Abstrakts
Izglītojošā robotika iesaista studentus integrētā STEM pieejā, kas palīdz skolēniem izprast STEM jēdzienus, kā arī jau no agras bērnības palielina pozitīvu uztveri par STEM priekšmetiem. Kad izcēlās COVID-19 pandēmija, fiziski roboti klātienes klasē kļuva neiespējami. Ātri tika izstrādāta virtuālā robota programma, kas darbotos ar pazīstamu kodēšanas platformu, lai nodrošinātu studentiem un skolotājiem alternatīvu robotu risinājumu, ko varētu izmantot no jebkuras vietas. Šajā rakstā lietošanas dati no vairāk nekā miljona studentu visā pasaulē tiks interpretēti kopā ar diviem skolotāju gadījumu pētījumiem. Šī datu kombinācija sniedza ieskatu virtuālajā robotā kā mācību rīkā, kā arī mācību resursā. Skolotāju gadījumu izpēte atklāja arī kritisku vajadzību kopumu, kas atviegloja mācīšanu šādos neparedzamos apstākļos. Visbeidzot, šie dati liecina, ka virtuālo robotu mācību vidi varētu izmantot kā simbiotisku komplimentu fiziskajam robotam, lai palīdzētu skolēniem iegūt pārliecību ar iteratīvu programmēšanu, palielinātu aizraušanos ar izglītojošu robotiku un nodrošinātu skolotājiem ļoti elastīgu mācību iespēju, kas virzās uz priekšu.
Atslēgvārdi
Virtuālais robots, izglītojoša robotika, mācību robotika, COVID-19 risinājumi, STEM izglītība, datorzinātnes, programmēšana
Ievads
Robotika un datorzinātnes pēdējos gados ir arvien vairāk integrētas sākumskolā un vidusskolā (no bērnudārza līdz 12. klasei) Amerikas Savienotajās Valstīs, ko veicina valstu ziņojumi un politika. 2015. gadā Nacionālais zinātnes fonds paziņoja, ka zinātnes, tehnoloģiju, inženierzinātņu un matemātikas (STEM) zināšanu un prasmju apguve amerikāņiem ir arvien svarīgāka, lai pilnībā iesaistītos tehnoloģiju ietilpīgā globālajā ekonomikā, un ka ikvienam ir ļoti svarīgi piekļuve augstas kvalitātes izglītībai STEM tēmās. Nacionālās zinātnes un tehnoloģiju padomes STEM izglītības komiteja 2018. gadā nāca klajā ar ziņojumu, lai izklāstītu federālo STEM izglītības stratēģiju. Šajā ziņojumā norādīts, ka “STEM izglītības būtība ir attīstījusies no disciplīnu kopuma, kas pārklājas, par integrētāku un starpdisciplinārāku pieeju mācībām un prasmju attīstībai. Šī jaunā pieeja ietver akadēmisko koncepciju mācīšanu, izmantojot reālās pasaules lietojumprogrammas, un apvieno formālo un neformālo mācīšanos skolās, sabiedrībā un darbavietā. Tās mērķis ir sniegt tādas prasmes kā kritiskā domāšana un problēmu risināšana, kā arī vieglas prasmes, piemēram, sadarbība un pielāgošanās spējas. Šī valsts koncentrēšanās uz STEM mācīšanos ir saistīta ar pastiprinātu pētniecību un inovācijām izglītības iestādēs par to, kā labāk iekļaut tehnoloģiju klasē STEM tēmām.
Robotika nodrošina praktisku veidu, kā studenti var izpētīt STEM koncepcijas. STEM pamattēmas ir svarīgas pamatizglītības un vidējās izglītības tēmas, jo tās ir būtiski priekšnosacījumi padziļinātām koledžas un maģistrantūras studijām, kā arī darbaspēka tehnisko prasmju paaugstināšanai1. Metanalīze2 atklāja, ka kopumā izglītības robotika uzlaboja mācīšanos konkrētām STEM koncepcijām. Pētījumi daudzās vecuma grupās atklāja, ka robotika palielina skolēnu interesi un pozitīvu uztveri par STEM priekšmetiem3, 4, , kas savukārt palielina sasniegumus skolā un veicina zinātnes grādu6, 7, 8. Vidusskolēniem robotika ir izmantota, lai atbalstītu koledžas sagatavotību un tehniskās karjeras prasmes9, 10, 11, savukārt robotika ir ieviesta pamatskolas skolēniem, lai attīstītu izziņas un problēmu risināšanas prasmes un veicinātu pozitīvu STEM tēmu uztvere12, 13. Izglītojošās robotikas ieviešana ir īpaši izdevīga jauniem skolēniem, kuri var sākt veidot negatīvu attieksmi pret STEM priekšmetiem jau 4. klasē14. Jaunie studenti gūst labumu no integrēta mācību konteksta un attīsta pozitīvāku attieksmi pret STEM priekšmetiem ar agrīnu veiksmes pieredzi15.
