Em unidades de laboratório STEM, como a Clean Water Mission, os alunos entram no reino dos desafios abertos. Esses desafios convidam os alunos a mergulhar nos conceitos que dominam, usando seu conhecimento de forma dinâmica e exploratória. Depois de concluir muitos laboratórios STEM introdutórios, como Treasure Hunt e Castle Crasher, os alunos construíram uma base sólida. Eles aprenderam sobre a funcionalidade do EXP, dominaram os componentes técnicos e codificaram no VEXcode com conceitos como sequenciamento e variáveis. À medida que os alunos se aproximam do primeiro desafio aberto, eles são equipados com as ferramentas e o entendimento necessários para enfrentá-lo. Agora, com todo esse conhecimento à disposição e a capacidade de buscar informações adicionais, os alunos estão prontos para ir além da orientação detalhada fornecida nas Unidades anteriores.
Desafios abertos são exatamente o que parecem: abertos. Os alunos são apresentados a um problema do mundo real e a uma estrutura para abordá-lo, mas os caminhos que eles escolherão serão tão diversos quanto seu próprio pensamento. Essa variedade de abordagens e soluções é onde a verdadeira mágica acontece. O aprendizado e a descoberta nessas Unidades estão profundamente ligados à atividade em si, influenciados pelo contexto e pela cultura da sala de aula.1 À medida que os alunos fazem a transição para esses desafios, eles começam a jornada de preparação para o aprendizado futuro e, por extensão, suas potenciais carreiras futuras.2
Aprendizagem em um desafio aberto
O processo de três fases que os alunos seguem em um desafio aberto é projetado para impulsionar seu aprendizado. Esses desafios têm como objetivo levar os alunos a luta produtiva— um espaço onde eles podem desenvolver hábitos críticos como perseverança, pensamento flexível e aprendizagem ativa. Essa luta pode ser difícil, às vezes levando à frustração à medida que os alunos repetem o processo. Pode ser tentador intervir e oferecer soluções, mas o verdadeiro sucesso em facilitar esses desafios está em orientar os alunos com perguntas que os ajudem a lidar com suas frustrações por conta própria – , não em você fornecer uma solução.
Promovendo a Luta Produtiva
O ambiente da sala de aula, incluindo o relacionamento entre professor e aluno, desempenha um papel crucial no apoio aos alunos durante as dificuldades produtivas.3 Essas dificuldades incentivam os alunos a confrontar e ampliar seus conhecimentos e habilidades existentes, bem como sua capacidade de comunicar dúvidas e frustrações.4 À medida que aprendem sobre o sensor de visão de IA, componentes do VEX EXP, STEM do mundo real, codificação e até mesmo suas próprias habilidades socioemocionais, seu papel como professor é estar ao lado deles. Ao observar, verificar e fazer perguntas perspicazes, você pode garantir que os alunos se sintam apoiados e ouvidos durante todo o processo.5
Aprendendo através da descoberta
Os alunos aprendem por meio da descoberta, interagindo ativamente com o material e os conceitos de uma forma que incentiva a exploração e a investigação, como é apresentado nesses desafios abertos. Essa abordagem de aprendizagem permite que os alunos assumam a responsabilidade por sua jornada educacional, pois eles não são meros receptores de informações, mas participantes ativos no processo de aprendizagem. Quando os alunos têm a liberdade de explorar, fazer perguntas e testar hipóteses, eles desenvolvem uma compreensão mais profunda do assunto. Esse tipo de aprendizagem estimula o pensamento crítico e as habilidades de resolução de problemas, pois os alunos são incentivados a pensar criativamente e a estabelecer conexões entre conceitos que talvez não encontrassem por meio do ensino tradicional. Esses cruzamentos e conexões acontecem dentro de cada uma das fases, mas são mais pronunciados quando os alunos começam a transição de uma fase para outra.
