Lernen in offenen Herausforderungen mit VEX EXP

In MINT-Laboreinheiten wie der Clean Water Mission betreten die Schüler eine Welt offener Herausforderungen. Diese Herausforderungen regen die Schüler dazu an, tiefer in die Konzepte einzutauchen, die sie erlernt haben, und ihr Wissen auf dynamische, explorative Weise anzuwenden. Nach dem Abschluss vieler einführender MINT-Labore wie „Schatzsuche“ und „Castle Crasher“ haben die Schüler eine solide Grundlage geschaffen. Sie haben die Funktionalität von EXP kennengelernt, die technischen Komponenten gemeistert und in VEXcode mit Konzepten wie Sequenzierung und Variablen codiert. Wenn die Schüler vor ihrer ersten offenen Herausforderung stehen, sind sie mit den nötigen Werkzeugen und dem Verständnis ausgestattet, um diese zu bewältigen. Da ihnen nun all dieses Wissen zur Verfügung steht und sie zusätzliche Informationen einholen können, sind die Studierenden bereit, über die ausführliche Anleitung der vorherigen Einheiten hinauszugehen.

Herausforderungen mit offenem Ende sind genau das, wonach sie sich anhören: offen. Den Studierenden wird ein reales Problem und ein Rahmen für die Herangehensweise präsentiert, die Wege, die sie wählen, sind jedoch so vielfältig wie ihre eigenen Denkweisen. In dieser Vielfalt an Ansätzen und Lösungen geschieht die wahre Magie. Lernen und Entdecken in diesen Einheiten sind eng mit der Aktivität selbst verknüpft und werden durch den Kontext und die Kultur des Klassenzimmers beeinflusst.¹ Wenn die Schüler sich diesen Herausforderungen stellen, beginnen sie damit, sich auf zukünftiges Lernen und damit auch auf ihre potenzielle zukünftige Karriere vorzubereiten.²

Lernen in einer offenen Herausforderung

Der dreiphasige Prozess, den die Schüler in einer offenen Herausforderung durchlaufen, soll ihren Lernprozess fördern. Diese Herausforderungen sollen die Schüler zu produktivem Kampfbewegen – einem Zustand, in dem sie wichtige Gewohnheiten wie Ausdauer, flexibles Denken und aktives Lernen entwickeln können. Dieser Kampf kann hart sein und manchmal zu Frustration führen, während die Schüler den Prozess immer wieder durchlaufen. Es mag verlockend sein, einzugreifen und Lösungen anzubieten, doch der wahre Erfolg bei der Bewältigung dieser Herausforderungen liegt darin, den Schülern mit Fragen eine Orientierung zu bieten, die ihnen dabei helfen, ihre Frustrationen selbst zu bewältigen – nicht darin, dass Sie eine Lösung anbieten.

Förderung des produktiven Kampfes

Das Unterrichtsumfeld, einschließlich der Beziehung zwischen Lehrer und Schüler, spielt eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung der Schüler bei produktiven Auseinandersetzungen.³ Diese Auseinandersetzungen ermutigen die Schüler, sich mit ihrem vorhandenen Wissen und ihren Fähigkeiten auseinanderzusetzen und diese zu erweitern, sowie ihre Fähigkeit, Zweifel und Frustrationen zu kommunizieren.⁴ Während sie etwas über den AI Vision Sensor, VEX EXP-Komponenten, MINT in der realen Welt, Codierung und sogar ihre eigenen sozial-emotionalen Fähigkeiten lernen, besteht Ihre Rolle als Lehrer darin, ihnen zur Seite zu stehen. Indem Sie beobachten, nachfragen und aufschlussreiche Fragen stellen, können Sie sicherstellen, dass sich die Schüler während des gesamten Prozesses unterstützt und gehört fühlen.⁵

Lernen durch Entdecken

Die Schüler lernen entdeckend, indem sie sich aktiv mit dem Material und den Konzepten auseinandersetzen und dabei Erkundung und Untersuchung fördern, wie es in diesen offenen Herausforderungen dargestellt wird. Dieser Lernansatz ermöglicht es den Schülern, Verantwortung für ihren Bildungsweg zu übernehmen, da sie nicht nur Empfänger von Informationen, sondern aktive Teilnehmer am Lernprozess sind. Wenn den Schülern die Freiheit gegeben wird, zu erforschen, Fragen zu stellen und Hypothesen zu testen, entwickeln sie ein tieferes Verständnis des Themas. Diese Art des Lernens fördert kritisches Denken und Problemlösungskompetenz, da die Schüler dazu angehalten werden, kreativ zu denken und Verbindungen zwischen Konzepten herzustellen, mit denen sie im herkömmlichen Unterricht möglicherweise nicht in Berührung kommen. Diese Überschneidungen und Verbindungen finden innerhalb jeder Phase statt, sind jedoch am ausgeprägtesten, wenn die Schüler mit dem Übergang von einer Phase zur nächsten beginnen. 

