Sociaal-emotioneel leren en robotica: authentieke integratie met VEX 123

Invoering

Stel je deze situatie eens voor: in een kleuterklaslokaal werkt een kleine groep leerlingen samen in een leercentrum om te proberen de volgorde van het indrukken van knoppen te volgen, zodat een robot het pad aflegt dat ze hebben getekend. De robot maakt een verkeerde afslag en de leerlingen kijken elkaar fronsend aan. De een komt met een ander idee en ze proberen het opnieuw, met hetzelfde resultaat. De leraar herinnert de leerlingen er vervolgens aan dat ze hun stappen kunnen tekenen, zodat ze het overzicht niet verliezen als ze op de knoppen drukken, en geeft ze een werkblad om te gebruiken. Eén leerling tekent zijn/haar pad op het blad, de anderen kleuren de knopdrukken in volgorde in. Als ze hun project opnieuw proberen, doet de robot wat ze bedoelden. De leerlingen delen hun enthousiasme met hun docent, die hen feliciteert met hun doorzettingsvermogen.

Is dit computerwetenschappen (CS) of sociaal-emotioneel leren (SEL)? Vaak wordt gedacht dat het vakgebied leren, computerwetenschappen of iets anders, en SEL zich aan de overkant van een educatieve rivier bevinden. Authentieke mogelijkheden voor probleemoplossing, zoals deze, en vele daarvan in de informatica en het onderwijs, zijn echter niet alleen maar CS of SEL – ze zijn beide, ze zijn intrinsiek met elkaar verbonden.

Hoewel er veel kan worden geleerd van specifieke sociaal-emotionele leerlessen en -activiteiten, waarbij onderwerpen als emoties, doorzettingsvermogen, conflictoplossing en zelfregulering op de voorgrond komen; dit is niet de enige keer dat leerlingen tijdens hun schooldag bezig zijn met sociaal en emotioneel leren. Bovendien is gebleken dat traditionele, geïsoleerde kortetermijninspanningen om SEL te bevorderen niet zo effectief zijn wat betreft hun impact als gecoördineerde inspanningen op langere termijn.¹ Het menselijke element van scholing, vooral in de jongere jaren, betekent dat alle vakken en taken van de dag een bepaald onderdeel van sociaal of emotioneel leren in zich dragen. Onze emoties maken deel uit van alles wat we doen, en het leren over wat die gevoelens zijn, waarom we ze voelen als we dat doen, en hoe we op een prosociale manier met die gevoelens om kunnen gaan, onderstrepen elke interactie en les die we in de vroege kinderjaren zullen onderwijzen en leren. . Wat is volgens deze visie een beter huwelijk tussen sociaal-emotioneel leren en een vakgebied dat draait om probleemoplossing, onderzoek, iteratie en samenwerking?

VEX 123 biedt beginnende docenten en studenten de mogelijkheid om computerwetenschappelijke concepten in hun schooldag te integreren, terwijl ze profiteren van de sociaal-emotionele leermogelijkheden die worden geboden door samen te werken met een robot. Met VEX 123 STEM Labs en Activiteiten komen leerlingen op natuurlijke wijze in situaties terecht waarin ze moeten volhouden en het opnieuw moeten proberen, ze een scala aan emoties voelen en op prosociale manieren moeten communiceren, en waar ze hun gevoel van zelfeffectiviteit kunnen ontwikkelen en een groeimindset. VEX 123 integreert Computerwetenschappen en SEL op authentieke manieren die voortbouwen op de natuurlijke nieuwsgierigheid van studenten naar de wereld om hen heen, en versterkt hun 21e-eeuwse vaardigheden.

Wat is sociaal-emotioneel leren (SEL) en waarom is het belangrijk?

