Аннотация
Білім беру робототехникасы студенттерді STEM тұжырымдамаларын түсінуге, сондай-ақ ерте жастан бастап STEM пәндері туралы жағымды қабылдауды арттыруға көмектесетін интеграцияланған STEM тәсіліне тартады. COVID-19 пандемиясы басталған кезде, бетпе-бет сыныпта физикалық роботтар мүмкін емес болды. Студенттер мен мұғалімдерге кез келген жерден пайдалануға болатын баламалы роботтық шешімді ұсыну үшін таныс кодтау платформасымен жұмыс істеу үшін виртуалды робот бағдарламасы жылдам әзірленді. Бұл мақалада дүние жүзіндегі миллионнан астам студенттердің қолдану деректері мұғалімнің екі жағдайлық зерттеуімен бірге түсіндіріледі. Деректердің бұл тіркесімі виртуалды роботты оқу құралы, сондай-ақ оқыту ресурсы ретінде түсінуге мүмкіндік берді. Мұғалімнің кейс-стадилері сондай-ақ осындай күтпеген жағдайларда оқытуды жеңілдететін маңызды қажеттіліктердің жиынтығын ашты. Ақырында, бұл деректер виртуалды роботты оқыту ортасын физикалық роботқа симбиотикалық комплимент ретінде студенттерге итеративті бағдарламалау арқылы сенімділікке ие болуға, білім беру робототехникасына қызығушылықты арттыруға және мұғалімдерге алға жылжу үшін жоғары икемді оқыту нұсқасын ұсынуға көмектесетінін көрсетеді.
Негізгі сөздер
Виртуалды робот, білім беру робототехникасы, робототехниканы оқыту, COVID-19 шешімдері, STEM білім беру, информатика, бағдарламалау
Кіріспе
Соңғы жылдары АҚШ-та ұлттық есептер мен саясаттардың ықпалымен робототехника мен информатика бастауыш және орта мектепке (балабақшадан 12-сыныпқа дейін) көбірек кіріктірілді. 2015 жылы Ұлттық ғылым қоры ғылымды, технологияны, инженерияны және математиканы (STEM) білім мен дағдыларды меңгеру американдықтар үшін технологияны көп қажет ететін жаһандық экономикаға толыққанды араласу үшін барған сайын маңызды екенін және әрбір адам үшін маңызды екенін мәлімдеді. STEM тақырыптары бойынша жоғары сапалы білімге қол жеткізу. Ұлттық ғылым және технология кеңесінің STEM білім беру комитеті 2018 жылы STEM білім берудің федералды стратегиясын сипаттайтын баяндама жасады. Бұл есепте: «STEM білім беру сипатының өзі бір-біріне сәйкес келетін пәндер жиынтығынан оқу мен дағдыларды дамытуға неғұрлым интеграцияланған және пәнаралық көзқарасқа қарай дамып келеді. Бұл жаңа тәсіл академиялық ұғымдарды нақты қолданбалар арқылы оқытуды қамтиды және мектептерде, қауымдастық пен жұмыс орнында формальды және бейресми оқытуды біріктіреді. Ол сыни тұрғыдан ойлау және мәселелерді шешу сияқты дағдыларды, сонымен қатар ынтымақтастық және бейімделу сияқты жұмсақ дағдыларды беруге тырысады ». STEM оқытуға ұлттық назар аудару STEM тақырыптары үшін технологияны сыныпқа қалай жақсырақ енгізуге болатыны туралы білім беру жүйесіндегі зерттеулер мен инновациялардың артуымен қатар жүрді.
Робототехника студенттерге STEM тұжырымдамаларын зерттеудің практикалық әдісін ұсынады. Негізгі STEM тақырыптары бастауыш және орта білім берудегі маңызды тақырыптар болып табылады, өйткені олар жоғары оқу орындарында және магистратурада оқу үшін, сондай-ақ жұмыс күшіндегі техникалық дағдыларды арттыру үшін маңызды алғышарттар болып табылады1. Метаталдау2 жалпы білім беру робототехникасы нақты STEM тұжырымдамалары үшін оқуды арттыратынын көрсетті. Көптеген жас топтары бойынша жүргізілген зерттеулер робототехника оқушылардың STEM пәндеріне деген қызығушылығын және оң қабылдауын арттыратынын көрсетті3, 4, 5, бұл өз кезегінде мектептегі жетістіктерді арттырады және ғылыми дәрежедегі жетістіктерді одан әрі арттырады6, 7, 8. Жоғары сынып оқушылары үшін робототехника колледжге дайындық пен техникалық мансап дағдыларын қолдау үшін пайдаланылды9, 10, 11, робототехника бастауыш сынып оқушыларына ізденімпаздық пен проблеманы шешу дағдыларын дамыту және позитивті тәрбиелеу үшін енгізілді. STEM тақырыптарын қабылдау12, 13. Білім беру робототехникасын енгізу әсіресе 4-сыныптан бастап STEM пәндеріне теріс көзқарас қалыптастыра алатын жас оқушыларға пайдалы болды14. Кішкентай студенттер интеграцияланған оқыту контекстінен пайда көреді және табысты ерте тәжірибелері бар STEM пәндеріне оң көзқарастарын дамытады15.
