En virtuell robotlösning: Insikter från implementering och konsekvenser för framtiden

Abstrakt

Pedagogisk robotik engagerar elever i en integrerad STEM-strategi som hjälper dem att förstå STEM-koncept samt ökar positiva uppfattningar om STEM-ämnen från tidig ålder. När covid-19-pandemin bröt ut blev fysiska robotar i ett klassrum med lärarledda elever en omöjlighet. Ett virtuellt robotprogram utvecklades snabbt för att fungera med en välbekant kodningsplattform för att ge elever och lärare en alternativ robotlösning som kunde användas var som helst. I den här artikeln kommer användningsdata från över en miljon elever globalt att tolkas tillsammans med två fallstudier av lärare. Denna kombination av data gav insikter i den virtuella roboten som ett lärandeverktyg, såväl som en undervisningsresurs. Lärarfallstudierna avslöjade också en uppsättning kritiska behov som underlättade undervisning under sådana oförutsägbara omständigheter. Slutligen indikerar dessa data att den virtuella robotinlärningsmiljön skulle kunna användas som ett symbiotiskt komplement till en fysisk robot för att hjälpa elever att bli mer förtroendefulla för iterativ programmering, öka intresset för pedagogisk robotik och ge lärare ett mycket flexibelt undervisningsalternativ framöver.

Nyckelord

Virtuell robot, pedagogisk robotik, undervisning i robotik, COVID-19-lösningar, STEM-utbildning, datavetenskap, programmering

Introduktion

Robotik och datavetenskap har blivit alltmer integrerade i grundskolan och gymnasiet (förskoleklass till årskurs 12) i USA de senaste åren, sporrade av nationella rapporter och policyer. År 2015 uppgav National Science Foundation att förvärvandet av kunskaper och färdigheter inom vetenskap, teknologi, ingenjörskonst och matematik (STEM) blir allt viktigare för att amerikaner ska kunna engagera sig fullt ut i en teknikintensiv global ekonomi, och att det är avgörande för alla att ha tillgång till högkvalitativ utbildning inom STEM-ämnen. Det nationella vetenskaps- och teknikrådets kommitté för STEM-utbildning lade fram en rapport 2018 för att skissera en federal strategi för STEM-utbildning. Denna rapport noterar att ”STEM-utbildningens karaktär har utvecklats från en uppsättning överlappande discipliner till en mer integrerad och tvärvetenskaplig strategi för lärande och kompetensutveckling.” Denna nya metod inkluderar undervisning i akademiska koncept genom verkliga tillämpningar och kombinerar formellt och informellt lärande i skolor, samhället och på arbetsplatsen. Den syftar till att ge färdigheter som kritiskt tänkande och problemlösning tillsammans med mjuka färdigheter som samarbete och anpassningsförmåga. Detta nationella fokus på STEM-lärande har åtföljts av ökad forskning och innovation i utbildningsmiljöer om hur man bättre kan integrera teknik i klassrummet för STEM-ämnen.

Robotik ger elever ett praktiskt sätt att utforska STEM-koncept. Grundläggande STEM-ämnen är viktiga ämnen i grundskolan och gymnasiet, eftersom de är viktiga förutsättningar för avancerade högskole- och forskarstudier samt för att öka de tekniska färdigheterna i arbetslivet.¹. En metaanalys² visade att pedagogisk robotik generellt sett ökade inlärningen av specifika STEM-koncept. Studier i många åldersgrupper visade att robotik ökar elevernas intresse för och positiva uppfattningar om STEM-ämnen^{3, 4, 5}, vilket i sin tur ökar skolresultaten och främjar prestationer inom naturvetenskap^{6, 7, 8}. För gymnasieelever har robotik använts för att stödja förberedelser inför högskolan och tekniska karriärfärdigheter^{9, 10, 11}, medan robotik har introducerats för grundskoleelever för att utveckla undersöknings- och problemlösningsförmåga och främja positiva uppfattningar om STEM-ämnen^{12, 13}. Att introducera pedagogisk robotik har varit särskilt fördelaktigt för unga elever, som kan börja bilda negativa attityder till STEM-ämnen redan i årskurs 4¹⁴. Unga elever gynnas av ett integrerat lärandesammanhang och utvecklar mer positiva attityder till STEM-ämnen med tidiga erfarenheter av framgång.¹⁵.

