Abstrak
Robotika pendidikan berpotensi menjadi landasan pendidikan STEM karena kemampuannya menyediakan pembelajaran langsung berbasis proyek melalui kurikulum interdisipliner. Penelitian telah menunjukkan bahwa sikap siswa terhadap pembelajaran STEM menurun seiring kemajuan mereka dalam sistem pendidikan kita; menumbuhkan sikap positif terhadap topik STEM sangat penting bagi siswa usia sekolah dasar. Mengintegrasikan kurikulum robotika dengan mata pelajaran STEM telah terbukti memberikan banyak manfaat pembelajaran positif bagi siswa sekaligus meningkatkan persepsi siswa terhadap topik ini. Dalam penelitian ini, 104 siswa mulai dari kelas tiga hingga lima berpartisipasi dalam proyek penelitian untuk mengidentifikasi apakah persepsi siswa terhadap topik STEM akan berubah setelah enam minggu kurikulum robotika. Siswa diberikan survei awal untuk mengevaluasi sikap terhadap matematika, sains, teknik, dan keterampilan abad ke-21. Setiap tingkatan kemudian menyelesaikan kurikulum robotika menggunakan paket kelas robot VEX GO dan laboratorium serta aktivitas STEM kurikulum VEX GO. Setelah enam minggu pelajaran, siswa diberikan pertanyaan pasca-survei yang sama untuk mengevaluasi apakah sikap mereka telah berubah. Hasilnya menunjukkan peningkatan signifikan terhadap sikap siswa di seluruh mata pelajaran STEM, serta peningkatan yang dirasakan dalam kreativitas, keterlibatan, kerja sama tim, dan ketekunan.
Perkenalan
Robotika telah semakin terintegrasi ke sekolah dasar dan menengah di seluruh Amerika Serikat dalam beberapa tahun terakhir, didorong oleh laporan dan kebijakan nasional. Pada tahun 2015, Yayasan Sains Nasional menyatakan bahwa perolehan pengetahuan dan keterampilan sains, teknologi, teknik, dan matematika (STEM) semakin penting bagi warga Amerika untuk terlibat sepenuhnya dalam ekonomi global yang padat teknologi, dan sangat penting bagi setiap orang untuk memiliki akses ke pendidikan berkualitas tinggi dalam topik STEM. Robotika pendidikan bukan sekadar tren populer dalam teknologi pendidikan, tetapi telah terbukti melalui penelitian efektif untuk meningkatkan persepsi siswa terhadap mata pelajaran STEM serta hasil pembelajaran. Sebuah analisis meta1menemukan bahwa, secara umum, robotika pendidikan meningkatkan pembelajaran untuk konsep STEM tertentu. Penelitian yang berfokus pada kelompok usia berbeda mengungkapkan bahwa robotika meningkatkan minat siswa dan persepsi positif terhadap mata pelajaran STEM2, 3, 4, dan penelitian lebih lanjut menemukan hal ini pada gilirannya meningkatkan prestasi sekolah dan memajukan pencapaian gelar sains5, 6, 7. Untuk siswa sekolah menengah, robotika telah digunakan untuk mendukung persiapan kuliah dan keterampilan karier teknis8, 9, 10.
Komite Pendidikan STEM di Dewan Sains dan Teknologi Nasional mengeluarkan laporan pada tahun 2018 untuk menguraikan strategi federal untuk pendidikan STEM interdisipliner: “Karakter pendidikan STEM sendiri telah berkembang dari serangkaian disiplin ilmu yang saling tumpang tindih menjadi pendekatan yang lebih terintegrasi dan interdisipliner terhadap pembelajaran dan pengembangan keterampilan. Pendekatan baru ini mencakup pengajaran konsep-konsep akademis melalui aplikasi dunia nyata dan menggabungkan pembelajaran formal dan informal di sekolah, masyarakat, dan tempat kerja.” Robotika pendidikan tidak boleh diajarkan sebagai topik yang berdiri sendiri, melainkan memanfaatkan sepenuhnya pendekatan kurikulum interdisipliner. Para peneliti telah menemukan berbagai manfaat untuk menggabungkan robotika ke dalam kurikulum sekolah yang ada, dari pengembangan dan penerapan pengetahuan STEM, hingga pemikiran komputasional dan keterampilan pemecahan masalah, hingga keterampilan sosial dan kerja sama tim11, 12, 13, 14. Benitti1 menemukan bahwa sebagian besar program robotika diajarkan sebagai mata pelajaran tersendiri, dan ini mempersulit guru untuk mengintegrasikannya ke dalam kelas mereka. Salah satu tujuan studi penelitian ini adalah untuk mengevaluasi sikap siswa terhadap topik STEM menggunakan kurikulum robotika yang menggabungkan konstruksi dan pemrograman robotika dengan konten matematika, sains, dan teknik yang selaras dengan standar.
