Wanneer studenten deelnemen aan de activiteiten in VEX AIM-cursussen, gebruiken ze een cyclisch proces waarbij ze heen en weer schakelen tussen het besturen van de robot met de VEX One Stick Controller en het vervolgens coderen van de robot met VEXcode AIM. In dit artikel wordt de cyclus beschreven, waarom deze belangrijk is en hoe u deze in de klas kunt faciliteren.
Wat is de cyclus van rijden en coderen?
De cyclus van rijden en coderen is een iteratief leerproces waarbij studenten de robot eerst handmatig besturen om een taak uit te voeren. Hierbij maken ze een fysiek model van het gewenste gedrag en gebruiken ze dit model vervolgens om hun codering vorm te geven. Door de robot met behulp van de controller te besturen, ervaren leerlingen direct de bewegingen van de robot en de interacties met objecten en omgevingen. Deze praktische ervaringen helpen studenten vervolgens bij het programmeren van de robot, zodat deze autonoom kan functioneren. De inzichten die ze tijdens het programmeren opdoen, helpen hen bij het verfijnen van hun toekomstige rijstrategieën.
Waarom is de cyclus belangrijk?
Onderzoek wijst uit dat het combineren van zowel concrete ervaringen als abstracte representaties het leerproces aanzienlijk verbetert, vergeleken met het gebruik van één van beide methoden alleen1. De cyclus biedt studenten een proces om van concreet naar abstract te gaan en weer terug, om het oplossen van problemen met een robot te vergemakkelijken.
Een fysiek model maken door te rijden
Door de robot een taak te laten voltooien voordat er gecodeerd wordt, krijgen leerlingen een praktische, tastbare manier om het volgende te visualiseren:
- Hoe de robot zich door de ruimte beweegt, inclusief snelheid, richting en draaicirkel.
- Hoe de robot reageert op sensorinvoer, bijvoorbeeld vanaf welke afstand de AI Vision Sensor een bepaald object kan herkennen.
- Hoe de robot omgaat met objecten, zoals obstakels op het veld die moeten worden ontweken of opgepakt en verplaatst.
- Hoe verschillende paden gebruikt kunnen worden om hetzelfde eindresultaat te bereiken.
Deze concrete weergave van verschillend robotgedrag kan vervolgens worden vertaald naar de meer abstracte coderingsconcepten die nodig zijn om een succesvol coderingsproject te creëren. Het documenteren van ontdekkingen die tijdens het rijden zijn gedaan, biedt studenten een extra hulpmiddel om te raadplegen wanneer ze de codeerfase ingaan.
Een computermodel maken door middel van codering
THet fysieke mentale model dat studenten hebben gecreëerd tijdens het autorijden, kunnen ze vervolgens toepassen op hun codeerprojecten. Studenten kunnen de inzichten die ze tijdens het rijden hebben opgedaan, gebruiken om hun codeerproject te plannen en uit te voeren. Dit wordt concreter naarmate ze voortbouwen op de tastbare ervaringen die ze in de echte wereld opdoen tijdens het rijden. Zodra studenten hun codeerprojecten hebben getest, kunnen ze terugkeren naar de concrete wereld van het autorijden om hen te helpen hun projecten te itereren en te verbeteren.
Door projecten en eventuele wijzigingen die tijdens de coderingsfase van de cyclus zijn aangebracht, te documenteren, krijgen studenten een metacognitief hulpmiddel ter beschikking dat ze kunnen gebruiken bij het itereren van hun coderingsprojecten.
Het vergemakkelijken van de cyclus van rijden en coderen
Het onderdeel Begeleide oefeningen van elke les en elke uitdaging in een VEX AIM-cursus biedt stapsgewijze instructies voor zowel de student als de docent om met dit onderdeel van de les aan de slag te gaan. Er worden links naar afdrukbare taakkaarten voor zowel het rijgedeelte van de cyclus als de coderingscyclus verstrekt. Voor meer over het gebruiktaakkaarten, zie het artikel Taakkaarten gebruiken met leerlingen.
Faciliteer de rijfase
- Stel verwachtingen op voor de samenwerking, zodat elk groepslid deelneemt aan het begeleide oefengedeelte van de les. Voor meer informatie over samenwerking tijdens het coderen, zie het artikel Pair Programming gebruiken voor samenwerking tussen studenten.
- Deel de rijtaakkaart met leerlingen. Zorg ervoor dat alle leerlingen het doel van de opdracht begrijpen en hun velden hebben ingesteld zoals weergegeven op de lespagina.
- Loop door de ruimte terwijl de leerlingen om de beurt de rijtaak uitvoeren zoals aangegeven op de taakkaart. Studenten moeten de discussievragen op de opdrachtkaart gebruiken om hun gesprek te sturen terwijl ze rijden. Wanneer u elke groep bezoekt, gebruikt u de vragen in de meegeleverde docentennotities om de leerlingen te helpen bij het ontwikkelen van een hypothese over de beste manier om te beginnen met het coderen van hun projecten, op basis van hun rijervaring.
- Studenten moeten de succescriteria en de checklist op de taakkaart gebruiken om er zeker van te zijn dat ze het rijgedeelte van de begeleide oefening hebben afgerond. Zodra ze dat hebben gedaan en hun oefening hebben gedocumenteerd met behulp van de zinsbeginsels en de tekening onderaan de taakkaart, moeten ze bij u navragen welke hypothese hun groep tijdens het rijden heeft gevormd, samen met het bewijs dat ze hebben om deze hypothese te staven.
Faciliteer de coderingsfase
- Deel de codeeropdrachtkaart uit en herinner de leerlingen eraan dat ze de hypothese die ze tijdens de rijfase hebben opgesteld, moeten gebruiken om te beginnen met het bouwen van hun VEXcode AIM-project.
- Loop door de ruimte terwijl de leerlingen om de beurt de programmeeropdracht uitvoeren zoals aangegeven op de opdrachtkaart. Studenten moeten de discussievragen op de taakkaart gebruiken om hun gesprek te sturen terwijl ze coderen. Wanneer u de groepen bezoekt, kunt u de vragen in de meegeleverde docentennotities gebruiken om inzicht te krijgen in het begrip van de lesstof bij de leerlingen en hen te begeleiden naar conclusies.
Wissel indien nodig tussen rijden en coderen
Zodra studenten hun eerste codeerproject hebben gemaakt en hun tests op hun codeeropdrachtkaart hebben vastgelegd, moeten ze zo vaak als nodig is heen en weer schakelen tussen rijden en coderen om hun project te verbeteren. Studenten moeten altijd worden aangemoedigd om één idee tegelijk te testen en te verbeteren, in plaats van in één keer veel veranderingen door te voeren. Blijf door de ruimte lopen en vraag de leerlingen om uit te leggen waar ze zich in het proces bevinden, welke veranderingen ze in hun project hebben aangebracht en waarom.
Door de cyclus effectief te faciliteren, kunnen docenten leerlingen helpen om op zowel abstracte als concrete manieren met coderingsconcepten om te gaan, wat een dieper begrip bevordert. Gedetailleerde informatie over het implementeren van de cyclus is te vinden in de VEX AIM Intro Course in PD+
1 Pashler, Harold, et al. Het organiseren van instructie en studie om het leren van studenten te verbeteren (NCER 2007-2004). Nationaal Centrum voor Onderwijsonderzoek, VS Ministerie van Onderwijs, 2007.