Computerwetenschappen onderwijzen en leren met VEXcode VR

De opkomst van computerwetenschappen in het basis- en voortgezet onderwijs

Het computerwetenschappelijk onderwijs breidt zich uit in de Verenigde Staten en over de hele wereld, omdat steeds meer onderwijssystemen computerwetenschappen erkennen als een fundamentele vaardigheid van de 21e eeuw. Ongeveer 65% van de studenten zal gaan werken in banen die nog niet bestaan¹. Informatica leren is een effectieve manier² om studenten voor te bereiden op de banen van vandaag en morgen.

VEXcode VR gebruiken om computerwetenschappen te onderwijzen

De noodzaak om meer studenten te motiveren en aan te trekken, vooral studenten uit ondervertegenwoordigde bevolkingsgroepen, heeft geleid tot de ontwikkeling^{veel3 rijke4}. Deze visuele programmeeromgevingen zijn bedoeld om interactief te zijn en leren studenten ook fundamentele computerwetenschappelijke vaardigheden, zoals algoritmen, variabelen en abstractie. Er bestaan ​​veel verschillende programmeeromgevingen en uit onderzoek is gebleken dat deze ^{in het onderwijzen van informatica en STEM. Onderzoek leert ons ook dat erelementen zijn die leiden tot het succes deze interactieve, visuele omgevingen. Deze elementen zijn allemaal toegepast bij de ontwikkeling van VEXcode VR.}

Ten eerste gebruikt VEXcode VR programmeren als een puzzelstukje⁸ metafoor die de gebruiker aanwijzingen geeft over hoe en waar commando's kunnen worden gebruikt. Dit elimineert de syntaxisfouten die in veel andere programmeertalen en omgevingen voorkomen.

VEXcode VR moedigt studenten aan om te^{en te} aan hun programma's, wat allemaal leidt tot een grotere betrokkenheid - in de eerste 5 maanden na de release van VEXcode VR zijn er meer dan 10 miljoen projecten uitgevoerd. Andere voordelen van VEXcode VR zijn onder meer de mogelijkheid om snel projecten uit te voeren, het resultaat te bekijken, het project te bewerken en het opnieuw uit te voeren. Het is gebleken dat deze nauwe feedbackloop¹⁰ een effectieve manier is om computerwetenschappen te onderwijzen.

Effectief curriculum - VEX's computerwetenschappen niveau 1 - Blokken met VEXcode VR-cursus

VEX's Computerwetenschappen Niveau 1 - Blokken met VEXcode VR is een curriculum dat iedereen kan onderwijzen en iedereen kan leren. Ontworpen voor studenten met verschillende interesses en ervaringsniveaus, leren studenten kerncomputerwetenschappelijke concepten terwijl ze de VR-robot coderen. Lessen en eenheden in Computerwetenschappen Niveau 1 - Blokken met VEXcode VRzijn ontworpen om leerlingen in staat te stellen zelfstandig door elke les te werken - waardoor deze op meerdere manieren kan worden geïmplementeerd (bijvoorbeeld gemengd, synchroon, asynchroon).

De lessen worden geïntroduceerd met de leerdoelen en het vaststellen van een gezamenlijk doel. Dit gedeelde doel wordt vastgelegd met een introductievideo aan het begin van elke unit. In deze video worden onderwerpgebieden, taken en taakcontexten uiteengezet, waardoor docenten en leerlingen ‘op één lijn zitten’. Uit onderzoek¹¹ blijkt dat ervoor zorgen dat studenten en docenten dezelfde focus delen een belangrijk onderdeel is van lesgeven en leren. Bovendien concentreert deze aanpak de les rond de^{van een} voor het probleem door leerlingen. In Computer Science Level 1 - Blokken met VEXcode VRligt de nadruk op leerlingen die conceptueel denken in plaats van alleen maar te “raden en controleren” hun weg naar een antwoord.

Directe instructie¹³ helpt leerlingen vervolgens op weg door stapsgewijze instructies te geven over hoe ze de lessen binnen elke eenheid kunnen aanpakken. Deze^{volgorde van leren legt de} op begrip, in plaats van oppervlakkig meerdere onderwerpen te behandelen.

De rest van de lesstructuur maakt gebruik van een gedeeltelijke steigerbenadering¹⁵ om leerlingen te helpen bij het bedenken van een oplossing voor de uitdaging van het coderen van eenheden. De eerder toegepaste directe instructie brengt alle vaardigheden en concepten naar voren die nodig zijn om de uitdaging van het coderen van eenheden op te lossen. Elke les bevat bijvoorbeeld codevoorbeelden van hoge kwaliteit die de leerlingen kunnen gebruiken, bestuderen en aanpassen. Met de uitdaging voor het coderen van eenheden kunnen docenten zien hoe goed leerlingen het geleerde tijdens elke les kunnen toepassen.

Formatieve beoordeling is in elke les en eenheid ingebouwd, waardoor zowel de leerling als de docent de kans krijgen om het begrip van de leerlingen te controleren en de leerbehoeften te identificeren, waardoor docenten het onderwijs op de juiste manier kunnen aanpassen. Formatieve beoordeling biedt leraren de middelen en de mogelijkheid om de juiste soort informatie te verwerven die nodig is om hun instructie te begeleiden, wat leidt tot hogere leerresultaten¹⁶. Bovendien zijn leraren die formatieve beoordeling gebruiken beter voorbereid om aan de uiteenlopende behoeften van leerlingen te voldoen – waardoor ze bijdragen aan het bereiken van een van de leerlingresultaten.

VEXcode VR en VEX's Computer Science Level 1 - Blocks with VEXcode VRcursus zijn ontworpen om Computer Science-klaslokalen te voorzien van een samenhangend geheel van bronnen die zijn ontworpen om alle studenten en klaslokalen te ondersteunen. Bovendien is het verband tussen informatica en robotica duidelijk; studenten hebben de mogelijkheid om hun robots te programmeren om complexe taken uit te voeren. Hoewel de uitvoering van complexe taken het doel kan zijn, bestaat de middelen erin deze taken op te splitsen in kleinere delen en ze vervolgens iteratief samen te bouwen om een ​​oplossing te creëren - allemaal hoeksteenonderdelen van informatica en computationeel denken.