Memperkenalkan robotika pendidikan sangat membantu siswa muda, yang dapat mulai membentuk sikap negatif terhadap mata pelajaran STEM sejak kelas 415. Siswa muda mendapat manfaat dari konteks pembelajaran terpadu dan mengembangkan sikap yang lebih positif terhadap mata pelajaran STEM dengan pengalaman awal keberhasilan16. Cherniak et al.17 menemukan bahwa memperkenalkan robotika kepada siswa sekolah dasar membantu mengembangkan keterampilan bertanya dan memecahkan masalah. Dalam sebuah penelitian oleh Ching et al.18, siswa sekolah dasar atas diperkenalkan dengan kurikulum robotika STEM terintegrasi dalam program setelah sekolah. Menggunakan instrumen survei19, sikap siswa terhadap matematika, sains, dan teknik diukur sebelum dan sesudah program. Hasilnya menunjukkan hanya konstruk matematika yang meningkat secara signifikan. Ching et al. mengidentifikasi bahwa hasil ini konsisten dengan penelitian lain dari lingkungan pembelajaran informal dan program percontohan pendek (satu minggu)20, 21. Ching dkk. juga mencatat kesulitan lain yang mungkin memengaruhi hasil nol pada mata pelajaran lain: siswa kesulitan membangun robot, membutuhkan waktu hingga empat sesi berdurasi 90 menit untuk menyelesaikannya. Kesulitan memahami instruksi membangun dan membangun robot juga telah dilaporkan menjadi tantangan bagi siswa sekolah dasar atas dalam penelitian lain22, dan para peneliti telah mencatat bahwa pemahaman yang kuat tentang berbagai komponen robot diperlukan untuk konstruksi robot23. Ching et al.18 menyatakan, “Di masa depan, ketika tujuan pembelajaran melibatkan konstruksi robot yang asli dan fungsional, sangat disarankan agar siswa mengembangkan pemahaman yang mendalam tentang berbagai komponen robot sebelum memulai” hal. 598. Wawasan ini memperjelas bahwa sangat penting bagi anak-anak kecil untuk memiliki pengalaman awal yang sukses dengan pembelajaran STEM, dan menggunakan perangkat robotik yang mudah dipelajari dan dibuat merupakan komponen berharga dalam penerapan kurikulum robotik sehingga semua siswa mencapai keberhasilan.
Dalam penelitian ini, kami menyelidiki bagaimana kurikulum robotika interdisipliner—yang disampaikan sebagai bagian dari hari sekolah—mempengaruhi sikap siswa terhadap mata pelajaran STEM. Pertanyaan penelitiannya adalah:
- Bagaimana kurikulum robotika interdisipliner selama enam minggu memengaruhi sikap siswa terhadap mata pelajaran STEM?
- Manfaat atau pembelajaran apa saja yang dirasakan saat siswa mempelajari kurikulum robotika?
Investigasi berkelanjutan tentang bagaimana robotika dapat memberi manfaat bagi siswa sekolah dasar atas semakin penting untuk meningkatkan persepsi siswa terhadap STEM, dan mudah-mudahan, meningkatkan keterlibatan dan hasil. Dalam studi ini, kami bertujuan untuk berkontribusi pada penelitian dengan menyelidiki:
- siswa dari kelas tiga sampai kelas lima
- kurikulum robotika yang terintegrasi ke dalam hari sekolah dan disampaikan selama enam minggu
- pelajaran robotika interdisipliner yang selaras dengan standar STEM
- kit robotika yang dirancang untuk siswa usia sekolah dasar
Metode
Penelitian ini dilakukan di distrik sekolah umum di Pennsylvania Barat dengan total 104 siswa di tiga tingkatan. Guru yang mengembangkan dan menyampaikan kurikulum robotika bertugas sebagai Integrator Teknologi Dasar untuk distrik tersebut dan mengajar siswa secara bergiliran. Studi ini mencakup data kuantitatif dan kualitatif. Siswa menjawab pertanyaan survei untuk mengevaluasi secara empiris sikap mereka terhadap topik STEM sebelum dan sesudah kurikulum robotika. Selain itu, guru tersebut membuat jurnal tempat ia mencatat dan merenungkan perilaku serta pembelajaran siswa selama laboratorium STEM dan aktivitas yang mereka selesaikan.
Pra-survei. Untuk mengevaluasi persepsi siswa terhadap topik STEM, siswa menyelesaikan Survei Sikap Siswa terhadap STEM - Siswa Sekolah Dasar Atas19. Untuk membantu mempermudah proses bagi siswa, guru membuat ulang item survei dalam bentuk tabel dan menghapus opsi netral yang menurutnya akan menyebabkan kebingungan bagi siswa saat menjawab.