Het wordt algemeen erkend dat leerlingen, om succesvol te zijn op school, vanaf de basisschool en uiteindelijk in hun carrière, niet alleen academisch bekwaam moeten zijn, maar ook sociaal en emotioneel bekwaam.² “Het aanpakken van de sociale en emotionele ontwikkeling van leerlingen is geen extra plicht die op school rust naast academisch onderwijs, maar is eerder een integraal en noodzakelijk aspect om alle leerlingen te helpen slagen.”³ De Collaborative for Academic, Social, and Emotional Learning (CASEL) heeft vijf sleutelsets van competenties geïdentificeerd die sociaal en emotioneel leren omvatten: zelfbewustzijn, zelfmanagement, sociaal bewustzijn, relationele vaardigheden en verantwoorde besluitvorming.”⁴ Deze vijf kerncompetenties onderstrepen ons vermogen om zowel binnen als buiten het klaslokaal te leren, en weerspiegelen het sociaal-emotionele bewustzijn dat nodig is om effectief met anderen om te gaan. De leervaardigheden van de 21e eeuw, zoals samenwerking en communicatie, berusten op een fundament van SEL, waardoor het vanaf jonge leeftijd een noodzakelijk onderdeel is van de onderwijspraktijk.

Bron: Wereld Economisch Forum. "Nieuwe visie op onderwijs: sociaal en emotioneel leren bevorderen door middel van technologie." Genève: World Economic Forum, 2016.

Als we weten hoe gedachten, gevoelens en gedrag met elkaar samenhangen, kunnen we de sociale vaardigheden ontwikkelen die nodig zijn om ons hele leven van en met anderen te leren. Deze ontwikkeling van zelfregulering is een groot deel van het werk in de vroege kinderjaren, en het vermogen om gevoelens accuraat en effectief te benoemen en te identificeren is een belangrijke bouwsteen in dit proces.⁵ Onze emoties veranderen gedurende de dag, en voor jonge kinderen zijn die veranderingen met grote intensiteit voelbaar. Door die gevoelens een stem te kunnen geven, ze een naam te kunnen geven, kun je die gevoelens op een prosociale manier met anderen delen. Het is de eerste stap in het kunnen uitoefenen van enige controle over een gevoel en de manier waarop je het uitdrukt. Door leerlingen te helpen een emotioneel vocabulaire op te bouwen, kunnen ze de reeks emoties die ze voelen opmerken en deze effectief benoemen, zodat ze deze kunnen gaan beheersen en reguleren in de context van anderen. Terwijl jonge kinderen dit emotionele vocabulaire opbouwen, heeft hun gedrag de neiging eerder hun gevoelens te tonen dan hun woorden. Kinderen helpen dit verband tussen hun daden, uitingen en gevoelens te zien is een belangrijke stap om ervoor te zorgen dat kinderen zien dat zij controle hebben over hun gedrag⁶ – en, nog belangrijker, dat hun gedrag geen weerspiegeling is van hun zelfbewustzijn. waard.

Begrijpen hoe je emoties uitdrukt, hangt samen met hoe je de emotionele uitingen van anderen interpreteert – een belangrijk onderdeel van het ontwikkelen van empathie.⁷ Om echt empathisch op iemand te kunnen reageren, moeten kinderen kunnen identificeren hoe iemand anders zich voelt, en dat kunnen verbinden met hoe zij dat gevoel zelf ervaren. Activiteiten in de klas die van sociaal-emotioneel leren een gedeelde onderneming maken, helpen bij het vergroten van het vermogen en de verwachting van empathie van leerlingen met hun leeftijdsgenoten en hun leraren.

Deze empathische ontwikkeling kan worden gekanaliseerd om het gedrag van leerlingen, de ontwikkeling van relatievaardigheden en zelfregulering tijdens hun interacties met elkaar te ondersteunen.⁸ Het bemiddelen bij meningsverschillen en meningsverschillen met jonge kinderen maakt deel uit van elk klaslokaal, en door leerlingen regelmatig over hun gevoelens te praten, krijgen ze de middelen om sociale problemen zelf op te lossen.⁹ Door leerlingen in staat te stellen het verband te leggen tussen hun eigen gevoelens en handelingen, en hoe dat de gevoelens en handelingen van anderen beïnvloedt, ontstaat er ruimte voor het ontstaan ​​van een empathische lus. Dus wanneer er meningsverschillen plaatsvinden, in welke context dan ook, kunnen leerlingen op gezondere en effectievere manieren werken aan het oplossen van sociale problemen.

