In STEM Lab Units zoals de Clean Water Mission gaan leerlingen aan de slag met open uitdagingen. Deze uitdagingen dagen leerlingen uit om zich te verdiepen in de concepten die ze hebben geleerd en hun kennis op een dynamische, onderzoekende manier te gebruiken. Nadat ze een aantal inleidende STEM-labs zoals Treasure Hunt en Castle Crasher hadden afgerond, hadden leerlingen een solide basis opgebouwd. Ze hebben geleerd over de functionaliteit van EXP, de technische componenten onder de knie gekregen en gecodeerd in VEXcode met concepten als sequenties en variabelen. Wanneer leerlingen hun eerste open uitdaging tegenkomen, beschikken ze over de hulpmiddelen en kennis die ze nodig hebben om deze aan te pakken. Nu ze over al die kennis beschikken en de mogelijkheid hebben om aanvullende informatie op te zoeken, zijn studenten klaar om verder te gaan dan de gedetailleerde begeleiding die in eerdere modules is gegeven.
Open uitdagingen zijn precies wat ze lijken: open. Studenten krijgen een realistisch probleem voorgeschoteld en een kader om dat aan te pakken. De wegen die ze kiezen, zijn echter net zo divers als hun eigen denkwijze. De echte magie ontstaat door de verscheidenheid aan benaderingen en oplossingen. Leren en ontdekken in deze eenheden zijn nauw verbonden met de activiteit zelf, beïnvloed door de context en cultuur van het klaslokaal.1 Terwijl studenten deze uitdagingen aangaan, beginnen ze aan de reis van voorbereiding op toekomstig leren en bij uitbreiding hun potentiële toekomstige carrières.2
Leren in een open uitdaging
Het driefasenproces dat leerlingen doorlopen in een open uitdaging is ontworpen om hun leerproces te stimuleren. Deze uitdagingen zijn bedoeld om studenten te pushen naar productieve strijd— een ruimte waarin ze belangrijke gewoontes kunnen ontwikkelen zoals doorzettingsvermogen, flexibel denken en actief leren. Deze strijd kan zwaar zijn en soms tot frustratie leiden als studenten het proces steeds opnieuw doorlopen. Het kan verleidelijk zijn om in te grijpen en oplossingen aan te dragen, maar echt succes bij het faciliteren van deze uitdagingen ligt in het begeleiden van studenten met vragen die hen helpen om zelfstandig hun frustraties te verwerken – in plaats van in het aandragen van een oplossing.
Het bevorderen van productieve strijd
De klasomgeving, met inbegrip van de relatie tussen leraar en leerling, speelt een cruciale rol bij het ondersteunen van leerlingen tijdens productieve worstelingen.3 Deze worstelingen moedigen leerlingen aan om hun bestaande kennis en vaardigheden onder ogen te zien en uit te breiden, evenals hun vermogen om twijfels en frustraties te communiceren.4 Terwijl ze leren over de AI Vision Sensor, VEX EXP-componenten, echte STEM, programmeren en zelfs hun eigen sociaal-emotionele vaardigheden, is het jouw rol als leraar om naast hen te staan. Door te observeren, in te checken en door inzichtelijke vragen te stellen, kunt u ervoor zorgen dat studenten zich tijdens het hele proces gesteund en gehoord voelen.5
Leren door ontdekking
Studenten leren door te ontdekken. Ze gaan actief met de stof en de concepten aan de slag, op een manier die onderzoek en verkenning stimuleert. Dit wordt in deze open uitdagingen gepresenteerd. Deze leerbenadering zorgt ervoor dat leerlingen eigenaarschap krijgen over hun eigen leerproces. Ze zijn niet alleen ontvangers van informatie, maar ook actieve deelnemers aan het leerproces. Wanneer leerlingen de vrijheid krijgen om te onderzoeken, vragen te stellen en hypothesen te testen, ontwikkelen ze een dieper begrip van de leerstof. Deze vorm van leren stimuleert kritisch denken en probleemoplossende vaardigheden, omdat leerlingen worden aangemoedigd om creatief te denken en verbanden te leggen tussen concepten die ze bij traditioneel onderwijs niet tegenkomen. Deze kruispunten en verbindingen vinden plaats in elke fase, maar zijn het meest uitgesproken wanneer studenten de overgang van de ene fase naar de andere maken.