Pētījumi arī parādīja, ka robotikas ieviešana skolotāju pirmsizglītības laikā palielināja skolotāju pašefektivitāti, satura zināšanas un skaitļošanas domāšanas prasmes16. Lai gan ir loģiski, ka robotikas priekšrocības būtu redzamas gan skolotājiem, gan skolēniem, robotikas ieviešana formālajā skolotāju izglītībā joprojām ir ierobežota. Daudzās valstīs tradicionālā skolotāju izglītība koncentrējas uz disciplīnām balstītām tēmām dabaszinātnēs un matemātikā, atstājot lielāko daļu skolotāju nepietiekami sagatavotus inženierzinātnēs un tehnoloģijās17un mazāk pārliecinātus par STEM tēmu mācīšanu formālajā skolotāju apmācībā vai veidojot savienojumus starp STEM disciplīnām18, 19. Bybee20 atzīmēja, ka šis STEM tēmu ierobežojums skolotāju izglītībā izraisa nepietiekamu inženierzinātņu un tehnoloģiju pārstāvību, jo īpaši K-8 izglītībā. Lai gan ieguvumi no robotikas iekļaušanas skolotāju izglītībā ir nepārprotami16, alternatīvu varētu panākt, turpinot profesionālo izaugsmi un neformālo mācīšanos, izmantojot prakses kopienas. Bandura21 izteica sociālās mācīšanās kontekstu kritisko aspektu, un no šī jēdziena Lave un Venger22 iezīmēja prakses kopienu (CoP) koncepciju. CoP dalībnieki pulcējas kopīgās interesēs par domēnu, veido kopienu un dalās pētījumos un atziņās, lai iegūtu papildu prasmes un zināšanas — attīstot praksi22. Robotikas vietā formālajā skolotāju izglītībā neformālā mācīšanās un sadarbības programmas varētu sniegt līdzīgus ieguvumus skolotājiem un turklāt studentiem.
Diemžēl COVID-19 pandēmija izraisīja plašus globālus traucējumus klātienes mācībās, ietekmējot gandrīz visus studentus visā pasaulē23. Praktiskās mācīšanās pieredze tika apturēta, kas bija lielākā daļa robotu STEM mācību programmas, tostarp robotikas mācību programmas, ko izmanto VEX izglītības robotikas līnija. Attālinātās mācīšanās risinājumi bija nepieciešami, lai ātri nodrošinātu virtuālu mācību vidi, kas joprojām varētu palīdzēt studentiem autentiski un jēgpilni iesaistīties STEM tēmās. VEX Robotics ātri izveidoja VEXcode VR (turpmāk vienkārši saukts par VR) – platformu ar virtuālu robotu, ko varētu izmantot līdzīgi kā fizisku robotu.
Šajā rakstā tiks pārskatīti VR platformas apkopotie lietošanas dati, lai gūtu ieskatu par to, kā šis virtuālais aizstājējs bija šī globālā pārtraukuma laikā. Tiks prezentēti arī divi gadījumu pētījumi, kas sniedz kontekstu tam, kā skolotāji ieviesa VR savās attālās mācību vidēs. Divi galvenie pētījuma jautājumi šim rakstam ir šādi:
- Kādu ieskatu izmantošanas dati un skolotāju gadījumu pētījumi var atklāt par skolēnu mācīšanos VR pēc Covid-19 uzliesmojuma?
- Kādu ieskatu skolotāji var sniegt par VR ieviešanu klasē?
Covid-19 radīto haosu īpaši izjuta pedagogi. Gadu desmitiem ilgā pieredze un nodarbības, kas paredzētas mācībām klātienē, uzreiz tika apgrieztas, tomēr šis traucējums arī mudināja pedagogus eksperimentēt ar jauniem rīkiem un mācību metodēm. Izpratne par pieņemtajiem lēmumiem un sasniegtajiem rezultātiem no to pedagogu perspektīvas, kuri vadīja inovatīvus risinājumus, var sniegt ieskatu par to, kā iekļaut jaunas tehnoloģijas, lai stiprinātu studentu mācīšanos robotikas un STEM priekšmetos.
