I STEM-labbenheter som Clean Water Mission ger sig eleverna in i en sfär av öppna utmaningar. Dessa utmaningar uppmanar eleverna att fördjupa sig i de koncept de behärskar och använda sina kunskaper på ett dynamiskt och utforskande sätt. Efter att ha genomfört många introduktions-STEM-labb som Treasure Hunt och Castle Crasher har eleverna byggt en solid grund. De har lärt sig om EXP:s funktionalitet, behärskat de tekniska komponenterna och kodat i VEXcode med koncept som sekvensering och variabler. När eleverna närmar sig sin första öppna utmaning är de utrustade med de verktyg och den förståelse som behövs för att ta sig an den. Nu, med all den kunskapen till sitt förfogande och möjligheten att söka ytterligare information, är eleverna redo att gå vidare från den detaljerade vägledning som gavs i tidigare enheter.
Öppna utmaningar är precis vad de låter som: öppna. Eleverna presenteras med ett verkligt problem och ett ramverk för att närma sig det, men de vägar de väljer kommer att vara lika olika som deras eget tänkande. Det är denna mångfald av tillvägagångssätt och lösningar som den verkliga magin uppstår. Lärande och upptäckter i dessa enheter är djupt knutna till själva aktiviteten och påverkas av klassrummets sammanhang och kultur.1 När eleverna övergår till dessa utmaningar börjar de resan med att förbereda sig för framtida lärande och i förlängningen sina potentiella framtida karriärer.2
Lärande i en öppen utmaning
Den trefasiga processen som eleverna följer i en öppen utmaning är utformad för att ge näring åt deras lärande. Dessa utmaningar är avsedda att pressa eleverna in i produktiv kamp— ett utrymme där de kan utveckla kritiska vanor som uthållighet, flexibelt tänkande och aktivt lärande. Denna kamp kan vara tuff och ibland leda till frustration när eleverna itererar sig igenom processen. Det kan vara frestande att kliva in och erbjuda lösningar, men sann framgång i att underlätta dessa utmaningar ligger i att vägleda eleverna med frågor som hjälper dem att navigera sina frustrationer på egen hand – inte i att du erbjuder en lösning.
Främja produktiv kamp
Klassrumsmiljön, inklusive relationen mellan lärare och elev, spelar en avgörande roll för att stödja elever genom produktiva kamper.3 Dessa kamper uppmuntrar eleverna att konfrontera och utöka sina befintliga kunskaper och färdigheter, såväl som sin förmåga att kommunicera tvivel och frustrationer.4 När de lär sig om AI-visionssensorn, VEX EXP-komponenter, verkliga STEM, kodning och till och med sina egna socioemotionella färdigheter, är din roll som lärare att stå bredvid dem. Genom att observera, stämma av och ställa insiktsfulla frågor kan du säkerställa att eleverna känner sig stöttade och hörda under hela processen.5
Lärande genom upptäckt
Eleverna lär sig genom upptäckt genom att aktivt engagera sig i materialet och koncepten på ett sätt som uppmuntrar till utforskning och nyfikenhet, vilket presenteras i dessa öppna utmaningar. Detta tillvägagångssätt för lärande gör det möjligt för eleverna att ta ansvar för sin utbildningsresa, eftersom de inte bara är mottagare av information utan aktiva deltagare i lärandeprocessen. När eleverna ges frihet att utforska, ställa frågor och testa hypoteser, utvecklar de en djupare förståelse av ämnet. Denna typ av lärande främjar kritiskt tänkande och problemlösningsförmåga, eftersom eleverna uppmuntras att tänka kreativt och dra kopplingar mellan koncept som de kanske inte stöter på genom traditionell undervisning. Dessa överlappningar och kopplingar sker inom var och en av faserna, men är mest uttalade när eleverna börjar sin övergång från en fas till en annan.