Forskning har också visat att introduktionen av robotteknik under lärarutbildningen ökade lärarnas själveffektivitet, innehållskunskap och beräkningsmässiga tänkande.¹⁶ Även om det är logiskt att fördelarna med robotik skulle finnas hos både lärare och elever, är införandet av robotik i formell lärarutbildning fortfarande begränsat. I många länder fokuserar traditionell lärarutbildning på ämnesbaserade ämnen inom naturvetenskap och matematik, vilket gör att de flesta lärare är oförberedda inom ingenjörskonst och teknologi¹⁷och mindre säkra på att undervisa i STEM-ämnen som inte täcks i formell lärarutbildning eller att göra kopplingar mellan STEM-discipliner^{18, 19}. Bybee²⁰ noterade att denna begränsning av STEM-ämnen i lärarutbildningen leder till en underrepresentation av ingenjörskonst och teknologi, särskilt inom förskoleklass och årskurs 8. Även om fördelarna med att inkludera robotteknik i lärarutbildningen är tydliga¹⁶, skulle ett alternativ kunna uppnås genom fortbildning och informellt lärande genom praktikgemenskaper. Bandura²¹ uttryckte den kritiska aspekten av sociala lärandekontexter, och utifrån det konceptet skisserade Lave och Wenger²² konceptet praktikgemenskaper (CoP). För en CoP samlas medlemmarna kring ett gemensamt intresse inom ett område, utvecklar en gemenskap och delar forskning och insikter för att främja färdigheter och kunskap – och utvecklar en praktik.²². I stället för robotik i formell lärarutbildning skulle informellt lärande och CoPs kunna ge liknande fördelar för lärare, och dessutom för elever.

Tyvärr orsakade covid-19-pandemin omfattande globala störningar av undervisning på plats, vilket drabbade nästan alla elever världen över.²³. Praktiska lärandeupplevelser upphävdes, vilket var en grundläggande del av de flesta robotbaserade STEM-läroplaner, inklusive den robotläroplan som används av VEX pedagogiska robotiklinje. Lösningar för distansundervisning behövdes för att snabbt kunna tillhandahålla en virtuell lärmiljö som fortfarande kunde hjälpa elever att engagera sig i STEM-ämnen på ett autentiskt och meningsfullt sätt. VEX Robotics skapade snabbt VEXcode VR (hädanefter helt enkelt kallat ”VR”), en plattform med en virtuell robot som kunde användas på liknande sätt som en fysisk robot.

Denna artikel kommer att granska användningsdata som samlats in av VR-plattformen för att få insikter i hur denna virtuella ersättning fungerade under denna globala omvälvning. Två fallstudier kommer också att presenteras som ger ett sammanhang för hur lärare implementerade VR i sina distansinlärningsmiljöer. De två primära forskningsfrågorna för denna artikel är följande:

1. Vilka insikter kan användningsdata och fallstudier från lärare avslöja om elevers lärande med VR efter covid-19-utbrottet?
2. Vilka insikter kan lärare ge om implementeringen av VR i klassrummet?

Kaoset som covid-19 orsakat kändes särskilt av lärare. Årtionden av erfarenhet och lektioner utformade för undervisning på plats ställdes omedelbart på helspänn, men denna omvälvning uppmuntrade också lärare att experimentera med nya verktyg och undervisningsmetoder. Att förstå de beslut som fattats och resultaten som uppnåtts ur perspektivet hos de lärare som ledde fram innovativa lösningar kan ge insikter i hur man kan införliva ny teknik för att stärka elevernas lärande inom robotik och STEM-ämnen framöver.

