Verwendung von VEX GO zur Unterstützung des Unterrichts von Lese- und Schreibkompetenz und mathematischem Denken – VEX-Bibliothek

In den Grundschuljahren liegt oft ein starker Schwerpunkt auf der Vermittlung von Lese- und Schreibfähigkeiten und Mathematik. Während Rechtschreibung, Sichtwörter und flüssige Sprachkompetenz für die Entwicklung der Lese- und Schreibkompetenz junger Schüler wichtig sind, geht es bei der Lese- und Schreibkompetenz um mehr als nur diese Elemente. Zur Lese- und Schreibkompetenz gehören auch Sprachkenntnisse wie Sprechen und Zuhören sowie visuelle und schriftliche Fähigkeiten, die beim Schreiben eine Rolle spielen.¹ Ebenso sind mathematische Fakten, Rechenkenntnisse und Operationen zwar grundlegend für das Erlernen der Mathematik, aber sie sind nur ein Teil des Puzzles. Mathematisches Denken umfasst räumliches Denken und Abstraktion sowie Dinge wie visuell-motorische Fähigkeiten oder die Fähigkeit, Zahl und Menge zu verbinden.²

Wenn jedoch Bedenken hinsichtlich der Lese- und Schreibkompetenz oder der Mathematikleistungen (oder deren Mangel) bestehen, besteht der erste Instinkt oft darin, den Lehrplan einzuschränken – zum Beispiel hat „No Child Left Behind“ (NCLB) die Zuteilung der Unterrichtszeit in Richtung Mathematik und Lesen verlagert Themenziele durch die neuen Rechenschaftssysteme.³Während Verschiebungen wie diese oft gut gemeint sind, berücksichtigen sie nicht unbedingt das Gesamtbild des Lernens und der Entwicklung der Schüler oder die Entwicklung der Lese- und Schreibfähigkeit und des mathematischen Denkens im Laufe der Zeit.

Infografik zur Veranschaulichung wichtiger Forschungsergebnisse im Bildungsbereich mit Diagrammen und Statistiken, die Trends und Erkenntnisse hervorheben, die für das Lehren und Lernen relevant sind.

Führungsfunktion und grundlegende Fähigkeiten

Der Lese- und Schreibkompetenz und dem mathematischen Denken sowie einem Großteil dessen, was typischerweise als „Schulverhalten“ gilt, liegen Dinge wie exekutive Funktionen, Arbeitsgedächtnis, motorische Fähigkeiten und räumliche Fähigkeiten zugrunde.⁴ Diese grundlegenden Lernkomponenten werden oft als Prädiktoren für den Schulerfolg angesehen, wenn es um die Gestaltung von Lehrplänen geht. Sie erhalten im Schulalltag kaum Zeit oder Raum, geschweige denn sind sie in den Lese- und Schreibunterricht oder den Mathematikunterricht eingebettet. Es ist jedoch bekannt, dass räumliche Fähigkeiten ein Indikator für mathematische Leistungen sind, motorische Fähigkeiten eine Voraussetzung für das Schreiben sind und exekutive Funktionen es den Schülern ermöglichen, sich auf eine Lesepassage zu konzentrieren, ein unbekanntes Wort zu entschlüsseln und die Bedeutung eines Satzes zu verstehen.⁵

Der Begriff exekutive Funktion umfasst eine Reihe von Fähigkeiten und Prozessen, darunter Selbstkontrolle (z. B. einen Impuls stoppen und etwas anderes tun), kognitive Flexibilität (z. B. das Wechseln oder Wechseln von einer Aktivität zu einer anderen) und das Arbeitsgedächtnis (die Prozesse, die zum Aufrechterhalten erforderlich sind). Informationen verfolgen, während wir damit arbeiten).⁶ Im Zusammenhang mit der exekutiven Funktion stehen motorische und räumliche Fähigkeiten sowie die zugrunde liegenden kognitiven Prozesse, die in die Bewegung und unsere Wahrnehmung von Objekten und deren Bewegungen einfließen.⁷ All dies ist am Lernen der Schüler im Klassenzimmer sowie insbesondere an der Lese- und Schreibkompetenzentwicklung und der Mathematikentwicklung beteiligt.⁸

Exekutivfunktion im Kontext

Stellen Sie sich zum Beispiel die Aufgabe eines Schülers vor, der an einem Schreibtisch sitzt, einen Satz liest und eine Antwort schreibt.

