Utilizzo di VEX GO per supportare l'insegnamento dell'alfabetizzazione e del pensiero matematico – Biblioteca VEX

Spesso negli anni della scuola elementare c’è una forte attenzione all’insegnamento dell’alfabetizzazione e della matematica. Sebbene l’ortografia, le parole visive e la fluidità siano importanti per sviluppare l’alfabetizzazione nei giovani studenti, l’alfabetizzazione va oltre questi elementi. L’alfabetizzazione include anche abilità linguistiche come parlare e ascoltare, nonché abilità visive e scritte che vanno alla scrittura.¹ Allo stesso modo, i fatti matematici, il calcolo e le operazioni sono effettivamente fondamentali per l'apprendimento della matematica, ma sono solo un pezzo del puzzle. Il pensiero matematico comprende il ragionamento spaziale e l’astrazione, così come cose come le abilità visuo-motorie o la capacità di collegare numero e quantità.²

Tuttavia, quando ci sono preoccupazioni sull'alfabetizzazione o sui risultati in matematica (o sulla loro mancanza), il primo istinto è spesso quello di restringere il curriculum – ad esempio, "No Child Left Behind (NCLB) ha spostato l'allocazione del tempo di insegnamento verso la matematica e la lettura, il soggetti presi di mira dai nuovi sistemi di accountability."³Sebbene cambiamenti come questi siano spesso ben intenzionati, non necessariamente contemplano il quadro più ampio dell'apprendimento e dello sviluppo degli studenti, o di come l'alfabetizzazione e il pensiero matematico si sviluppano nel tempo.

Infografica che illustra i principali risultati della ricerca in ambito educativo, con grafici e statistiche che evidenziano tendenze e approfondimenti rilevanti per l'insegnamento e l'apprendimento.

Funzione esecutiva e competenze fondamentali

Alla base dell’alfabetizzazione e del pensiero matematico, e di gran parte di ciò che è tipicamente considerato “comportamento scolastico”, ci sono cose come la funzione esecutiva, la memoria di lavoro, le abilità motorie e le abilità spaziali.⁴ Spesso considerati predittori del successo scolastico, quando si tratta di definire i programmi di studio, a queste componenti fondamentali dell'apprendimento raramente viene dedicato tempo o spazio durante la giornata scolastica, per non parlare di essere integrate nell'insegnamento dell'alfabetizzazione o della matematica. Tuttavia, è noto che le abilità spaziali sono un fattore predittivo dei risultati in matematica, le abilità motorie sono un prerequisito per la scrittura e la funzione esecutiva consente agli studenti di prestare attenzione a un passaggio di lettura, decodificare una parola non familiare e dare un senso al significato della frase.⁵

Il termine funzione esecutiva comprende una serie di abilità e processi, tra cui l'autocontrollo (come fermare un impulso e fare qualcos'altro), la flessibilità cognitiva (come spostarsi o passare da un'attività all'altra) e la memoria di lavoro (i processi necessari per mantenere traccia delle informazioni mentre lavoriamo con esse).⁶ Legate alla funzione esecutiva sono le abilità motorie e spaziali, nonché i processi cognitivi sottostanti che contribuiscono al movimento e alla nostra percezione degli oggetti e dei loro movimenti.⁷ Tutti questi sono coinvolti nell'apprendimento degli studenti in un contesto scolastico, così come nello sviluppo dell'alfabetizzazione e della matematica in particolare.⁸

Funzione esecutiva nel contesto

Ad esempio, considera il compito di uno studente seduto alla scrivania di leggere una frase e scrivere una risposta.

Le capacità motorie sono necessarie affinché lo studente abbia la stabilità fondamentale per sedersi in posizione eretta alla scrivania, le capacità motorie per tenere, afferrare e controllare una matita per scrivere.
Sono necessarie competenze spaziali per posizionare la risposta scritta sulla riga del foglio e per scrivere all'interno di uno spazio determinato, con lettere leggibili. Le abilità visuo-spaziali sono necessarie affinché gli studenti contengano ciò che hanno scritto sul foglio e non lo cancellino, o per spostarsi da una riga all'altra con la loro scrittura.
La memoria di lavoro è necessaria per leggere e comprendere la frase, al fine di formulare accuratamente una risposta.
L'autocontrollo è necessario affinché lo studente possa dedicarsi al compito da svolgere e non alzarsi e andare a fare qualcosa di più eccitante per lui, o sognare ad occhi aperti cosa faranno dopo la scuola.
È necessaria la flessibilità cognitiva per applicare correttamente la conoscenza della fonetica e della lingua (ad esempio il plurale di "bus" è "busses" ma il plurale di "day" è "days") per leggere la frase in modo accurato e scrivere una risposta appropriata e leggibile.⁹