Om dit succesvol te kunnen doen, moeten kinderen zich veilig en gehoord voelen, zodat ze het vertrouwen kunnen opbouwen om kwetsbaar te zijn, zonder oordeel van anderen. Door alle schoolactiviteiten door de lens van SEL te bekijken, wordt het gemakkelijker om een ​​effectieve aanpak te hebben voor het bevorderen van de sociaal-emotionele ontwikkeling, waarbij SEL-vaardigheidsinstructie is ingebed in algemene onderwijspraktijken, en niet alleen in op zichzelf staande lessen.¹⁰ Dit strekt zich uit tot het aanleren van vaardigheden voor het omgaan met zowel negatieve als positieve emoties. Er is veel aandacht besteed aan het bevorderen van het positieve gevoel van eigenwaarde van kinderen, maar aandacht voor hun ervaringen met negatieve emoties, en het vermogen om door te zetten en motivatie te vinden wanneer iemand negatieve emoties ervaart, is belangrijk voor het leren.¹¹ Erkennen en volharden in het licht van mislukking of gevoelens van frustratie houdt ook verband met carrièrekeuzes later in het leven, met name het volgen van STEM-gerelateerde paden, zoals informatica.¹²

De emotionele ervaringen van leerlingen vormen een onderstroom die door elke interactie op school loopt, zowel academisch als sociaal. eeuwse vaardigheden, zoals samenwerking, communicatie, creativiteit en doorzettingsvermogen.^{13 14}

Pedagogische verbindingen tussen SEL en robotica

Jonge studenten zijn van nature nieuwsgierig naar de wereld om hen heen, en Computerwetenschappen en robotica worden steeds meer een onderdeel van die wereld, en de dagelijkse ervaringen van studenten daarin. Als zodanig wordt door het gebruik van robots om jonge studenten kennis te laten maken met computerwetenschappen, geprofiteerd van deze nieuwsgierigheid, zodat deze kan worden ingezet om een ​​verscheidenheid aan vaardigheden en competenties aan te leren, waaronder SEL. Robots kunnen, net als VEX 123, studenten bereiken voordat ze een vaste perceptie van computerwetenschappen hebben ontwikkeld, of zichzelf in relatie daarmee. Door boeiende, praktijkgerichte ervaringen met VEX 123 kunnen jonge studenten zichzelf gaan zien als scheppers en probleemoplossers in de wereld van de informatica,^{ze positieve associaties} met zelfeffectiviteit en het perceptieprobleem bestrijden dat zich kan ontwikkelen in de wereld van computerwetenschappen. relatie tot informatica.¹⁶

Er is aangetoond dat het integreren van sociaal-emotionele leerinhouden in de lessen robotica en informatica de interesse en waardering van jonge kinderen voor wetenschap en haar toepassingen vergroot.¹⁷ Hoewel op ontwerp gebaseerde ervaringen, zoals makerspaces en projectgebaseerd leren, een initiële interesse kunnen opwekken, wordt de motivatie en zelfeffectiviteit van leerlingen ten opzichte van CS-disciplines en -ervaringen rechtstreeks beïnvloed door hun emotionele ervaringen, vooral in de elementaire jaren.¹⁸ Onderzoekers beginnen steeds meer aandacht te besteden aan het emotionele klimaat van leerlingen in de klas, en aan de manieren waarop SEL kan worden ingezet om de leerresultaten te verbeteren.^{19 20 21}