Metoder

VEX-kod VR. När skolor i USA stängde i mars 2020 behövdes en lösning som kunde hålla eleverna engagerade i robotik och STEM-ämnen medan de arbetade på distans. VR utvecklades och lanserades den 2 april 2020, bara några veckor efter att de flesta skolor gick över till ett virtuellt format. VR-aktiviteter skapades för att vara förenliga med de andra robotbaserade läroplanerna med ämnesövergripande lektioner anpassade till innehållsstandarder. VEXcode VR-kodningsplattformen är densamma som den kodningsmiljö som studenter normalt använder med fysiska robotar, med tillägg av det virtuella gränssnittet, som visas i figur 1. Istället för en fysisk robot skapar eleverna projekt för att styra en virtuell robot i en tematisk "lekplats" som ändras baserat på aktiviteten. Nybörjare i kodning använder blockbaserad programmering, och avancerade elever använder textbaserade Python-programmeringar.

Figur 1. VEXcode VR-plattformsgränssnittet för korallrevsaneringsaktiviteten.

VR-aktiviteter skapades för att vara tvärvetenskapliga och kombinera de datavetenskapliga färdigheter som är grundläggande för att styra en virtuell robot med ämnen från naturvetenskap eller matematik. Under dessa VR-aktiviteter lär sig eleverna inte bara om programmering, utan även om vetenskaplig undersökning, matematiskt tänkande och teknisk kunskap – alla komponenter i ett integrerat STEM-ramverk¹⁹. De unika omständigheter som covid-19 medförde krävde att eleverna kunde arbeta igenom lektioner självständigt i blandade, synkrona eller asynkrona miljöer. För att uppnå detta introduceras eleverna till lärandemål och målet med aktiviteten. Direkt instruktion används sedan för att ge steg-för-steg-instruktion och avsiktligt stöd för sekvensinlärning för förståelse^{24, 25}. Eleverna får sedan riktad stöduppgift som leder fram till att lösa den slutliga kodningsutmaningen²⁶. Eleverna lär sig att robotik och kodning används för att lösa praktiska, tvärvetenskapliga problem. Till exempel, i aktiviteten Korallrevstädning utmanas eleverna att navigera sin robot runt ett korallrev för att samla in så mycket skräp som möjligt innan deras solladdade batteri dör. Föroreningar är ett globalt problem som kommer att lösas av morgondagens elever, och att delta i dessa autentiska, scenariobaserade projekt hjälper eleverna att tillämpa datavetenskapliga färdigheter inom olika ämnesområden. 

Figur 2. Uppdragskontexten för städningsaktiviteten av korallreven.

Med tanke på att studenterna är separerade från sina lärare behövde den virtuella miljön vara så sömlös som möjligt för att minska delad uppmärksamhet och kognitiv belastning^{27, 28}. Eleverna kan dra och släppa kommandon till sitt projekt och se sin robot navigera i VR-lekplatsen i samma fönster. Eleverna kan lägga till valfritt antal klossar åt gången och köra projektet efter varje tillägg för att se hur deras robot rör sig på lekplatsen. Detta ger eleverna omedelbar feedback och tidiga känslor av framgång.

Dessutom skapade distansundervisning praktiska hinder som VR behövde övervinna. Skoldatorer har ofta begränsningar för nedladdning av program, vilket gör att det kan vara ett hinder att lägga till ett program under de mest normala omständigheter, än mindre när eleverna arbetar på distans med skoldatorer. Men eleverna kanske inte ens har tillgång till skoldatorer för att göra sitt arbete. För att maximera tillgången till VR byggdes programmet för att vara helt webbaserat (ingen nedladdning eller plugins krävs) och för att köras på många olika typer av enheter för att öka sannolikheten för att studenterna skulle kunna använda det.

Resultat

Användningsdata. Uppgifterna som presenteras kommer från Google Analytics. Eftersom VEXcode VR är helt webbläsarbaserat finns det ett antal olika mätvärden som ger insikt i hur denna virtuella robotmiljö har använts globalt. Sedan lanseringen i april 2020 har antalet VR-användare ökat varje månad, vilket sammanlagt har över 1,45 miljoner användare i mer än 150 länder.

Figur 3. Länder med VR-användare globalt.

Med tanke på tidslinjen för COVID-19 och VR-lanseringen granskade vi även användningen över tid. Som visas i figur 4 ökade antalet användare snabbt kort efter lanseringen, för att sedan minska under sommarmånaderna när eleverna hade skollov. Under de typiska månaderna för återgång till skolan (augusti/september) ökade antalet markant kraftigt och detta fortsatte under resten av läsåret. De periodiska minskningarna i antalet användare indikerar mindre användning på helger och under helgdagar.