Motorische Fähigkeiten sind erforderlich, damit der Schüler über die Rumpfstabilität verfügt, um aufrecht an einem Schreibtisch zu sitzen, und über die Feinmotorik, um einen Bleistift zum Schreiben zu halten, zu greifen und zu kontrollieren.
Räumliche Fähigkeiten sind erforderlich, um die schriftliche Antwort auf der Zeile auf dem Papier zu positionieren und innerhalb eines vorgegebenen Raums mit lesbaren Buchstaben zu schreiben. Visuell-räumliche Fähigkeiten sind erforderlich, damit die Schüler ihre Schrift auf dem Papier festhalten und nicht abschreiben oder mit ihrem Schreiben von einer Zeile zur nächsten wechseln können.
Zum Lesen und Verstehen des Satzes ist ein Arbeitsgedächtnis erforderlich, um eine Antwort präzise formulieren zu können.
Selbstbeherrschung ist notwendig, damit der Schüler sich um die anstehende Aufgabe kümmern kann und nicht aufsteht und etwas Aufregenderes mit ihm macht oder davon träumt, was er nach der Schule tun wird.
Kognitive Flexibilität ist erforderlich, um Phonetik und Sprachkenntnisse korrekt anzuwenden (z. B. ist der Plural von „bus“ „busses“, der Plural von „day“ jedoch „days“), um den Satz genau zu lesen und eine angemessene und lesbare Antwort zu schreiben.⁹

Ein ähnliches Muster zeigt sich in der Mathematik, wo Schüler Zahlen interpretieren, im Kopf behalten, Berechnungen durchführen und genaue Antworten schreiben müssen. Und sobald es sich um ein Wortproblem handelt, erhöht die kognitive Belastung durch Lesen, Interpretieren des Problems und die Anwendung von Sprach- und Zahlensinn darauf, um die richtige Antwort zu berechnen und zu schreiben, die Bedeutung dieser grundlegenden Fähigkeiten. Die gute Nachricht ist, dass Dinge wie räumliche Fähigkeiten durch Übung und Feedback verbessert werden können,¹⁰ , und dass Übung auf unzählige Arten durchgeführt werden kann – einschließlich Aufbau, Codierung und praktisches MINT-Lernen mit VEX GO .

Diagramm zur Veranschaulichung wichtiger Forschungskonzepte im Bildungsbereich mit beschrifteten Elementen und Flussdiagrammen zur Verbesserung des Verständnisses pädagogischer Methoden.

Grundlegende Fähigkeiten, Führungsfunktion und VEX GO

Das Bauen mit VEX GO erfordert viele grundlegende Fähigkeiten für die Schulreife sowie die Entwicklung von Lese- und Schreibfähigkeiten und Mathematik. Betrachten Sie beispielsweise die Aufgabe, einen Code Base-Roboter anhand von Build-Anweisungen zu erstellen. Zur Erreichung dieses Ziels sind viele Dinge erforderlich, darunter:

Feinmotorik ist erforderlich, um die Teile aufzunehmen und effektiv miteinander zu verbinden. Wenn Sie das Pin-Tool verwenden, werden motorische Fähigkeiten benötigt, um das Werkzeug zu manipulieren und beispielsweise Pins erfolgreich zu entfernen.
Um die realen Teile in der Hand mit dem Diagramm der Teile in der Bauanleitung in Einklang zu bringen, sind räumliche Fähigkeiten erforderlich. Mithilfe von Wahrnehmungsfähigkeiten werden die Teile so bewegt und gedreht, dass sie dem Winkel und der Ausrichtung des Diagramms entsprechen.
Visuell-räumliche Fähigkeiten sind erforderlich, um zu wissen, wie, wann und wo Teile des Roboters zum Bau zusammengefügt werden müssen. Das räumliche Arbeitsgedächtnis ist daran beteiligt, Teile an den richtigen Stellen zu verbinden, was auch Transformationsfähigkeiten erfordern kann.
Um den mehrstufigen Anweisungen zu folgen, sind Sprach- und Zuhörfähigkeiten sowie Selbstbeherrschung erforderlich, um bei der Aufgabe zu bleiben, den Bauanweisungen zu folgen und mit einem Partner zusammenzuarbeiten. Die räumliche Sprache wird verwendet, um zu beschreiben, wie Teile beim Bauen zusammenpassen.
Für die Auswahl der richtigen Anzahl an Teilen für jeden Schritt werden Rechenfähigkeiten und räumliche Sprache zur Beschreibung ihres Zusammenspiels eingesetzt.
Kognitive Flexibilität und visuell-räumliche Fähigkeiten sind erforderlich, um zu bestimmen, wie das Gebäude repariert werden kann, wenn es nicht wie beabsichtigt zusammenpasst, oder um mit dem nächsten Teil des Bauprozesses fortzufahren.

