Korzystanie z VEX GO do wspierania nauczania umiejętności czytania i pisania oraz myślenia matematycznego – Biblioteka VEX

W szkołach podstawowych często kładzie się duży nacisk na nauczanie umiejętności czytania i pisania oraz matematyki. Chociaż ortografia, wyrazy wzrokowe i płynność są ważne dla rozwijania umiejętności czytania i pisania u młodych uczniów, umiejętność czytania i pisania to coś więcej niż tylko te elementy. Umiejętność czytania i pisania obejmuje także umiejętności językowe, takie jak mówienie i słuchanie, a także umiejętności wizualne i pisemne, które przekładają się na pisanie.¹ Podobnie fakty matematyczne, liczenie i operacje są rzeczywiście podstawą uczenia się matematyki, ale to tylko jeden element układanki. Myślenie matematyczne obejmuje rozumowanie przestrzenne i abstrakcję, a także umiejętności wzrokowo-motoryczne lub umiejętność łączenia liczb i ilości.²

Jednakże, gdy pojawiają się obawy dotyczące umiejętności czytania i pisania lub osiągnięć w matematyce (lub ich braku), w pierwszym odruchu często pojawia się ograniczenie programu nauczania – na przykład projekt „No Child Left Behind (NCLB) przesunął alokację czasu przeznaczonego na naukę na matematykę i czytanie, podporządkowuje cele nowym systemom odpowiedzialności.”³Chociaż tego typu zmiany często mają dobre intencje, niekoniecznie uwzględniają szerszy obraz uczenia się i rozwoju uczniów lub tego, jak z biegiem czasu rozwijają się umiejętności czytania i pisania oraz myślenie matematyczne.

Infografika ilustrująca najważniejsze wyniki badań w dziedzinie edukacji. Zawiera wykresy i statystyki podkreślające trendy i spostrzeżenia istotne dla nauczania i uczenia się.

Funkcja wykonawcza i umiejętności podstawowe

U podstaw umiejętności czytania i pisania, myślenia matematycznego oraz większości tego, co zwykle uważa się za „zachowania szkolne”, leżą funkcje wykonawcze, pamięć robocza, zdolności motoryczne i przestrzenne.⁴ Te podstawowe elementy uczenia się, często uważane za predyktory sukcesu szkoły, jeśli chodzi o kształtowanie programów nauczania, rzadko poświęca się czas lub miejsce w ciągu dnia szkolnego, nie mówiąc już o włączeniu ich do nauczania czytania i pisania lub matematyki. Wiadomo jednak, że umiejętności przestrzenne są predyktorem osiągnięć w matematyce, zdolności motoryczne są warunkiem wstępnym pisania, a funkcje wykonawcze umożliwiają uczniom skupienie się na czytanym fragmencie, dekodowanie nieznanego słowa i nadanie sensu znaczeniu zdania.⁵

Termin funkcja wykonawcza obejmuje szereg umiejętności i procesów, w tym samokontrolę (np. zatrzymanie impulsu i zrobienie czegoś innego), elastyczność poznawczą (np. przechodzenie lub przechodzenie z jednej czynności do drugiej) oraz pamięć roboczą (procesy niezbędne do utrzymania śledzenie informacji podczas pracy z nimi).⁶ Z funkcją wykonawczą powiązane są umiejętności motoryczne i przestrzenne oraz leżące u ich podstaw procesy poznawcze związane z ruchem oraz naszą percepcją obiektów i ich ruchów.⁷ Wszystkie one są zaangażowane w naukę uczniów w klasie, a także w rozwój umiejętności czytania i pisania oraz matematyki.⁸

Funkcja wykonawcza w kontekście

Rozważmy na przykład zadanie ucznia siedzącego przy biurku, polegającego na przeczytaniu zdania i napisaniu odpowiedzi.