Metodes
VEXcode VR. Kad 2020. gada martā Amerikas Savienotajās Valstīs tika slēgtas skolas, bija nepieciešams risinājums, kas ļautu skolēniem iesaistīties robotikas un STEM tēmās, strādājot attālināti. VR tika izstrādāta un ieviesta 2020. gada 2. aprīlī, tikai dažas nedēļas pēc tam, kad lielākā daļa skolu pārgāja uz virtuālo formātu. VR aktivitātes tika izveidotas, lai tās atbilstu citām robotizētām mācību programmām ar starpdisciplinārām nodarbībām, kas pielāgotas satura standartiem. VEXcode VR kodēšanas platforma ir tāda pati kā kodēšanas vide, ko studenti parasti izmanto ar fiziskiem robotiem, pievienojot virtuālo saskarni, kā redzams 1. attēlā. Fiziskā robota vietā skolēni veido projektus, lai vadītu virtuālo robotu tematiskā “rotaļu laukumā”, kas mainās atkarībā no aktivitātes. Iesācēji kodēšanas studenti izmanto uz blokiem balstītu programmēšanu, un pieredzējuši studenti izmanto tekstu, kura pamatā ir Python.
1. attēls. VEXcode VR platformas saskarne koraļļu rifu tīrīšanas darbībai.
VR aktivitātes tika izveidotas kā starpdisciplināras, apvienojot datorzinātņu prasmes, kas ir pamats virtuālā robota vadīšanai, ar dabaszinātņu vai matemātikas tēmām. Šo VR aktivitāšu laikā skolēni apgūst ne tikai programmēšanu, bet arī zinātnisko izpēti, matemātisko domāšanu un tehnisko pratību — visas integrētās STEM sistēmas sastāvdaļas19. Covid-19 radītie unikālie apstākļi prasīja, lai skolēni varētu patstāvīgi strādāt jauktā, sinhronā vai asinhronā vidē. Lai to paveiktu, studenti tiek iepazīstināti ar mācību mērķiem un aktivitātes mērķi. Pēc tam tiek izmantota tiešā instrukcija, lai sniegtu soli pa solim instrukcijas un tīšu sastatnes, lai secīgi mācītos, lai saprastu24, 25. Pēc tam studenti saņem mērķtiecīgas sastatnes, kas noved pie galīgā kodēšanas izaicinājuma atrisināšanas26. Studenti uzzina, ka robotiku un kodēšanu izmanto praktisku, starpdisciplināru problēmu risināšanai. Piemēram, koraļļu rifu tīrīšanas aktivitātē skolēni tiek aicināti pārvietoties ar savu robotu ap koraļļu rifu, lai savāktu pēc iespējas vairāk atkritumu, pirms nomirst viņu saules uzlādētais akumulators. Piesārņojums ir globāla problēma, ko atrisinās rītdienas studenti, un iesaistīšanās šajos autentiskajos, uz scenārijiem balstītos projektos palīdz studentiem pielietot datorzinātņu prasmes dažādās disciplīnās.
2. attēls. Koraļļu rifu tīrīšanas aktivitātes misijas konteksts.
Ņemot vērā to, ka studenti ir nošķirti no pasniedzējiem, virtuālajai videi bija jābūt pēc iespējas viengabalainākai, lai samazinātu uzmanības šķelšanos un kognitīvo slodzi27, 28. Studenti var vilkt un nomest komandas savā projektā un skatīties, kā viņu robots pārvietojas VR rotaļu laukumā tajā pašā logā. Studenti vienlaikus var pievienot neierobežotu skaitu bloku, palaižot projektu pēc katras pievienošanas, lai redzētu, kā viņu robots pārvietojas rotaļu laukumā. Tas sniedz studentiem tūlītēju atgriezenisko saiti un agrīnu panākumu sajūtu.
