Διδασκαλία και εκμάθηση της Επιστήμης των Υπολογιστών με το VEXcode VR

Η Άνοδος της Επιστήμης των Υπολογιστών στην Εκπαίδευση Νηπιαγωγείου-Λυκείου

Η εκπαίδευση στην Επιστήμη των Υπολογιστών επεκτείνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε όλο τον κόσμο, καθώς περισσότερα εκπαιδευτικά συστήματα αναγνωρίζουν την Επιστήμη των Υπολογιστών ως θεμελιώδη δεξιότητα του 21ου αιώνα. Περίπου το 65% των φοιτητών θα εργαστούν σε θέσεις εργασίας που δεν υπάρχουν ακόμη¹. Η εκμάθηση της Επιστήμης των Υπολογιστών είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος² για να προετοιμάσει τους μαθητές για τις δουλειές του σήμερα και του αύριο.

Χρήση του VEXcode VR για τη διδασκαλία της Επιστήμης των Υπολογιστών

Η ανάγκη παρακίνησης και προσέλκυσης περισσότερων φοιτητών, ιδίως φοιτητών από υποεκπροσωπούμενους πληθυσμούς, έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη πολλών πλούσιων³⁴ περιβαλλόντων προγραμματισμού⁵. Αυτά τα περιβάλλοντα οπτικού προγραμματισμού προορίζονται να είναι διαδραστικά και επίσης να διδάσκουν στους μαθητές βασικές δεξιότητες επιστήμης υπολογιστών, όπως αλγόριθμους, μεταβλητές και αφαίρεση. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά περιβάλλοντα προγραμματισμού και η έρευνα^{έχει δείξει ότι είναι επιτυχημένα στη διδασκαλία} επιστήμης των υπολογιστών και των STEM. Η έρευνα μας λέει επίσης ότι υπάρχουν συγκεκριμένα στοιχεία⁷ που οδηγούν στην επιτυχία αυτών των διαδραστικών, οπτικών περιβαλλόντων. Αυτά τα στοιχεία έχουν εφαρμοστεί όλα στην ανάπτυξη του VEXcode VR.

Καταρχάς, το VEXcode VR χρησιμοποιεί τον προγραμματισμό ως μεταφορά ενός κομματιού παζλ⁸ που παρέχει ενδείξεις στον χρήστη σχετικά με το πώς και πού μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι εντολές. Αυτό εξαλείφει τα συντακτικά σφάλματα που είναι κοινά σε πολλές άλλες γλώσσες και περιβάλλοντα προγραμματισμού.

VEXcode VR ενθαρρύνει τους μαθητές να πειραματίζονται και να^{τα προγράμματά τους, οδηγώντας σε μεγαλύτερη συμμετοχή -- τους πρώτους 5 μήνες από την κυκλοφορία του VEXcode VR, έχουν υλοποιηθεί πάνω από 10 εκατομμύρια έργα. Άλλα πλεονεκτήματα του VEXcode VR περιλαμβάνουν τη δυνατότητα γρήγορης εκτέλεσης έργων, προβολής του αποτελέσματος, επεξεργασίας του έργου και επανεκτέλεσής του. Η ύπαρξη αυτού του στενού βρόχου ανατροφοδότησης10 έχει αποδειχθεί ένας αποτελεσματικός τρόπος διδασκαλίας της Επιστήμης των Υπολογιστών.}

Αποτελεσματικό Πρόγραμμα Σπουδών - Επιστήμη Υπολογιστών Επιπέδου 1 του VEX - Μάθημα Εικονικής Πραγματικότητας με Μπλοκ με VEXcode

Το VEX's Computer Science Level 1 - Blocks with VEXcode VR είναι ένα πρόγραμμα σπουδών που ο καθένας μπορεί να διδάξει και ο καθένας μπορεί να μάθει. Σχεδιασμένο για μαθητές διαφορετικών ενδιαφερόντων και επιπέδων εμπειρίας, οι μαθητές μαθαίνουν βασικές έννοιες της επιστήμης των υπολογιστών καθώς προγραμματίζουν το ρομπότ εικονικής πραγματικότητας. Τα μαθήματα και οι ενότητες στο Επιστήμη Υπολογιστών Επίπεδο 1 - Μπλοκ με VEXcode VRέχουν σχεδιαστεί για να επιτρέπουν στους μαθητές να εργάζονται ανεξάρτητα σε κάθε μάθημα - επιτρέποντάς του να υλοποιηθεί με πολλαπλούς τρόπους (π.χ. μεικτό, σύγχρονο, ασύγχρονο).