Umiejętności motoryczne są potrzebne, aby uczeń miał stabilność, aby móc siedzieć prosto przy biurku, oraz umiejętności motoryczne, aby trzymać, chwytać i kontrolować ołówek podczas pisania.
Aby umieścić pisemną odpowiedź na linijce na papierze i pisać w określonej przestrzeni, czytelnymi literami, potrzebna jest umiejętność przestrzenna. Umiejętności wzrokowo-przestrzenne są niezbędne, aby uczniowie mogli zapisywać swoje teksty na papierze, a nie przepisywać je lub przechodzić z jednego wiersza do drugiego.
Aby móc poprawnie sformułować odpowiedź, potrzebna jest pamięć robocza, aby przeczytać i zrozumieć zdanie.
Samokontrola jest konieczna, aby uczeń mógł zająć się danym zadaniem, a nie wstawać i iść zrobić dla niego coś bardziej ekscytującego lub marzyć o tym, co będzie robić po szkole.
Elastyczność poznawcza jest wymagana, aby prawidłowo zastosować fonikę i wiedzę językową (np. liczba mnoga „autobusu” to „autobusy”, ale liczba mnoga „dzień” to „dni”), aby dokładnie przeczytać zdanie i napisać odpowiednią i czytelną odpowiedź.⁹

Podobny schemat pojawia się w przypadku matematyki, gdzie uczniowie muszą interpretować liczby, zapamiętywać je, wykonywać obliczenia i zapisywać dokładne odpowiedzi. A gdy w grę wchodzi problem słowny, obciążenie poznawcze związane z czytaniem, interpretacją problemu i zastosowaniem do niego zarówno sensu językowego, jak i liczbowego w celu obliczenia i napisania prawidłowej odpowiedzi zwiększa znaczenie tych podstawowych umiejętności. Dobra wiadomość jest taka, że takie rzeczy jak umiejętności przestrzenne można udoskonalić dzięki praktyce i informacjom zwrotnym,¹⁰ i że praktykę można wykonywać na wiele sposobów – w tym poprzez budowanie, kodowanie i angażowanie się w praktyczną naukę STEM za pomocą VEX GO .

Schemat ilustrujący najważniejsze koncepcje badawcze w dziedzinie edukacji, zawierający opisane elementy i schematy blokowe ułatwiające zrozumienie metodologii edukacyjnych.

Umiejętności podstawowe, funkcja wykonawcza i VEX GO

Budowanie za pomocą VEX GO obejmuje wiele umiejętności podstawowych warunkujących gotowość szkolną, a także rozwój umiejętności czytania i pisania oraz matematyki. Rozważmy na przykład zadanie zbudowania robota Code Base na podstawie instrukcji budowania. Na osiągnięcie tego celu składa się wiele elementów, m.in.:

Aby móc chwytać elementy i skutecznie je łączyć, potrzebne są zdolności motoryczne. W przypadku korzystania z narzędzia Przypinanie zdolności motoryczne są wykorzystywane do manipulowania narzędziem w celu skutecznego usuwania pinezek.
Aby dopasować prawdziwe elementy, które masz w ręku, do schematu elementów zawartego w instrukcjach budowania, potrzebne są umiejętności przestrzenne. Umiejętności percepcyjne służą do przesuwania i obracania elementów w celu dopasowania ich do kąta i orientacji diagramu.
Aby zbudować robota, potrzebne są umiejętności wzrokowo-przestrzenne, aby wiedzieć, jak, kiedy i gdzie połączyć ze sobą części robota. Przestrzenna pamięć robocza bierze udział w łączeniu elementów we właściwych lokalizacjach, co może obejmować również umiejętności transformacyjne.
Aby postępować zgodnie z wieloetapowymi instrukcjami, potrzebne są umiejętności językowe i słuchanie, a także samokontrola, aby wytrwać w zadaniu, postępować zgodnie z instrukcjami budowania i pracować z partnerem. Język przestrzenny służy do opisania sposobu, w jaki elementy łączą się ze sobą podczas budowania.
Do wyboru właściwej liczby elementów na każdym etapie wykorzystywane są umiejętności liczenia, a także język przestrzenny do opisania ich wzajemnego połączenia.
Elastyczność poznawcza i umiejętności wizualno-przestrzenne są potrzebne, aby określić, w jaki sposób naprawić kompilację, jeśli nie działa zgodnie z oczekiwaniami, lub aby kontynuować następną część procesu budowania.