Die drei vorgestellten Phasen, die den Schülern bei der Organisation der Open-Ended Challenge Units helfen sollen, bieten sowohl einen Rahmen für die Bewältigung der Herausforderung als auch einen Rahmen, der die Schüler zum Nachdenken über ihre Gedanken anregt. Während jeder Phase konzentrieren sich die Studierenden auf einen bestimmten Aspekt des Problemlösungsprozesses und werden angewiesen, sich vor dem Fortfahren bei Ihnen zu melden, um Ihre Zustimmung einzuholen. Beachten Sie, dass es sich hierbei nicht um einen rein linearen Prozess handelt. Im Verlauf des Wettbewerbs werden die Schüler zwangsläufig zwischen den Phasen hin- und herwechseln, wenn sie auf neue Fragen stoßen oder ihre Pläne verfeinern möchten.

Die Struktur dieser Phasen zwingt die Schüler, ständig darüber nachzudenken, was sie wissen, was sie nicht wissen und was sie lernen müssen, um das Ziel der Herausforderung zu erreichen.

Zwischen Phase 1 und 2 müssen die Studierenden bestimmen, wie sie von ihrer Ideenfindung zu einem konkreten Plan mit Pseudocode gelangen. Für einen erfolgreichen Übergang von der Idee zum Pseudocode sind gründliche, konzeptionelle Kenntnisse der Herausforderung und der mit der Ausführung des Plans verbundenen Verhaltensweisen erforderlich. Das ist Sache. Diese Übergänge schaffen den produktiven Kampf und die Möglichkeit für Fragen und Untersuchungen. Wenn sich die Schüler beispielsweise nicht sicher sind, welche Verhaltensweisen mit der Verwendung von Daten vom AI Vision Sensor verbunden sind oder welche Daten vom Sensor bereitgestellt werden, können sie die zuvor erlernten Ressourcen verwenden, um diese Verhaltensweisen und Daten zu bestimmen.

Zwischen Phase 2 und 3 müssen die Studierenden ihr konzeptionelles Verständnis des Pseudocodes nutzen und diese Verhaltensweisen in Code umsetzen. Dieser Übergang besteht aus mehreren Elementen, die die Schüler bewältigen müssen. Das erste Element ist die direkte Korrelation in ihrem Pseudocode zwischen Verhaltensweisen wie dem Erkennen, ob sich ein roter Buckyball im Blickfeld des Sensors befindet, und der Verwendung des Blocks „Schnappschuss machen“. Das zweite ist die Abfolge dieser Verhaltensweisen. Die Studierenden sollten eine erste Vorstellung von der Abfolge haben, diese wird sich jedoch ändern, wenn sie mit dem Testen und Iterieren ihrer VEXcode-Projekte beginnen. Die Studierenden setzen sich sowohl mit dem taktischen Wissen zur Erstellung eines VEXcode-Projekts als auch mit den konzeptionellen Elementen auseinander, wie Pseudocode in logische Elemente wie bedingte Anweisungen umgewandelt wird. Auch hier werden die Studierenden zwangsläufig mit diesem Prozess zu kämpfen haben. Sie müssen sich auf ihre Gruppe, die Ressourcen, auf die sie Zugriff haben, und ihre eigene Kreativität verlassen, um diese frustrierenden Momente zu überstehen.

Wie bereits erwähnt, sind diese Phasen iterativer Natur und werden viele Male wiederholt. Bedenken Sie, dass diese Übergänge oder die ständige Wiederholung zwischen den Phasen für die Studierenden frustrierend sein können – das ist okay! Produktives Ringen und Lernen durch Entdecken können unangenehm sein, aber Sie sind da, um Ihre Schüler auf diesem Weg zu unterstützen. Wenn Sie mehr über produktives Ringen und offene Challenge-Einheiten sprechen möchten, teilen Sie Ihre Fragen bitte in der PD+ Community oder planen Sie eine 1-zu-1-Sitzung.

Weitere Informationen zu offenen Herausforderungen und deren Durchführung finden Sie in den Anleitungen zur Durchführung der einzelnen Einheiten offener Herausforderungen. Moderationsleitfäden für jede STEM-Laboreinheit finden Sie im Lehrerportal.