Robotica leent zich goed voor een projectgebaseerde pedagogie, die vaardigheden als kritisch denken, probleemoplossing, denken van een hogere orde, ontwerp en gevolgtrekking kan ondersteunen, terwijl ook de ontwikkeling van gedragscompetenties zoals organisatie, verantwoordelijkheid en samenwerking wordt bevorderd.²² VEX 123, en het daarmee verbonden projectgebaseerde curriculum, kan studenten een interdisciplinaire benadering bieden voor het leren van computerwetenschappen, en een ervaringsgerichte leerpedagogie, waarbij studenten de kans krijgen om het “verband te zien tussen de inhoud die zij bestuderen en de toepassing van die inhoud op authentieke en relevante manieren.”²³ De nadruk op het authentiek oplossen van problemen in de echte wereld bij het werken met een robot vereist dat leerlingen hun 21e-eeuwse vaardigheden opbouwen – om communicatieve competentie te hebben, het vermogen om samen en creatief te werken, en om kritische denkvaardigheden en karakterkwaliteiten te demonstreren zoals nieuwsgierigheid, doorzettingsvermogen en aanpassingsvermogen.^{24 25}

Hoewel aanvankelijke successen op het gebied van informatica en robotica de interesse van leerlingen kunnen wekken, zal een groot deel van hun leerproces niet noodzakelijkerwijs onmiddellijk succesvol zijn. Studenten moeten oefenen met het omgaan met uitdagingen, een vaardigheden die niet alleen eigen zijn aan de informatica, maar aan de meeste gebieden van het leven en leren. Het ervaren van de trots die gepaard gaat met succes na doorzettingsvermogen heeft het potentieel om die eerste vonk aan te wakkeren en vast te houden; terwijl overweldigd worden door momenten van mislukking deze kan uitdoven.²⁶ Falen zien als een kans om te leren, en niet als een tekort aan karakter, heeft het potentieel om niet alleen creativiteit en innovatie te bevorderen,²⁷ , maar draagt ​​ook bij aan de ontwikkeling van een groeimindset en een positief gevoel van eigenwaarde doeltreffendheid als probleemoplosser.²⁸

In de loop van een normale dag navigeren leerlingen met een verscheidenheid aan emoties met variërende intensiteit – van tevreden zijn in de ochtend, tot teleurgesteld dat iets niet naar hun zin ging, tot blij als ze met een vriend spelen, tot gefrustreerd als ze een onenigheid met die vriend, enzovoort. Leren met VEX 123 stelt studenten in staat om veel van dezelfde emoties te ervaren, maar dan binnen een veilige, gestructureerde leeromgeving, waar frustratie, falen, teleurstelling worden verwacht en de ruimte wordt gegeven.

Denk eens aan het eerder gegeven voorbeeld – de leerlingen moesten een probleem oplossen en hun 123 Robot een bepaald pad laten afleggen – en het kostte hen meerdere pogingen en strategieën om de oplossing te vinden. Ze moesten effectief met elkaar communiceren, geduld tonen om nieuwe ideeën uit te proberen, en luistervaardigheid om een ​​strategisch signaal van de leraar op te volgen. De studenten in de groep navigeerden tegelijkertijd door hun eigen emotionele landschappen en werkten in realtime aan die gevoelens om tastbare oplossingen voor hun specifieke probleem aan te bieden. Bovendien leerden ze over het opeenvolgen van commando's en het observeren van het verband tussen die commando's en het gedrag van de robot – fundamentele componenten van informatica. VEX 123 bevindt zich in een unieke positie om conceptkennis te kunnen combineren met sociaal-emotioneel leren, omdat het het leren kan personaliseren en kan voortbouwen op de natuurlijke nieuwsgierigheid van studenten naar de wereld om hen heen, inclusief technologie zoals robotica.