Surat yang menjelaskan proyek penelitian dan formulir persetujuan dikirimkan pulang bersama siswa untuk ditinjau oleh orang tua. Untuk berpartisipasi dalam studi penelitian ini, siswa diharuskan mengembalikan formulir persetujuan yang telah ditandatangani. Instrumen survei dicetak dan didistribusikan kepada siswa di kelas tatap muka. Siswa yang mengembalikan formulir persetujuan mengikuti survei, sementara siswa yang tidak mengembalikan formulir diberikan aktivitas lain selama waktu tersebut. Instruksi dibacakan dengan suara keras kepada siswa, dan beberapa istilah didefinisikan saat diminta. Survei dilakukan oleh siswa kelas tiga, empat, dan lima dari Senin hingga Rabu pada minggu yang sama.
Pada saat survei pertama disampaikan, siswa telah diperkenalkan dengan perangkat robotik menggunakan laboratorium Pengantar Bangunan, dan pelajaran untuk membangun karakter astronot. Tidak ada laboratorium STEM lain yang telah diselesaikan, dan karena pandemi COVID-19, siswa belum menerima kurikulum robotika dalam satu setengah tahun sebelumnya. Hal ini memberikan kesempatan untuk mengevaluasi bagaimana perasaan siswa tentang topik STEM tanpa pengalaman terkini dengan kurikulum STEM yang membentuk respons mereka.
Guru memperhatikan bahwa siswa di kelas yang berbeda menanggapi survei secara berbeda. Siswa kelas lima menjawab survei dengan cepat dan dengan sedikit pertanyaan. Siswa kelas empat meminta banyak definisi istilah. Siswa kelas tiga menghadapi tantangan terbanyak dengan terminologi dan membutuhkan waktu paling lama untuk menyelesaikan survei.
Kurikulum Pembelajaran STEM dan Robot. Guru Integrator Teknologi Dasar telah mengumpulkan banyak peralatan robotik dan pemrograman untuk digunakan di distrik tersebut, tetapi memilih untuk menerapkan kurikulum enam minggu dengan robot VEX GO untuk kelas Pemikiran Komputasional dan Ilmu Komputer yang dapat mereka adakan pada akhir tahun ajaran 2021. Robot VEX GO adalah perangkat yang terbuat dari komponen plastik yang dapat dimanipulasi oleh siswa sekolah dasar, yang memiliki kebutuhan motorik halus berbeda dengan siswa yang lebih tua. Kit ini diberi kode warna untuk membantu siswa memahami ukuran setiap bagian, dan disusun berdasarkan jenis: balok, balok sudut, pelat, roda gigi, katrol, konektor, penahan, dan pin. Guru tersebut menggunakan satu bundel kelas (sepuluh paket) untuk melayani semua bagian kelas tiga, empat, dan lima yang diajarnya. Berbagi perangkat robot dari perspektif penerapan di kelas berarti siswa harus mampu menyelesaikan pelajaran dan menyimpan robot mereka dalam satu periode kelas, sehingga kelas lain dapat menggunakannya nanti. Guru juga harus dapat berpindah ke ruang kelas yang berbeda untuk tingkatan yang berbeda sepanjang hari.
Setiap tingkat kelas menyelesaikan enam minggu laboratorium STEM robotika. Karena situasi pembelajaran yang tidak lazim akibat COVID-19, siswa menjalani jadwal pelajaran tatap muka sebanyak tiga kali dalam rotasi sepuluh hari. Tidak semua siswa diperiksa dalam jumlah yang sama persis, tergantung pada jadwal dan faktor eksternal. Guru mengatasi hal ini melalui diferensiasi: “Dengan mengingat hal ini, saya mencoba untuk benar-benar mencari cara untuk melakukan diferensiasi di setiap kelas. Saya tidak ingin memaksakan terlalu banyak pelajaran di setiap tingkat kelas, tetapi justru menggali lebih dalam pelajaran tersebut untuk dipahami.” Siswa kelas lima adalah yang paling jarang terlihat. Guru tersebut mencatat bahwa sulit untuk mengajar siswa kelas lima di akhir jenjang sekolah dasar mereka karena mereka memiliki begitu banyak acara yang dijadwalkan pada minggu-minggu sebelum kelulusan mereka.