Сондай-ақ, зерттеулер мұғалімдердің біліктілігін арттыру кезінде робототехниканы енгізу мұғалімнің өзіндік тиімділігін, мазмұндық білімін және есептеу дағдыларын арттыратынын көрсетті16. Робототехниканың артықшылықтары мұғалімдерде де, студенттерде де болатыны қисынды болғанымен, мұғалімдердің ресми біліміне робототехниканы енгізу әлі де шектеулі. Көптеген елдерде мұғалімдердің дәстүрлі білімі жаратылыстану және математика пәндеріндегі пәндерге негізделген тақырыптарға бағытталған, бұл мұғалімдердің көпшілігінің инженерия мен технологияға дайындығы төмен17және формальды мұғалімдерді оқытуда қарастырылмаған STEM тақырыптарын оқытуға сенімді емес немесе STEM пәндері бойынша байланыс орнату18, 19. Bybee20 мұғалімдерді оқытудағы STEM тақырыптарының бұл шектелуі инженерия мен технологияның, әсіресе, К–8 білім беруде жеткіліксіз көрсетілуіне әкелетінін атап өтті. Мұғалімдерді оқытуға робототехниканы енгізудің артықшылықтарыболғаныментәжірибеарқылы үздіксіз кәсіби даму және бейресми оқыту арқылы қол жеткізуге болады. Бандура21 әлеуметтік оқыту контексттерінің сыни аспектісін білдірді және осы концепциядан Лав пен Венгер22 практика қауымдастығы (CoP) тұжырымдамасын белгіледі. CoP үшін мүшелер доменге деген ортақ қызығушылық төңірегінде жиналады, қауымдастықты дамытады және қосымша дағдылар мен білімдер үшін зерттеулермен және түсініктермен бөліседі — тәжірибені дамыту22. Ресми мұғалімдерді оқытудағы робототехниканың орнына бейресми оқыту және КБ мұғалімдерге, сонымен қатар студенттерге де осындай артықшылықтар бере алады.
Өкінішке орай, COVID-19 пандемиясы бүкіл әлем бойынша студенттердің барлығына дерлік әсер етіп, жеке оқытудың кең ауқымды жаһандық бұзылуына әкелді23. Қолданбалы оқыту тәжірибесі тоқтатылды, бұл көптеген роботтандырылған STEM оқу жоспарларының, соның ішінде VEX білім беру робототехника желісі пайдаланатын роботтық оқу жоспарының негізгі бөлігі болды. Қашықтан оқыту шешімдері студенттерге STEM тақырыптарымен шынайы, мағыналы түрде айналысуға көмектесетін виртуалды оқу ортасын жылдам қамтамасыз ету үшін қажет болды. VEX Robotics тез арада VEXcode VR (бұдан әрі жай «VR» деп аталады), физикалық робот сияқты қолдануға болатын виртуалды роботы бар платформаны жасады.
Бұл құжат осы виртуалды алмастырғыштың осы жаһандық бұзылу кезінде қалай болғаны туралы түсінік алу үшін VR платформасы жинаған пайдалану деректерін қарастырады. Сондай-ақ мұғалімдердің қашықтан оқыту орталарында VR қалай енгізгені туралы контекстті қамтамасыз ететін екі жағдайлық зерттеу ұсынылады. Осы мақаланың екі негізгі зерттеу сұрақтары төмендегідей:
- Пайдалану деректері мен мұғалімнің кейс-стадилері COVID-19 індетінен кейін студенттердің VR көмегімен оқуы туралы қандай түсініктерді көрсете алады?
- Мұғалімдер сыныпқа VR енгізу туралы қандай түсінік бере алады?