VEX 123 als hulpmiddel voor sociaal-emotioneel leren

VEX 123 is een interactieve, programmeerbare robot die STEM, Computerwetenschappen en Computationeel Denken van het scherm haalt en tot leven brengt voor leerlingen van het kleuter- tot en met het derde leerjaar. Het VEX 123-platform bevat zowel hardware als curriculum. Hardware omvat een 123-robot met een aanraakknopinterface, een codeerder en codeerkaarten voor het maken van grotere codeerprojecten zonder scherm, en een veld om robots een duidelijk gedefinieerde ruimte te geven waarop ze kunnen bewegen. De curriculaire component omvat STEM Labs, plug-in lessen gebaseerd op praktijkgerichte leeractiviteiten op verschillende curriculaire gebieden met de 123 Robot; Activiteiten, korte oefeningen die verband houden met de inhoud en coderen die studenten in de klas leren; en bronnen voor docenten die achtergrondinformatie en ondersteuning bieden voor de ontwikkeling en implementatie van het leerplan, zoals het werkblad dat in het inleidende voorbeeld wordt genoemd. Het VEX 123-platform is ontworpen om flexibel te zijn, waardoor docenten en leerlingen de mogelijkheid hebben om VEX 123 in hun lesrooster op te nemen op de manier die het beste aansluit bij hun behoeften – van het gebruik van activiteiten in een leercentrum tot een betrokkenheid van de hele klas tijdens Circle Time, of zelfs als wiskundeoefening in kleine groepen.

VEX 123 is ontworpen om praktijkgericht, ervaringsgericht leren te bieden rond authentieke probleemoplossing, waarbij studenten in groepen werken om hun doelen te bereiken. Met een paar drukken op de knop op de Touch-interface kunnen zelfs de jongste leerlingen ‘programmeurs’ worden en de grondbeginselen van computerwetenschappen leren door middel van speelse leeractiviteiten. Naarmate leerlingen verder komen met het bouwen van grotere projecten en het coderen van complexer gedrag en logica, kunnen ze de Coder- en Coder-kaarten gebruiken om langere reeksen en lussen te creëren en zelfs voorwaardelijke uitspraken in hun code te onderzoeken.

Kernconcepten uit de computerwetenschappen, zoals sequencing en decompositie, sluiten aan bij andere gebieden van het curriculum voor voorschoolse educatie, en VEX 123 biedt docenten en studenten de mogelijkheid om deze vaardigheden op een boeiende manier te oefenen, met een robot. Waarom een ​​werkblad gebruiken om reeksen te oefenen, als je dezelfde activiteit op een praktische manier kunt doen om een ​​robot te coderen om een ​​soortgelijke taak uit te voeren? In plaats van passieve praktijken te gebruiken, zijn studenten die met VEX 123 bezig zijn, creatieve probleemoplossers en kunnen ze zichzelf als zodanig gaan zien. Terwijl leerlingen met de 123 Robot werken, leren ze computationele manieren van denken en gedragen, en creëren ze actief de projecten die ze zich voorstellen, wat hun ontwikkeling van zelfeffectiviteit ondersteunt.²⁹

De projectgebaseerde leerpedagogie van VEX 123 maakt door de implementatie ervan ruimte voor sociale en emotionele ontwikkeling, waarbij leerlingen zowel positieve als negatieve emoties ervaren en ermee leren omgaan. VEX 123 zorgt er, net als veel van de educatieve robotica, voor dat leerlingen deel kunnen nemen aan praktijkgerichte probleemoplossende ervaringen, waarbij ze waarschijnlijk in staat zullen moeten zijn om vol te houden ondanks een waargenomen mislukking, terwijl ze oplossingen voor authentieke problemen ontwerpen en herhalen. . Dit individueel doen kan een uitdaging zijn, en in combinatie met het samenwerkingselement van robotica wordt de noodzaak voor leerlingen om sterke sociale, emotionele en gedragsmatige vaardigheden te ontwikkelen nog duidelijker. Omgaan met mislukkingen, teleurstellingen en frustraties zijn levensvaardigheden die leerlingen goed leren voordat ze naar school gaan. In plaats van leerlingen te beschermen tegen het ooit ervaren van deze gevoelens, kunnen robotica-uitdagingen, zoals VEX 123, rijke mogelijkheden bieden voor taal, communicatie en sociaal en emotioneel leren.³⁰

Net als andere STEM-pedagogieën betrekt het VEX 123-curriculum studenten bij het bouwen, testen en herhalen van hun projecten binnen hun groepen, en de lessen zijn gestructureerd rond conversatie, samenwerking en iteratie. De eerste ervaringen van studenten met onmiddellijk succes worden omgezet in langere opdrachten, waarbij de kans kleiner is dat ze bij hun eerste poging succesvol zullen zijn. Al het leerplanmateriaal integreert op organische wijze tijd en ruimte voor probleemoplossing en sociaal-emotionele leerpraktijken die verband houden met samenwerking, communicatie, doorzettingsvermogen en veerkracht in het lesontwerp.