Τα μαθήματα εισάγονται με τους μαθησιακούς στόχους και τον καθορισμό ενός κοινού στόχου. Αυτός ο κοινός στόχος καθορίζεται με ένα εισαγωγικό βίντεο στην αρχή κάθε ενότητας. Αυτό το βίντεο θέτει θεματικές περιοχές, εργασίες και πλαίσια εργασιών που τοποθετούν εκπαιδευτικούς και μαθητές «στην ίδια σελίδα». Η έρευνα¹¹ μας λέει ότι η διασφάλιση ότι οι μαθητές και οι εκπαιδευτικοί μοιράζονται αυτήν την παρόμοια εστίαση είναι ένα σημαντικό μέρος της διδασκαλίας και της μάθησης. Επιπλέον, αυτή η προσέγγιση επικεντρώνει το μάθημα γύρω από την κατασκευή στο πρόβλημα από τους μαθητές. Στο μάθημα Επιστήμη Υπολογιστών Επίπεδο 1 - Μπλοκ με VEXcode VRη έμφαση δίνεται στη σκέψη των μαθητών εννοιολογικά αντί απλώς να «μαντεύουν και να ελέγχουν» πώς να φτάσουν σε μια απάντηση.

Η άμεση διδασκαλία¹³ βοηθά στη συνέχεια τους μαθητές να ξεκινήσουν παρέχοντας βήμα προς βήμα οδηγίες για το πώς να προσεγγίσουν τα μαθήματα κάθε ενότητας. Αυτή η προσεκτική αλληλουχία της μάθησης¹⁴ δίνει έμφαση στην κατανόηση, αντί να καλύπτει επιφανειακά πολλαπλά θέματα.

Η υπόλοιπη δομή του μαθήματος χρησιμοποιεί μια προσέγγιση μερικής σκαλωσιάς¹⁵ για να βοηθήσει τους μαθητές να κατασκευάσουν μια λύση στην πρόκληση του κωδικοποίησης ενοτήτων. Η προηγουμένως εφαρμοσμένη άμεση διδασκαλία αναδεικνύει όλες τις δεξιότητες και τις έννοιες που απαιτούνται για την επίλυση της πρόκλησης της κωδικοποίησης μονάδων. Για παράδειγμα, κάθε μάθημα περιέχει παραδείγματα κώδικα υψηλής ποιότητας για χρήση, μελέτη και τροποποίηση από τους μαθητές. Με την πρόκληση κωδικοποίησης ενοτήτων, οι εκπαιδευτικοί έχουν την ευκαιρία να δουν πόσο καλά μπορούν οι μαθητές να εφαρμόσουν όσα έχουν μάθει σε κάθε μάθημα.

Η διαμορφωτική αξιολόγηση ενσωματώνεται σε κάθε μάθημα και ενότητα, παρέχοντας τόσο στον μαθητή όσο και στον εκπαιδευτικό την ευκαιρία να ελέγξουν την κατανόηση των μαθητών και να εντοπίσουν τις μαθησιακές ανάγκες, επιτρέποντας στους εκπαιδευτικούς να προσαρμόσουν κατάλληλα τη διδασκαλία. Η διαμορφωτική αξιολόγηση παρέχει στους εκπαιδευτικούς τα μέσα και την ευκαιρία να αποκτήσουν το σωστό είδος πληροφοριών που χρειάζονται για να καθοδηγήσουν τη διδασκαλία τους, οδηγώντας έτσι σε υψηλότερα μαθησιακά αποτελέσματα¹⁶. Επιπλέον, οι εκπαιδευτικοί που χρησιμοποιούν διαμορφωτική αξιολόγηση είναι καλύτερα προετοιμασμένοι να ανταποκριθούν στις ανάγκες των διαφορετικών μαθητών – συμβάλλοντας έτσι στην επίτευξη στα αποτελέσματα των μαθητών.

Το VEXcode VR και το μάθημα Επιστήμης Υπολογιστών Επιπέδου 1 - Μπλοκ με VEXcode VRτου VEX έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν στις τάξεις Επιστήμης Υπολογιστών ένα συνδεδεμένο δίκτυο πόρων που έχουν σχεδιαστεί για να υποστηρίζουν όλους τους μαθητές και τις τάξεις. Επιπλέον, η σύνδεση μεταξύ της Επιστήμης Υπολογιστών και της ρομποτικής είναι σαφής· οι μαθητές έχουν την ικανότητα να προγραμματίζουν τα ρομπότ τους ώστε να εκτελούν πολύπλοκες εργασίες. Ενώ η εκτέλεση σύνθετων εργασιών μπορεί να είναι ο σκοπός, τα μέσα περιλαμβάνουν την αποσύνθεση αυτών των εργασιών σε μικρότερα μέρη και στη συνέχεια την επαναληπτική συνένωσή τους για τη δημιουργία μιας λύσης -- όλα ακρογωνιαίο λίθο της Επιστήμης των Υπολογιστών και της Υπολογιστικής Σκέψης.