De drie fasen die worden gepresenteerd om studenten te helpen zich te organiseren in de Open-Ended Challenge Units, bieden zowel een kader voor het voltooien van de uitdaging als een kader om studenten aan te moedigen na te denken over hun gedachten. Tijdens elke fase richten studenten zich op een specifiek aspect van het probleemoplossingsproces en krijgen ze de opdracht om bij jou goedkeuring te vragen voordat ze verdergaan. Houd er rekening mee dat dit niet de bedoeling is om een puur lineair proces te zijn. Studenten zullen onvermijdelijk heen en weer bewegen tussen de fases tijdens de uitdaging, omdat ze nieuwe vragen ontdekken of hun plannen willen verfijnen.
De structuur van deze fasen dwingt studenten om voortdurend na te denken over wat ze weten, wat ze niet weten en wat ze moeten leren om het doel van de uitdaging te bereiken.
Fase 1: Planning
De eerste stap bij het oplossen van een uitdaging is het begrijpen van de uitdaging en het maken van een plan. Het doel van Fase 1 is dat studenten mogelijke oplossingen voor de uitdaging documenteren en presenteren.
Tussen fase 1 en 2 moeten studenten bepalen hoe ze van hun idee naar een concreet plan met pseudocode kunnen komen. Voor een succesvolle transitie van idee naar pseudocode is een grondige, conceptuele kennis van de uitdaging en het gedrag dat gepaard gaat met de uitvoering van het plan vereist. Dit is eenmoeilijk ding om te doen. Deze overgangen zorgen voor een productieve strijd en bieden de mogelijkheid tot vragen en onderzoek. Als leerlingen bijvoorbeeld niet zeker weten welk gedrag betrokken is bij het gebruik van gegevens van de AI Vision Sensor of welke gegevens door de sensor worden verstrekt, kunnen ze de eerder geleerde bronnen gebruiken om dat gedrag en die gegevens te bepalen.
Fase 2: Pseudocodering
De volgende stap is het opsplitsen van het plan in de verschillende stappen. Het doel van Fase 2 is dat studenten een gedetailleerde pseudocode documenteren en presenteren waarin de stappen en gedragingen staan die nodig zijn om hun plan uit te voeren en de uitdaging aan te gaan.
Tussen fase 2 en 3 moeten studenten hun conceptuele begrip van de pseudocode omzetten in code. Deze overgang bestaat uit meerdere elementen waar leerlingen mee aan de slag moeten. Het eerste element is de directe correlatie in hun pseudocode tussen gedragingen zoals het zien of er een rode Buckyball in het gezichtsveld van de sensor staat en het gebruiken van het blok Take a Snapshot. De tweede is de volgorde van dat gedrag. Studenten moeten een basisidee hebben van de volgorde, maar dat verandert zodra ze beginnen met het testen en itereren van hun VEXcode-projecten. Studenten worstelen zowel met de tactische kennis van het maken van een VEXcode-project als met de conceptuele elementen van het omzetten van pseudocode in logische elementen, zoals voorwaardelijke statements. Ook hier geldt dat studenten onvermijdelijk moeite zullen hebben met dit proces. Ze moeten vertrouwen op hun groep, de middelen waar ze toegang toe hebben en hun eigen creativiteit om door deze frustrerende momenten heen te komen.
Fase 3: Bouwen en testen
De volgende stap is het bouwen en testen van een VEXcode-project om de uitdaging op te lossen. Het doel van Fase 3 is dat studenten een VEXcode-project maken dat de uitdaging voltooit, op basis van het plan en de pseudocode die ze eerder hebben gemaakt.
Zoals eerder vermeld, zijn deze fasen iteratief van aard en worden ze vele malen herhaald. Houd er rekening mee dat studenten gefrustreerd kunnen raken door deze overgangen of door de constante iteratie tussen fases – is oké! Productieve strijd en leren door ontdekking kunnen ongemakkelijk zijn, maar jij bent er om je leerlingen te ondersteunen tijdens de reis. Als u meer wilt praten over productieve strijd en Open-Ended Challenge Units, deel dan uw vragen in de PD+ Community of plan een 1-op-1 sessiein.
Voor aanvullende informatie over open uitdagingen en het faciliteren ervan, kunt u de begeleidingsgidsen voor elk van de Open-Ended Challenge Units raadplegen. Begeleidingsgidsen zijn te vinden in de docentenportal voor elke STEM Lab Unit.