学生が VEX AIM コースのアクティビティに取り組む際、VEX ワンスティック コントローラーでロボットを操作してから、VEXcode AIM でロボットをコーディングするというサイクルを繰り返すプロセスを使用します。 この記事では、このサイクル、それがなぜ重要なのか、そして教室でそれを促進する方法について説明します。
運転とコーディングのサイクルとは何ですか?
運転とコーディングのサイクルは、生徒が最初にロボットを手動で運転してタスクを完了し、望ましい動作の物理モデルを作成し、次にこのモデルを使用してコーディングを行うという反復的な学習プロセスです。 コントローラーを使用してロボットを操作することで、生徒はロボットの動きや物体や環境との相互作用を直接体験します。 これらの実践的な経験は、学生がロボットを自律的に動作するようにコーディングする際に役立ち、コーディングから得た洞察によって将来の運転戦略が洗練されます。
サイクルはなぜ重要なのでしょうか?
研究によると、具体的な経験と抽象的な表現の両方を組み合わせると、どちらか一方の方法だけを使用する場合と比較して学習が大幅に強化されることが示されています1。 このサイクルは、ロボットを使った問題解決を容易にするために、具体的なものから抽象的なものへ、そしてまた具体的なものへ戻るプロセスを学生に提供します。
運転による物理モデルの作成
コーディングの前にロボットを操作してタスクを完了させることで、生徒は以下を実際に目で見て理解できるようになります。
- 速度、方向、旋回半径など、ロボットが空間内でどのように移動するか。
- AI ビジョン センサーが特定のオブジェクトをどのくらいの距離から認識できるかなど、ロボットがセンサー入力にどのように反応するか。
- フィールド上の回避または拾い上げて移動する必要がある障害物などのオブジェクトとロボットがどのように相互作用するか。
- 同じ最終結果に到達するために、異なるパスをどのように使用できるか。
さまざまなロボットの動作のこの具体的な表現は、成功するコーディング プロジェクトを作成するために必要な、より抽象的なコーディング コンセプトに変換できます。 運転中に発見したことを文書化しておくと、コーディング段階に進むときに生徒が参照できる追加のサポート ソースが提供されます。
コーディングによる計算モデルの作成
T生徒が運転を通じて作成した物理的なメンタルモデルは、コーディング プロジェクトに適用できます。 生徒は、運転中に得た理解を基にコーディング プロジェクトを計画し、構築することができます。これは、運転という現実世界の具体的な経験に基づいて構築されるため、より具体的なものになります。 生徒はコーディング プロジェクトをテストした後、実際の運転の世界に戻り、プロジェクトを繰り返し改善することができます。
サイクルのコーディング段階でプロジェクトとそれに加えられた変更を文書化することで、学生はコーディング プロジェクトを反復するときに役立つメタ認知ツールを再び利用できるようになります。
運転とコーディングのサイクルを促進
VEX AIM コースの各レッスンとユニット チャレンジのガイド付き練習セクションでは、生徒と教師の両方がレッスンのこの部分に取り組むための手順が段階的に説明されています。 サイクルの運転部分とコーディング サイクルの両方について、印刷可能なタスク カードへのリンクが提供されます。 タスク カードの使用について詳しくは、 生徒とタスク カードを使用する」の記事をご覧ください
運転段階を促進する
- 各グループ メンバーがレッスンのガイド付き練習部分に参加できるように、コラボレーションに対する期待を確立します。 コーディング中のコラボレーションの詳細については、 学生のコラボレーションのためのペアプログラミングの使用 記事を参照してください。
- 運転タスクカードを生徒と共有します。 すべての生徒がタスクの目的を理解し、レッスン ページに示されているとおりにフィールドを設定していることを確認します。
- 生徒が順番にタスクカードに示された運転タスクを完了する間、教室内を回ってください。 生徒は、運転中に会話を進めるために、タスク カード上のディスカッションの質問を使用する必要があります。 各グループを訪問する際は、提供された教師用メモの質問を使用して、生徒が運転経験に基づいてプロジェクトのコーディングを開始する最良の方法について仮説を立てられるように導きます。
- 生徒は、タスク カード上の成功基準とチェックリストを使用して、ガイド付き練習の運転部分を完了したことを確認する必要があります。 生徒がこれを終え、文章の骨組みとタスク カードの下部の描画を使用して練習を記録したら、運転中にグループで立てた仮説とそれを裏付ける証拠をあなたと共有する必要があります。
コーディング段階を円滑にする
- コーディング タスク カードを配布し、学生に、運転段階で確立した仮説を使用して VEXcode AIM プロジェクトの構築を開始するように伝えます。
- 生徒が順番にタスク カードに示されたコーディング タスクを完了する間、教室内を巡回します。 生徒は、コーディング中にタスク カード上のディスカッションの質問を使用して会話を進める必要があります。 各グループを訪問する際には、提供された教師用メモにある質問を使用して、レッスンの内容に関する生徒の理解を明らかにし、結論に導きます。
必要に応じて運転とコーディングを切り替える
生徒が最初のコーディング プロジェクトを作成し、コーディング タスク カードにテストを記録したら、必要に応じて何度でも運転とコーディングを繰り返してプロジェクトを改善する必要があります。 学生には、一度に多くの変更を加えるのではなく、常に 1 つのアイデアを選択してテストし、改善するように奨励する必要があります。 教室内を巡回しながら、生徒たちにプロセスのどこにいるのか、プロジェクトにどのような変更を加えたのか、そしてその理由は何かを説明してもらいます。
このサイクルを効果的に促進することで、教師は生徒が抽象的かつ具体的な方法でコーディングの概念に取り組むことを支援でき、より深い理解を促進できます。 サイクルの実装に関する詳細な情報は、PD+.の VEX AIM入門コースに記載されています。
1 Pashler, Harold、et al. 学生の学習を向上させるための指導と学習の組織化 (NCER 2007-2004)。 米国国立教育研究センター 教育省、2007年。