Elk VEX 123 STEM Lab heeft drie secties: Engage, Play en Share. Tijdens het Engage-gedeelte kunnen studenten een persoonlijke verbinding maken met hun leerproces, terwijl het concept van het lab wordt geïntroduceerd via een gefaciliteerd gesprek of een begeleide demonstratie. De eerste indrukken, gevoelens en eerdere ervaringen van leerlingen kunnen worden gedeeld en een collectieve basis voor de groep worden gelegd. Het speelgedeelte, dat in twee delen wordt voltooid, biedt leerlingen de mogelijkheid om in kleine groepen met de 123 Robot te werken aan het coderen en testen van projecten om een ​​doel te bereiken. Het coderen kan plaatsvinden met de Touch-interface of de Coder en Coder Cards. Een Mid-Play Break biedt leerlingen een moment om na te denken over hun leerproces, samen problemen op te lossen en zich voor te bereiden op de volgende fase van de uitdaging. STEM Labs worden afgesloten met een Share-component, waarbij studenten als een hele groep weer bij elkaar komen om na te denken over hun leerproces, over uitdagingen te praten en hun leerproces en doorzettingsvermogen te vieren. Aantekeningen en hulpmiddelen voor docenten zijn opgenomen in het STEM Lab-materiaal en bieden richtlijnen voor het leren en samenwerken van studenten en het ondersteunen van de ontwikkeling van SEL. Gespreksaanwijzingen, begeleidende aantekeningen en reflectieve vragen zijn ingebed in de pedagogie van VEX 123 STEM Labs en ondersteunend materiaal voor docenten ter ondersteuning van SEL en de ontwikkeling van 21e-eeuwse vaardigheden zoals veerkracht, doorzettingsvermogen, samenwerking en communicatie.

SEL is niet alleen opgenomen in het curriculum, maar wordt ook op meer openlijke manieren gepresenteerd, met ‘Act’-opdrachten en sociaal-emotionele leerspecifieke STEM-labs. 'Act'-commando's zijn vooraf gecodeerde complexe gedragingen die in een codeerproject kunnen worden gebruikt om de 123 Robot een bepaalde emotie, zoals blij of verdrietig, te laten 'acteren'. Deze commando's bieden docenten en leerlingen een ontmoetingsplaats om emotionele uitingen en het gedrag dat overeenkomt met verschillende gevoelens te bespreken. Dit concept vormt de basis van een SEL STEM Lab Unit, Role Play Robot, waarin leerlingen beginnen met het observeren en bespreken van het gedrag dat de 123 Robot uitvoert voor elk ‘Act’-commando. Vervolgens bouwen ze daarop voort om hun eigen ‘emotiecodes’ te creëren, waarbij ze reeksen robotgedrag koppelen aan emotioneel vocabulaire terwijl ze het verband tussen emoties en gedrag bij mensen onderzoeken. Praten over gevoelens en emotionele expressie kan moeilijk zijn voor jonge kinderen, maar als je dit kunt doen in de context van het coderen van een robot, kan het niet alleen een boeiendere ervaring worden, maar kan het leerlingen ook de broodnodige afstand geven tussen zichzelf en het onderwerp op dat moment. hand, waarbij sociaal-emotioneel leren plaatsvindt in een veilige ruimte.

Computerwetenschappen, robotica en SEL zijn op veel manieren authentieke partners bij het leren en ontwikkelen van 21e-eeuwse vaardigheden door studenten, en VEX 123 biedt docenten de tools om deze onderwerpen samen te voegen tot boeiende, betekenisvolle leerervaringen voor jonge studenten.

---