COVID-19 тіккен хаос тәрбиешілерге ерекше әсер етті. Жеке оқытуға арналған ондаған жылдар бойы тәжірибе мен сабақтар бірден өзгертілді, бірақ бұл үзіліс мұғалімдерді жаңа құралдар мен оқыту әдістерімен тәжірибе жасауға итермеледі. Инновациялық шешімдер арқылы жетекшілік еткен мұғалімдердің көзқарасы бойынша қабылданған шешімдер мен қол жеткізілген нәтижелерді түсіну студенттердің робототехника мен STEM пәндеріндегі оқуын күшейту үшін жаңа технологияны қалай енгізу керектігі туралы түсінік береді.
Әдістері
VEXcode VR. Америка Құрама Штаттарындағы мектептер 2020 жылдың наурыз айында жабылған кезде, қашықтан жұмыс істеу кезінде студенттерді робототехника және STEM тақырыптарымен айналысуға мүмкіндік беретін шешім қажет болды. VR 2020 жылдың 2 сәуірінде, көптеген мектептер виртуалды форматқа өткеннен кейін бірнеше аптадан кейін әзірленіп, іске қосылды. VR әрекеттері мазмұн стандарттарына сәйкес келетін пәнаралық сабақтары бар басқа робототехникалық оқу бағдарламаларымен сәйкес болу үшін жасалған. VEXcode VR кодтау платформасы 1-суретте көрсетілгендей, виртуалды интерфейсті қосу арқылы студенттер әдетте физикалық роботтармен бірге қолданатын кодтау ортасымен бірдей. Физикалық роботтың орнына студенттер белсенділікке қарай өзгеретін тақырыптық «ойын алаңында» виртуалды роботты басқару жобаларын жасайды. Кодтауды бастаған студенттер блоктарға негізделген бағдарламалауды пайдаланады, ал тереңдетілген студенттер Python негізіндегі мәтінді пайдаланады.
1-сурет. Корал рифін тазалау әрекетіне арналған VEXcode VR платформасының интерфейсі.
VR әрекеттері ғылым немесе математика тақырыптарымен виртуалды роботты басқаруға негіз болатын информатика дағдыларын біріктіретін пәнаралық болу үшін жасалған. Осы VR әрекеттері барысында студенттер тек бағдарламалау туралы ғана емес, сонымен қатар ғылыми ізденіс, математикалық ойлау және техникалық сауаттылық — біріктірілген STEM құрылымының барлық компоненттері19. COVID-19 тудырған ерекше жағдайлар студенттердің аралас, синхронды немесе асинхронды параметрлерде сабақтарда өз бетінше жұмыс істей алуын талап етті. Осы мақсатқа жету үшін оқушылар оқу мақсаттарымен және әрекет мақсатымен таныстырылады. Тікелей нұсқау24, 25түсіну үшін кезең-кезеңімен оқытуды және жүйелі түрде оқытуды қамтамасыз ету үшін тікелей нұсқау қолданылады. Содан кейін студенттер26кодтау мәселесін шешуге әкелетін мақсатты тіректерді алады. Студенттер робототехника мен кодтау практикалық, пәнаралық есептерді шешу үшін қолданылатынын біледі. Мысалы, Кораллы рифті тазарту іс-әрекетінде студенттерге күн батареясы біткенше қоқыстарды мүмкіндігінше көп жинау үшін маржан рифінің айналасында роботты шарлау ұсынылады. Ластану – бұл ертеңгі студенттер шешетін жаһандық мәселе және осы шынайы, сценарийге негізделген жобаларға қатысу студенттерге информатика дағдыларын пәндер бойынша қолдануға көмектеседі.
2-сурет. Кораллы рифті тазарту әрекетінің миссиясының мәтінмәні.
Студенттердің оқытушылардан бөлінгенін ескере отырып, зейіннің бөлінуін және когнитивті жүктемені азайту үшін виртуалды орта мүмкіндігінше үздіксіз болуы керек27, 28. Студенттер өз жобасына пәрмендерді сүйреп апарып тастай алады және сол терезеде роботының VR ойын алаңында шарлауын көре алады. Студенттер роботтың ойын алаңында қалай қозғалатынын көру үшін әр қосудан кейін жобаны іске қоса отырып, бір уақытта кез келген блоктар санын қоса алады. Бұл студенттерге дереу кері байланыс пен сәттіліктің алғашқы сезімін береді.
