При выполнении заданий на курсах VEX AIM студенты используют циклический процесс перемещения вперед и назад между управлением роботом с помощью контроллера VEX One Stick и последующим программированием робота с помощью VEXcode AIM. В этой статье описывается этот цикл, почему он важен и как его можно использовать в классе.
Что такое цикл вождения и кодирования?
Цикл вождения и программирования представляет собой итеративный процесс обучения, в ходе которого учащиеся сначала вручную управляют роботом для выполнения задания, создавая физическую модель желаемого поведения, а затем используют эту модель для написания кода. Управляя роботом с помощью контроллера, учащиеся напрямую ощущают движения робота и его взаимодействие с объектами и окружающей средой. Эти практические занятия затем помогают учащимся программировать робота для автономной работы, а знания, полученные в ходе программирования, в свою очередь совершенствуют их будущие стратегии вождения.
Почему цикл важен?
Исследования показывают, что сочетание конкретного опыта и абстрактных представлений значительно улучшает обучение по сравнению с использованием любого из этих методов по отдельности1. Цикл предоставляет студентам процесс перехода от конкретного к абстрактному и обратно, чтобы облегчить решение проблем с помощью робота.
Создание физической модели с помощью вождения
Заставив робота выполнить задачу перед кодированием, учащиеся получают практический и наглядный способ визуализировать:
- Как робот перемещается в пространстве, включая скорость, направление и радиус поворота.
- Как робот реагирует на данные с датчиков, например, на каком расстоянии датчик AI Vision может распознать определенный объект.
- Как робот взаимодействует с объектами, например, с препятствиями на поле, которые необходимо избегать или подбирать и перемещать.
- Как можно использовать разные пути для достижения одного и того же конечного результата.
Это конкретное представление различных моделей поведения робота затем можно перевести в более абстрактные концепции кодирования, необходимые для создания успешного проекта кодирования. Документирование открытий, сделанных во время вождения, дает учащимся дополнительный источник поддержки, к которому они могут обратиться при переходе к этапу кодирования.
Создание вычислительной модели путем кодирования
TФизическую ментальную модель, которую учащиеся создали во время вождения, затем можно применить в своих проектах по кодированию. Студенты могут начать с понимания того, что они получили во время вождения, чтобы спланировать и создать свой проект по кодированию, который станет более конкретным, поскольку они будут опираться на реальный, ощутимый опыт вождения. После того, как учащиеся протестируют свои проекты по кодированию, они могут вернуться к реальному миру вождения, чтобы усовершенствовать и усовершенствовать свои проекты.
Документирование проектов и любых изменений, вносимых в них на этапе кодирования цикла, снова дает учащимся метакогнитивный инструмент, который они могут использовать в качестве помощи при выполнении своих проектов по кодированию.
Упрощение цикла вождения и кодирования
Раздел «Руководство по практике» каждого урока и задания по блоку курса VEX AIM содержит пошаговые инструкции как для ученика, так и для учителя по выполнению этой части урока. Приведены ссылки на карточки заданий, которые можно распечатать, как для части цикла вождения, так и для цикла кодирования. Чтобы узнать больше об использовании карточек заданий, см статью «Использование карточек заданий с учениками».
Облегчить этап вождения
- Установите ожидания относительно сотрудничества, чтобы гарантировать участие каждого члена группы в части урока «Управляемая практика». Дополнительную информацию о совместной работе при кодировании см в статье «Использование парного программирования для совместной работы студентов.
- Поделитесь карточкой с заданием по вождению со студентами. Убедитесь, что все учащиеся понимают цель задания и настроили свои поля, как показано на странице урока.
- Пройдитесь по классу, пока учащиеся по очереди выполняют задание по вождению, указанное на карточке с заданием. Учащимся следует использовать вопросы для обсуждения на карточке с заданием, чтобы направлять свое общение во время вождения. Посещая каждую группу, используйте вопросы из предоставленных заметок для учителя, чтобы помочь учащимся разработать гипотезу о наилучшем способе начала кодирования своих проектов на основе их опыта вождения.
- Студентам следует использовать критерии успешности и контрольный список на карточке с заданиями, чтобы убедиться, что они выполнили часть по вождению в рамках управляемой практики. После того, как они это сделают и задокументируют свою практику, используя основу предложения и рисунок в нижней части карточки с заданием, они должны будут обратиться к вам, чтобы поделиться гипотезой, которую их группа сформировала во время вождения, а также доказательствами, которые у них есть, чтобы ее подтвердить.
Облегчить этап кодирования
- Раздайте карточки с заданиями по кодированию, напомнив учащимся о необходимости использовать гипотезу, которую они выдвинули на этапе вождения, чтобы начать работу над своим проектом VEXcode AIM.
- Пройдитесь по классу, пока учащиеся по очереди выполняют задание по кодированию, как указано на карточке задания. Учащимся следует использовать вопросы для обсуждения на карточке с заданием, чтобы направлять обсуждение в ходе написания кода. При посещении каждой группы используйте вопросы из предоставленных заметок для учителя, чтобы выявить понимание учащимися содержания урока и подвести их к выводам.
Переключайтесь между вождением и написанием кода по мере необходимости
После того как учащиеся создадут свой первоначальный проект по кодированию и задокументируют результаты своего тестирования на карточке заданий по кодированию, им следует переходить от вождения к кодированию и обратно, чтобы улучшить свой проект столько раз, сколько потребуется. Всегда следует поощрять учащихся выбирать для проверки и улучшения только одну идею, а не вносить много изменений одновременно. Продолжайте ходить по классу, прося учащихся объяснить, на каком этапе процесса они находятся, какие изменения они внесли в свой проект и почему.
Эффективно организуя цикл, преподаватели могут помочь учащимся освоить концепции кодирования как в абстрактном, так и в конкретном плане, способствуя более глубокому пониманию. Подробную информацию о реализации цикла можно найти во вводном курсе VEX AIM в PD+.
1 Пашлер, Гарольд и др. Организация обучения и учебы для улучшения успеваемости учащихся (NCER 2007-2004). Национальный центр исследований в области образования, США Департамент образования, 2007.