Sementara semua siswa menyelesaikan serangkaian laboratorium dan aktivitas robotika STEM VEX GO selama enam minggu tersebut, kurikulum dibedakan berdasarkan kebijakan guru, untuk mengakomodasi kemampuan siswa dari berbagai usia. Misalnya, semua siswa memulai kurikulum robotika mereka dengan Lab Pengantar STEM Bangunan, karena lab ini memperkenalkan perangkat robotika. Semua siswa juga menyelesaikan Lab STEM Mirip, yang mengajarkan bagaimana sifat-sifat diturunkan secara genetik dari induk kelinci ke anak kelinci. Setiap kelas kemudian menyelesaikan serangkaian laboratorium dan aktivitas yang berbeda:
- Kelas tiga: Pengantar Bangunan, Mirip, Katak Menyenangkan (2 Pelajaran), Cakar Adaptasi, Aktivitas VEX GO: Penjelajah Bulan, Permainan Pin, Insinyur Itu & Bangun Itu, Peniru, Habitat, Pembuatan Makhluk dan waktu membangun gratis
- Kelas empat: Pengantar Bangunan, Unit Mesin Sederhana (4 Pelajaran), Mirip, Cakar Adaptasi, Aktivitas VEX GO: Penjelajah Bulan, Permainan Pin, dan waktu membangun gratis
- Kelas lima: Pengantar Bangunan, Mirip, Katak Menyenangkan (2 Pelajaran), Cakar Adaptasi, Aktivitas VEX GO: Penjelajah Bulan, Permainan Pin, Insinyur Itu & Bangun Itu, Peniru, Habitat, Pembuatan Makhluk dan waktu membangun gratis
Laboratorium STEM adalah kegiatan terstruktur yang memandu siswa melalui pelajaran interdisipliner dan selaras dengan standar yang menyediakan konteks untuk pembuatan robot, diskusi kelas, eksperimen, dan peningkatan berulang. Laboratorium disusun dengan bagian Terlibat, Bermain, dan Berbagi yang memandu siswa melalui pelajaran. Aktivitasnya lebih pendek daripada lab STEM dan beragam dalam topik dan struktur, sering kali memberikan tantangan terbuka dengan instruksi yang lebih sedikit.
Pasca Survei. Setelah selesainya kurikulum, yang bertepatan dengan akhir tahun ajaran, siswa diberikan survei pasca dengan cara yang sama seperti survei pra. Setelah survei pasca dikumpulkan, guru menganonimkan dan mencatat data sebagai persiapan untuk analisis.
Analisis Data. Item survei akan dievaluasi menggunakan metode kuantitatif yang ditentukan. Pilihan jawaban diberi skor (1 = sangat tidak setuju, 2 = tidak setuju, 3 = setuju, 4 = sangat setuju), dan item tertentu diberi kode balik jika diperlukan. Uji-t berpasangan dijalankan pada rata-rata pra- dan pasca-survei untuk setiap konstruk, untuk setiap tingkatan. Jurnal guru dievaluasi menggunakan analisis tematik, yang mengungkapkan wawasan tentang pembelajaran siswa yang dirasakan serta desain/kebutuhan kurikulum.
Hasil
Kelas Tiga. Hasil survei pra dan pasca kelas tiga (Tabel 1), menunjukkan peningkatan skor rata-rata untuk setiap area survei. Setiap konstruk, rata-rata sebelum dan sesudahnya dibandingkan menggunakan uji-t dua sisi, dan semua hasilnya signifikan (p < 0,001). Peningkatan rata-rata terkecil terjadi pada konstruksi sikap keterampilan abad ke-21, yang menunjukkan bahwa siswa hanya sedikit berbeda dari persetujuan awal mereka terhadap item tersebut. Siswa memperoleh skor rata-rata terendah pada konstruksi sikap matematika pra-survei, dengan skor rata-rata 2,27, tetapi akan meningkatkan skor konstruksi rata-rata ini sebesar 0,25 pada pasca-survei. Baik konstruk sains maupun teknik mengalami peningkatan rata-rata lebih dari 0,6, yang menunjukkan siswa merasa jauh lebih percaya diri setelah kurikulum tersebut untuk meningkatkan pilihan mereka. Rata-rata pra-survei konstruk sains sebesar 2,8 hingga 3,44 menunjukkan bahwa siswa awalnya merupakan campuran dari tidak setuju dan setuju (2 dan 3) tetapi berubah menjadi campuran setuju hingga sangat setuju (3 dan 4).
Tabel 1. Hasil uji-t berpasangan pra dan pasca survei kelas tiga (n = 39).
| Pasangan | Variabel | Berarti | T | Sig (2-ekor) |
|---|---|---|---|---|
| Pasangan 1 | Pra Matematika | 2.2664 | -8.775 | 0.000 |
| Pasca Matematika | 2.5197 | |||
| Pasangan 2 | Pra Sains | 2.7982 | -21.255 | 0.000 |
| Pasca Sains | 3.4415 | |||
| Pasangan 3 | Pra-Rekayasa | 3.1228 | -26.504 | 0.000 |
| Pasca Rekayasa | 3.7281 | |||
| Pasangan 4 | Keterampilan Pra Abad 21 | 3.0000 | -3.894 | 0.000 |
| Keterampilan Pasca Abad 21 | 3.0906 |
Kelas Empat. Tabel 2 menunjukkan siswa kelas empat juga mengalami peningkatan skor rata-rata pada semua konstruk, dan semuanya signifikan (p < 0,001). Namun, peningkatannya lebih kecil dibandingkan peningkatan yang terlihat pada siswa kelas tiga (perubahan rata-rata biasanya kurang dari 0,3), yang menunjukkan lebih sedikit siswa yang mengubah respons mereka dibandingkan rekan-rekan mereka yang lebih muda. Seperti siswa kelas tiga, konstruk matematika memiliki nilai rata-rata terendah pada pra-survei dan pasca-survei, dan keterampilan abad ke-21 memiliki peningkatan skor rata-rata terkecil. Khususnya, konstruksi teknik mengalami peningkatan terbesar bagi para siswa ini.