Сонымен қатар, қашықтан оқыту VR еңсеру қажет практикалық кедергілерді тудырды. Мектеп компьютерлерінде қосымшаларды жүктеп алуға жиі шектеулер қойылады, бұл студенттер мектеп компьютерлерімен қашықта болған кезде ғана емес, ең қалыпты жағдайларда бағдарламаны қосу кедергі болады. Бірақ студенттердің жұмысын орындау үшін мектеп компьютерлеріне де қол жеткізе алмауы мүмкін. VR қол жетімділігін арттыру үшін бағдарлама толығымен веб-негізделген (жүктеп алу немесе плагиндер қажет емес) және студенттердің оны пайдалана алу ықтималдығын арттыру үшін әртүрлі құрылғыларда жұмыс істеу үшін жасалған.
Нәтижелер
Пайдалану деректері. Ұсынылған деректерді Google Analytics ұсынады. VEXcode VR толығымен браузерге негізделгендіктен, осы виртуалды робот ортасының жаһандық деңгейде қалай пайдаланылғаны туралы түсінік беретін әртүрлі көрсеткіштер бар. 2020 жылдың сәуір айында іске қосылғаннан бері VR пайдаланушыларының ай сайын артуы байқалды, бұл 150-ден астам елде 1,45 миллионнан астам пайдаланушыны біріктірді.
3-сурет. Дүние жүзінде VR пайдаланушылары бар елдер.
COVID-19 және VR шығарылымының хронологиясын ескере отырып, біз уақыт өте келе пайдалануды да қарастырдық. 4-суретте көрсетілгендей, пайдаланушылар саны шығарылғаннан кейін көп ұзамай тез өсті, содан кейін оқушылар мектептен тыс болған жаз айларында азайды. Мектепке әдеттегідей оралу (тамыз/қыркүйек) оқу жылының қалған бөлігінде сақталатын айтарлықтай өсуді көрсетті. Пайдаланушылар санының мерзімді төмендеуі демалыс күндері және мереке күндерінде азырақ пайдалануды көрсетеді.
4-сурет. VR іске қосылғаннан бері уақыт ішінде пайдаланушылар саны.
Жоба – бұл студенттердің сабақ немесе тапсырма үшін жасайтын бағдарламасы. Жобаларды іске қосу үшін сақтаудың қажеті жоқ, бірақ сақталған жоба пайдаланушы кейінірек қайта оралуы үшін жүктеледі. 2,52 миллионнан астам сақталған бағдарлама болды. Дегенмен, жобаны іске қосу үшін сақтау қажет емес. VR толығымен шолғышқа негізделгендіктен, жобаны өңдеу және оны тексеру «БАСТАУ» опциясын таңдау арқылы дереу орындалады. Бағдарламалық жасақтамада 84 миллионнан астам жоба іске қосылды, бұл студенттер өз жобаларын жиі аралықпен сынағанын көрсетеді. Осы жедел кері байланыс циклінің арқасында студенттер физикалық роботпен жұмыс істеуге қарағанда әлдеқайда жылдам қарқынмен тәжірибе жасап, қайталау мүмкіндігіне ие болды. Бұл итерациялық процесс студенттердің оқуы үшін жақсы көрсеткіш болып табылады, өйткені бірнеше қайталау студенттердің белсенділігі мен қызығушылығын сақтайтыны көрсетілген29.
| VEXcode VR деректері | |
|---|---|
| Пайдаланушылар | 1 457 248 |
| Сақталған жобалар | 2 529 049 |
| Жобаларды іске қосу | 84 096 608 |
| Елдер | 151 |
1-кесте. 2020 жылдың сәуірінен 2021 жылдың сәуіріне дейінгі барлық VEXcode VR пайдалану деректері.
Сертификаттау деректері. VR бағдарламасының өзіне және оны сүйемелдейтін оқу жоспарына қоса, VR VEXcode VR Educator Certification Course бар CS деп аталатын тегін мұғалімдерді оқытуды қамтиды. 2020 жылдың маусым айында іске қосылғаннан бері 550-ден астам педагог VEX сертификатталған оқытушысы болу үшін 17 сағаттан астам оқу жоспары мен қолдауды қамтитын сертификаттауды аяқтады. Сертификаттау курсында информатика немесе робототехника бойынша тәжірибесі жоқ мұғалімдерді дайындауға бағытталған 10 бірлік материал бар. Мазмұн бағдарламалау негіздері, VR роботын қалай кодтау керек, VR әрекеттерімен қалай оқыту керек және VR-ді сыныпта қалай енгізу керек сияқты тақырыптарды қамтиды. 5-суретте 2020 жылдың маусымынан 2021 жылдың наурызына дейінгі ай сайынғы және жиынтық бойынша сертификатталған педагогтардың саны көрсетілген. Деректердегі тенденциялар тамыз, қыркүйек және 2020 жылдың қазан айларын қамтитын мектеп уақытында сертификатталған мұғалімдер санының артқанын көрсетеді.
