถานการณ์ที่เป็นจริงมากขึ้นเช่นหุ่นยนต์ที่จำเป็นต้องเดินทางและรับเป้าหมายมือถือเพื่อทำคะแนน นี่คือสถานการณ์ที่นักเรียนสามารถใช้สูตรทางคณิตศาสตร์เพื่อคำนวณระยะทางแทนการคาดเดาและตรวจสอบในขณะที่เล่นเกมจริงด้วยหุ่นยนต์เสมือนจริง

แทนที่จะตั้งคำถามเป็นสถานการณ์ที่เป็นไปได้เช่นการดึงสัตว์เลี้ยงมาด้วยวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดเราสามารถใช้สถานการณ์ที่เป็นจริงมากขึ้นเช่นหุ่นยนต์ที่จำเป็นต้องเดินทางและรับเป้าหมายมือถือเพื่อทำคะแนน นี่คือสถานการณ์ที่นักเรียนสามารถใช้สูตรทางคณิตศาสตร์เพื่อคำนวณระยะทางแทนการคาดเดาและตรวจสอบในขณะที่เล่นเกมจริงด้วยหุ่นยนต์เสมือนจริง

จากนั้นคำถามก็กลายเป็นว่าเราจะคำนวณระยะห่างของเส้นทแยงมุมนี้ได้อย่างไร? นักเรียนสามารถสร้างสามเหลี่ยมมุมฉากที่ด้านตรงข้ามมุมฉากเป็นระยะทางที่ต้องการในการเดินทาง หากใช้ฟิลด์ VRC ทางกายภาพพวกเขาสามารถวัดระยะทางด้วยมือ พวกเขายังสามารถได้รับระยะทางโดยประมาณจากพิกัด (X, Y) บนฟิลด์VRC ฟิลด์ VRC เสมือนมีขนาดและมาตราส่วนเดียวกับที่เทียบเท่ากันทางกายภาพ:

• A มีขนาดประมาณ 1500 มม.
• B มีขนาดประมาณ 600 มม.

จากภาพด้านบนคุณสามารถถามนักเรียนของคุณ: เราต้องการให้ปลายของ Moby ขับไปยังศูนย์กลางของเป้าหมายมือถือหรือหยุดเมื่อถึงขอบหรือไม่? นักเรียนสามารถสำรวจแนวคิดนี้ได้ด้วยรหัสของพวกเขา ในการทำเช่นนั้นพวกเขาจะตระหนักว่าการเข้ารหัส Moby เพื่อขับรถไปยังศูนย์กลางของเป้าหมายมือถือจะทำให้ Moby ผลักดันมันต่อไปเนื่องจากคุณกำลังเข้ารหัสหุ่นยนต์เพื่อขับรถเข้าไปในศูนย์กลางของเป้าหมายแทนที่จะเป็นขอบ 

จากนั้นนักเรียนสามารถใช้ข้อมูลที่ศูนย์กลางของเป้าหมายมือถือไปยังขอบคือ 165 มม. 

การใช้บล็อกตัวแปรและตัวดำเนินการทฤษฎีบทพีทาโกรัสสามารถกำหนดรหัสเพื่อคำนวณด้าน C ค่าของด้าน C ยังสามารถแสดงผลได้โดยใช้ PrintConsole ซึ่งจะช่วยให้นักเรียนสามารถตรวจสอบระยะทางและตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขากำหนดรหัสสูตรได้อย่างถูกต้อง

ไม่เพียงแต่การใช้หุ่นยนต์เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการเปิดเผยสูตรและแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกันมากมายซึ่งบางครั้งอาจเป็นนามธรรมและเข้าใจยากสำหรับนักเรียนแต่ยังเป็นสื่อที่แท้จริงที่นักเรียนสามารถสำรวจโดยใช้แนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกันเพื่อทำงานให้เสร็จสมบูรณ์อย่างแท้จริงและแก้ปัญหา 

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้คณิตศาสตร์ประยุกต์กับ VEXcode VR โปรดดูบทความนี้จากห้องสมุดSTEM

มีวิธีใดบ้างที่คุณทำให้คณิตศาสตร์ปรากฏในห้องเรียนของคุณโดยใช้หุ่นยนต์? แบ่งปันเรื่องราวของคุณในชุมชน!