Turklāt attālinātā apmācība radīja praktiskus šķēršļus, kas VR bija jāpārvar. Skolas datoros bieži ir ierobežojumi lietojumprogrammu lejupielādei, tādēļ programmas pievienošana ir šķērslis parastajos apstākļos, nemaz nerunājot par to, ka skolēni atrodas attālināti ar skolas datoriem. Bet skolēniem, iespējams, pat nav pieejami skolas datori, lai veiktu savu darbu. Lai maksimāli palielinātu piekļuvi VR, programma tika izstrādāta tā, lai tā būtu pilnībā balstīta uz tīmekli (nav nepieciešama lejupielāde vai spraudņi) un darbotos daudzos dažāda veida ierīcēs, lai palielinātu iespējamību, ka studenti to varēs izmantot.
Rezultāti
Lietojuma dati. Uzrādītos datus nodrošina Google Analytics. Tā kā VEXcode VR ir pilnībā balstīta uz pārlūkprogrammu, ir vairāki dažādi rādītāji, kas sniedz ieskatu par to, kā šī virtuālā robota vide ir izmantota visā pasaulē. Kopš tā izlaišanas 2020. gada aprīlī, VR lietotāju skaits katru mēnesi ir palielinājies, kopā sasniedzot vairāk nekā 1,45 miljonus lietotāju vairāk nekā 150 valstīs.
3. attēls. Valstis, kurās ir VR lietotāji visā pasaulē.
Ņemot vērā Covid-19 un VR izlaišanas laika grafiku, mēs arī pārskatījām lietojumu laika gaitā. Kā parādīts 4. attēlā, lietotāju skaits strauji pieauga neilgi pēc izlaišanas, pēc tam samazinājās vasaras mēnešos, kad skolēni bija ārpus skolas. Raksturīgā atgriešanās pie skolas mēnešiem (augusts/septembris) ievērojami palielinājās, kas saglabājās arī pārējā mācību gada laikā. Periodiskais lietotāju skaita kritums norāda uz mazāku lietošanu nedēļas nogalēs un svētku dienās.
4. attēls. Lietotāju skaits laika gaitā kopš VR palaišanas.
Projekts ir programma, ko skolēni izveido stundai vai izaicinājumam. Projekti nav jāsaglabā, lai tie darbotos, taču saglabātais projekts tiek lejupielādēts, lai lietotājs varētu atgriezties pie tā vēlāk. Tika saglabāti vairāk nekā 2,52 miljoni programmu. Tomēr, lai projekts tiktu palaists, tas nav jāsaglabā. Tā kā VR pilnībā ir balstīta uz pārlūkprogrammu, projekta rediģēšana un testēšana notiek nekavējoties, atlasot “START”. Programmatūrā ir veikti vairāk nekā 84 miljoni projektu, kas liecina, ka studenti savus projektus testēja bieži. Pateicoties šai tūlītējai atgriezeniskās saites cilpai, studentiem bija iespēja eksperimentēt un iterēt daudz ātrāk, salīdzinot ar darbu ar fizisku robotu. Šis iteratīvais process ir labs rādītājs studentu mācībām, jo ir pierādīts, ka vairākas iterācijas saglabā studentu iesaisti un interesi29.
| VEXcode VR dati | |
|---|---|
| Lietotāji | 1 457 248 |
| Saglabātie projekti | 2 529 049 |
| Palaist projektus | 84 096 608 |
| valstis | 151 |
1. tabula. Visi VEXcode VR lietošanas dati no 2020. gada aprīļa līdz 2021. gada aprīlim.
Sertifikācijas dati. Papildus pašai VR programmai un tai pievienotajai mācību programmai VR ietver bezmaksas skolotāju apmācību ar nosaukumu CS with VEXcode VR Educator Certification Course. Kopš tā uzsākšanas 2020. gada jūnijā vairāk nekā 550 pedagogi ir pabeiguši sertifikātu, kas ietver vairāk nekā 17 stundu mācību programmu un atbalstu, lai kļūtu par VEX sertificētu pedagogu. Sertifikācijas kursā ir 10 materiālu vienības, kuru mērķis ir sagatavot skolotājus, kuriem, iespējams, nav pieredzes datorzinātnēs vai robotikā. Saturs aptver tādas tēmas kā programmēšanas pamati, kā kodēt VR robotu, kā mācīt ar VR aktivitātēm un kā ieviest VR klasē. 5. attēlā parādīts gan sertificēto pedagogu skaits mēnesī, gan kumulatīvi no 2020. gada jūnija līdz 2021. gada martam. Datu tendences liecina, ka ir palielinājies sertificētu pedagogu skaits pirms skolas laika, kas ietver augustu un septembri un 2020. gada oktobri.