Жағдай 1
Эйми ДеФо – дәстүрлі және инновациялық оқыту мен оқу әдістерін біріктіретін Питтсбургтегі (АҚШ) шағын жеке мектеп Кентукки Авеню мектебінің директоры. Көптеген мектептер сияқты, Кентукки авеню мектебін де COVID-19 бұзды және жағдайдың қалай өзгеретінін білмей, 2020 жылғы күзгі оқу жылының балама жоспарларын анықтауға тура келді. Жылдың алғашқы алты аптасы толығымен виртуалды түрде оқытылды, ал қалған жыл жеке және қашықтан оқыту күндері ауысатын студенттік когорталармен гибридті форматта өтті. Студенттер үйде оқып жатқан кезде де, оқушылардың сыныптағыдай проблеманы шешу және сыни тұрғыдан ойлау әрекеттерін жалғастыру өте маңызды болды.
Эйми бірнеше себептерге байланысты алтыншы және жетінші сынып оқушыларымен VR қолдануды таңдады. VR толығымен виртуалды оқу ортасы болғандықтан, студенттер оқу әрекеттеріне әсер ететін саясатты өзгертпестен үй мен мектеп арасында ауыса алады. Блокқа негізделген кодтау ортасы кодтауға жаңадан келген студенттерді қорқытпайды және әртүрлі тәжірибе деңгейлеріне арналған әрекеттер болды. Ол сондай-ақ студенттерге VR роботтарын қызықты және мотивациялайтынына сенді, бұл ол шындық деп тапты. Студенттердің VR-дан не алады деп үміттенгені туралы ойлаған кезде, Эйми былай деді:
Мен VR пайдалану физикалық роботтарды пайдалану сияқты қатаң, қиын және қызықты болады деп үміттендім және менің студенттерім тәжірибеден айырылып қалғандай сезінбейді, керісінше кодтау тәжірибесінің жаңа түріне ие болады деп үміттендім. сияқты қызықты. Мен олардың қиындықтарды қайталап, табандылық танытып, соңында жетістікке жетуі керек кезде сыныпта сезінген жетістікті сезінуін қаладым.
Робототехниканың жалғыз мұғалімі ретінде Эйми аптасына бір рет мектептің басталуы мен қысқы демалыс арасында 23 оқушыға, барлығы 15 сабақтан сабақ берді. Студенттер «Информатика бірінші деңгей – блоктар» курсынан бастады. Эйми бірінші бөлімді студенттермен топ болып жұмыс істеді, бірақ қалған сабақтарда студенттерге өз қарқынымен жұмыс істеуге мүмкіндік беріп, фасилитатор ретінде әрекет етті. Оқушылардың көпшілігі жетіден тоғызға дейін қосымша мұхитты тазалау әрекетімен аяқталды.
Эйми студенттердің сабақтағы қиындықтарға ынталы болғанын анықтады; Сондықтан сабақты жүйелі түрде өткізуге кейде қиын болды. Зейіні немесе оқуы қиын кейбір студенттерге қосымша қолдау қажет болды, ал «үлкен/кем» және логикалық түсініктер қиын болуы мүмкін. Дегенмен, студенттердің көпшілігінде қиындықтар, күрес және табыстар жеткілікті болды. Студенттер сабаққа оралған кезде физикалық роботтармен жұмыс істеу идеясына қатты қуанды. VR-мен жұмыс істегеннен кейін Эйми: «Әркім сыныптан сенімдірек кодер ретінде шықты», - деп атап өтті.
Жағдай 2
Марк Джонстон АҚШ-тың Эль Пасо қаласындағы Бел Эйр орта мектебінде жетінші және сегізінші сынып оқушыларына сабақ береді. Өзінің STEM 1 курсы үшін Марк шамамен 100 студентке автоматтандыру және робототехника, дизайн және модельдеу бойынша Project Lead the Way Gateway курстарын оқытады. STEM 1 курсы VEXcode IQ (кіші оқушыларға арналған пластикалық робот жинағы) көмегімен негізгі механиканы және негізгі кодтауды үйрету үшін VEX IQ роботын біріктірді. Бұл курс күзгі семестрде оқытылады, сондықтан бастапқы COVID-19 бұзылуы көктемде оның робототехникасына әсер еткен жоқ. Алайда, 2020 жылдың сәуірінде Марк VEX VR роботын көріп, онымен жұмыс істей бастады. «Мен VR бірдей орнатуды (яғни. VEXcode) қолданып жатқанын көргенде, мен қатты қуандым, өйткені мен әлеуетті көрдім, яғни басқатырғыш бөлігі сияқты мен қазірдің өзінде істеп жатқан нәрсеме өте сәйкес келетінін БІЛЕДІ. VR Python-ды қосу үшін жаңартылған кезде, мен одан да қатты қуандым». Марк әлеуметтік медиа платформаларында көптеген оқырмандарды жинап, басқа мұғалімдер үшін оқулық бейнелер жасады. Өзінің коммерциялық емес білім беру компаниясы арқылы Марк 2020/21 оқу жылына дайындық кезінде мұғалімдерді оқытудан басқа, студенттерге VR-де тегін жазғы лагерь ұсынды.