Un modello simile emerge per la matematica, dove gli studenti devono interpretare i numeri, tenerli a mente, eseguire calcoli e scrivere risposte accurate. E una volta coinvolto un problema verbale, il carico cognitivo derivante dalla lettura, dall’interpretazione del problema e dall’applicazione ad esso sia del linguaggio che del senso numerico, al fine di calcolare e scrivere la risposta corretta, aumenta l’importanza di queste abilità fondamentali. La buona notizia è che cose come le abilità spaziali possono essere migliorate con la pratica e il feedback,¹⁰ e che la pratica può essere fatta in una miriade di modi, tra cui la costruzione, la codifica e l'impegno nell'apprendimento STEM pratico con VEX GO .

Diagramma che illustra i concetti chiave della ricerca in ambito educativo, con elementi etichettati e diagrammi di flusso per migliorare la comprensione delle metodologie educative.

Competenze Fondamentali, Funzione Esecutiva e VEX GO

Costruire con VEX GO coinvolge molte delle competenze fondamentali per la preparazione scolastica, nonché lo sviluppo dell'alfabetizzazione e della matematica. Ad esempio, considera il compito di costruire un robot Code Base partendo dalle istruzioni di costruzione. Ci sono molte cose integrate per raggiungere questo obiettivo, tra cui:

Sono necessarie abilità motorie fini per poter raccogliere i pezzi e collegarli insieme in modo efficace. Se si utilizza lo strumento Pin, le abilità motorie vengono utilizzate per manipolare lo strumento per eseguire operazioni come rimuovere con successo i pin.
Sono necessarie abilità spaziali per abbinare i pezzi reali in mano allo schema dei pezzi nelle istruzioni di costruzione. Le abilità percettive vengono utilizzate per spostare e girare i pezzi in modo che corrispondano all'angolo e all'orientamento del diagramma.
Sono necessarie competenze visuo-spaziali per sapere come, quando e dove collegare insieme i pezzi del robot per costruire. La memoria di lavoro spaziale è coinvolta nel collegare i pezzi nelle posizioni corrette, il che potrebbe coinvolgere anche capacità di trasformazione.
Sono necessarie capacità linguistiche e di ascolto per seguire le istruzioni in più passaggi fornite, con autocontrollo per rimanere concentrati sul compito, seguire le istruzioni di costruzione e lavorare con un partner. Il linguaggio spaziale viene utilizzato per descrivere come i pezzi si uniscono durante la costruzione.
Le abilità matematiche vengono utilizzate per selezionare il numero corretto di pezzi per ogni passaggio, così come il linguaggio spaziale per descrivere come vanno insieme.
Sono necessarie flessibilità cognitiva e abilità visuo-spaziali per determinare come sistemare la costruzione se non va come previsto, o per continuare con la parte successiva del processo di costruzione.

Diagramma che illustra i concetti chiave della ricerca in ambito educativo, con sezioni etichettate ed elementi visivi per migliorare la comprensione dell'argomento.

Una volta aggiunta la codifica del robot per guidare da una posizione all'altra su un campo, queste abilità vengono rafforzate in ulteriori modi, tra cui:

Sono necessarie competenze spaziali per impostare il campo e la base del codice nella posizione e nell'orientamento corretti. Il linguaggio spaziale viene utilizzato per descrivere il compito o la direzione del movimento necessaria affinché il robot raggiunga la posizione corretta.
Sono necessarie competenze visuo-spaziali per pianificare il percorso del robot. A questo si uniscono le capacità motorie e spaziali necessarie per scrivere, per documentare il piano su un supporto stampabile.
Sono necessarie abilità motorie per accendere il robot e utilizzare il dispositivo con VEXcode GO per connettere e trascinare i blocchi nel progetto.
Sono necessarie memoria di lavoro e capacità motorie per costruire il progetto in VEXcode GO al fine di codificare il robot in modo che corrisponda al piano. Gli studenti devono ricordare cosa fa ogni blocco e come collegarli per creare una sequenza che porterà a termine il compito da svolgere.
Le competenze matematiche vengono utilizzate per inserire i parametri corretti nei blocchi per ottenere i comportamenti desiderati (ad esempio, modificando il parametro del blocco [Drive for] su 300 mm per far sì che il robot guidi una determinata distanza).
Sono necessarie capacità linguistiche e di ascolto per seguire le istruzioni in più fasi fornite, con autocontrollo per concentrarsi sul compito assegnato e risolvere il problema con un partner.
Sono necessarie flessibilità cognitiva e abilità visuo-spaziali per determinare come eseguire il debug del progetto se il robot non si muove come previsto o per continuare con la parte successiva della sfida di codifica.