1. gadījuma izpēte
Aimee DeFoe ir direktore Kentuki avēnijas skolā, nelielā privātskolā Pitsburgā, ASV, kurā apvienotas tradicionālās un inovatīvas mācību un mācīšanās metodes. Tāpat kā lielākajā daļā skolu, arī Kentuki avēnijas skolu izjauca Covid-19, un tai bija jāidentificē alternatīvi plāni 2020. gada rudens mācību gada sākumam, nezinot, kā mainīsies apstākļi. Gada pirmās sešas nedēļas tika mācītas pilnībā virtuāli, bet atlikušais gads tika pavadīts hibrīda formātā, studentu grupām mainot klātienes un attālās apmācības dienas. Pat tad, kad skolēni mācījās mājās, bija ļoti svarīgi, lai skolēni turpinātu iesaistīties tādās pašās problēmu risināšanas un kritiskās domāšanas aktivitātēs kā klasē.
Aimee izvēlējās izmantot VR ar saviem sestās un septītās klases skolēniem vairāku iemeslu dēļ. Tā kā VR bija pilnībā virtuāla mācību vide, skolēni varēja pārslēgties starp mājām un skolu, bez izmaiņām politikā, kas ietekmētu viņu mācību aktivitātes. Uz blokiem balstīta kodēšanas vide nebūtu biedējoša studentiem, kuri nav sākuši kodēt, un bija aktivitātes, kas paredzētas dažādiem pieredzes līmeņiem. Viņa arī uzskatīja, ka studentiem VR roboti šķitīs aizraujoši un motivējoši, ko viņa uzskatīja par patiesību. Pārdomājot to, ko viņa cerēja, ka studenti saņems no VR, Aimee sacīja:
Es cerēju, ka VR izmantošana būs tikpat stingra, izaicinoša un aizraujoša kā fizisku robotu izmantošana un ka mani skolēni nejutīsies tā, it kā viņiem trūkst pieredzes, bet gan viņi iegūs jauna veida kodēšanas pieredzi, kas ir tikai tikpat aizraujoši. Es gribēju, lai viņi izjustu tādu pašu sasniegumu, kādu viņi būtu izjutuši klasē, kad viņiem ir jāatkārto un jāiztur izaicinājumi, lai pēc tam gūtu panākumus.
Būdama vienīgā robotikas skolotāja, Aimee reizi nedēļā no skolas sākuma līdz ziemas brīvlaikam mācīja 23 skolēnus, kopā 15 stundas. Studenti sāka ar kursu “Datorzinātnes pirmais līmenis – bloki”. Aimee strādāja pirmajā nodaļā ar skolēniem kā grupa, bet atlikušajās stundās ļāva skolēniem strādāt savā tempā un darbojās kā koordinators. Lielākā daļa skolēnu pabeidza no septiņām līdz deviņām vienībām, veicot papildu okeāna tīrīšanas aktivitāti.
Aimee atklāja, ka skolēnus ļoti motivēja izaicinājumi stundās; tik ļoti, ka dažreiz bija grūti panākt, lai viņi sistemātiski nostrādātu stundu. Dažiem studentiem, kuriem bija grūtības ar uzmanību vai lasīšanu, bija nepieciešams papildu atbalsts, un jēdzieni “lielāks par/mazāks par” un Būla jēdzieni bija sarežģīti. Tomēr lielākajai daļai skolēnu bija pietiekami daudz izaicinājumu, cīņas un panākumu. Skolēni bija sajūsmā par ideju strādāt ar fiziskiem robotiem, atgriežoties klasē. Pēc darba ar VR Aimee atzīmēja: "Ikviens pameta klasi kā pārliecinātāks kodētājs, bez šaubām."