Белгісіз оқыту жағдайлары жоспарлауды қиындатады. «Мен қашықтан оқыту 2020/21 оқу жылына дейін жалғасатынын түсінгенде, мен алдымен дизайнды, содан кейін робототехниканы… үйретуді шештім, бірақ көп нәрсе ауада болғандықтан, ештеңені жоспарлау қиын болды. Біз қайта ораламыз ба, әлде желіде жұмыс істейміз бе, білмедім - ол кезде өте аз ақпарат анық болды. Мен робототехника мен дизайнды араластырып, бір-екі күн бұрын жоспарладым». Марк оқу жылының басында VR-ды қолдана бастады (ол 2021 жылға дейін 100% қашықтағы болып қалады) сайттан әртүрлі әрекеттерді таңдау арқылы жақсы жұмыс істеді, өйткені әртүрлі тәжірибе деңгейлері мен өңделетін нұсқаулар болды. Информатика 1-деңгейі - блоктар курсы шыққанда, ол студенттерді оны толығымен аралап шықты, бірақ келесі жолы сабақтарды қысқартылған дәрістерге айналдыратынын атап өтті. VR пайдалану жеке робототехника сабақтарынан ерекше болды, бірақ Марктың осы сабақтарға қойған негізгі мақсаттарының жиынтығы әлі де болды:
- Оқушыларды VEXcode бағдарламасымен таныстырыңыз
- Бағдарламалауда сенімділікті арттыру (өзіндік тиімділік)
- Бағдарламалау идеяларын/сөздік қорын қауіп төндірмейтін жолмен енгізіңіз
- Оларды математиканы байқамай пайдалану үшін «алдап» қойыңыз;)
- Оқушылардан шектеулер берілген нақты анықталған есептерді шешуді сұраңыз
- Дұрыс анықталмаған есептерді енгізіңіз
- «Сәтсіз және қайталап көріңіз» деген көзқарасты көтермелеңіз
- Мәселені шешуді қызықты етіп жалғастырыңыз
Виртуалды тәжірибе әртүрлі болғанымен, Марк VR пайдаланудың ерекше артықшылықтарын тапты. Студенттер VR және RobotC (басқа роботтармен қолданылатын басқа кодтау тілі) арқылы тәжірибе жасаудан әлдеқайда аз қорқады. Марк сонымен қатар STEM белсенділігінің қаншалықты жақсы екенін анықтау үшін студенттерге «жеңіске» жету үшін қанша уақыт қажет болатынын өлшеуді пайдаланады және «егер оқушы оң нәтиже алу үшін тым көп уақыт алса, оларды сақтау әлдеқайда қиын» деп атап өтті. айналысты».
Барлауға және белсенді қатысуға итермелейтін VR-ге бірден пайда болды. Марк «жеңістің» бұл түрін студенттерге VR таныстыру мысалымен сипаттайды:
Мен: «Барлығы жаңа қойынды ашып, vr.vex.com сайтына өтіңіз. Сайтты бәрі көреді ме? Жақсы. Енді роботты алға жылжытыңыз».
Оқушы: «Қалай?»
Мен: «Сіз…есептей аласыз ба, қараңыз»
Оқушы: «Мен түсіндім!»
Содан кейін олар ілінді! Осы уақытқа дейін олардың көбі меннен әртүрлі нәрселерді қалай жасау керектігін сұрайды. Олар мені оқытуды сұрайды!