Non solo le attività di costruzione e codifica di un robot per svolgere un compito incorporano molte competenze fondamentali, ma VEX GO può essere utilizzato anche per rafforzare competenze accademiche specifiche e per sfruttare la motivazione e il coinvolgimento di esperienze pratiche per supportare l'apprendimento in altri le zone. Tutte le pratiche di cui sopra vengono ancora affrontate e vengono ulteriormente migliorate dalle competenze di alfabetizzazione o matematica quando i materiali VEX GO vengono utilizzati per fare cose come:

Crea una build per esplorare le frazioni equivalenti in modo tangibile
Costruisci un orologio funzionante per esercitarti nella lettura del tempo
Costruisci un piano inclinato per esercitarti nella misurazione e/o nella conversione
Esercitati a tracciare le coordinate costruendo e giocando a un gioco "BattleBoats".
Codificare il numero di giri della ruota necessari per guidare il robot a una distanza specifica
Rimetti in scena una storia utilizzando i pezzi VEX GO per costruire personaggi o ambientazioni per mostrare la comprensione della lettura
Scrivi una voce di registro su ogni fase del ciclo di vita di una rana che hai costruito
Crea e descrivi un habitat in cui possa vivere una creatura motorizzata
Scrivi le istruzioni di costruzione per ciò che hai costruito in modo che un partner possa creare la stessa cosa

Diagramma che illustra i concetti chiave della ricerca in ambito educativo, con sezioni etichettate ed elementi visivi che migliorano la comprensione dell'argomento.

Ciascuno di questi esempi mostra modi non solo per preparare gli studenti all'apprendimento delle discipline STEM, ma anche per utilizzare le STEM per apprendere e sviluppare altre competenze. Quando vengono offerte ulteriori opportunità pratiche in cui impegnarsi nell’apprendimento integrato, gli studenti sono in grado di “creare più connessioni neurali e viene dato più significato all’apprendimento e ai concetti insegnati”.¹¹ Quanti più punti di contatto ci sono in un'attività, tanto più profondo può essere l'apprendimento. E quando gli studenti sono in grado di impegnarsi in conversazioni aperte sul proprio lavoro e di stabilire una connessione emotiva con ciò che stanno facendo, il loro apprendimento diventa ancora più profondo.

VEX GO si allinea con gli obiettivi curriculari

Per dirla in altro modo, ecco alcuni criteri di valutazione chiave che vengono spesso utilizzati nelle classi, insieme alle attività che possono essere svolte con VEX GO per allinearsi ad essi.

Lingua e alfabetizzazione:¹²

Parla in modo efficace utilizzando un vocabolario sempre più preciso - Ogni volta che gli studenti discutono di una costruzione o di un progetto di codifica all'interno del loro gruppo, o condividono il loro apprendimento durante la pausa di metà gioco o la sezione di condivisione di un'unità di laboratorio STEM (ad esempio parlando di come il robot deve muoversi per raccogliere campioni nell'unità di laboratorio STEM Mars Rover – Surface Operations), utilizzano un linguaggio spaziale, descrittivo e preciso per spiegare le loro idee, fare previsioni e rispondere a domande.
Comprende e interpreta o risponde a testi di narrativa e saggistica - L' del laboratorio STEM introduttivo alla costruzione coinvolge gli studenti in una storia per apprendere le caratteristiche e le funzioni del kit VEX GO e li guida attraverso la loro prima costruzione utilizzando i pezzi del kit. Nella serie di attività sulle caratteristiche delle creature , gli studenti usano la scrittura creativa per descrivere in che modo la loro corporatura si collega alle caratteristiche di un'isola immaginaria.
Scrive per scopi diversi in formati diversi - L'uso di materiale stampabile VEX GO per supportare la pianificazione del percorso e la documentazione del progetto, insieme ai commenti in un progetto VEXcode GO come quelli utilizzati nell'unità Parade Float STEM Lab, consente agli studenti di esercitarsi a scrivere e disegnare per rappresentare i loro progetti di codifica in modo dettagliato. Inoltre, attività come la scrittura di una voce nel Field Journal nell'Unità del laboratorio STEM Fun Frogs consentono agli studenti di scrivere in modo più creativo per descrivere i loro progetti edilizi.
Raccoglie e utilizza informazioni per scopi di ricerca - Gli studenti raccolgono dati attraverso attività ed esperimenti come quelli nell'Unità del laboratorio STEM Simple Machines o nell'Unitàdel laboratorio STEM Look Alike , e poi utilizzano tali informazioni per informare le loro discussioni e rispondere a domande sul loro apprendimento durante le sezioni Mid-Play Break e Share dei laboratori.