Figur 4. Antalet användare över tid sedan lanseringen av VR.

Ett projekt är ett program som elever skapar för en lektion eller utmaning. Projekt behöver inte sparas för att köras, men ett sparat projekt laddas ner så att användaren kan återkomma till det senare. Det fanns över 2,52 miljoner sparade program. Ett projekt behöver dock inte sparas för att kunna köras. Eftersom VR är helt webbläsarbaserat sker redigering och testning av ett projekt omedelbart genom att välja ”STARTA”. Det har körts fler än 84 miljoner projekt i programvaran, vilket tyder på att eleverna har testat sina projekt med jämna mellanrum. Tack vare denna omedelbara feedback-slinga hade eleverna möjlighet att experimentera och iterera i en mycket snabbare takt jämfört med att arbeta med en fysisk robot. Denna iterativa process är en god indikation på elevers lärande eftersom flera iterationer har visat sig bibehålla elevernas engagemang och intresse.²⁹.

VEXcode VR-data
Användare	1 457 248
Sparade projekt	2 529 049
Kör projekt	84 096 608
Länder	151

Tabell 1. All VEXcode VR-användningsdata från april 2020 till april 2021.

Certifieringsdata. Förutom själva VR-programmet och den tillhörande läroplanen inkluderar VR en gratis lärarutbildning som heter CS med VEXcode VR Educator Certification Course. Sedan lanseringen i juni 2020 har över 550 lärare slutfört certifieringen, som innehåller över 17 timmar läroplan och stöd, för att bli en VEX-certifierad lärare. Certifieringskursen innehåller 10 materialenheter som syftar till att förbereda lärare som kanske inte har någon erfarenhet av datavetenskap eller robotik. Innehållet spänner över ämnen som programmeringsgrunderna, hur man kodar VR-roboten, hur man undervisar med VR-aktiviteter och hur man implementerar VR i ett klassrum. Figur 5 visar både antalet certifierade utbildare månadsvis och kumulativt från juni 2020 till mars 2021. Trender i uppgifterna visar ett ökat antal certifierade lärare runt skolstartsperioden, vilket inkluderar augusti och september och in i oktober 2020.

Fallstudie 1

Aimee DeFoe är rektor på Kentucky Avenue School, en liten privatskola i Pittsburgh, USA, som kombinerar traditionella och innovativa undervisnings- och inlärningsmetoder. Liksom de flesta skolor drabbades Kentucky Avenue School av covid-19 och var tvungen att hitta alternativa planer för starten av höståret 2020, ovetande om hur omständigheterna skulle förändras. De första sex veckorna av året undervisades helt virtuellt, och resterande år tillbringades i ett hybridformat med studentkohorter som alternerade dagar med undervisning på plats och på distans. Även när eleverna studerade hemma var det avgörande att de fortsatte att engagera sig i samma problemlösnings- och kritiska tänkandeaktiviteter som i klassrummet.

Aimee valde att använda VR med sina elever i sjätte och sjunde klass av flera anledningar. Eftersom VR var en helt virtuell lärmiljö skulle eleverna kunna växla mellan hemmet och skolan utan att ändringar i policyn påverkade deras lärandeaktiviteter. Den blockbaserade kodningsmiljön skulle inte vara skrämmande för elever som var nya inom kodning och det fanns aktiviteter utformade för olika erfarenhetsnivåer. Hon trodde också att eleverna skulle tycka att VR-robotarna var spännande och motiverande – vilket hon fann stämde. När Aimee reflekterade över vad hon hoppades att eleverna skulle få ut av VR sa hon:

Jag hoppades att det skulle vara lika krävande, utmanande och spännande att använda VR som att använda fysiska robotar, och att mina elever inte skulle känna att de gick miste om en upplevelse, utan snarare få en ny typ av kodningsupplevelse som var lika spännande. Jag ville att de skulle känna samma sorts prestation som de skulle ha känt i klassrummet när de måste upprepa och hålla ut genom utmaningar och sedan slutligen uppnå framgång.