Schemat ilustrujący najważniejsze koncepcje badawcze w dziedzinie edukacji, zawierający opisane sekcje i elementy wizualne ułatwiające zrozumienie tematu.

Gdy dodamy kodowanie robota do przemieszczania się z jednego miejsca do drugiego na polu, umiejętności te zostaną wzmocnione na dodatkowe sposoby, w tym:

Aby ustawić Bazę Pola i Kodu we właściwej pozycji i orientacji, potrzebne są umiejętności przestrzenne. Język przestrzenny służy do opisu zadania, czyli kierunku ruchu potrzebnego, aby robot mógł dojechać we właściwe miejsce.
Do zaplanowania ścieżki robota potrzebne są umiejętności wizualno-przestrzenne. Łączy się to z umiejętnościami motorycznymi i przestrzennymi niezbędnymi do pisania i dokumentowania planu na papierze do druku.
Aby włączyć robota, potrzebne są zdolności motoryczne, a także używanie urządzenia z VEXcode GO do łączenia i przeciągania bloków do projektu.
Do zbudowania projektu w VEXcode GO potrzebna jest pamięć robocza i zdolności motoryczne, aby zakodować robota zgodnie z planem. Uczniowie muszą pamiętać, co robi każdy blok i jak je połączyć, aby utworzyć sekwencję, która umożliwi wykonanie danego zadania.
Umiejętności matematyczne służą do wprowadzania odpowiednich parametrów w blokach w celu uzyskania pożądanych zachowań (tj. zmiany parametru bloku [Jedź na] na 300mm, aby robot przejechał zadaną odległość).
Aby postępować zgodnie z wieloetapowymi instrukcjami, potrzebne są umiejętności językowe i słuchanie, a także samokontrola, aby skupić się na zadaniu i rozwiązaniu problemu z partnerem.
Elastyczność poznawcza i umiejętności wizualno-przestrzenne są potrzebne, aby określić, w jaki sposób debugować projekt, jeśli robot nie porusza się zgodnie z zamierzeniami, lub aby przejść do następnej części wyzwania związanego z kodowaniem.

Działania związane z budowaniem i kodowaniem robota w celu wykonania zadania obejmują nie tylko wiele podstawowych umiejętności, VEX GO można również wykorzystać do wzmocnienia określonych umiejętności akademickich oraz do wykorzystania motywacji i zaangażowania praktycznych doświadczeń do wspierania uczenia się w innych obszarach. obszary. Wszystkie powyższe praktyki są nadal uwzględniane i dodatkowo wzmacniane umiejętnościami czytania i pisania lub matematycznymi, gdy materiały VEX GO są wykorzystywane do następujących celów:

Utwórz kompilację, aby w namacalny sposób eksplorować równoważne ułamki
Zbuduj działający zegar, aby ćwiczyć umiejętność odczytywania czasu
Zbuduj nachyloną płaszczyznę, aby przećwiczyć pomiary i/lub konwersję
Poćwicz wyznaczanie współrzędnych, konstruując grę „BattleBoats” i grając w nią
Zakoduj liczbę obrotów koła potrzebną do przejechania robota na określoną odległość
Odtwórz historię, korzystając z elementów VEX GO, aby zbudować postacie lub ustawienia, które pozwolą Ci wykazać się umiejętnością czytania ze zrozumieniem
Zapisz wpis do dziennika na temat każdej fazy cyklu życia żaby, którą zbudowałeś
Stwórz i opisz siedlisko, w którym może żyć zmotoryzowane stworzenie
Napisz instrukcje budowania tego, co zbudowałeś, aby partner mógł stworzyć to samo

Schemat ilustrujący najważniejsze koncepcje badawcze w dziedzinie edukacji, zawierający opisane sekcje i elementy wizualne, które ułatwiają zrozumienie tematu.