2. gadījuma izpēte
Marks Džonstons māca septīto un astoto klašu skolēnus Bel Air vidusskolā Elpaso, ASV. Savā STEM 1 kursā Marks māca Project Lead the Way Gateway kursus par automatizāciju un robotiku, kā arī dizainu un modelēšanu aptuveni 100 studentiem. STEM 1 kursā tika iekļauts VEX IQ robots, lai mācītu pamata mehāniku un pamata kodēšanu ar VEXcode IQ (plastmasas robotu komplektu jaunākiem studentiem). Šis kurss tiek pasniegts rudens semestrī, tāpēc sākotnējie Covid-19 traucējumi neietekmēja viņa robotiku pavasarī. Tomēr 2020. gada aprīlī Marks ieraudzīja VEX VR robotu un sāka ar to strādāt. “Kad es redzēju, ka VR izmanto vienu un to pašu iestatījumu (ti, VEXcode), es biju ļoti sajūsmā, jo es redzēju potenciālu — piemēram, puzles gabals, par kuru zināju, lieliski iederētos ar to, ko es jau daru. Kad VR tika atjaunināts, iekļaujot Python, es biju vēl sajūsmīgāks. Marks izveidoja mācību video citiem skolotājiem, piesaistot lielu sekotāju skaitu sociālo mediju platformās. Ar sava bezpeļņas izglītības uzņēmuma starpniecību Marks piedāvāja bezmaksas vasaras nometni VR studentiem papildus skolotāju apmācībai, gatavojoties 2020./21. mācību gadam.
Neskaidri mācīšanas apstākļi apgrūtina plānošanu. “Kad sapratu, ka tālmācība turpināsies 2020./21. mācību gadā, nolēmu vispirms mācīt dizainu un pēc tam robotiku… , taču tik daudzas lietas bija gaisā, bija grūti kaut ko plānot. Es nezināju, vai mēs atgriezīsimies klātienē vai turpināsim tiešsaistē — tajā laikā bija ļoti maz informācijas. Galu galā es vienkārši sajaucu robotiku un dizainu un tikai plānoju vienu vai divas dienas iepriekš. Marks sāka izmantot VR mācību gada sākumā (kas paliks 100% attālināts līdz 2021. gadam), izvēloties dažādas aktivitātes no vietnes, kas darbojās labi, jo bija dažādi pieredzes līmeņi un rediģējami norādījumi. Kad tika izlaists datorzinātņu 1. līmenis — bloki, viņš iepazīstināja studentus ar to pilnībā, lai gan atzīmēja, ka nākamajā reizē viņš nodarbības sadalīs īsākās lekcijās. VR izmantošana pēc būtības atšķīrās no klātienes robotikas nodarbībām, taču Markam joprojām bija vairāki galvenie mērķi šajās nodarbībās.
- Iepazīstiet studentus ar VEXcode
- Veidojiet pārliecību par programmēšanu (pašefektivitāte)
- Iepazīstiniet ar programmēšanas idejām/vārdnīcu neapdraudošā veidā
- “Piemānīt” viņus izmantot matemātiku, to neapzinoties ;)
- Lūdziet studentus atrisināt precīzi definētas problēmas, ņemot vērā ierobežojumus
- Ieviesiet nepareizi definētas problēmas
- Veiciniet attieksmi “neveiksmi un mēģiniet vēlreiz”.
- Turpiniet problēmu risināšanu jautri
Lai gan virtuālā pieredze bija atšķirīga, Marks atklāja VR izmantošanas priekšrocības. Studenti daudz mazāk baidījās eksperimentēt, izmantojot VR, salīdzinot ar RobotC (citu kodēšanas valodu, ko izmanto kopā ar citiem robotiem). Marks izmanto arī mērījumu par to, cik ilgs laiks nepieciešams, lai studenti gūtu “uzvaru”, lai noteiktu, cik laba ir STEM darbība, atzīmējot, ka “ja skolēnam nepieciešams pārāk ilgs laiks, lai iegūtu pozitīvu rezultātu, ir daudz grūtāk tos saglabāt. saderinājies.”
VR bija tiešums, kas veicināja izpēti un aktīvu iesaistīšanos. Marks apraksta šāda veida “uzvarēšanu” ar piemēru, kā iepazīstināt studentus ar VR:
Es: "Ikviens atver jaunu cilni un dodieties uz vietni vr.vex.com. Visi redz vietni? Labi. Tagad liec robotam braukt uz priekšu.
Students: "Kā?"
Es: “Paskaties, vai vari izdomāt…”
Students: “Es to izdomāju!”
Un tad viņi ir līks! Līdz tam laikam daudzi no viņiem man jautā, kā darīt dažādas lietas. Viņi burtiski lūdz, lai es viņus iemācu!