Tabel 2. Hasil uji-t berpasangan pra dan pasca survei kelas empat (n = 34).
| Pasangan | Variabel | Berarti | T | Sig (2-ekor) |
|---|---|---|---|---|
| Pasangan 1 | Pra Matematika | 2.0871 | -7.136 | 0.000 |
| Pasca Matematika | 2.2652 | |||
| Pasangan 2 | Pra Sains | 2.9125 | -7.124 | 0.000 |
| Pasca Sains | 3.1987 | |||
| Pasangan 3 | Pra-Rekayasa | 3.0673 | -8.151 | 0.000 |
| Pasca Rekayasa | 3.3030 | |||
| Pasangan 4 | Keterampilan Pra Abad 21 | 3.6498 | -4.629 | 0.000 |
| Keterampilan Pasca Abad 21 | 3.7003 |
Kelas Lima. Skor konstruk siswa kelas lima menunjukkan tren yang berbeda dari siswa kelas tiga dan empat (Tabel 3). Kelompok ini hanya mengalami penurunan skor rata-rata pada konstruk rekayasa, meski secara statistik tidak signifikan dan karena skor rata-ratanya sendiri lebih tinggi, hal itu tidak perlu dikhawatirkan. Skor konstruk rata-rata untuk keterampilan matematika, sains, dan abad ke-21 semuanya meningkat ke tingkat yang lebih kecil dari pra-survei ke survei pasca, dan signifikan pada tingkat yang lebih kecil (p < 0,01 untuk matematika dan sains dan p < 0,05 untuk keterampilan abad ke-21).
Tabel 3. Hasil uji-t berpasangan pra dan pasca survei kelas lima (n = 31).
| Pasangan | Variabel | Berarti | T | Sig (2-ekor) |
|---|---|---|---|---|
| Pasangan 1 | Pra Matematika | 2.8167 | -3.427 | 0.002 |
| Pasca Matematika | 2.9042 | |||
| Pasangan 2 | Pra Sains | 3.2333 | -3.751 | 0.001 |
| Pasca Sains | 3.3111 | |||
| Pasangan 3 | Pra-Rekayasa | 3.4259 | 0.810 | 0.425 |
| Pasca Rekayasa | 3.3370 | |||
| Pasangan 4 | Keterampilan Pra Abad 21 | 3.8296 | -2.350 | 0.026 |
| Keterampilan Pasca Abad 21 | 3.8741 |
Diskusi
Sikap Siswa. Hasil untuk keempat konstruksi ini menunjukkan beberapa hasil yang mengejutkan. Skor rata-rata pada pra-survei lebih tinggi untuk siswa kelas lima pada semua konstruk dibandingkan dengan siswa kelas tiga. Temuan literatur menunjukkan bahwa sikap STEM menurun seiring berjalannya waktu. Apakah temuan ini meniadakan hal itu? Belum tentu. Sifat akhir tahun ajaran berarti siswa kelas lima lebih jarang terlihat karena mereka menghadiri berbagai acara menjelang kelulusan mereka, dan lebih sedikit pelajaran mungkin telah mengurangi dampak pada sikap mereka pada titik ini dalam tahun tersebut. Guru juga mencatat bahwa setiap kelompok usia menanggapi item survei secara berbeda. Siswa kelas tiga mengajukan banyak pertanyaan dan menanggapi dengan antusiasme umum, sementara siswa kelas lima menyelesaikan survei dengan cepat dan dengan sedikit pertanyaan. Usia anak-anak dapat memengaruhi seberapa banyak nuansa yang mereka miliki saat menafsirkan pertanyaan dan memberikan tanggapan mereka. Siswa yang lebih muda mungkin menilai “setuju” dan “sangat setuju” secara berbeda dibandingkan siswa yang lebih tua, misalnya. Guru tersebut menambahkan komentar dalam catatannya khususnya tentang siswa kelas lima dan bertanya-tanya apakah mereka menjawab item survei dengan rasa ekspektasi atau dalam upaya untuk menyenangkannya. Saat siswa sekolah dasar yang lebih tua menjadi lebih peka terhadap ekspektasi, respons alami mereka dapat dibentuk oleh hal itu.
Yang jelas dari hasilnya adalah perbedaan kurikulum robotika VEX GO pada setiap kelompok usia. Siswa kelas tiga mengalami peningkatan besar dalam skor rata-rata mereka di semua konstruk domain (matematika, sains, teknik). Walaupun siswa kelas empat tidak mengalami peningkatan nilai rata-rata sebesar siswa kelas tiga, mereka tetap secara konsisten mengalami peningkatan nilai rata-rata hingga beberapa persepuluh pada konstruk domain. Namun, siswa kelas lima adalah satu-satunya siswa dengan perubahan tidak signifikan dalam konstruk apa pun dan nilai signifikansi kurang dari p < 0,001. Perbedaan umum di antara siswa di berbagai tingkatan menunjukkan bahwa kurikulum robotika memiliki dampak yang lebih besar terhadap sikap siswa yang lebih muda daripada siswa yang lebih tua, yang menyoroti pentingnya memulai kurikulum robotika sejak dini.