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Sobald wir den Roboter so programmieren, dass er auf einem Feld von einem Ort zum anderen fährt, werden diese Fähigkeiten auf zusätzliche Weise gestärkt, darunter:

Um das Feld und die Codebasis in der richtigen Position und Ausrichtung aufzustellen, sind räumliche Fähigkeiten erforderlich. Die räumliche Sprache wird verwendet, um die Aufgabe oder die Bewegungsrichtung zu beschreiben, die der Roboter benötigt, um an den richtigen Ort zu fahren.
Um den Weg des Roboters zu planen, sind visuell-räumliche Fähigkeiten erforderlich. Dies wird mit den zum Schreiben erforderlichen motorischen und räumlichen Fähigkeiten kombiniert, um den Plan auf einem Ausdruck zu dokumentieren.
Um den Roboter einzuschalten und das Gerät mit VEXcode GO zum Verbinden und Ziehen von Blöcken in das Projekt zu verwenden, sind motorische Fähigkeiten erforderlich.
Zum Erstellen des Projekts in VEXcode GO sind Arbeitsgedächtnis und motorische Fähigkeiten erforderlich, um den Roboter entsprechend dem Plan zu codieren. Die Schüler müssen sich merken, was die einzelnen Blöcke bewirken und wie sie sie verbinden, um eine Sequenz zu erstellen, die die jeweilige Aufgabe erfüllt.
Rechenfähigkeiten werden verwendet, um die richtigen Parameter in die Blöcke einzugeben, um das gewünschte Verhalten zu erreichen (z. B. Ändern des Parameters des Blocks [Fahren für] auf 300 mm, damit der Roboter eine bestimmte Distanz zurücklegt).
Um den mehrstufigen Anweisungen zu folgen, sind Sprach- und Zuhörfähigkeiten sowie Selbstbeherrschung erforderlich, um sich auf die gegebene Aufgabe zu konzentrieren und das Problem gemeinsam mit einem Partner zu lösen.
Kognitive Flexibilität und visuell-räumliche Fähigkeiten sind erforderlich, um zu bestimmen, wie das Projekt zu debuggen ist, wenn sich der Roboter nicht wie beabsichtigt bewegt, oder um mit dem nächsten Teil der Codierungsherausforderung fortzufahren.

Die Aktivitäten zum Bauen und Codieren eines Roboters zur Erfüllung einer Aufgabe beinhalten nicht nur viele grundlegende Fähigkeiten, VEX GO kann auch zur Stärkung spezifischer akademischer Fähigkeiten verwendet werden und um die Motivation und das Engagement praktischer Erfahrungen zu nutzen, um das Lernen in anderen Bereichen zu unterstützen Bereiche. Alle oben genannten Praktiken werden weiterhin berücksichtigt und zusätzlich durch Lese- und Schreibfähigkeiten oder Mathematikkenntnisse verbessert, wenn VEX GO-Materialien verwendet werden, um Dinge zu tun wie:

Erstellen Sie einen Build, um äquivalente Brüche auf greifbare Weise zu erkunden
Bauen Sie eine funktionierende Uhr, um das Zeitzählen zu üben
Konstruieren Sie eine schiefe Ebene, um das Messen und/oder Umrechnen zu üben
Üben Sie das Plotten von Koordinaten, indem Sie ein „BattleBoats“-Spiel konstruieren und spielen
Codieren Sie die Anzahl der Radumdrehungen, die erforderlich sind, um den Roboter über eine bestimmte Distanz zu fahren
Spielen Sie eine Geschichte mit VEX GO-Teilen nach, um Charaktere oder Schauplätze zu konstruieren und so das Leseverständnis zu demonstrieren
Schreiben Sie einen Protokolleintrag über jede Phase des Lebenszyklus eines Frosches, den Sie gebaut haben
Erstellen und beschreiben Sie einen Lebensraum für ein motorisiertes Lebewesen
Schreiben Sie Bauanweisungen für das, was Sie gebaut haben, damit ein Partner dasselbe erstellen kann

Diagramm zur Veranschaulichung wichtiger Forschungskonzepte im Bildungsbereich mit beschrifteten Abschnitten und visuellen Elementen, die das Verständnis des Themas verbessern.

