Dans les unités de laboratoire STEM comme la Clean Water Mission, les étudiants entrent dans le monde des défis ouverts. Ces défis invitent les élèves à plonger dans les concepts qu’ils maîtrisent, en utilisant leurs connaissances de manière dynamique et exploratoire. Après avoir terminé de nombreux laboratoires d'introduction aux STEM comme Treasure Hunt et Castle Crasher, les étudiants ont construit une base solide. Ils ont appris les fonctionnalités d'EXP, maîtrisé les composants techniques et codé en VEXcode avec des concepts tels que le séquençage et les variables. Lorsque les élèves abordent leur premier défi ouvert, ils sont équipés des outils et de la compréhension nécessaires pour le relever. Désormais, avec toutes ces connaissances à leur disposition et la capacité de rechercher des informations supplémentaires, les étudiants sont prêts à aller au-delà des conseils détaillés fournis dans les unités précédentes.
Les défis ouverts sont exactement ce que leur nom indique : ouverts. Les étudiants sont confrontés à un problème du monde réel et à un cadre pour l’aborder, mais les chemins qu’ils choisiront seront aussi divers que leur propre réflexion. C’est dans cette variété d’approches et de solutions que la véritable magie opère. L'apprentissage et la découverte dans ces unités sont profondément liés à l'activité elle-même, influencés par le contexte et la culture de la classe.1 Au fur et à mesure que les élèves font la transition vers ces défis, ils commencent le voyage de préparation à l'apprentissage futur et, par extension, à leur future carrière potentielle.2
Apprendre dans un défi ouvert
Le processus en trois phases que suivent les étudiants dans un défi ouvert est conçu pour alimenter leur apprentissage. Ces défis visent à pousser les étudiants vers une lutte productive un espace où ils peuvent développer des habitudes critiques comme la persévérance, la pensée flexible et l’apprentissage actif. Cette lutte peut être difficile, conduisant parfois à la frustration lorsque les étudiants parcourent le processus. Il peut être tentant d’intervenir et de proposer des solutions, mais le véritable succès dans la résolution de ces problèmes réside dans le fait de guider les étudiants avec des questions qui les aident à gérer eux-mêmes leurs frustrations – et non si vous fournissez une solution.
Promouvoir la lutte productive
L'environnement de la classe, y compris la relation entre l'enseignant et l'élève, joue un rôle crucial pour aider les élèves à traverser des difficultés productives.3 Ces difficultés encouragent les élèves à confronter et à étendre leurs connaissances et compétences existantes, ainsi que leur capacité à communiquer leurs doutes et leurs frustrations.4 Au fur et à mesure qu'ils découvrent le capteur de vision AI, les composants VEX EXP, les STEM du monde réel, le codage et même leurs propres compétences socio-émotionnelles, votre rôle en tant qu'enseignant est de vous tenir à leurs côtés. En observant, en vérifiant et en posant des questions pertinentes, vous pouvez vous assurer que les étudiants se sentent soutenus et entendus tout au long du processus.5
Apprendre par la découverte
Les élèves apprennent par la découverte en s’engageant activement dans le matériel et les concepts d’une manière qui encourage l’exploration et l’enquête, comme cela est présenté dans ces défis ouverts. Cette approche de l’apprentissage permet aux étudiants de s’approprier leur parcours éducatif, car ils ne sont pas de simples récepteurs d’informations mais des participants actifs au processus d’apprentissage. Lorsque les élèves ont la liberté d’explorer, de poser des questions et de tester des hypothèses, ils développent une compréhension plus approfondie du sujet. Ce type d’apprentissage favorise la pensée critique et la résolution de problèmes, car les élèves sont encouragés à penser de manière créative et à établir des liens entre des concepts qu’ils pourraient ne pas rencontrer dans le cadre d’un enseignement traditionnel. Ces croisements et connexions se produisent au sein de chacune des phases, mais sont plus prononcés lorsque les élèves commencent leur transition d’une phase à une autre.
