Nauka w otwartych wyzwaniach z VEX EXP

W ramach jednostek laboratoryjnych STEM, takich jak Misja Czystej Wody, uczniowie wkraczają w świat wyzwań otwartych. Tego typu wyzwania pozwalają uczniom zagłębić się w opanowywane przez siebie koncepcje i wykorzystać zdobytą wiedzę w dynamiczny i odkrywczy sposób. Po ukończeniu wielu wprowadzających laboratoriów STEM, takich jak Treasure Hunt i Castle Crasher, uczniowie zbudowali solidne podstawy. Uczniowie poznali funkcjonalność EXP, opanowali elementy techniczne i kodowali w VEXcode, wykorzystując takie koncepcje, jak sekwencjonowanie i zmienne. Gdy uczniowie stają przed swoim pierwszym wyzwaniem otwartym, otrzymują narzędzia i wiedzę potrzebną do jego rozwiązania. Dysponując teraz całą tą wiedzą i mając możliwość poszukiwania dodatkowych informacji, studenci są gotowi wyjść poza szczegółowe wskazówki zawarte w poprzednich jednostkach.

Wyzwania otwarte są dokładnie tym, na co wskazuje ich nazwa: otwarte. Uczniowie mają do czynienia z realnym problemem i ramami jego rozwiązania, ale ścieżki, które wybiorą, będą tak różnorodne, jak ich własne myślenie. Prawdziwa magia kryje się w tej różnorodności podejść i rozwiązań. Nauka i odkrywanie w tych jednostkach są ściśle powiązane z samą aktywnością i zależą od kontekstu i kultury klasy.1 Gdy uczniowie przechodzą do tych wyzwań, rozpoczynają podróż przygotowującą ich do przyszłej nauki i w szerszym zakresie do ich potencjalnych przyszłych karier.2


Nauka w ramach wyzwania otwartego

Trzyetapowy proces, który uczniowie realizują w ramach otwartego wyzwania, ma na celu wspieranie ich nauki. Wyzwania te mają na celu zachęcenie uczniów do walkiprzestrzeni, w której mogą rozwijać kluczowe nawyki, takie jak wytrwałość, elastyczne myślenie i aktywne uczenie się. Ta walka może być trudna i czasami prowadzić do frustracji, gdy uczniowie przechodzą przez ten proces wielokrotnie. Można odczuwać pokusę, aby wkroczyć i zaproponować rozwiązania, ale prawdziwy sukces w ułatwianiu stawienia czoła tym wyzwaniom leży w kierowaniu uczniami za pomocą pytań, które pomagają im samodzielnie uporać się ze swoimi frustracjami – a nie gdy Ty podajesz rozwiązanie.

Promowanie produktywnej walki

Środowisko klasy, w tym relacje między nauczycielem a uczniem, odgrywa kluczową rolę we wspieraniu uczniów w produktywnej walce.3 Te zmagania zachęcają uczniów do konfrontacji i rozwijania swojej wiedzy i umiejętności, a także ich zdolności do komunikowania wątpliwości i frustracji.4 Gdy uczą się o czujniku AI Vision, komponentach VEX EXP, rzeczywistych naukach ścisłych, kodowaniu, a nawet o własnych umiejętnościach społeczno-emocjonalnych, Twoją rolą jako nauczyciela jest stanie u ich boku. Obserwując, sprawdzając i zadając wnikliwe pytania, możesz zapewnić uczniom poczucie wsparcia i wysłuchania w trakcie całego procesu.5

Nauka poprzez odkrywanie

Uczniowie uczą się poprzez odkrywanie, aktywnie angażując się w materiał i koncepcje, w sposób zachęcający do eksploracji i dociekań, co jest prezentowane w tych otwartych wyzwaniach. Dzięki takiemu podejściu do nauki uczniowie mogą wziąć odpowiedzialność za swój proces edukacyjny, gdyż nie są jedynie odbiorcami informacji, lecz aktywnymi uczestnikami procesu uczenia się. Gdy uczniowie mają swobodę eksploracji, zadawania pytań i testowania hipotez, rozwijają głębsze zrozumienie danego tematu. Ten rodzaj nauczania rozwija umiejętność krytycznego myślenia i rozwiązywania problemów, ponieważ uczniowie są zachęcani do kreatywnego myślenia i łączenia pojęć, z którymi mogliby się nie zetknąć podczas tradycyjnego nauczania. Tego rodzaju skrzyżowania i połączenia zachodzą w każdej fazie, ale są najbardziej widoczne, gdy uczniowie zaczynają przechodzić z jednej fazy do drugiej. 

Trzy fazy przedstawione w celu pomocy uczniom w organizacji jednostek wyzwań otwartych pomagają stworzyć zarówno ramy do ukończenia wyzwania, jak i ramy zachęcające uczniów do zastanowienia się nad swoim sposobem myślenia. Na każdym etapie uczniowie będą koncentrować się na konkretnym aspekcie procesu rozwiązywania problemu i mają obowiązek skontaktować się z Tobą w celu uzyskania akceptacji przed przejściem do kolejnego etapu. Należy pamiętać, że nie ma to być proces czysto liniowy. W trakcie trwania wyzwania uczniowie będą nieuchronnie przechodzić między fazami, w zależności od tego, czy odkryją nowe pytania, czy też będą chcieli udoskonalić swoje plany.

Struktura tych faz zmusza uczniów do ciągłego myślenia o tym, co wiedzą, czego nie wiedzą i czego muszą się nauczyć, aby osiągnąć cel wyzwania.