Jedes dieser Beispiele zeigt Wege auf, wie man Schüler nicht nur auf das Erlernen von MINT-Fächern vorbereiten kann, sondern MINT-Fächer auch zum Erlernen und Entwickeln anderer Fähigkeiten nutzen kann. Wenn den Schülern zusätzliche praktische Möglichkeiten geboten werden, sich am integrierten Lernen zu beteiligen, können sie „mehr neuronale Verbindungen herstellen und dem Lernen und den vermittelten Konzepten mehr Bedeutung verleihen“.¹¹ Je mehr Berührungspunkte in einer Aktivität vorhanden sind, desto tiefer kann das Lernen sein. Und wenn Schüler in der Lage sind, offene Gespräche über ihre Arbeit zu führen und eine emotionale Verbindung zu dem herzustellen, was sie tun, wird ihr Lernen noch tiefer gehen.

VEX GO entspricht den Lehrplanzielen

Anders ausgedrückt: Hier sind einige wichtige Bewertungskriterien, die häufig in Klassenzimmern verwendet werden, sowie Aktivitäten, die mit VEX GO durchgeführt werden können, um sie daran anzupassen.

Sprache und Alphabetisierung:¹²

Spricht effektiv und verwendet dabei einen zunehmend präziseren Wortschatz. – Jedes Mal, wenn die Schüler innerhalb ihrer Gruppe über eine Konstruktion oder ein Programmierprojekt sprechen oder während der Spielpause oder im Abschnitt „Teilen“ einer STEM-Laboreinheit ihr Wissen teilen (z. B. wenn sie darüber sprechen, wie sich der Roboter bewegen muss, um im Mars Rover – Surface Operations STEM-LaboreinheitProben zu sammeln), verwenden sie räumliche, beschreibende und präzise Sprache, um ihre Ideen zu erklären, Vorhersagen zu treffen und Fragen zu beantworten.
Versteht und interpretiert oder reagiert auf fiktionale und nicht-fiktionale Texte – Die Einführung in das Bauen in STEM Lab Unit beschäftigt sich mit einer Geschichte, um die Schüler über die Merkmale und Funktionen des VEX GO Kits zu informieren, und führt sie durch ihren ersten Bau mit Kit-Teilen. In der Creature Feature Activity Series beschreiben die Schüler in kreativer Schreibarbeit, wie ihr Bauwerk mit den Merkmalen einer imaginären Insel zusammenhängt.
Schreibt für verschiedene Zwecke in verschiedenen Formaten – Durch die Verwendung von VEX GO-Druckvorlagen zur Unterstützung der Pfadplanung und Projektdokumentation sowie von Kommentaren in einem VEXcode GO-Projekt wie denen in der Parade Float STEM Lab Unit üben die Schüler das Schreiben und Zeichnen, um ihre Codierungsprojekte detailliert darzustellen. Darüber hinaus können Schüler durch Aktivitäten wie das Schreiben eines Feldtagebucheintrags in der Fun Frogs STEM Lab Unit ihre Bauprojekte kreativer beschreiben.
Sammelt und verwendet Informationen für Forschungszwecke – Die Schüler sammeln Daten durch Aktivitäten und Experimente wie in „ Simple Machines STEM Lab Unit oder „ Look Alike STEM Lab Unit“ und verwenden diese Informationen dann für ihre Diskussionen und zum Beantworten von Fragen zu ihrem Lernfortschritt während der Abschnitte „Mid-Play Break“ und „Share“ der Labs.