Pembelajaran yang Dirasakan. Jurnal guru mencatat laboratorium dan kegiatan yang dilakukan oleh setiap kelompok siswa, serta banyak pengamatan siswa saat mereka mengerjakan pelajaran. Sementara instrumen survei mampu mengidentifikasi sikap siswa, analisis tematik dari entri jurnal mengidentifikasi beberapa topik pembelajaran yang dirasakan konsisten dengan literatur penelitian.
Kreativitas. Tema utama jurnal tersebut adalah kreativitas pelajar. Banyak disebutkan untuk siswa kelas tiga, tetapi di ketiga kelas, kreativitas disebutkan secara eksplisit untuk bagaimana siswa terlibat dalam Mesin Sederhana, Mirip, Penciptaan Makhluk, dan Siklus Hidup Katak. Guru tersebut mencatat: “Kelas 3 sangat bersemangat untuk membuat katak. Tingkat kelas ini ingin menjadi sekreatif mungkin dan membangun habitat benar-benar memungkinkan anak-anak untuk membuka kembali keterampilan tersebut.” Meskipun ada banyak tujuan untuk materi pembelajaran, memicu kreativitas pada siswa merupakan hasil berharga yang membawa banyak keuntungan lainnya.
Keterlibatan. Menyediakan laboratorium terstruktur dengan tema yang menyenangkan dan autentik memacu kreativitas siswa, yang membantu meningkatkan keterlibatan. Dimulai dengan laboratorium Pengantar Bangunan, guru memperhatikan siswa tidak ingin berhenti bekerja. Hal serupa terjadi pada lab Look Alike, dia menemukan bahwa, “Kelas benar-benar sulit untuk diakhiri. Saya menemukan bahwa siswa ingin terus-menerus menambahkan lebih banyak iterasi pada hewan mereka…Saya menemukan bahwa anak-anak tidak ingin membersihkan tetapi terus menambah kreasi mereka.” Meskipun siswa kelas tiga tercatat sebagai yang paling antusias, ia menjelaskan bagaimana bahkan siswa kelas lima sangat terlibat dalam laboratorium Mesin Sederhana mereka: “Saya mendapati bahwa semua siswa kesulitan untuk menyimpan potongan-potongan itu. Kami hanya bersenang-senang saja!”
Kerja Sama Tim. Laboratorium STEM VEX GO dirancang untuk diselesaikan secara berkelompok, dengan siswa diberi peran dan tugas tertentu. Siswa kelas tiga memulai dengan Adaption Claw dan guru mengamati, “Para siswa juga bersemangat untuk dibagi menjadi beberapa kelompok sehingga mereka dapat bekerja sama, masing-masing dengan tugasnya sendiri.” Untuk siswa kelas empat, ia juga mencatat bagaimana pemberian peran membantu siswa masuk ke dalam kelompok mereka dan memulai dengan cepat. Ia
mencatat bahwa para siswa mulai memilih untuk bekerja sama dalam aktivitas terbuka, seperti membangun habitat atau membangun Lunar Rover.0 Guru tersebut juga mencatat beberapa contoh ketika para siswa bekerja sama secara spontan sebagai satu kelas. Beberapa siswa menjelajahi hal-hal baru dengan robot mereka, dan ketika mereka “menemukan” sesuatu yang baru, siswa lain akan berlari untuk melihat dan mencobanya sendiri. Siswa yang memilih aktivitas menyenangkan dari “papan pilihan” sering berbagi dengan siswa lain, yang kemudian beralih ke aktivitas tersebut. Baik bekerja dalam kelompok maupun sendiri, para siswa bersemangat untuk berbagi dan saling membantu.
Kegigihan. Tidak semua kegiatan mudah bagi siswa. Siswa kelas tiga melakukan laboratorium Cakar Adaptasi terlebih dahulu setelah laboratorium Pengenalan Bangunan. Guru tersebut menyadari bahwa lab tersebut agak maju pada awalnya dan akan memindahkannya ke bagian akhir dalam urutan kurikulum. Terlepas dari apakah mereka menyelesaikan kegiatan atau tidak, kelompok tersebut tetap bertahan sampai akhir.
Saya mendapati bahwa ini adalah pelajaran HEBAT dalam hal frustrasi dan memahami bahwa kegagalan hanyalah bagian dari pembelajaran. Saya minta setiap kelompok menjelaskan apa yang berhasil dan apa yang tidak. Saya menemukan bahwa banyak kelompok benar-benar memahami satu sama lain setelah mereka mendengar beberapa isu yang sama.