Każdy z tych przykładów pokazuje, jak nie tylko przygotować uczniów do nauki STEM, ale także wykorzystać STEM do nauki i rozwijania innych umiejętności. Mając dodatkowe praktyczne możliwości zaangażowania się w zintegrowane kształcenie, uczniowie są w stanie „tworzyć więcej połączeń neuronowych i nadawać większe znaczenie uczeniu się i nauczanym pojęciom”.¹¹ Im więcej punktów styku w działaniu, tym głębsza może być nauka. A kiedy uczniowie potrafią angażować się w otwarte rozmowy na temat swojej pracy i nawiązywać emocjonalny związek z tym, co robią, ich nauka staje się jeszcze głębsza.

VEX GO jest zgodny z celami programowymi

Inaczej mówiąc, oto kilka kluczowych kryteriów oceny, które często są używane w klasach, wraz z ćwiczeniami, które można wykonać za pomocą VEX GO, aby je dostosować.

Język i umiejętność czytania i pisania:¹²

Mówi efektywnie, używając coraz bardziej precyzyjnego słownictwa - Za każdym razem, gdy uczniowie omawiają projekt budowy lub kodowania w swojej grupie lub dzielą się swoją wiedzą w trakcie przerwy w połowie gry lub w sekcji Udostępnianie jednostki laboratoryjnej STEM (np. rozmawiając o tym, w jaki sposób robot musi się poruszać, aby zebrać próbki w jednostce laboratoryjnej STEM łazika marsjańskiego – operacje powierzchniowe, używają przestrzennego, opisowego i precyzyjnego języka, aby wyjaśnić swoje pomysły, formułować przewidywania i odpowiadać na pytania.
Rozumie i interpretuje lub reaguje na teksty beletrystyczne i non-fiction - Jednostka wprowadzająca do budowania STEM angażuje uczniów w opowieść, aby dowiedzieć o cechach i funkcjach zestawu VEX GO, a następnie przeprowadza ich przez proces pierwszego budowania z wykorzystaniem elementów zestawu. W serii ćwiczeń „Cechy stworzeń uczniowie wykorzystują kreatywne pisanie, aby opisać, w jaki sposób ich budowla łączy się z cechami wyimaginowanej wyspy.
Pisanie w różnych celach i w różnych formatach - Wykorzystanie materiałów do wydruku VEX GO do wspomagania planowania ścieżek i dokumentowania projektu, wraz z komentarzami w projekcie VEXcode GO, takimi jak te używane w Jednostce laboratoryjnej STEM „Parade Float”. Uczniowie ćwiczą pisanie i rysowanie, aby szczegółowo przedstawiać swoje projekty kodowania. Ponadto takie działania jak pisanie wpisu do dziennika terenowego w ramach jednostki laboratorium STEM Fun Frogs” pozwalają uczniom na bardziej kreatywne opisywanie swoich projektów budowlanych.
Gromadzi i wykorzystuje informacje do celów badawczych - Uczniowie gromadzą dane za pomocą działań i eksperymentów, takich jak te w Laboratorium STEM „Proste maszyny” jednostka lub Laboratorium STEM „Podobne maszyny jednostka, a następnie wykorzystują te informacje do prowadzenia dyskusji i udzielania odpowiedzi na pytania dotyczące ich nauki w trakcie przerw w trakcie zajęć laboratoryjnych i sekcji „Podziel się”.