Les trois phases présentées pour aider les élèves à s'organiser dans les unités de défi ouvert contribuent à fournir à la fois un cadre pour relever le défi ainsi qu'un cadre pour encourager les élèves à réfléchir à leur réflexion. Au cours de chaque phase, les étudiants se concentreront sur un aspect particulier du processus de résolution de problèmes et seront invités à vous contacter pour approbation avant de passer à autre chose. Notez qu’il ne s’agit pas d’un processus purement linéaire. Les élèves passeront inévitablement d’une phase à l’autre tout au long du défi à mesure qu’ils découvriront de nouvelles questions ou chercheront à affiner leurs plans.
La structure de ces phases oblige les élèves à réfléchir constamment à ce qu’ils savent, à ce qu’ils ne savent pas et à ce qu’ils doivent apprendre pour atteindre l’objectif du défi.
Phase 1 : Planification
La première étape pour résoudre un défi est de comprendre le défi et d’élaborer un plan. L’objectif de la phase 1 est que les élèves documentent et présentent des solutions possibles pour résoudre le défi.
Entre les phases 1 et 2, les étudiants doivent déterminer comment passer de leur idéation à un plan concret avec du pseudo-code. Une transition réussie de l’idée au pseudo-code nécessite une connaissance approfondie et conceptuelle du défi et des comportements associés à l’exécution du plan. C'est une chosedifficile à. Ces transitions sont celles qui créent la lutte productive et l’opportunité de questions et d’investigations. Par exemple, si les étudiants ne savent pas quels comportements sont impliqués dans l’utilisation des données du capteur de vision IA ou quelles données sont fournies par le capteur, les étudiants peuvent utiliser les ressources précédemment apprises pour déterminer ces comportements et ces données.
Phase 2 : Pseudocodage
L’étape suivante consiste à décomposer le plan en étapes composantes. L’objectif de la phase 2 est que les élèves documentent et présentent un pseudo-code détaillé montrant les étapes et les comportements nécessaires pour mettre en œuvre leur plan pour relever le défi.
Entre les phases 2 et 3, les étudiants doivent prendre leur compréhension conceptuelle du pseudo-code et transformer ces comportements en code. Cette transition comporte de nombreux éléments sur lesquels les étudiants doivent travailler. Le premier élément est la corrélation directe dans leur pseudo-code entre des comportements tels que voir si une Buckyball rouge est dans le champ de vision du capteur et l’utilisation du bloc Prendre un instantané. La deuxième est la séquence de ces comportements. Les étudiants doivent avoir une idée de départ de la séquence, mais cela changera à mesure qu'ils commenceront à tester et à itérer sur leurs projets VEXcode. Les étudiants sont confrontés à la fois aux connaissances tactiques de la création d'un projet VEXcode et aux éléments conceptuels de la manière de transformer le pseudo-code en éléments logiques tels que les instructions conditionnelles. Encore une fois, les étudiants auront inévitablement du mal à traverser ce processus. Ils doivent s’appuyer sur leur groupe, sur les ressources auxquelles ils ont accès et sur leur propre créativité pour surmonter ces moments frustrants.
Phase 3 : Construction et tests
L’étape suivante consiste à créer et à tester un projet VEXcode pour résoudre le défi. L'objectif de la phase 3 est que les élèves créent un projet VEXcode qui relève le défi, en se basant sur le plan et le pseudo-code qu'ils ont créés précédemment.
Comme mentionné précédemment, ces phases sont de nature itérative et seront répétées plusieurs fois. N’oubliez pas que les élèves peuvent être frustrés par ces transitions ou par l’itération constante entre les phases – c’est normal! La lutte productive et l’apprentissage par la découverte peuvent être inconfortables, mais vous êtes là pour soutenir vos élèves tout au long du parcours. Si vous souhaitez parler davantage de la lutte productive et des unités de défis ouverts, veuillez partager vos questions dans la communauté PD+ ou planifier une session 1 contre 1.
Pour plus d’informations sur les défis ouverts et leur facilitation, consultez les guides de facilitation de chacune des unités de défis ouverts. Des guides d'animation sont disponibles dans le portail des enseignants pour chaque unité de laboratoire STEM.