De tre faser som presenteras för att hjälpa eleverna att organisera sig i de öppna utmaningsenheterna hjälper till att ge både ett ramverk för att slutföra utmaningen och ett ramverk för att uppmuntra eleverna att tänka på sitt tänkande. Under varje fas kommer eleverna att fokusera på en specifik aspekt av problemlösningsprocessen och instrueras att höra av sig till dig för godkännande innan de går vidare. Observera att detta inte är tänkt att vara en helt linjär process. Eleverna kommer oundvikligen att växla fram och tillbaka mellan faser under utmaningens gång allt eftersom de upptäcker nya frågor eller strävar efter att förfina sina planer.
Strukturen i dessa faser tvingar eleverna att ständigt tänka på vad de vet, vad de inte vet och vad de behöver lära sig för att uppnå målet med utmaningen.
Fas 1: Planering
Det första steget för att lösa en utmaning är att förstå utmaningen och göra en plan. Målet med fas 1 är att eleverna ska dokumentera och presentera möjliga lösningar för att lösa utmaningen.
Mellan fas 1 och 2 måste eleverna bestämma hur de ska gå vidare från sin idé till en konkret plan med pseudokod. En lyckad övergång från idé till pseudokod kräver en grundlig, konceptuell kunskap om utmaningen och de beteenden som är förknippade med att genomföra planen. Detta är ensvår sak att göra. Det är dessa övergångar som skapar den produktiva kampen och möjligheten till frågor och undersökning. Om eleverna till exempel är osäkra på vilka beteenden som är inblandade i användningen av data från AI-synsensorn eller vilka data som tillhandahålls av sensorn, kan eleverna använda de resurser de tidigare lärt sig om för att fastställa dessa beteenden och data.
Fas 2: Pseudokodning
Nästa steg är att bryta ner planen i olika delmoment. Målet med fas 2 är att eleverna ska dokumentera och presentera detaljerad pseudokod som visar de steg och beteenden som behövs för att genomföra sin plan för att klara utmaningen.
Mellan fas 2 och 3 måste eleverna ta sin konceptuella förståelse av pseudokoden och omvandla dessa beteenden till kod. Denna övergång har flera element som eleverna måste arbeta igenom. Det första elementet är den direkta korrelationen i deras pseudokod mellan beteenden som att se om en röd Buckyball är i sensorns synfält och att använda blocket Ta en ögonblicksbild. Det andra är sekvensen av dessa beteenden. Eleverna bör ha en grundläggande uppfattning om sekvens, men det kommer att förändras när de börjar testa och iterera i sina VEXcode-projekt. Studenterna brottas både med den taktiska kunskapen om att skapa ett VEXcode-projekt och de konceptuella elementen i hur man omvandlar pseudokod till logiska element som villkorliga satser. Återigen kommer eleverna oundvikligen att kämpa sig igenom denna process. De måste förlita sig på sin grupp, de resurser de har tillgång till och sin egen kreativitet för att bearbeta dessa frustrerande stunder.
Fas 3: Byggande och testning
Nästa steg är att bygga och testa ett VEXcode-projekt för att lösa utmaningen. Målet med fas 3 är att eleverna ska skapa ett VEXcode-projekt som slutför utmaningen, baserat på den plan och pseudokod de skapade tidigare.
Som tidigare nämnts är dessa faser iterativa till sin natur och kommer att upprepas många gånger. Kom ihåg att eleverna kan bli frustrerade över dessa övergångar eller över den ständiga iterationen mellan faser – det är okej! Produktiv kamp och lärande genom upptäckter kan vara obehagligt, men du finns där för att stödja dina elever genom resan. Om du vill prata mer om produktiv kamp och öppna utmaningsenheter, dela gärna dina frågor i PD+ Community eller boka en en-mot-1-session.
För ytterligare information om öppna utmaningar och hur man faciliterar dem, se faciliteringsguiderna för var och en av de öppna utmaningsenheterna. Handledningar finns i lärarportalen för varje STEM-labbenhet.