Gdy uczniowie biorą udział w zajęciach z kursu VEX AIM, stosują cykliczny proces przechodzenia od sterowania robotem za pomocą kontrolera VEX One Stick do kodowania robota za pomocą programu VEXcode AIM. W artykule opisano cykl, dlaczego jest ważny i jak można go wykorzystać w klasie.
Czym jest cykl jazdy i kodowania?
Cykl sterowania i kodowania to iteracyjny proces nauczania, w którym uczniowie najpierw ręcznie sterują robotem, aby wykonał zadanie, tworząc fizyczny model pożądanego zachowania, a następnie wykorzystują ten model do kodowania. Sterując robotem za pomocą kontrolera, uczniowie bezpośrednio doświadczają ruchów robota i jego interakcji z obiektami i otoczeniem. Następnie uczniowie zdobywają praktyczne doświadczenia, które pomagają im w kodowaniu robota, aby mógł on działać autonomicznie, a wnioski z kodowania pozwalają im udoskonalić przyszłe strategie jazdy.
Dlaczego cykl jest ważny?
Badania wskazują, że łączenie konkretnych doświadczeń i abstrakcyjnych reprezentacji znacznie zwiększa skuteczność uczenia się w porównaniu ze stosowaniem każdej z tych metod osobno1. Cykl ten zapewnia uczniom proces przechodzenia od konkretów do abstrakcji i z powrotem, aby ułatwić rozwiązywanie problemów za pomocą robota.
Tworzenie modelu fizycznego poprzez jazdę
Kierowanie robotem w celu wykonania zadania przed rozpoczęciem kodowania daje uczniom praktyczny i namacalny sposób wizualizacji:
- Sposób poruszania się robota w przestrzeni, w tym prędkość, kierunek i promień skrętu.
- W jaki sposób robot reaguje na sygnały z czujników, np. z jakiej odległości czujnik wizyjny AI jest w stanie rozpoznać określony obiekt.
- W jaki sposób robot wchodzi w interakcję z obiektami, takimi jak przeszkody na boisku, których należy unikać lub które należy podnieść i przenieść.
- W jaki sposób można wykorzystać różne ścieżki, aby osiągnąć ten sam wynik końcowy.
Tę konkretną reprezentację różnych zachowań robotów można następnie przełożyć na bardziej abstrakcyjne koncepcje kodowania potrzebne do stworzenia udanego projektu kodowania. Dokumentowanie odkryć dokonanych podczas jazdy samochodem stanowi dodatkowe źródło wsparcia, do którego uczniowie mogą się odwołać na etapie kodowania.
Tworzenie modelu obliczeniowego za pomocą kodowania
TStudenci, którzy prowadzili samochód, stworzyli fizyczny model mentalny, który mogą następnie zastosować w swoich projektach kodowania. Uczniowie mogą zacząć od wiedzy zdobytej podczas jazdy, aby zaplanować i zrealizować własny projekt kodowania. Projekt ten staje się bardziej konkretny, ponieważ opiera się na rzeczywistych, namacalnych doświadczeniach związanych z prowadzeniem pojazdu. Gdy uczniowie przetestują swoje projekty kodowania, mogą powrócić do konkretnego świata jazdy, co pomoże im w powtarzaniu i udoskonalaniu swoich projektów.
Dokumentowanie projektów i wszelkich zmian wprowadzanych w nich na etapie kodowania zapewnia studentom narzędzie metapoznawcze, z którego mogą korzystać podczas iteracji projektów kodowania.
Ułatwianie cyklu jazdy i kodowania
Sekcja Ćwiczenia kierowane każdej lekcji i zadania jednostkowego kursu VEX AIM zawiera instrukcje krok po kroku dla ucznia i nauczyciela, jak zaangażować się w tę część lekcji. Podano linki do wydrukowanych kart zadań zarówno dla części jazdy, jak i dla części kodowania. Aby dowiedzieć się więcej na temat korzystania z kart zadań, się z artykułem Korzystanie z kart zadań ze studentami.
Ułatwienie etapu jazdy
- Ustal oczekiwania dotyczące współpracy, aby mieć pewność, że każdy członek grupy bierze udział w części lekcji przeznaczonej na ćwiczenia kierowane. Więcej informacji na temat współpracy podczas kodowania można znaleźć w artykule Korzystanie z programowania w parach do współpracy uczniów.
- Udostępnij uczniom kartę zadania z jazdy. Upewnij się, że wszyscy uczniowie rozumieją cel zadania i skonfigurowali swoje pola tak, jak pokazano na stronie lekcji.
- Przespaceruj się po klasie i po kolei wykonuj zadania związane z prowadzeniem pojazdu, zgodnie z opisem na karcie zadania. Uczniowie powinni wykorzystywać pytania do dyskusji zawarte na karcie zadania, aby pokierować rozmową podczas jazdy. Odwiedzając każdą grupę, wykorzystaj pytania zawarte w dołączonych notatkach dla nauczyciela, aby na podstawie własnych doświadczeń pomóc uczniom w opracowaniu hipotezy na temat najlepszego sposobu rozpoczęcia kodowania ich projektów.
- Uczniowie powinni skorzystać z kryteriów sukcesu i listy kontrolnej na karcie zadania, aby mieć pewność, że ukończyli część praktyczną dotyczącą jazdy samochodem. Gdy już to zrobią i udokumentują ćwiczenie, wykorzystując rdzeń zdania i rysując na dole karty zadania, muszą się z Tobą skontaktować, aby podzielić się hipotezą, jaką ich grupa sformułowała podczas jazdy, a także dowodami, które ją popierają.
Ułatwienie etapu kodowania
- Rozdaj karty z zadaniami z zakresu kodowania, przypominając uczniom o tym, aby wykorzystali hipotezę, którą sformułowali na etapie programowania, do rozpoczęcia tworzenia projektu VEXcode AIM.
- Przechodź przez salę i pozwól uczniom na zmianę wykonywać zadania z zakresu kodowania, zgodnie z opisem na karcie zadania. Uczniowie powinni korzystać z pytań do dyskusji znajdujących się na karcie zadania, aby pokierować rozmową podczas kodowania. Odwiedzając każdą grupę, korzystaj z pytań zawartych w dołączonych notatkach dla nauczyciela, aby upewnić się, że uczniowie rozumieją treść lekcji, i pokieruj ich w wyciąganiu wniosków.
Przechodź między jazdą a kodowaniem w razie potrzeby
Gdy uczniowie stworzą swój początkowy projekt kodowania i udokumentują testy na karcie zadań kodowania, powinni powtarzać etapy od jazdy do kodowania, aby udoskonalić swój projekt tyle razy, ile będzie to konieczne. Należy zawsze zachęcać uczniów do testowania i udoskonalania jednego pomysłu na raz, zamiast wprowadzania wielu zmian naraz. Kontynuuj krążenie po klasie, prosząc uczniów o wyjaśnienie, na jakim etapie procesu się znajdują, jakie zmiany wprowadzili do swojego projektu i dlaczego.
Poprzez skuteczne ułatwianie cyklu nauczyciele mogą pomóc uczniom zaangażować się w koncepcje kodowania zarówno w sposób abstrakcyjny, jak i konkretny, wspierając głębsze zrozumienie. Szczegółowe informacje na temat wdrażania cyklu można znaleźć w kursie wprowadzającym VEX AIM w PD+.
1 Pashler, Harold i in. Organizacja nauczania i nauki w celu poprawy uczenia się uczniów (NCER 2007-2004). Narodowe Centrum Badań nad Edukacją, USA Departament Edukacji, 2007.