As três fases apresentadas para ajudar a organizar os alunos nas Unidades de Desafio Aberto ajudam a fornecer uma estrutura para concluir o desafio, bem como uma estrutura para incentivar os alunos a pensar sobre seus raciocínios. Durante cada fase, os alunos se concentrarão em um aspecto específico do processo de resolução de problemas e serão instruídos a consultar você para obter aprovação antes de prosseguir. Observe que este não deve ser um processo puramente linear. Os alunos inevitavelmente alternarão entre as fases ao longo do desafio à medida que descobrem novas questões ou tentam refinar seus planos.
A estrutura dessas fases obriga os alunos a pensar constantemente sobre o que sabem, o que não sabem e o que precisam aprender para atingir o objetivo do desafio.
Fase 1: Planejamento
O primeiro passo para resolver um desafio é entendê-lo e elaborar um plano. O objetivo da Fase 1 é que os alunos documentem e apresentem possíveis soluções para resolver o desafio.
Entre a Fase 1 e 2, os alunos devem determinar como avançar de sua ideação para um plano concreto com pseudocódigo. Uma transição bem-sucedida da ideia para o pseudocódigo requer um conhecimento conceitual profundo do desafio e dos comportamentos associados à execução do plano. Isso é algodifícil de fazer. Essas transições são o que criam a luta produtiva e a oportunidade para questionamentos e investigações. Por exemplo, se os alunos não tiverem certeza de quais comportamentos estão envolvidos no uso de dados do sensor de visão de IA ou quais dados são fornecidos pelo sensor, eles podem usar os recursos aprendidos anteriormente para determinar esses comportamentos e dados.
Fase 2: Pseudocodificação
O próximo passo é dividir o plano em etapas componentes. O objetivo da Fase 2 é que os alunos documentem e apresentem pseudocódigo detalhado mostrando as etapas e os comportamentos necessários para executar seu plano e cumprir o desafio.
Entre as Fases 2 e 3, os alunos devem usar sua compreensão conceitual do pseudocódigo e transformar esses comportamentos em código. Essa transição tem vários elementos para os alunos trabalharem. O primeiro elemento é a correlação direta em seu pseudocódigo entre comportamentos como ver se um Buckyball vermelho está na visão do sensor e usar o bloco Tirar um Instantâneo. A segunda é a sequência desses comportamentos. Os alunos devem ter uma ideia inicial da sequência, mas isso mudará à medida que eles começarem a testar e iterar em seus projetos VEXcode. Os alunos estão lidando tanto com o conhecimento tático da criação de um projeto VEXcode quanto com os elementos conceituais de como transformar pseudocódigo em elementos lógicos, como instruções condicionais. Mais uma vez, os alunos inevitavelmente terão dificuldades nesse processo. Eles precisam confiar em seu grupo, nos recursos aos quais têm acesso e em sua própria criatividade para superar esses momentos frustrantes.
Fase 3: Construção e teste
O próximo passo é construir e testar um projeto VEXcode para resolver o desafio. O objetivo da Fase 3 é que os alunos criem um projeto VEXcode que conclua o desafio, com base no plano e no pseudocódigo que eles criaram anteriormente.
Como mencionado anteriormente, essas fases são iterativas por natureza e serão repetidas muitas vezes. Lembre-se de que os alunos podem ficar frustrados com essas transições ou com a constante iteração entre as fases – está bom! A luta produtiva e o aprendizado por meio da descoberta podem ser desconfortáveis, mas você está lá para apoiar seus alunos durante a jornada. Se você quiser falar mais sobre luta produtiva e Unidades de Desafio Aberto, compartilhe suas perguntas na Comunidade PD+ ou agende uma Sessão 1-a-1.
Para obter informações adicionais sobre desafios abertos e como facilitá-los, consulte os guias de facilitação para cada uma das Unidades de Desafios Abertos. Guias de facilitação podem ser encontrados no Portal do Professor para cada Unidade de Laboratório STEM.