Beberapa kegiatan yang digunakan juga dirancang bersifat terbuka dan memberi siswa tantangan untuk diatasi. Siswa ditugaskan untuk membuat rumah yang dapat menahan gempa bumi, tetapi tidak diberikan instruksi pembangunan. Meskipun ada unsur frustrasi yang terlibat, siswa menggunakan ini dan bertahan dalam siklus perbaikan berulang:
Siswa sungguh menyukai tantangan tersebut! Saya menemukan bahwa kelompok mahasiswa menyadari kesalahan mereka setelah bereksperimen dengan "gempa bumi" dan mampu merenovasi rumah mereka berdasarkan apa yang berhasil dan apa yang tidak. Saya sangat terkejut melihat betapa senang dan bersemangatnya kelompok-kelompok tersebut saat menghadapi tantangan yang tadinya membuat frustrasi, namun begitu memuaskan setelah mereka berhasil menyelesaikannya.
Kurikulum. Jurnal guru juga mengungkapkan banyak wawasan tentang pentingnya diferensiasi dalam kurikulum robotika. Setiap kelompok siswa menyelesaikan lab Pengantar Membangun STEM, yang memperkenalkan perangkat VEX GO dan semua bagian di dalamnya. Semua siswa juga menyelesaikan lab STEM Look Alike, yang mengajarkan siswa tentang sifat-sifat dengan meminta mereka membangun induk dan bayi kelinci dengan sifat-sifat yang berbeda. Walaupun beberapa lab diselesaikan oleh tiap tingkatan, ada perbedaan berdasarkan kelompok usia. Siswa kelas empat dan lima yang lebih tua menyelesaikan unit laboratorium Mesin Sederhana, sementara siswa kelas tiga menyelesaikan laboratorium Katak Menyenangkan. Siswa kelas tiga juga menyelesaikan lebih banyak kegiatan mandiri dibandingkan kelas yang lebih tua, karena guru mencatat bahwa kegiatan ini bermanfaat bagi keterampilan siswa yang lebih muda. Guru juga menggunakan kegiatan untuk siswa yang lebih tua ketika kelompok menyelesaikan laboratorium lebih awal—suatu kebutuhan di kelas untuk membuat siswa tetap sibuk ketika kelompok bekerja dengan kecepatan yang berbeda. Memiliki banyak pilihan untuk diferensiasi laboratorium dan aktivitas merupakan aset kurikulum yang berharga untuk keberhasilan penerapan program robotika di kelas.
Menurut jurnal guru, laboratorium interdisipliner juga bermanfaat. Siswa kelas tiga sangat antusias dengan laboratorium bertema sains di mana mereka dapat membangun dan mengembangkan hewan serta habitatnya. Laboratorium hewan pertama yang diselesaikan siswa kelas tiga adalah laboratorium Mirip, di mana mereka dapat menciptakan kelinci dan mewariskan sifat-sifatnya. Guru memperhatikan betapa siswa senang membuat binatang dan ingin menjelajahi berbagai variasinya. Hal ini mendorong guru untuk memilih kegiatan yang disebut Penciptaan Makhluk untuk pelajaran berikutnya guna memperluas kemampuan siswa dalam membangun kreativitas. Saat para siswa bekerja di laboratorium Fun Frogs, dia memperhatikan betapa bersemangat dan kreatifnya para siswa, dengan manfaat tambahan berupa hambatan masuk yang rendah untuk membangun keterampilan.
Anak-anak senang membuat dan belajar tentang siklus katak. Saya melihat anak-anak mendapatkan pengalaman langsung dengan topik sains yang telah mereka pelajari di buku teks. Saya berbicara dengan guru kelas 3 untuk berkolaborasi lebih banyak tahun depan untuk mencoba mengajarkan ini saat dia mengajar tentang habitat.
Siswa kelas empat menyelesaikan unit laboratorium Mesin Sederhana. Guru memperhatikan betapa antusiasnya siswa karena mereka memiliki pengetahuan tentang mesin sederhana dari kelas lainnya. Mereka bertanya bagaimana para insinyur menggunakan mesin sederhana, dan diberi waktu untuk melakukan penelitian. Guru mencatat:
Kelas 4 berpusat pada mesin sederhana dalam sains sehingga Lab STEM ini sangat tepat untuk tingkat kelas ini. Saya mendapati wajah anak-anak berseri-seri saat saya mengatakan kami akan membuat tuas. Sebagian besar siswa telah mengerjakan lembar kerja tetapi belum melakukan investigasi langsung. Saya memberi tahu guru sains bahwa kami akan lebih banyak berkolaborasi tahun depan sehingga saya mengajar laboratorium STEM ini saat dia mengajar mesin sederhana.