Som enda robotläraren undervisade Aimee 23 elever en gång i veckan mellan skolstarten och vinterlovet, totalt 15 lektioner. Studenterna började med kursen ”Datavetenskap nivå ett - Block”. Aimee arbetade igenom den första enheten med eleverna som grupp, men under de återstående lektionerna lät hon eleverna arbeta i sin egen takt och agerade som handledare. De flesta eleverna avslutade mellan sju och nio enheter, med den extra aktiviteten för havsstädning.

Aimee fann att eleverna var mycket motiverade av utmaningarna i lektionerna; så pass att det ibland var svårt att få dem att arbeta sig igenom lektionen systematiskt. Vissa elever som hade svårt med uppmärksamhet eller läsning behövde ytterligare stöd, och begreppen större än/mindre än och booleska begrepp var utmanande. De flesta eleverna hade dock rätt mängd utmaning, kamp och framgång. Eleverna var entusiastiska över idén att arbeta med fysiska robotar när de återvände till lektionen. Efter att ha arbetat med VR noterade Aimee: ”Alla lämnade klassen som en mer självsäker kodare, utan tvekan.”

Fallstudie 2

Mark Johnston undervisar sjunde och åttonde klassare på Bel Air Middle School i El Paso, USA. Inom sin STEM 1-kurs undervisar Mark i Project Lead the Way Gateway-kurser om automation och robotik samt design och modellering för cirka 100 studenter. STEM 1-kursen använde VEX IQ-roboten för att lära ut grundläggande mekanik och grundläggande kodning med VEXcode IQ (ett robotbyggsats i plast för yngre elever). Den här kursen ges under höstterminen, så den initiala störningen på grund av covid-19 påverkade inte hans robotteknik under våren. Men i april 2020 såg Mark VEX VR-roboten och började arbeta med den. ”När jag såg att VR använde samma upplägg (dvs. VEXcode) blev jag superexalterad eftersom jag såg potentialen – som en pusselbit jag VISSTE skulle passa perfekt med det jag redan gjorde.” När VR uppdaterades med Python blev jag ännu mer exalterad.” Mark skapade instruktionsvideor för andra lärare och fick en stor följarskara på sociala medieplattformar. Genom sitt eget ideella utbildningsföretag erbjöd Mark ett gratis sommarläger för elever i VR, utöver lärarutbildning inför läsåret 2020/21.

Osäkra undervisningsförhållanden gör det svårt att planera. ”När jag insåg att distansundervisningen skulle fortsätta under läsåret 2020/21 bestämde jag mig för att undervisa i design först och sedan robotik… men så mycket var oklart att det var svårt att planera någonting.” Jag visste inte om vi skulle vara tillbaka personligen eller fortsätta online – väldigt lite information var klar då. Det slutade med att jag bara blandade robotik och design och planerade bara en eller två dagar i förväg.” Mark började använda VR i början av läsåret (som skulle förbli 100 % distansarbete fram till 2021) genom att välja olika aktiviteter från webbplatsen, vilket fungerade bra eftersom det fanns olika erfarenhetsnivåer och redigerbara instruktioner. När kursen Datavetenskap Nivå 1 – Block släpptes gick han igenom den i sin helhet med studenterna, men noterade att nästa gång skulle han destillera ner lektionerna till kortare föreläsningar. Att använda VR var i grunden annorlunda än robotlektionerna med fysisk närvaro, men det fanns fortfarande en uppsättning viktiga mål som Mark hade för dessa lektioner:

• Bekanta eleverna med VEXcode
• Bygg upp självförtroende i programmering (själveffektivitet)
• Introducera programmeringsidéer/vokabulär på ett icke-hotfullt sätt
• "Lura" dem att använda matematik utan att inse det ;)
• Be eleverna att lösa väldefinierade problem med givna begränsningar
• Introducera otydligt definierade problem
• Uppmuntra en attityd som ”misslyckas och försöker igen”
• Håll problemlösningen rolig

Även om en virtuell upplevelse var annorlunda, fann Mark tydliga fördelar med att använda VR. Studenterna var mycket mindre rädda för att experimentera med VR jämfört med RobotC (ett annat kodningsspråk som används med andra robotar). Mark använder också ett mått på hur lång tid det tar för eleverna att få en "vinst" för att avgöra hur bra en STEM-aktivitet är, och noterar att "om det tar för lång tid för eleven att få ett positivt resultat är det mycket svårare att hålla dem engagerade".