Rezultāti un diskusija
VR kā mācību rīks. Gan lietošanas dati, gan gadījumu izpēte sniedz ieskatu pirmajā pētījuma jautājumā par to, kā VR darbojās kā mācību līdzeklis Covid-19 pandēmijas laikā. Visvienkāršākā izmantošana ir saistīta ar milzīgo lietošanas apjomu; VR platformu izmantoja vairāk nekā miljons studentu visā pasaulē, norādot, ka virtuālā robotu vide krīzes apstākļos darbojās labi kā personīgās mācīšanās aizstājējs. Arī izpildīto projektu skaits (84+ miljoni) bija pārsteidzošs atklājums, ņemot vērā individuālo lietotāju skaitu. Vidēji lietotāji pabeidza 57 projektu izpildes, uzrādot augstu testēšanas un iterācijas pakāpi. Tas ir ļoti daudzsološs rezultāts, ņemot vērā to, cik svarīgi ir attīstīt skolēnos attieksmi “mēģini un mēģini vēlreiz”. Ir vairāki iespējamie veidi, kā atrisināt VR aktivitātes, kas studentiem ir ļoti svarīga mācība. Kad skolēni saprot, ka problēmai ir vairāki risinājumi, var būt lielāka iespēja, ka skolēni pieprasīs atgriezenisko saiti no skolotājiem, kā arī viņiem būs labāka izpratne par to, ko viņi mācās.30.
Gadījumu izpētē ir arī apstiprinājums, ka VR darbojas kā zemas likmes mācību vide. Aimee atzīmēja, ka viņas skolēni bija pārliecinātāki kodētāji un ar nepacietību gaidīja darbu ar fiziskajiem robotiem. Marks pamanīja, ka studenti mazāk baidījās eksperimentēt, jo viņi kodēja VEXcode VR, un šajā vidē viņiem bija tūlītēja "uzvaras" sajūta. Aplūkojot šos skolotāju novērojumus saistībā ar neapstrādātajiem lietojuma datiem, šķiet, ka tas apstiprina, ka virtuālā robota vide ļauj skolēniem justies brīvākiem eksperimentiem un atkārtojumiem mācību procesa laikā, kā arī palielina pozitīvu priekšstatu par robotiku kopumā.
Nodarbības no skolotājiem. Aplūkojot otro pētījuma jautājumu par to, kādu ieskatu skolotāji var sniegt par VR ieviešanu klasē, mēs varam identificēt vairākas kopīgas iezīmes no gadījumu izpētes. Abi gadījumu pētījumi atklāja informāciju par to, kā skolotāji pieņēma lēmumus un ieviesa risinājumus Covid-19 laikā, kā arī par to, kas bija nepieciešams, lai nodrošinātu efektīvu mācību risinājumu skolēniem virtuālajā un hibrīdajā vidē. Šīs tēmas ietver elastīgus risinājumus, nepārtrauktību, kā arī mācību programmu un atbalstu. Šie atklājumi būtu jāuzskata par prasībām visiem tehnoloģiju risinājumiem, jo skolotāju atbalsts atbalsta studentus.
Ņemot vērā neskaidrības par mācīšanas apstākļiem, gan Marks, gan Aimee atzīmēja, ka viņiem ir nepieciešami elastīgi risinājumi. Attālā mācīšanās var mainīties uz mācīšanos klātienē vai kādā veidā starp tām. VR varēja turpināt izmantot jebkurā vidē, taču tā piedāvāja arī elastīgumu tās pieejā. Studenti var iesaistīties strukturētās skolotāja vadītās stundās, kā Marks izmantoja ar aktivitātēm un kursu, vai studentu vadītas mācības savā tempā, kā aprakstīja Eimē. Skolotājiem bija nepieciešama arī elastība pieredzes līmenī gan attiecībā uz aktivitātēm, gan piedāvāto programmēšanas valodu veidu, lai apmierinātu visu skolēnu vajadzības.
Abos gadījumu pētījumos kā svarīga tika norādīta mācīšanās nepārtrauktība. Aimee atzīmēja, ka pēc darba VR studenti bija satraukti par iespēju strādāt ar VEX V5 robotiem, kas gaidīja, kad tiks atsākta mācīšanās klātienē. VR kalpoja kā atspēriena punkts darbam ar fiziskiem robotiem un vairoja studentu aizrautību un pozitīvu uztveri. Marks arī atzīmēja, ka VEXcode nepārtrauktība no VR līdz IQ viņam bija ļoti svarīga: “Es nevaru pateikt, cik lieliski ir tas, ka VEX ir ļoti vienkārši izsekot progresam no 3. klases uz koledžu, izmantojot VEXcode! Un, izmantojot VR, viņi var sākt to mācīties no mājām!