Myślenie matematyczne:¹³

Stosuje koncepcje i strategie do rozwiązywania problemów matematycznych. - jednostki laboratoryjne STEM dotyczące ułamków. W jednostce uczniowie budują konstrukcję i używają elementów zestawu VEX GO, aby badać ułamki równoważne poprzez porównywanie ułamków według wielkości.
Komunikuje się i reprezentuje myślenie matematyczne - Kiedy uczniowie budują na podstawie instrukcji budowania, używają języka przestrzennego, aby komunikować się ze swoim partnerem na temat elementów, ich orientacji, ilości, kształtu, rozmiaru itp. W ramach zajęć podobnych do tych z jednostki laboratorium STEM Ocean Emergency uczniowie planują i konstruują ścieżkę, wykorzystując opisy ustne i pisemne, język przestrzenny i liczbowy, aby omówić, jak skutecznie zakodować robota tak,poruszał się po wyznaczonej ścieżce.
Badanie i rozwiązywanie problemów przestrzennych za pomocą pomocy dydaktycznych, rysunków i języka przestrzennego - Aktywności odkrywcze, takie jak „Obróć flagę , „Obróć ją , i „Symetria” umożliwiają uczniom ćwiczenie symetrii, odbić i obrotów. Uczniowie mogą eksperymentować z wykorzystaniem współrzędnych do lokalizowania punktów na siatce, korzystając z gier takich jak ta w jednostce laboratoryjnej STEM Battle Boats.
Używa narzędzi i technik do szacowania i pomiaru - Za każdym razem, gdy uczniowie planują projekt doprowadzenia robota VEX GO do określonej lokalizacji, muszą przetworzyć odległość potrzebną do przebycia, aby dotrzeć do miejsca docelowego i wprowadzić te szacunki lub pomiary do swoich skutecznie kodować. W jednostce laboratoryjnej STEM Code Base uczniowie kodują Code Base w celu pokonania trasy slalomu, kodując odległości jazdy i skręcania w milimetrach, calach lub stopniach.

Schemat ilustrujący metodologie badawcze w edukacji, prezentujące różne podejścia i techniki służące efektywnemu uczeniu się i ocenianiu.

Wszechstronność VEX GO jako narzędzia dydaktycznego umożliwia nauczycielom integrację przedmiotów STEM z wieloma obszarami zajęć, w tym umiejętnościami czytania i pisania oraz matematyką. Niezależnie od tego, czy chodzi o centrum edukacyjne, czy jako część lekcji dla całej klasy, VEX GO oferuje nauczycielom i uczniom możliwość zdobycia praktyki i informacji zwrotnej na temat bogactwa podstawowych umiejętności wspierających naukę i rozwój. Aby dowiedzieć się więcej o funkcjach wykonawczych, umiejętnościach przestrzennych i motorycznych oraz ich powiązaniu z nauką, obejrzyj wywiadów z Claire Cameron, autorką książki Hands On, Minds On, w bibliotece wideo PD+.

¹ Dichtelmiller, Margo L. i in. glin. System próbkowania pracy w wieku od przedszkola do klasy trzeciej: wytyczne zbiorcze. Wydanie czwarte, Pearson, 2001.

² Cameron, Claire E. Praktyczne, umysłowe: Jak funkcje wykonawcze, zdolności motoryczne i przestrzenne sprzyjają gotowości szkolnej. Teachers College Press, 2018.

³ Dee, Thomas S. i in. „Wpływ inicjatywy Żadne dziecko nie zostało pozostawione na uczniów, nauczycieli i szkoły [z komentarzami i dyskusją]”. Artykuły Brookingsa na temat działalności gospodarczej (2010): 149-207.

⁴ ² Cameron, Claire E. Od ręki, od głowy: w jaki sposób funkcje wykonawcze, zdolności motoryczne i przestrzenne sprzyjają gotowości szkolnej. Teachers College Press, 2018.

⁵ Cameron, Claire E. Wywiad przeprowadzony przez Jasona McKennę. Wywiad z Claire Cameron, część 2: Funkcja wykonawcza, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-2-executive-function.

⁶ Tamże.

⁷Tamże.

⁸Cameron, Claire E. Praktyczne, umysłowe: Jak funkcje wykonawcze, zdolności motoryczne i przestrzenne sprzyjają gotowości szkolnej. Teachers College Press, 2018.

⁹ Cameron, Claire E. Wywiad przeprowadzony przez Jasona McKennę. Wywiad z Claire Cameron, część 4: Umiejętności przestrzenne, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-4-spatial-skills.

¹⁰ Cameron, Claire E. Wywiad przeprowadzony przez Jasona McKennę. Wywiad z Claire Cameron Część 8: Kluczowe wnioski, 2022, https://pd.vex.com/videos/interview-with-claire-cameron-pt-8-key-takeaways.

¹¹ Dichtelmiller, Margo L. i in. glin. System próbkowania pracy w wieku od przedszkola do klasy trzeciej: wytyczne zbiorcze. Wydanie czwarte, Pearson, 2001.

¹² Tamże.