Нәтижелер мен пікірталас
VR оқу құралы ретінде. Қолдану деректері мен жағдайлық зерттеулер COVID-19 пандемиясы кезінде VR қалай оқу құралы ретінде жұмыс істегені туралы бірінші зерттеу сұрағына түсінік береді. Ең қарапайым нәтиже пайдаланудың үлкен көлемінен; VR платформасы бүкіл әлем бойынша миллионнан астам студентке қолданылды, бұл виртуалды роботтық ортаның дағдарыс жағдайында жеке оқытуды алмастыру ретінде жақсы жұмыс істейтінін көрсетеді. Іске қосылған жобалардың саны (84+ миллион) жеке пайдаланушылар санын ескере отырып, таңқаларлық нәтиже болды. Орташа алғанда, пайдаланушылар тестілеу мен итерацияның жоғары дәрежесін көрсететін 57 жобаны орындауды аяқтады. Студенттерде «көріп көріңіз және қайталап көріңіз» деген көзқарасты қалыптастырудың маңыздылығын ескере отырып, бұл өте перспективалы нәтиже. VR әрекеттерін шешудің бірнеше ықтимал жолдары бар, бұл студенттер үшін маңызды сабақ. Оқушылар мәселенің бірнеше шешімі бар екенін түсінген кезде, студенттердің мұғалімдерден кері байланыс сұрау ықтималдығы артады, сонымен қатар олардың не үйреніп жатқанын түсінуі жоғары болады30.
Жағдайлық зерттеулерден VR аз ставкасы бар оқу ортасы ретінде жұмыс істейтінін растау бар. Эйми оның оқушыларының сенімдірек кодерлер екенін және физикалық роботтармен жұмыс істеуді асыға күтетінін атап өтті. Марк студенттердің VEXcode VR жүйесінде кодтау кезінде эксперимент жасаудан қорықпайтынын және олардың осы ортада «жеңіске» деген сезімін бірден байқағанын байқады. Мұғалімнің бұл бақылауларын шикізатты пайдалану деректерімен бірге қарастырсақ, виртуалды робот ортасы студенттерге оқу үдерісінде тәжірибе жасау және қайталау мүмкіндігін еркін сезінуге мүмкіндік беретінін және жалпы робототехника туралы жағымды қабылдауды арттыратынын растайтын сияқты.
Мұғалімдерден алынған сабақтар. Мұғалімдердің VR-ды сыныпқа енгізу бойынша қандай түсініктер бере алатыны туралы екінші зерттеу сұрағын қарастырғанда, кейс-стадилерден бірнеше ортақ тұстарды анықтай аламыз. Екі жағдайлық зерттеулер де мұғалімдердің COVID-19 кезінде қалай шешім қабылдағаны және шешімдерді жүзеге асырғаны туралы ақпаратты, сонымен қатар виртуалды және гибридті ортада студенттерге тиімді оқыту шешімін ұсыну үшін не қажет екендігі туралы ақпаратты ашты. Бұл тақырыптар икемді шешімдерді, сабақтастықты, оқу жоспары мен қолдауды қамтиды. Бұл тұжырымдарды барлық технологиялық шешімдерге қойылатын талаптар ретінде қарастыру керек, өйткені қолдау көрсететін мұғалімдер студенттерге қолдау көрсетеді.
Оқыту жағдайындағы белгісіздіктерді ескере отырып, Марк пен Эйми оларға икемді шешімдер қажет екенін атап өтті. Қашықтықтан оқыту бетпе-бет оқытуға немесе олардың арасында қандай да бір формаға ауысуы мүмкін. VR кез келген жағдайда қолданылуын жалғастыра алады, бірақ сонымен бірге оның көзқарасында икемділік берді. Студенттер Марк әрекеттер мен курста пайдаланғандай құрылымдалған мұғалім басқаратын сабақтарға немесе Эйми сипаттағандай, оқушының жетекшілігімен оқуға өз қарқынымен қатыса алады. Мұғалімдерге іс-әрекеттер тұрғысынан да, барлық студенттердің қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін ұсынылатын бағдарламалау тілдерінің түрі бойынша да тәжірибе деңгейінде икемділік қажет болды.
Оқытудың үздіксіздігі екі жағдайлық есепте де маңызды деп көрсетілді. Эйми VR-де жұмыс істегеннен кейін студенттердің VEX V5 роботтарымен жұмыс істеуге қуанышты болғанын атап өтті, олар жеке оқыту қайта басталған кезде күтіп тұрды. VR физикалық роботтармен жұмыс істеуге және студенттердің толқуы мен оң қабылдауын арттыруға арналған баспалдақ болды. Марк сонымен қатар VEXcode-тің VR-дан IQ-ға дейінгі үздіксіздігі ол үшін өте маңызды екенін атап өтті: «Мен сізге VEX-те VEXcode көмегімен 3-сыныптан колледжге дейінгі ілгерілеуді бақылайтын өте қарапайым екенін айта алмаймын! Ал VR көмегімен олар оны үйден үйрене алады!»