Mācību programma un atbalsts nepārprotami bija ļoti svarīgi, lai VR gūtu panākumus šajā mainīgajā mācību situācijā. VR vienības nodrošināja visu saturu, ko studenti varēja mācīties, kā arī materiālus, kas nepieciešami stundu vadīšanai. Ne visiem skolotājiem ir datorzinātņu un kodēšanas pieredze. Aimee atzīmēja, ka uz blokiem balstītā programma arī viņai nebija biedējoša papildus saviem studentiem. Marks arī sacīja, ka nav pieradis tik daudz mācīt datorzinātnes, un pirms mācīšanas stundas bija jāapgūst pašam. Tomēr Marks atzina: "Ja rīt viss atgrieztos "normālā stāvoklī", es tagad varēšu mācīt savas klases programmēšanas daļas ar lielāku pārliecību." Skolotāju atbalsts VR mācību programmai un programmēšanai ir ļoti svarīgs, lai VR ieviestu klasē.
Digitālās mācības nav paredzētas tikai skolēniem; skolotāji arī sazinās, lai uzzinātu par mācīšanas praksi un resursiem, izmantojot tehnoloģijas un sociālos medijus. Skolotāji gandrīz 50 valstīs pabeidza VR sertifikāciju. Ap VR veidojas globāla prakses kopiena. Marks sāka publicēt video par VR sociālajos tīklos, un ātri vien viņam bija vairāk nekā tūkstotis sekotāju; strādājot ar VR, viņš sadraudzējās ar skolotājiem Slovēnijā un Taivānā. Skolotājiem daloties pieredzē un praksē, skolēni galu galā gūst labumu no šīm neformālajām skolotāju atbalsta grupām. Prakses kopienas varētu nodrošināt tiltu starp pašreizējo izglītības robotikas pieejamību un šīs tehnoloģijas iekļaušanu formālajā skolotāju izglītībā. Tā kā arvien vairāk skolotāju iepazīs izglītības robotiku profesionālās pilnveides rezultātā, piemēram, 550+ skolotāji, kuri pabeidza sertifikācijas kursu, vai neformālās izglītības kopienās, arvien vairāk skolēnu tiks iepazīstināti ar integrētām STEM mācībām.
Secinājums
VEXcode VR tika izveidots laikā, kad valda liela nenoteiktība un bija liela nepieciešamība pēc tūlītējiem risinājumiem. Novatoriski risinājumi var rasties steidzamās situācijās. VR ir uzrunājis vairāk nekā 1,45 miljonus lietotāju, kuri ir ietaupījuši vairāk nekā 2,52 miljonus projektu un īstenojuši vairāk nekā 84 miljonus projektu — vairāk nekā 150 valstīs. Lai gan pandēmija ir skārusi skolēnus un skolotājus visā pasaulē, VR ir ļāvusi skolēniem un skolotājiem iesaistīties robotikas un datorzinātņu koncepcijās neatkarīgi no fiziskiem šķēršļiem. Skolotāju gadījumu izpētē tika identificētas elastīguma, nepārtrauktības, mācību programmas un atbalsta tēmas kā svarīgas mācīšanai ar tehnoloģiju šādos nenoteiktos un izaicinošos apstākļos.
Virzoties uz priekšu no šī bezprecedenta laika, pieredze, kas gūta no VR izveides un ieviešanas, norāda uz tā izmantošanas iespējām nākotnē. Lietojuma dati kopā ar skolotāju gadījumu izpēti liecina, ka skolēni jutās mazāk kavēti, lai veiktu atkārtojumus, kodējot virtuālajā vidē. Tas liek domāt, ka VR var būt vērtīgs sastatņu rīks, ko varētu izmantot kopā ar fiziskiem robotiem. To atbalsta arī vajadzība pēc elastības; Izmantojot VR kā mācību līdzekli kopā ar fizisku robotu, varētu nodrošināt optimālu, elastīgu robotu mācību vidi, kurā vienkārša, mājās pieejama iespēja papildina personīgās fiziskās robotikas mācību programmu. Mēs ceram uz turpmākiem pētījumiem, lai izpētītu, kā skolotāji varētu apvienot virtuālo un fizisko robotiku pasaulē pēc pandēmijas.
Pateicības
Mēs pateicamies Aimee DeFoe un Mark Johnston par dalīšanos savā pedagoģiskajā pieredzē un vērtīgajās atziņās.