Pensiero matematico:¹³

Applica concetti e strategie per risolvere problemi matematici - L'unità del laboratorio STEM sulle frazioni chiede agli studenti di costruire un edificio e di utilizzare i pezzi del kit VEX GO per esplorare le frazioni equivalenti confrontandole in base alle dimensioni.
Comunica e rappresenta il pensiero matematico - Mentre gli studenti costruiscono seguendo le istruzioni di costruzione, usano il linguaggio spaziale per comunicare con il loro partner riguardo ai pezzi, al loro orientamento, quantità, forma, dimensione, ecc. In attività come quelle dell'Unità del Laboratorio STEM di Emergenza Oceanica, gli studenti pianificano e costruiscono un percorso, utilizzando descrizioni verbali e, linguaggio spaziale e numerico per discutere su come programmare in modo efficace il loro robot affinché proceda lungo il percorso.
Esplora e risolve problemi spaziali utilizzando strumenti manipolativi, disegni e linguaggio spaziale. - Attività di scoperta come Lanciare le bandiere, Ruotare, Simmetria e Simmetria offrono agli studenti la possibilità di esercitarsi con simmetria, riflessioni e rotazione. Gli studenti possono esplorare l'uso delle coordinate per individuare punti su una griglia attraverso giochi come quello nell'unità Battle Boats STEM Lab
Utilizza strumenti e tecniche per stimare e misurare - Ogni volta che gli studenti pianificano un progetto per guidare il robot VEX GO in una posizione specifica, devono elaborare la distanza necessaria da percorrere per raggiungere la destinazione e inserire tale stima o misurazione nel loro codice in modo efficace. Nell'unità di laboratorio STEM Code Base , studenti codificano il Code Base per percorrere un percorso di slalom codificando le distanze di guida e di svolta in millimetri, pollici o gradi.

Diagramma che illustra le metodologie di ricerca in ambito educativo, con diversi approcci e tecniche per un apprendimento e una valutazione efficaci.

La versatilità di VEX GO come strumento didattico consente agli insegnanti di integrare le discipline STEM in molte aree della loro classe, comprese l'alfabetizzazione e la matematica. Sia in un centro di apprendimento che come parte di una lezione di un'intera classe, VEX GO offre a insegnanti e studenti l'opportunità di acquisire pratica e feedback su una vasta gamma di competenze fondamentali per supportare l'apprendimento e lo sviluppo. Per saperne di più sulle funzioni esecutive, sulle abilità spaziali e motorie e sulla loro connessione con l'apprendimento, guarda le interviste con Claire Cameron, autrice di Hands On, Minds On, nella videoteca PD+.

¹ Dichtelmiller, Margo L., et. al. Il sistema di campionamento del lavoro dalla scuola materna alla terza elementare: linee guida omnibus. 4a edizione, Pearson, 2001.

² Cameron, Claire E. Con le mani, con la mente: come le funzioni esecutive, le abilità motorie e spaziali favoriscono la preparazione scolastica. Insegnanti College Press, 2018.

³ Dee, Thomas S., et al. "L'impatto di No Child Left Behind su studenti, insegnanti e scuole [con commenti e discussioni]." Documenti Brookings sull'attività economica (2010): 149-207.

⁴ ² Cameron, Claire E. Con le mani, con la mente: come le funzioni esecutive, le abilità motorie e spaziali favoriscono la preparazione scolastica. Insegnanti College Press, 2018.

⁵ Cameron, Claire E. Intervista di Jason McKenna. Intervista con Claire Cameron Parte 2: Funzione esecutiva, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-2-executive-function.

⁶ Ibid.

⁷Ibid.

⁸Cameron, Claire E. Con le mani, con la mente: come le funzioni esecutive, le abilità motorie e spaziali favoriscono la preparazione scolastica. Insegnanti College Press, 2018.

⁹ Cameron, Claire E. Intervista di Jason McKenna. Intervista con Claire Cameron Parte 4: Competenze spaziali, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-4-spatial-skills.

¹⁰ Cameron, Claire E. Intervista di Jason McKenna. Intervista con Claire Cameron Parte 8: Punti chiave, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-8-key-takeaways.

¹¹ Dichtelmiller, Margo L., et. al. Il sistema di campionamento del lavoro dalla scuola materna alla terza elementare: linee guida omnibus. 4a edizione, Pearson, 2001.

¹² Ibid.