Mathematisches Denken:¹³

Wendet Konzepte und Strategien an, um mathematische Probleme zu lösen – In der STEM-Laboreinheit zu den Brüchen konstruieren die Schüler eine Konstruktion und verwenden Teile des VEX GO Kit, um gleichwertige Brüche zu untersuchen, indem sie die Brüche nach Größe vergleichen.
Kommuniziert und repräsentiert mathematisches Denken – Während die Schüler anhand von Bauanweisungen bauen, verwenden sie räumliche Sprache, um mit ihrem Partner über die Teile, ihre Ausrichtung, Menge, Form, Größe usw. zu kommunizieren. Bei Aktivitäten wie denen in der Ocean Emergency STEM Lab Unitplanen und konstruieren die Schüler einen Pfad. Dabei verwenden sie mündliche und schriftliche Beschreibungen sowie räumliche und numerische Sprache, um zu besprechen, wie sie ihren Roboter effektiv programmieren können, damit er den Pfad entlangfährt.
Erforscht und löst räumliche Probleme mithilfe von manipulativen Mitteln, Zeichnungen und räumlicher Sprache. – Entdeckungsaktivitäten wie Flaggen umdrehen“, Drehen“, und Symmetrie bieten den Schülern Übungsmöglichkeiten in Symmetrie, Spiegelungen und Drehung. Schüler können mit Spielen wie dem in der STEM-Laboreinheit „ Battle Boats“die Verwendung von Koordinaten zum Lokalisieren von Punkten auf einem Raster erkunden.
Verwendet Werkzeuge und Techniken zum Schätzen und Messen. – Jedes Mal, wenn Schüler ein Projekt planen, um den VEX GO-Roboter an einen bestimmten Ort zu fahren, müssen sie die Entfernung verarbeiten, die sie zurücklegen müssen, um ihr Ziel zu erreichen, und diese Schätzung oder Messung in ihr Projekt eingeben effektiv codieren. In der Code Base STEM Lab Unit codieren die Schüler die Code Base, um einen Slalomkurs zu bewältigen, indem sie Fahr- und Wendedistanzen in Millimetern, Zoll oder Grad codieren.

Diagramm zur Veranschaulichung von Forschungsmethoden im Bildungsbereich, das verschiedene Ansätze und Techniken für effektives Lernen und Bewerten vorstellt.

Die Vielseitigkeit von VEX GO als Lehrmittel ermöglicht es Lehrern, MINT-Fächer in viele Bereiche ihres Klassenzimmers zu integrieren, einschließlich Lesen und Schreiben und Mathematik. Ob in einem Lernzentrum oder als Teil einer ganzen Klassenstunde, VEX GO bietet Lehrern und Schülern die Möglichkeit, eine Fülle grundlegender Fähigkeiten zu üben und Feedback zu erhalten, um Lernen und Entwicklung zu unterstützen. Um mehr über exekutive Funktionen, räumliche und motorische Fähigkeiten und ihren Zusammenhang mit dem Lernen zu erfahren, sehen Sie sich die Interviews mit Claire Cameron, Autorin von Hands On, Minds On, in der PD+-Videobibliothek an.

¹ Dichtelmiller, Margo L., et. al. Das Arbeitsprobensystem Vorschule bis zur dritten Klasse: Omnibus-Richtlinien. 4. Auflage, Pearson, 2001.

² Cameron, Claire E. Hands on, minds on: Wie exekutive Funktionen, motorische und räumliche Fähigkeiten die Schulreife fördern. Teachers College Press, 2018.

³ Dee, Thomas S., et al. „Die Auswirkungen von No Child Left Behind auf Schüler, Lehrer und Schulen [mit Kommentaren und Diskussionen].“ Brookings-Artikel zur Wirtschaftstätigkeit (2010): 149-207.

⁴ ² Cameron, Claire E. Hands on, minds on: Wie exekutive Funktionen, motorische und räumliche Fähigkeiten die Schulreife fördern. Teachers College Press, 2018.

⁵ Cameron, Claire E. Interview von Jason McKenna. Interview mit Claire Cameron Teil 2: Führungsfunktion, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-2-executive-function.

⁶ Ebd.

⁷Ebd.

⁸Cameron, Claire E. Hands on, minds on: Wie exekutive Funktionen, motorische und räumliche Fähigkeiten die Schulreife fördern. Teachers College Press, 2018.

⁹ Cameron, Claire E. Interview von Jason McKenna. Interview mit Claire Cameron Teil 4: Räumliche Fähigkeiten, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-4-spatial-skills.

¹⁰ Cameron, Claire E. Interview von Jason McKenna. Interview mit Claire Cameron Teil 8: Wichtige Erkenntnisse, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-8-key-takeaways.

¹¹ Dichtelmiller, Margo L., et. al. Das Arbeitsprobensystem Vorschule bis zur dritten Klasse: Omnibus-Richtlinien. 4. Auflage, Pearson, 2001.

¹² Ebd.