VR hade en omedelbarhet som uppmuntrade till utforskning och aktivt engagemang. Mark beskriver den här typen av ”vinst” med ett exempel på hur man introducerar VR för elever:

Jag: ”Alla, öppna en ny flik och gå till vr.vex.com.” Ser alla sidan? Bra. Få nu roboten att köra framåt.”
Elev: ”Hur?”
Jag: ”Se om du kan lista ut…”
Elev: ”Jag har listat ut det!”
Och sedan är de fast! Vid det laget frågar många av dem mig hur man gör alla möjliga olika saker. De ber mig bokstavligen att lära dem!

Resultat och diskussion

VR som ett lärverktyg. Användningsdata och fallstudier ger båda insikter i den första forskningsfrågan om hur VR fungerade som ett lärverktyg under covid-19-pandemin. Den enklaste slutsatsen är den stora användningsvolymen; VR-plattformen användes av mer än en miljon studenter runt om i världen, vilket indikerar att den virtuella robotmiljön fungerade bra som ett alternativ till lärande på plats under en krissituation. Antalet pågående projekt (84+ miljoner) var också ett överraskande fynd med tanke på antalet individuella användare. I genomsnitt slutförde användarna 57 projektkörningar, vilket visar en hög grad av testning och iteration. Detta är ett mycket lovande resultat med tanke på vikten av att utveckla en "försök och försök igen"-attityd hos eleverna. Det finns flera möjliga sätt att lösa VR-aktiviteterna, vilket är en viktig lärdom för eleverna att lära sig. När elever förstår att det finns flera lösningar på ett problem, kan det vara en ökad sannolikhet att eleverna kommer att begära feedback från lärarna och även att de har en högre förståelse för vad de lär sig.³⁰.

Fallstudierna visar också att VR fungerar som en lärmiljö med låga insatser. Aimee noterade att hennes elever var mer självsäkra kodare och såg fram emot att arbeta med de fysiska robotarna. Mark märkte att eleverna var mindre rädda för att experimentera när de kodade i VEXcode VR och det fanns en omedelbar känsla av att de hade en "vinst" i den här miljön. När vi betraktar dessa lärarobservationer i samband med rådata på användningen, verkar det bekräfta att en virtuell robotmiljö gör att eleverna känner sig friare att experimentera och iterera under sin inlärningsprocess, och ökar positiva uppfattningar om robotik i allmänhet.

Lärdomar från lärare. När vi betraktar den andra forskningsfrågan om vilka insikter lärare kan ge om implementeringen av VR i klassrummet, kan vi identifiera flera gemensamma drag från fallstudierna. Båda fallstudierna avslöjade information om hur lärare fattade beslut och implementerade lösningar under covid-19, men också om vad som behövdes för att tillhandahålla en effektiv lärandelösning för elever i en virtuell och hybrid miljö. Dessa teman inkluderar flexibla lösningar, kontinuitet samt läroplan och stöd. Dessa resultat bör betraktas som krav för alla tekniska lösningar, eftersom stödjande lärare stöder elever.

Med tanke på osäkerheten kring undervisningsförhållandena noterade både Mark och Aimee att de behövde flexibla lösningar. Distansundervisning kan övergå till undervisning ansikte mot ansikte, eller någon form däremellan. VR skulle kunna fortsätta att användas i alla miljöer, men erbjöd också flexibilitet i sitt tillvägagångssätt. Eleverna kunde delta i strukturerade lärarledda lektioner som Mark använde med aktiviteterna och kursen, eller elevledda lektioner i sin egen takt som Aimee beskrev. Lärarna behövde också flexibilitet i erfarenhetsnivån, både vad gäller aktiviteter och vilken typ av programmeringsspråk som erbjöds för att möta alla elevers behov.