Оқу жоспары мен қолдау оқу жағдайында осы дамып келе жатқан оқытуда VR табысы үшін маңызды болды. VR блоктары студенттерге оқуға арналған барлық мазмұнды, сондай-ақ сабақтарды өткізуге қажетті материалды қамтамасыз етті. Барлық мұғалімдердің информатика және кодтау бойынша білімі жоқ. Эйми блокқа негізделген бағдарлама оның студенттерінен басқа оны қорқытпайтынын атап өтті. Марк сонымен қатар информатикадан сабақ беруге дағдыланбағанын, сабақ бермес бұрын сабақты өзі үйренуі керек екенін айтты. Дегенмен, Марк: «Егер бәрі ертең «қалыпты» күйге оралатын болса, мен енді өз сыныбымның бағдарламалау бөліктерін сенімдірек үйрете аламын», - деп мойындады. VR оқу жоспары мен бағдарламалау үшін мұғалімнің қолдауы сыныпта VR енгізу үшін өте маңызды.
Цифрлық оқыту тек студенттер үшін ғана емес; мұғалімдер сонымен қатар технология мен әлеуметтік медиа арқылы оқыту тәжірибесі мен ресурстары туралы білуге қол жеткізеді. 50-ге жуық елдегі мұғалімдер VR сертификаттауын аяқтады. VR айналасында тәжірибенің жаһандық қауымдастығы қалыптасып жатыр. Марк әлеуметтік желіде VR-де бейнелерді жариялай бастады және тез арада мыңнан астам ізбасарлары болды; VR-мен жұмыс жасау арқылы ол Словения мен Тайваньдағы мұғалімдермен достасады. Мұғалімдер өз тәжірибелерімен және тәжірибелерімен бөліскенде, студенттер мұғалімдерге осы бейресми қолдау топтарының пайдасын көреді. Тәжірибе қауымдастығы білім беру робототехникасының қазіргі қол жетімділігі мен осы технологияны мұғалімдердің ресми біліміне қосу арасында көпір бола алады. Сертификаттау курсын аяқтаған 550+ мұғалімдер немесе бейресми оқыту қауымдастықтары сияқты кәсіби даму арқылы мұғалімдердің білім беру робототехникасымен таныс болған сайын, көбірек студенттер STEM интеграцияланған оқытумен танысады.
Қорытынды
VEXcode VR үлкен белгісіздік және шұғыл шешімдерге үлкен қажеттілік кезінде жасалған. Инновациялық шешімдер шұғыл жағдайлардан туындауы мүмкін. VR 150-ден астам елде 2,52 миллионнан астам жобаны сақтап, 84 миллионнан астам жобаны басқарған 1,45 миллионнан астам пайдаланушыны қамтыды. Пандемия бүкіл әлемдегі студенттер мен мұғалімдерге әсер еткенімен, VR студенттер мен мұғалімдерге физикалық кедергілерге қарамастан робототехника және информатика тұжырымдамаларымен айналысуға мүмкіндік берді. Мұғалімнің кейс-стадилерінен икемділік, сабақтастық, оқу жоспары және қолдау тақырыптары белгісіз және қиын жағдайларда технологиямен оқыту үшін маңызды деп анықталды.
Осы бұрын-соңды болмаған уақыттан алға жылжып, VR құру және енгізуден алынған сабақтар оны болашақта пайдалану жолдарын көрсетеді. Мұғалімнің тәжірибелік зерттеулерімен біріктірілген қолдану деректері студенттердің виртуалды ортада кодтау кезінде итерацияны азырақ сезінгенін көрсетеді. Бұл VR физикалық роботтармен бірге пайдалануға болатын құнды тірек құралы болуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұл икемділік қажеттілігімен де расталады; VR-ді физикалық роботпен үйлестіре отырып оқу құралы ретінде пайдалану оңтайлы, икемді роботтық оқыту ортасын қамтамасыз ете алады, мұнда үйде оңай опция жеке физикалық робототехника оқу бағдарламасын толықтырады. Біз мұғалімдердің пандемиядан кейінгі әлемде виртуалды және физикалық робототехниканы қалай біріктіре алатынын зерттеу үшін болашақ зерттеулерді күтеміз.
Алғыс
Біз Эйми ДеФо мен Марк Джонстонға оқыту тәжірибесі мен құнды түсініктерімен бөліскендері үшін алғыс айтамыз.