Siswa kelas lima juga menyelesaikan unit laboratorium Mesin Sederhana, tetapi usia dan pengalaman mereka terlihat dari cara mereka terlibat secara berbeda dibandingkan siswa kelas empat. Guru memperhatikan bahwa kelompok siswa ini selesai lebih awal dan menggunakan kegiatan “papan pilihan” untuk mengeksplorasi sendiri.
Kelas 5 membutuhkan kegiatan yang seru dan menarik - dan Lab STEM ini memenuhi kebutuhan tersebut. Saya menemukan bahwa siswa ingin turun ke lantai dan bereksperimen dengan cara mengangkat beban yang berbeda-beda menggunakan tuas. Saya juga menemukan bahwa tidak seperti kelas 4, siswa-siswa ini memiliki pengetahuan latar belakang dan membawa Lab STEM ke tingkat berikutnya dengan menambahkan beban dan memberikan Lab STEM pengalaman belajar yang autentik dari satu kelompok ke kelompok lainnya.
Siswa di setiap kelas mendapat manfaat dari pendekatan interdisipliner dalam kurikulum robotika. Mampu menghubungkan robotika dengan sains, matematika, atau teknik tidak hanya membantu melibatkan siswa, tetapi juga menyediakan dasar bagi mereka untuk mengeksplorasi konsep dengan pemahaman yang lebih mendalam. Catatan guru menunjukkan beberapa area di mana kurikulum robotika dapat digabungkan atau disinkronkan dengan pelajaran yang diajarkan dalam mata pelajaran lain, yang dapat menjadi langkah berikutnya yang berharga dalam mengintegrasikan robotika lintas disiplin ilmu dengan cara yang autentik.
Kesimpulan
Karena penggunaan robotika pendidikan di ruang kelas di seluruh negeri meningkat, penting untuk meneliti bagaimana robotika memberi manfaat bagi siswa, serta pelajaran yang dipetik dari praktik pengajaran kurikulum robotika. Studi ini mengungkapkan bahwa kurikulum robotika meningkatkan sikap siswa pada hampir semua mata pelajaran STEM untuk semua tingkatan. Selain itu, guru melihat kategori pembelajaran tambahan bagi siswa di bidang-bidang seperti kreativitas, keterlibatan, kerja sama tim, dan ketekunan.
Untuk terus mengeksplorasi bagaimana robotika pendidikan dapat memberikan manfaat paling besar bagi siswa di kelas nyata, kita harus terus belajar langsung dari guru yang menerapkan kurikulum tersebut. Merefleksikan seluruh pengalamannya, guru tersebut memberikan kesimpulannya secara keseluruhan:
Saya menemukan bahwa jika anak-anak ingin belajar lebih banyak – kami belajar lebih banyak. Saya ingin ini menyenangkan dan setiap kelas benar-benar berbeda (yang mana hal ini normal). Beberapa siswa ingin belajar lebih banyak tentang membangun sementara yang lain ingin melepaskan diri dan menciptakan monster atau makhluk mereka sendiri. Saya menemukan bahwa kelas 3 sangat menarik – sulit untuk mengakhiri pelajaran. Kelas 4 sangat bersemangat mempelajari pelajaran STEM seperti mesin sederhana yang terhubung dengan kurikulum sains mereka sendiri. Kelas 5 menyukai tantangan membuat kode, membangun, dan belajar tentang Mars. Saya pikir bagian pentingnya adalah setiap kelas terkadang membutuhkan lebih banyak waktu dengan Lab STEM atau lebih banyak waktu untuk mengeksplorasi dan saya memberikannya kepada mereka. Saya menemukan bahwa ketika anak-anak gembira, cara terbaik adalah dengan terus terang gembira dan menggali lebih dalam daripada melupakannya.
Studi ini juga memberikan wawasan yang berarti tentang penerapan kurikulum robotika interdisipliner. Sebagai program enam minggu, siswa dapat menyelesaikan banyak laboratorium dan kegiatan yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa lamanya kurikulum dapat secara signifikan memengaruhi keberhasilannya dalam mengubah sikap STEM siswa. Perancah dan diferensiasi pelajaran juga menjadi kunci keberhasilan kurikulum. Guru tersebut menemukan bahwa siswa dari berbagai usia memiliki keterampilan dan kebutuhan yang berbeda, dan bahwa ia dapat menyesuaikan rencana kurikulum dengan mudah untuk setiap tingkatan. Kit robot VEX GO sendiri juga sangat sesuai dengan kebutuhan siswa. Siswa dapat dengan mudah mengikuti instruksi, membuat bagian-bagiannya, dan mempelajari cara kerja dan penyambungan bagian-bagian. Siswa dapat menyelesaikan pembangunan dan laboratorium dalam satu periode kelas dengan waktu untuk membersihkan, yang merupakan kebutuhan untuk membuat kurikulum robotika berfungsi dalam batasan hari sekolah biasa. Peralatan robotika yang dirancang untuk kelompok usia sekolah dasar dan kurikulum interdisipliner yang lengkap sangat penting untuk pengajaran dan pembelajaran robotika di kelas nyata.