Kontinuitet i lärandet angavs som viktigt i båda fallstudierna. Aimee noterade att efter att ha arbetat med VR var eleverna exalterade över att få arbeta med VEX V5-robotarna som väntade när undervisningen på plats återupptogs. VR fungerade som en språngbräda till att arbeta med fysiska robotar och ökade studenternas entusiasm och positiva uppfattningar. Mark noterade också att kontinuiteten i VEXcode från VR till IQ var mycket viktig för honom: ”Jag kan inte beskriva hur fantastiskt det är att VEX har en väldigt enkel progression att följa från tredje klass till högskola, allt med hjälp av VEXcode!” Och med VR kan de börja lära sig det hemifrån!”

Läroplan och stöd var helt klart avgörande för VR:s framgång i denna föränderliga undervisnings- och inlärningssituation. VR-enheterna tillhandahöll allt innehåll som eleverna kunde lära sig samt det material som behövdes för att undervisa lektionerna. Inte alla lärare har en bakgrund inom datavetenskap och kodning. Aimee noterade att det blockbaserade programmet inte heller var skrämmande för henne utöver hennes elever. Mark sa också att han inte var van vid att undervisa lika mycket i datavetenskap, och var tvungen att lära sig läxorna själv innan han undervisade. Mark erkände dock: ”Om saker och ting skulle återgå till det ’normala’ imorgon, kommer jag nu att kunna undervisa i programmeringsdelarna i min kurs med större självförtroende.” Lärarstöd för läroplanen och programmeringen av VR är avgörande för implementeringen av VR i klassrummet.

Digitalt lärande är inte bara för elever; lärare söker också ut information om undervisningsmetoder och resurser via teknik och sociala medier. Lärare i nästan 50 länder genomförde VR-certifieringen. En global praktikgemenskap håller på att bildas kring VR. Mark började lägga upp videor om VR på sociala medier och fick snabbt fler än tusen följare; genom sitt arbete med VR blev han vän med lärare i Slovenien och Taiwan. När lärare delar med sig av sina erfarenheter och sin praktik drar eleverna i slutändan nytta av dessa informella lärarstödgrupper. Praktikgemenskaper skulle kunna fungera som en bro mellan den nuvarande tillgången till pedagogisk robotik och införandet av denna teknik i formell lärarutbildning. I takt med att fler lärare blir bekanta med pedagogisk robotik genom professionell utveckling, som de fler än 550 lärare som genomfört certifieringskursen, eller genom informella lärgemenskaper, kommer fler elever att introduceras till integrerat STEM-inlärning.

Slutsats

VEXcode VR skapades i en tid av stor osäkerhet och stort behov av omedelbara lösningar. Innovativa lösningar kan komma ur akuta situationer. VR har berört fler än 1,45 miljoner användare som sparat fler än 2,52 miljoner projekt och drivit fler än 84 miljoner projekt – i fler än 150 länder. Även om pandemin har påverkat elever och lärare runt om i världen har VR gjort det möjligt för elever och lärare att engagera sig i robotik och datavetenskapliga koncept oavsett fysiska hinder. Från lärarnas fallstudier identifierades teman som flexibilitet, kontinuitet, läroplan och stöd som viktiga för undervisning med teknik under sådana osäkra och utmanande omständigheter.

När vi går vidare från denna exempellösa tid visar lärdomarna från skapandet och implementeringen av VR vägar för dess användning i framtiden. Användningsdata i kombination med lärarnas fallstudier visar att eleverna kände sig mindre hämmade av att iterera när de kodade i den virtuella miljön. Detta tyder på att VR kan vara ett värdefullt stödjande verktyg som skulle kunna användas tillsammans med fysiska robotar. Detta stöds också av behovet av flexibilitet; att använda VR som ett inlärningsverktyg i kombination med en fysisk robot skulle kunna ge en optimal och flexibel robotisk inlärningsmiljö där ett enkelt alternativ för hemmabruk kompletterar den fysiska robotikkursen på plats. Vi ser fram emot framtida forskning för att undersöka hur lärare skulle kunna kombinera virtuell och fysisk robotik i en post-pandemi-värld.

Tack

Vi vill tacka Aimee DeFoe och Mark Johnston för att de delat med sig av sina undervisningserfarenheter och värdefulla insikter.

---