 Na górze przykładowej strony notatnika znajduje się napis Pomysły, a obok ponumerowana lista bazgrołów i szkic wskazujący notatki dotyczące sposobów rozwiązania wyzwania.

Faza 1: Planowanie

Pierwszym krokiem do rozwiązania problemu jest zrozumienie problemu i opracowanie planu. Celem fazy 1 jest udokumentowanie i przedstawienie przez uczniów możliwych rozwiązań mających na celu rozwiązanie problemu.

Pomiędzy fazą 1 i 2 uczniowie muszą ustalić, w jaki sposób przejść od pomysłu do konkretnego planu za pomocą pseudokodu. Udane przejście od pomysłu do pseudokodu wymaga gruntownej, koncepcyjnej wiedzy na temat wyzwania i zachowań towarzyszących realizacji planu. To jesttrudna do zrobienia. To właśnie te przejścia tworzą produktywną walkę oraz okazję do zadawania pytań i prowadzenia dochodzeń. Na przykład, jeśli uczniowie nie są pewni, jakie zachowania wiążą się z wykorzystaniem danych z czujnika wizyjnego AI lub jakie dane dostarcza czujnik, mogą wykorzystać zasoby, o których dowiedzieli się wcześniej, aby określić te zachowania i dane.

Przykładowa strona notatnika ze szkicem konfiguracji u góry i notatkami poniżej. Konfiguracja przedstawia 3 kafelki EXP podzielone na dwa obszary ścianami. Na każdym kafelku po lewej stronie znajduje się czerwona i niebieska kula. Zielone strzałki pokazują ścieżkę, którą robot powinien przebyć, aby dotrzeć do czerwonej kuli i dostarczyć ją w obszar po lewej stronie. Poniżej szkicu widnieje liczba 1. Zidentyfikuj zanieczyszczoną wodę (czerwona kula), wykonując dwa podetapy: a. Poszukaj skażonej wody i b. Skieruj się do skażonej wody.

Faza 2: Pseudokodowanie

Następnym krokiem jest rozbicie planu na poszczególne kroki. Celem fazy 2 jest udokumentowanie i zaprezentowanie przez uczniów szczegółowego pseudokodu pokazującego kroki i zachowania niezbędne do wdrożenia ich planu w celu sprostania wyzwaniu.

Pomiędzy fazą 2 i 3 uczniowie muszą rozwinąć swoją wiedzę koncepcyjną na temat pseudokodu i przekształcić te zachowania w kod. To przejście składa się z wielu elementów, które uczniowie muszą przepracować. Pierwszym elementem jest bezpośrednia korelacja w ich pseudokodzie między zachowaniami, takimi jak sprawdzenie, czy czerwony Buckyball znajduje się w polu widzenia czujnika, a użyciem bloku Wykonaj migawkę. Drugą kwestią jest kolejność tych zachowań. Studenci powinni mieć już pewne pojęcie o sekwencji, ale będzie ono ulegać zmianie, gdy zaczną testować i iterować swoje projekty VEXcode. Studenci zmagają się zarówno z wiedzą taktyczną dotyczącą tworzenia projektu VEXcode, jak i z elementami koncepcyjnymi dotyczącymi przekształcania pseudokodu w elementy logiczne, takie jak instrukcje warunkowe. Ponownie, uczniowie nieuchronnie będą mieli trudności z przejściem przez ten proces. Aby przezwyciężyć frustrujące chwile, muszą polegać na swojej grupie, zasobach, do których mają dostęp, i własnej kreatywności.

Przykładowy fragment kodu z projektu VEXcode służący do identyfikacji skażonej wody i kierowania jej do źródła. Projekt wykonuje migawkę obiektu Redball i jeśli obiekt istnieje, wyśrodkuje go, korzystając z danych środka x przesłanych przez czujnik.

Faza 3: Budowanie i testowanie

Następnym krokiem jest zbudowanie i przetestowanie projektu VEXcode, który ma rozwiązać problem. Celem fazy 3 jest stworzenie przez uczniów projektu VEXcode, który ukończy wyzwanie, w oparciu o plan i pseudokod, które stworzyli wcześniej.

Jak wspomniano wcześniej, fazy te mają charakter iteracyjny i będą powtarzane wielokrotnie. Pamiętaj, że uczniowie mogą czuć się sfrustrowani tymi przejściami lub ciągłą iteracją między fazami – to w porządku,! Produktywna walka i nauka poprzez odkrywanie mogą być niewygodne, ale jesteś tam, aby wspierać swoich uczniów w tej podróży. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o produktywnej walce i jednostkach wyzwań otwartych, zadaj pytania w społeczności PD+ lub zaplanuj sesję 1 na 1.

Aby uzyskać dodatkowe informacje na temat wyzwań otwartych i ich ułatwiania, zapoznaj się z przewodnikami ułatwiającymi prowadzenie zajęć dla każdej z jednostek tematycznych wyzwań otwartych. Przewodniki ułatwiające prowadzenie zajęć można znaleźć w Portalu Nauczyciela dla każdej jednostki laboratoryjnej STEM.


1 Tobias, S., & Duffy, TM (2009). Sukces i porażka nauczania konstruktywistycznego: Wprowadzenie. W nauczaniu konstruktywistycznym: sukces czy porażka? esej, Routledge.

2 Tamże.

3 Murdoch, D., English, AR, Hintz, A., & Tyson, K. (2020). Poczucie bycia wysłuchanym: edukacja włączająca, nauka transformacyjna i produktywna walka. Teoria edukacji, 70(5), 653-679, https://doi.org/10.1111/edth.12449 .

4 Tamże.

5 Tamże.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus

Last Updated: