เชิงนามธรรม
หุ่นยนต์เพื่อการศึกษามีศักยภาพที่จะกลายเป็นรากฐานสำคัญของการศึกษา STEM เนื่องจากความสามารถในการให้การเรียนรู้แบบลงมือปฏิบัติจริงตามโครงงานผ่านหลักสูตรสหวิทยาการ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าทัศนคติของนักเรียนต่อการเรียนรู้ STEM ลดลงเมื่อพวกเขาก้าวหน้าผ่านระบบการศึกษาของเรา การปลูกฝังทัศนคติเชิงบวกต่อหัวข้อ STEM เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษา การบูรณาการหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์เข้ากับวิชา STEM แสดงให้เห็นว่ามีประโยชน์ในการเรียนรู้เชิงบวกมากมายสำหรับนักเรียน ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงการรับรู้ของนักเรียนในหัวข้อเหล่านี้ด้วย ในการศึกษานี้ นักเรียน 104 คนตั้งแต่ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 เข้าร่วมในโครงการวิจัยเพื่อระบุว่าการรับรู้ของนักเรียนเกี่ยวกับหัวข้อ STEM จะเปลี่ยนไปหรือไม่หลังจากเรียนหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์เป็นเวลา 6 สัปดาห์ นักเรียนจะได้รับแบบสำรวจล่วงหน้าเพื่อประเมินทัศนคติต่อคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จากนั้น แต่ละเกรดจะสำเร็จหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์โดยใช้ชุดห้องเรียนหุ่นยนต์ VEX GO และห้องปฏิบัติการและกิจกรรม STEM หลักสูตร VEX GO หลังจากบทเรียนหกสัปดาห์ นักเรียนจะได้รับคำถามหลังการสำรวจแบบเดียวกันเพื่อประเมินว่าทัศนคติของพวกเขาเปลี่ยนไปหรือไม่ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นทัศนคติของนักเรียนที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในทุกวิชา STEM รวมถึงการปรับปรุงการรับรู้ในด้านความคิดสร้างสรรค์ การมีส่วนร่วม การทำงานเป็นทีม และความพากเพียร
การแนะนำ
วิทยาการหุ่นยนต์ได้บูรณาการเข้ากับโรงเรียนประถมศึกษาและมัธยมศึกษาทั่วสหรัฐอเมริกามากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยได้รับแรงกระตุ้นจากรายงานและนโยบายระดับชาติ ในปี 2015 มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติระบุว่าการได้มาซึ่งความรู้และทักษะด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ (STEM) มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับชาวอเมริกันในการมีส่วนร่วมในเศรษฐกิจโลกที่ใช้เทคโนโลยีเข้มข้นอย่างเต็มที่ และเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่จะ สามารถเข้าถึงการศึกษาคุณภาพสูงในหัวข้อ STEM หุ่นยนต์เพื่อการศึกษาไม่ได้เป็นเพียงกระแสความนิยมในเทคโนโลยีการศึกษาเท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นผ่านการวิจัยว่ามีประสิทธิภาพในการปรับปรุงการรับรู้ของนักเรียนเกี่ยวกับวิชา STEM รวมถึงผลลัพธ์การเรียนรู้ด้วย การวิเคราะห์เมตา (Beniti, 2012) พบว่า โดยทั่วไปแล้ว หุ่นยนต์เพื่อการศึกษาช่วยเพิ่มการเรียนรู้สำหรับแนวคิด STEM เฉพาะเจาะจง การวิจัยที่มุ่งเน้นไปที่กลุ่มอายุต่างๆ เปิดเผยว่าวิทยาการหุ่นยนต์เพิ่มความสนใจของนักเรียนและการรับรู้เชิงบวกต่อวิชา STEM (Nugent et al., 2010; Robinson, 2005; Rogers & Portsmore, 2004) และการวิจัยเพิ่มเติมพบว่า สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของโรงเรียนและส่งเสริมวิทยาศาสตร์ ความสำเร็จระดับปริญญา (Renninger & Hidi, 2011; Wigfield & Cambria, 2010; Tai et al., 2006) สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย หุ่นยนต์ถูกนำมาใช้เพื่อสนับสนุนการเตรียมความพร้อมในวิทยาลัยและทักษะวิชาชีพทางเทคนิค (Boakes, 2019; Ziaeefard et al., 2017; Vela et al., 2020)
คณะกรรมการสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติด้านการศึกษา STEM จัดทำรายงานในปี 2018 เพื่อสรุปยุทธศาสตร์ของรัฐบาลกลางสำหรับการศึกษา STEM แบบสหวิทยาการ: “ลักษณะของการศึกษา STEM นั้นได้พัฒนาจากชุดสาขาวิชาที่ทับซ้อนกันไปสู่แนวทางแบบบูรณาการและสหวิทยาการมากขึ้น การเรียนรู้และการพัฒนาทักษะ แนวทางใหม่นี้รวมถึงการสอนแนวคิดทางวิชาการผ่านการใช้งานจริง และผสมผสานการเรียนรู้ทั้งในระบบและไม่เป็นทางการในโรงเรียน ชุมชน และสถานที่ทำงาน” หุ่นยนต์เพื่อการศึกษาไม่ควรสอนเป็นหัวข้อเดี่ยวๆ แต่ควรใช้ประโยชน์จากแนวทางหลักสูตรสหวิทยาการอย่างเต็มที่ นักวิจัยพบประโยชน์หลายประการในการรวมวิทยาการหุ่นยนต์เข้ากับหลักสูตรของโรงเรียนที่มีอยู่ ตั้งแต่การพัฒนาและการประยุกต์ใช้ความรู้ด้าน STEM ไปจนถึงทักษะการคิดเชิงคำนวณและการแก้ปัญหา ไปจนถึงทักษะทางสังคมและการทำงานเป็นทีม (Altin & Pedaste, 2013; Bers et al., 2014; Kandlhofer & Steinbauer, 2015; เทย์เลอร์, 2016) เบนิตติ (2012) พบว่าโปรแกรมวิทยาการหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ได้รับการสอนเป็นวิชาของตนเอง และทำให้ครูบูรณาการเข้ากับห้องเรียนได้ยากขึ้น เป้าหมายหนึ่งของการศึกษาวิจัยนี้คือการประเมินทัศนคติของนักเรียนต่อหัวข้อ STEM โดยใช้หลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ที่ผสมผสานการสร้างและการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์เข้ากับเนื้อหาทางคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมที่ได้มาตรฐาน
การแนะนำหุ่นยนต์เพื่อการศึกษามีประโยชน์อย่างยิ่งกับนักเรียนรุ่นเยาว์ ซึ่งสามารถเริ่มสร้างทัศนคติเชิงลบต่อวิชา STEM ได้ตั้งแต่ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 (Unfried et al., 2014) นักเรียนรุ่นเยาว์จะได้รับประโยชน์จากบริบทการเรียนรู้แบบบูรณาการ และพัฒนาทัศนคติเชิงบวกต่อวิชา STEM มากขึ้นด้วยประสบการณ์ความสำเร็จในช่วงแรกๆ (McClure et al., 2017) เชอร์เนียค และคณะ (2562) พบว่าการแนะนำหุ่นยนต์ให้กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาช่วยพัฒนาทักษะการซักถามและการแก้ปัญหา ในการศึกษาโดย Ching และคณะ (2562) นักเรียนชั้นประถมศึกษาตอนปลายได้รับการแนะนำให้รู้จักกับหลักสูตรหุ่นยนต์ STEM แบบบูรณาการในโครงการหลังเลิกเรียน โดยใช้เครื่องมือสำรวจ (Friday Institute for Educational Innovation, 2012) วัดทัศนคติของนักเรียนต่อคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์ก่อนและหลังโปรแกรม ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างทางคณิตศาสตร์เท่านั้นที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ชิงและคณะ ระบุว่าผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับการวิจัยอื่นๆ จากสภาพแวดล้อมการเรียนรู้แบบไม่เป็นทางการและโครงการนำร่องระยะสั้น (หนึ่งสัปดาห์) (Conrad et al., 2018; Leonard et al., 2016) ชิงและคณะ ยังตั้งข้อสังเกตถึงความยากลำบากอื่นๆ ที่อาจส่งผลกระทบต่อผลลัพธ์ที่เป็นโมฆะสำหรับวิชาอื่นๆ เช่น นักเรียนประสบปัญหาในการสร้างหุ่นยนต์ โดยใช้เวลาถึงสี่เซสชัน 90 นาทีจึงจะเสร็จสมบูรณ์ ความยากลำบากในการทำความเข้าใจคำแนะนำในการสร้างและการสร้างหุ่นยนต์ถือเป็นความท้าทายสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาตอนปลายในการศึกษาอื่น ๆ เช่นกัน (Kopcha et al., 2017) และนักวิจัยได้ตั้งข้อสังเกตว่าความเข้าใจอย่างแข็งแกร่งเกี่ยวกับส่วนประกอบต่างๆ ของหุ่นยนต์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างหุ่นยนต์ (Slangen และคณะ 2011) ชิงและคณะ (2019) กล่าวว่า “ในอนาคต เมื่อเป้าหมายการเรียนรู้เกี่ยวข้องกับการสร้างหุ่นยนต์ดั้งเดิมและใช้งานได้จริง ขอแนะนำอย่างยิ่งให้นักเรียนพัฒนาความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับส่วนประกอบต่างๆ ของหุ่นยนต์ก่อนเริ่มดำเนินการ” หน้า 1 598. ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้แสดงให้เห็นชัดเจนว่าการมีประสบการณ์ความสำเร็จตั้งแต่เริ่มต้นกับการเรียนรู้ STEM เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเด็กเล็ก และการใช้ชุดหุ่นยนต์ที่ง่ายต่อการเรียนรู้และสร้างเป็นองค์ประกอบที่มีคุณค่าในการนำหลักสูตรหุ่นยนต์ไปใช้เพื่อให้นักเรียนทุกคนประสบความสำเร็จ .
ในการศึกษานี้ เราตรวจสอบว่าหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์สหวิทยาการซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวันเรียน ส่งผลต่อทัศนคติของนักเรียนต่อวิชา STEM อย่างไร คำถามวิจัยคือ:
- หลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์แบบสหวิทยาการระยะเวลา 6 สัปดาห์ส่งผลต่อทัศนคติของนักเรียนต่อวิชา STEM อย่างไร
- ประโยชน์หรือการเรียนรู้ที่รับรู้ประเภทใดที่สังเกตได้เมื่อนักเรียนทำงานผ่านหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์
การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องว่าหุ่นยนต์จะเป็นประโยชน์ต่อนักเรียนชั้นประถมศึกษาตอนปลายได้อย่างไร มีความสำคัญเพิ่มขึ้นในการปรับปรุงการรับรู้ของนักเรียนเกี่ยวกับ STEM และหวังว่าจะปรับปรุงการมีส่วนร่วมและผลลัพธ์ ในการศึกษานี้ เรามุ่งหวังที่จะสนับสนุนการวิจัยโดยการตรวจสอบ:
- นักเรียนตั้งแต่ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 5
- หลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์บูรณาการเข้ากับวันเรียนและจัดส่งในระยะเวลาหกสัปดาห์
- บทเรียนหุ่นยนต์สหวิทยาการที่สอดคล้องกับมาตรฐาน STEM
- ชุดหุ่นยนต์ที่ออกแบบมาสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษา
วิธีการ
การศึกษานี้ดำเนินการในเขตพื้นที่การศึกษาของรัฐในรัฐเพนซิลเวเนียตะวันตก โดยมีนักเรียนทั้งหมด 104 คนในสามเกรด ครูผู้พัฒนาและส่งมอบหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ทำหน้าที่เป็นผู้บูรณาการเทคโนโลยีระดับประถมศึกษาสำหรับเขตและดูแลนักเรียนตามตารางหมุนเวียน การศึกษานี้มีทั้งข้อมูลเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ นักเรียนตอบคำถามแบบสำรวจเพื่อประเมินทัศนคติของตนเองต่อหัวข้อ STEM ก่อนและหลังหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์โดยเชิงประจักษ์ นอกจากนี้ ครูยังเก็บบันทึกประจำวันไว้ซึ่งเธอได้บันทึกข้อความและการสะท้อนกลับเกี่ยวกับพฤติกรรมของนักเรียนและการเรียนรู้ในระหว่างห้องปฏิบัติการ STEM และกิจกรรมที่พวกเขาทำเสร็จ
ก่อนการสำรวจ. เพื่อประเมินการรับรู้ของนักเรียนในหัวข้อ STEM นักเรียนได้ทำแบบสำรวจทัศนคติของนักเรียนต่อการสำรวจ STEM - นักเรียนชั้นประถมศึกษาตอนปลาย (Friday Institute for Educational Innovation, 2012) เพื่อช่วยทำให้กระบวนการง่ายขึ้นสำหรับนักเรียน ครูจึงสร้างรายการแบบสำรวจขึ้นมาใหม่ในรูปแบบตาราง และลบตัวเลือกที่เป็นกลางซึ่งเธอเชื่อว่าจะทำให้นักเรียนสับสนเมื่อตอบออก
จดหมายอธิบายโครงการวิจัยและแบบฟอร์มยินยอมจะถูกส่งกลับบ้านพร้อมกับนักเรียนเพื่อให้ผู้ปกครองตรวจสอบ เพื่อเข้าร่วมในการศึกษาวิจัยนี้ นักศึกษาจะต้องส่งแบบฟอร์มยินยอมที่ลงนามแล้วมาด้วย เครื่องมือสำรวจได้รับการพิมพ์และแจกจ่ายให้กับนักเรียนในชั้นเรียนด้วยตนเอง นักเรียนที่ส่งคืนแบบฟอร์มแสดงความยินยอมจะทำการสำรวจ ในขณะที่นักเรียนที่ไม่ได้รับกิจกรรมอื่นในช่วงเวลานั้น มีการอ่านคำแนะนำให้นักเรียนฟัง และมีการกำหนดคำศัพท์บางคำเมื่อมีการร้องขอ การสำรวจดำเนินการโดยนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3, 4 และ 5 ตั้งแต่วันจันทร์ถึงวันพุธของสัปดาห์เดียวกัน
ในขณะที่ส่งแบบสำรวจครั้งแรก นักเรียนได้รับการแนะนำให้รู้จักกับชุดหุ่นยนต์โดยใช้ห้องปฏิบัติการแนะนำการสร้าง และบทเรียนการสร้างตัวละครนักบินอวกาศ ไม่มีห้องปฏิบัติการ STEM แห่งอื่นใดที่เสร็จสมบูรณ์ และเนื่องจากการแพร่ระบาดของโควิด-19 นักเรียนจึงไม่ได้รับหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ในช่วงหนึ่งปีครึ่งที่ผ่านมา นี่เป็นโอกาสในการประเมินว่านักเรียนรู้สึกอย่างไรเกี่ยวกับหัวข้อ STEM โดยที่ไม่มีประสบการณ์ล่าสุดกับหลักสูตร STEM ที่เป็นตัวกำหนดคำตอบของพวกเขา
ครูตั้งข้อสังเกตว่านักเรียนในระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ต่างกันตอบสนองต่อแบบสำรวจต่างกัน นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ทำแบบสำรวจอย่างรวดเร็วและมีคำถามเพียงไม่กี่ข้อ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 ถามถึงคำจำกัดความของคำศัพท์มากมาย นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 มีความท้าทายมากที่สุดเกี่ยวกับคำศัพท์และใช้เวลาตอบแบบสำรวจนานที่สุด
หลักสูตรการเรียนรู้ STEM และหุ่นยนต์. ครูผู้บูรณาการเทคโนโลยีระดับประถมศึกษามีเครื่องมือหุ่นยนต์และการเขียนโปรแกรมมากมายที่รวบรวมเพื่อใช้ในเขตการศึกษา แต่เลือกที่จะใช้หลักสูตรหกสัปดาห์กับหุ่นยนต์ VEX GO สำหรับชั้นเรียนการคิดเชิงคำนวณและวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่พวกเขาสามารถทำได้เมื่อสิ้นสุดภาคการศึกษา ปีการศึกษา 2021 หุ่นยนต์ VEX GO คือชุดชิ้นส่วนพลาสติกที่นักเรียนชั้นประถมศึกษาสามารถควบคุมได้ ซึ่งมีความต้องการด้านการเคลื่อนไหวที่ละเอียดแตกต่างจากนักเรียนที่มีอายุมากกว่า ชุดอุปกรณ์มีรหัสสีเพื่อช่วยให้นักเรียนเข้าใจขนาดของชิ้นส่วน และจัดระเบียบตามประเภท: คาน คานมุม แผ่น เฟือง รอก ขั้วต่อ แท่นยืน และหมุด ครูใช้ชุดห้องเรียนชุดเดียว (สิบชุด) เพื่อให้บริการทุกส่วนของชั้นประถมศึกษาปีที่ 3, 4 และ 5 ที่เธอสอน การแบ่งปันชุดหุ่นยนต์จากมุมมองของการใช้งานในห้องเรียนหมายความว่านักเรียนจะต้องสามารถเรียนบทเรียนให้จบและเก็บหุ่นยนต์ไว้ในช่วงเวลาเรียนเดียว เพื่อให้ชั้นเรียนอื่นสามารถนำมาใช้ในภายหลังได้ ครูยังต้องสามารถย้ายไปห้องเรียนอื่นตามเกรดที่แตกต่างกันได้ตลอดทั้งวัน
แต่ละระดับชั้นจะเสร็จสิ้นห้องปฏิบัติการ STEM หุ่นยนต์ด้านหุ่นยนต์เป็นเวลาหกสัปดาห์ เนื่องจากสถานการณ์การเรียนรู้ที่ไม่ปกติอันเนื่องมาจากโควิด-19 นักเรียนจึงหมุนเวียนตามตารางบทเรียนแบบตัวต่อตัวสามครั้งในการหมุนเวียนสิบวัน นักเรียนทุกคนไม่ได้ถูกพบเห็นเป็นจำนวนเท่ากันทุกประการ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตารางเวลาและปัจจัยภายนอก ครูจัดการกับสิ่งนี้ด้วยการสร้างความแตกต่าง: “เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ ฉันจึงพยายามมองหาความแตกต่างในแต่ละห้องเรียนจริงๆ ฉันไม่ต้องการสรุปบทเรียนให้มากในแต่ละระดับชั้น แต่กลับเจาะลึกลงไปในบทเรียนเพื่อทำความเข้าใจแทน” นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ถูกพบเห็นน้อยที่สุด ครูตั้งข้อสังเกตว่าเป็นเรื่องยากที่จะสอนนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ในช่วงท้ายสุดของอาชีพระดับประถมศึกษา เนื่องจากมีกิจกรรมมากมายที่กำหนดไว้ในช่วงสัปดาห์ก่อนสำเร็จการศึกษา
ในขณะที่นักเรียนทุกคนเสร็จสิ้นชุดห้องปฏิบัติการและกิจกรรม STEM หุ่นยนต์ VEX GO ในช่วงหกสัปดาห์นั้น หลักสูตรก็มีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของครู เพื่อรองรับความสามารถของนักเรียนที่มีอายุต่างกัน ตัวอย่างเช่น นักเรียนทุกคนเริ่มหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ด้วยบทแนะนำการสร้างห้องปฏิบัติการ STEM เนื่องจากห้องปฏิบัติการนี้จะแนะนำชุดวิทยาการหุ่นยนต์ นักเรียนทุกคนยังสำเร็จการศึกษาจาก Look Alike STEM Lab ซึ่งสอนวิธีการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากกระต่ายพ่อแม่ไปยังลูกกระต่าย จากนั้นแต่ละเกรดจะเสร็จสิ้นชุดห้องปฏิบัติการและกิจกรรมที่แตกต่างกัน:
- ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3: ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับสิ่งปลูกสร้าง, หน้าตาเหมือนกัน, กบแสนสนุก (2 บทเรียน), กรงเล็บดัดแปลง, กิจกรรม VEX GO: Lunar Rover, เกมพิน, วิศวกรมัน & สร้างมัน, เลียนแบบ, ที่อยู่อาศัย, การสร้างสิ่งมีชีวิต และเวลาสร้างฟรี
- ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4: ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการสร้าง, Simple Machines Unit (4 บทเรียน), Look Alike, Adaptation Claw, กิจกรรม VEX GO: Lunar Rover, Pin Game และเวลาสร้างอิสระ
- ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5: ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการสร้าง, หน้าตาเหมือนกัน, กบแสนสนุก (2 บทเรียน), กรงเล็บดัดแปลง, กิจกรรม VEX GO: Lunar Rover, เกมพิน, วิศวกรมัน & สร้างมัน, เลียนแบบ, ที่อยู่อาศัย, การสร้างสิ่งมีชีวิต และเวลาสร้างฟรี
ห้องปฏิบัติการ STEM เป็นกิจกรรมที่มีโครงสร้างซึ่งแนะนำนักเรียนผ่านบทเรียนแบบสหวิทยาการที่มีมาตรฐานซึ่งให้บริบทสำหรับการสร้างหุ่นยนต์ การอภิปรายในชั้นเรียน การทดลอง และการปรับปรุงแบบวนซ้ำ ห้องทดลองได้รับการจัดระเบียบตามส่วนการมีส่วนร่วม เล่น และแบ่งปัน ซึ่งจะแนะนำนักเรียนตลอดบทเรียน กิจกรรมนั้นสั้นกว่าห้องปฏิบัติการ STEM และมีหัวข้อและโครงสร้างที่หลากหลาย ซึ่งมักจะให้ความท้าทายแบบปลายเปิดโดยมีคำแนะนำน้อยกว่า
หลังการสำรวจ. หลังจากจบหลักสูตรซึ่งตรงกับช่วงสิ้นปีการศึกษา นักเรียนจะได้รับแบบสำรวจหลังเรียนในลักษณะเดียวกับก่อนการสำรวจ เมื่อรวบรวมหลังการสำรวจแล้ว ครูจะไม่เปิดเผยชื่อและบันทึกข้อมูลเพื่อเตรียมการวิเคราะห์
การวิเคราะห์ข้อมูล. รายการสำรวจจะได้รับการประเมินโดยใช้วิธีเชิงปริมาณที่กำหนด มีการให้คะแนนตัวเลือกคำตอบ (1 = ไม่เห็นด้วยอย่างยิ่ง, 2 = ไม่เห็นด้วย, 3 = เห็นด้วย, 4 = เห็นด้วยอย่างยิ่ง) และรายการเฉพาะเจาะจงถูกเข้ารหัสย้อนกลับเมื่อจำเป็น การทดสอบทีแบบคู่ดำเนินการด้วยวิธีก่อนและหลังการสำรวจสำหรับแต่ละโครงสร้าง สำหรับแต่ละเกรด วารสารของครูได้รับการประเมินโดยใช้การวิเคราะห์เฉพาะเรื่อง ซึ่งเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการรับรู้การเรียนรู้ของนักเรียนตลอดจนการออกแบบ/ความต้องการหลักสูตร
ผลลัพธ์
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ผลการสำรวจก่อนและหลังชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 (ตารางที่ 1) แสดงคะแนนเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้นสำหรับแต่ละพื้นที่การสำรวจ โครงสร้างแต่ละส่วนก่อนและหลังค่าเฉลี่ยถูกเปรียบเทียบโดยใช้การทดสอบแบบสองด้าน และผลลัพธ์ทั้งหมดมีนัยสำคัญ (p < 0.001) ค่าเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้นน้อยที่สุดคือการสร้างทัศนคติด้านทักษะในศตวรรษที่ 21 ซึ่งบ่งชี้ว่านักเรียนแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยจากข้อตกลงเดิมกับรายการเหล่านั้น นักเรียนมีคะแนนเฉลี่ยต่ำสุดในโครงสร้างทัศนคติทางคณิตศาสตร์ก่อนการสำรวจ โดยมีคะแนนเฉลี่ย 2.27 แต่จะเพิ่มคะแนนเฉลี่ยโครงสร้างนี้อีก 0.25 ในหลังการสำรวจ โครงสร้างทั้งด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมมีค่าเฉลี่ยเพิ่มขึ้นมากกว่า 0.6 บ่งชี้ว่านักเรียนรู้สึกมั่นใจมากขึ้นมากหลังจากเรียนจบหลักสูตรเพื่อเพิ่มทางเลือกของตนเอง ค่าเฉลี่ยโครงสร้างก่อนการสำรวจทางวิทยาศาสตร์ที่ 2.8 ถึง 3.44 แสดงให้เห็นว่า เดิมทีนักเรียนเป็นแบบผสมระหว่างไม่เห็นด้วยและเห็นด้วย (2 และ 3) แต่เปลี่ยนเป็นผสมระหว่างเห็นด้วยเพื่อเห็นด้วยอย่างยิ่ง (3 และ 4)
ตารางที่ 1. ผลการทดสอบทีจับคู่ก่อนและหลังการสำรวจชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 (n = 39)
| คู่ | ตัวแปร | หมายถึง | ที | ซิก (2 หาง) |
| คู่ที่ 1 | วิชาพื้นฐานคณิต | 2.2664 | -8.775 | 0.000 |
| โพสต์คณิต | 2.5197 | |||
| คู่ที่ 2 | วิทยาศาสตร์พื้นฐาน | 2.7982 | -21.255 | 0.000 |
| โพสต์วิทยาศาสตร์ | 3.4415 | |||
| คู่ที่ 3 | วิศวกรรมเบื้องต้น | 3.1228 | -26.504 | 0.000 |
| โพสต์วิศวกรรม | 3.7281 | |||
| คู่ที่ 4 | ทักษะก่อนศตวรรษที่ 21 | 3.0000 | -3.894 | 0.000 |
| โพสต์ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 | 3.0906 |
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4. ตารางที่ 2 แสดงให้เห็นว่านักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 มีคะแนนเฉลี่ยเพิ่มขึ้นในทุกโครงสร้างเช่นเดียวกัน และมีนัยสำคัญทั้งหมด (p <) อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นนั้นน้อยกว่าที่เห็นกับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 (ค่าเฉลี่ยการเปลี่ยนแปลงมักจะน้อยกว่า 0.3) ซึ่งบ่งชี้ว่ามีนักเรียนที่เปลี่ยนคำตอบน้อยกว่านักเรียนที่อายุน้อยกว่า เช่นเดียวกับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 โครงสร้างทางคณิตศาสตร์มีค่าเฉลี่ยต่ำสุดทั้งก่อนการสำรวจและหลังการสำรวจ และทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 มีคะแนนเฉลี่ยเพิ่มขึ้นน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โครงสร้างทางวิศวกรรมมีการเพิ่มขึ้นมากที่สุดสำหรับนักเรียนเหล่านี้
ตารางที่ 2. ผลการทดสอบทีจับคู่ก่อนและหลังการสำรวจชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 (n = 34)
| คู่ | ตัวแปร | หมายถึง | ที | ซิก (2 หาง) |
| คู่ที่ 1 | วิชาพื้นฐานคณิต | 2.0871 | -7.136 | 0.000 |
| โพสต์คณิต | 2.2652 | |||
| คู่ที่ 2 | วิทยาศาสตร์พื้นฐาน | 2.9125 | -7.124 | 0.000 |
| โพสต์วิทยาศาสตร์ | 3.1987 | |||
| คู่ที่ 3 | วิศวกรรมเบื้องต้น | 3.0673 | -8.151 | 0.000 |
| โพสต์วิศวกรรม | 3.3030 | |||
| คู่ที่ 4 | ทักษะก่อนศตวรรษที่ 21 | 3.6498 | -4.629 | 0.000 |
| โพสต์ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 | 3.7003 |
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5. คะแนนโครงสร้างของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 แสดงแนวโน้มที่แตกต่างจากนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 และ 4 (ตารางที่ 3) กลุ่มนี้มีคะแนนเฉลี่ยที่ลดลงเพียงอย่างเดียวในโครงสร้างทางวิศวกรรม แม้ว่าจะไม่มีนัยสำคัญทางสถิติและเนื่องจากคะแนนเฉลี่ยที่สูงกว่านั้น จึงไม่มีข้อกังวลใดๆ คะแนนเฉลี่ยโครงสร้างสำหรับทักษะทางคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และศตวรรษที่ 21 ทั้งหมดเพิ่มขึ้นในระดับที่น้อยลงตั้งแต่ก่อนการสำรวจจนถึงหลังการสำรวจ และมีนัยสำคัญในระดับที่น้อยลง (p < 0.01 สำหรับคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ และ p < 0.05 สำหรับวันที่ 21 ทักษะแห่งศตวรรษ)
ตารางที่ 3. ผลการทดสอบทีจับคู่ก่อนและหลังการสำรวจชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 (n = 31)
| คู่ | ตัวแปร | หมายถึง | ที | ซิก (2 หาง) |
| คู่ที่ 1 | วิชาพื้นฐานคณิต | 2.8167 | -3.427 | 0.002 |
| โพสต์คณิต | 2.9042 | |||
| คู่ที่ 2 | วิทยาศาสตร์พื้นฐาน | 3.2333 | -3.751 | 0.001 |
| โพสต์วิทยาศาสตร์ | 3.3111 | |||
| คู่ที่ 3 | วิศวกรรมเบื้องต้น | 3.4259 | 0.810 | 0.425 |
| โพสต์วิศวกรรม | 3.3370 | |||
| คู่ที่ 4 | ทักษะก่อนศตวรรษที่ 21 | 3.8296 | -2.350 | 0.026 |
| โพสต์ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 | 3.8741 |
การอภิปราย
ทัศนคติของนักเรียน. ผลลัพธ์ของโครงสร้างทั้งสี่นี้แสดงผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ คะแนนเฉลี่ยของก่อนการสำรวจสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ในทุกโครงสร้างสูงกว่านักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ผลการวิจัยระบุว่าทัศนคติของ STEM ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป การค้นพบเหล่านี้ขัดแย้งกับสิ่งนั้นหรือไม่? ไม่จำเป็น. ลักษณะของการสิ้นสุดปีการศึกษาหมายความว่านักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 จะถูกพบเห็นน้อยลงเมื่อพวกเขาเข้าร่วมกิจกรรมต่างๆ ที่นำไปสู่การสำเร็จการศึกษา และบทเรียนที่น้อยลงอาจลดผลกระทบต่อทัศนคติของพวกเขา ณ จุดนี้ของปี ครูยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าแต่ละกลุ่มอายุตอบสนองต่อรายการสำรวจที่แตกต่างกัน นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ถามคำถามมากมายและตอบด้วยความกระตือรือร้น ในขณะที่นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ทำแบบสำรวจอย่างรวดเร็วและมีคำถามเพียงไม่กี่ข้อ อายุของเด็กอาจมีอิทธิพลต่อความแตกต่างเล็กน้อยที่พวกเขามีเมื่อตีความคำถามและตอบคำถาม นักเรียนที่อายุน้อยกว่าอาจมีการประเมินค่า "เห็นด้วย" และ "เห็นด้วยอย่างยิ่ง" แตกต่างจากนักเรียนที่มีอายุมากกว่า เป็นต้น ครูเพิ่มความคิดเห็นในบันทึกของเธอโดยเฉพาะเกี่ยวกับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 และสงสัยว่าพวกเขาตอบข้อสำรวจด้วยความคาดหวังหรือเพื่อพยายามทำให้เธอพอใจ เมื่อนักเรียนชั้นประถมศึกษาที่มีอายุมากกว่าปรับตัวเข้ากับความคาดหวังได้มากขึ้น การตอบสนองตามธรรมชาติของพวกเขาก็จะถูกกำหนดตามสิ่งนั้น
สิ่งที่ชัดเจนจากผลลัพธ์คือความแตกต่างที่หลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ VEX GO มีในแต่ละกลุ่มอายุ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 มีคะแนนเฉลี่ยเพิ่มขึ้นอย่างมากในทุกสาขาวิชา (คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์) แม้ว่านักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 จะมีคะแนนเฉลี่ยเพิ่มขึ้นไม่มากนักเท่ากับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 แต่นักเรียนก็ยังคงเพิ่มคะแนนเฉลี่ยอย่างต่อเนื่องหลายสิบส่วนในโครงสร้างโดเมน อย่างไรก็ตาม นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 เป็นนักเรียนกลุ่มเดียวที่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและค่านัยสำคัญใดๆ น้อยกว่า p < 0.001 อย่างไม่มีนัยสำคัญ ความแตกต่างทั่วไประหว่างนักเรียนในระดับชั้นต่างๆ บ่งชี้ว่าหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์มีผลกระทบต่อทัศนคติของนักเรียนที่อายุน้อยกว่ามากกว่านักเรียนที่มีอายุมากกว่า โดยเน้นถึงความสำคัญของการเริ่มหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ตั้งแต่เนิ่นๆ
การรับรู้การเรียนรู้. บันทึกของครูบันทึกห้องปฏิบัติการและกิจกรรมที่ทำโดยนักเรียนแต่ละกลุ่ม เช่นเดียวกับข้อสังเกตมากมายของนักเรียนขณะที่พวกเขาทำงานผ่านบทเรียน ในขณะที่เครื่องมือสำรวจสามารถระบุทัศนคติของนักเรียนได้ การวิเคราะห์เฉพาะเรื่องของรายการบันทึกประจำวันได้ระบุหัวข้อต่างๆ ของการรับรู้การเรียนรู้ที่สอดคล้องกับวรรณกรรมวิจัย
ความคิดสร้างสรรค์. หัวข้อหลักของวารสารคือความคิดสร้างสรรค์ของนักเรียน ได้รับการกล่าวถึงอย่างหนักสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 แต่ทั่วทั้ง 3 เกรด ความคิดสร้างสรรค์ได้รับการกล่าวถึงอย่างชัดเจนถึงวิธีที่นักเรียนมีส่วนร่วมใน Simple Machines, Look Alike, Creature Creation และ Frog Life Cycle ครูตั้งข้อสังเกตว่า “ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 รู้สึกตื่นเต้นมากที่ได้สร้างกบ ระดับชั้นนี้ต้องการมีความคิดสร้างสรรค์มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และการสร้างที่อยู่อาศัยจะช่วยให้เด็กๆ ได้เปิดทักษะเหล่านั้นอีกครั้งจริงๆ” แม้ว่าสื่อการเรียนรู้จะมีเป้าหมายมากมาย แต่การจุดประกายความคิดสร้างสรรค์ให้กับนักเรียนถือเป็นผลลัพธ์อันทรงคุณค่าที่นำมาซึ่งข้อดีอื่นๆ มากมาย
การมีส่วนร่วม การจัดหาธีมที่สนุกสนานและจริงใจให้กับห้องปฏิบัติการที่มีโครงสร้างช่วยกระตุ้นความคิดสร้างสรรค์ของนักเรียน ซึ่งช่วยเพิ่มการมีส่วนร่วม เริ่มต้นด้วยห้องปฏิบัติการแนะนำการสร้าง ครูตั้งข้อสังเกตว่านักเรียนไม่ต้องการหยุดทำงาน ในทำนองเดียวกันกับแล็บ Look Alike เธอพบว่า “คลาสนั้นยากต่อการจบจริงๆ ฉันพบว่านักเรียนต้องการทำต่อไปโดยการเพิ่มการทำซ้ำให้กับสัตว์ของพวกเขา…ฉันพบว่าเด็กๆ ไม่ต้องการที่จะทำความสะอาด แต่ยังคงเพิ่มการสร้างสรรค์ของพวกเขาต่อไป” แม้ว่านักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 จะได้รับการยกย่องว่ามีความกระตือรือร้นมากที่สุด แต่เธอก็อธิบายว่าแม้แต่นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ก็ยังมีส่วนร่วมอย่างมากในห้องทดลอง Simple Machines ของพวกเขา: “ฉันพบว่านักเรียนทุกคนมีช่วงเวลาที่ยากลำบากที่อยากจะทิ้งชิ้นส่วนเหล่านี้ออกไป เราแค่สนุกกันมากเกินไป!”
การทำงานเป็นทีม. VEX GO STEM Labs ได้รับการออกแบบมาให้แล้วเสร็จเป็นทีม โดยนักเรียนจะได้รับมอบหมายบทบาทและงานเฉพาะ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 เริ่มต้นด้วย Adaption Claw และครูตั้งข้อสังเกตว่า "นักเรียนก็ตื่นเต้นเช่นกันที่จะแบ่งออกเป็นกลุ่มเพื่อที่พวกเขาจะได้ทำงานร่วมกัน โดยแต่ละคนมีงานของตนเอง" สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 เธอสังเกตเห็นเหมือนกันว่าการมีบทบาทช่วยให้นักเรียนเข้ากลุ่มและเริ่มต้นได้อย่างรวดเร็วได้อย่างไร เธอยังตั้งข้อสังเกตอีกว่านักเรียนเริ่มเลือกที่จะทำงานร่วมกันในกิจกรรมปลายเปิด เช่น การสร้างที่อยู่อาศัยหรือการสร้าง Lunar Rover
ครูยังตั้งข้อสังเกตหลายกรณีที่นักเรียนทำงานร่วมกันในชั้นเรียนอย่างเป็นธรรมชาติ นักเรียนบางคนสำรวจสิ่งใหม่ๆ ด้วยหุ่นยนต์ของพวกเขา และเมื่อพวกเขา "ค้นพบ" สิ่งใหม่ๆ นักเรียนคนอื่นๆ ก็จะวิ่งไปดูแล้วลองทำด้วยตัวเอง นักเรียนที่เลือกกิจกรรมสนุกๆ จาก "กระดานตัวเลือก" มักจะแบ่งปันกับนักเรียนคนอื่นๆ ที่จะเปลี่ยนไปทำกิจกรรมนั้น ไม่ว่าจะทำงานเป็นกลุ่มหรือคนเดียว นักเรียนก็กระตือรือร้นที่จะแบ่งปันและช่วยเหลือซึ่งกันและกัน
ความพากเพียร ไม่ใช่ทุกกิจกรรมจะง่ายสำหรับนักเรียน นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ทำห้องปฏิบัติการ Adaption Claw ก่อนหลังจากห้องปฏิบัติการแนะนำอาคาร ครูระบุว่าห้องปฏิบัติการมีความก้าวหน้าเล็กน้อยในการเริ่มต้น และจะย้ายสิ่งนี้ไปตามลำดับหลักสูตรในภายหลัง ไม่ว่าพวกเขาจะทำกิจกรรมเสร็จสิ้นหรือไม่ กลุ่มก็ยังคงยืนหยัดต่อไปจนจบ
ฉันพบว่านี่เป็นบทเรียนที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับความคับข้องใจและการเข้าใจว่าความล้มเหลวเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการเรียนรู้ ฉันให้แต่ละกลุ่มบรรยายว่าอะไรได้ผลและอะไรไม่ได้ผล ฉันพบว่าหลายกลุ่มเข้าใจกันจริงๆ เมื่อพวกเขาได้ยินปัญหาเดียวกัน
กิจกรรมบางอย่างที่ใช้ได้รับการออกแบบให้เป็นปลายเปิดและให้ความท้าทายแก่นักเรียนในการเอาชนะ นักเรียนได้รับมอบหมายให้สร้างบ้านที่สามารถทนต่อแผ่นดินไหวได้ แต่ไม่มีคำแนะนำในการสร้าง แม้ว่าจะมีองค์ประกอบของความหงุดหงิดเข้ามาเกี่ยวข้อง นักเรียนก็ใช้สิ่งนี้และยืนหยัดในวงจรการปรับปรุงแบบวนซ้ำ:
นักเรียนชอบความท้าทายนี้มาก! ฉันพบว่ากลุ่มนักเรียนตระหนักถึงข้อผิดพลาดของตนเองหลังจากทดลอง "แผ่นดินไหว" และสามารถซ่อมแซมบ้านใหม่ได้ตามสิ่งที่ได้ผลและสิ่งที่ไม่ได้ผล ฉันแปลกใจมากที่กลุ่มมีความสุขและตื่นเต้นกับความท้าทายที่น่าหงุดหงิดและสมหวังเมื่อกลุ่มแก้ไขได้
หลักสูตร. บันทึกของอาจารย์ยังเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกมากมายเกี่ยวกับความสำคัญของการสร้างความแตกต่างในหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ นักเรียนแต่ละกลุ่มสำเร็จการศึกษาห้องปฏิบัติการ Intro to Building STEM ซึ่งแนะนำชุด VEX GO และชิ้นส่วนทั้งหมดที่อยู่ภายใน นักเรียนทุกคนยังได้สำเร็จแล็บ Look Alike STEM ซึ่งสอนนักเรียนเกี่ยวกับลักษณะนิสัยโดยให้นักเรียนสร้างกระต่ายพ่อแม่และลูกกระต่ายที่มีลักษณะแตกต่างกัน แม้ว่าห้องปฏิบัติการบางแห่งจะเสร็จสมบูรณ์ในแต่ละเกรด แต่ก็มีความแตกต่างกันตามกลุ่มอายุ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 และ 5 ที่มีอายุมากกว่าได้เสร็จสิ้นหน่วยห้องปฏิบัติการ Simple Machines ในขณะที่นักเรียนระดับประถมศึกษาปีที่ 3 เสร็จสิ้นห้องปฏิบัติการ Fun Frogs นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ยังทำกิจกรรมเดี่ยวๆ มากกว่าชั้นเรียนที่เก่ากว่า เนื่องจากครูตั้งข้อสังเกตว่ากิจกรรมเหล่านี้เป็นประโยชน์ต่อทักษะของนักเรียนที่อายุน้อยกว่า ครูยังใช้กิจกรรมสำหรับนักเรียนที่มีอายุมากกว่าเมื่อกลุ่มทำแล็บเสร็จเร็ว ซึ่งเป็นความจำเป็นในห้องเรียนเพื่อให้นักเรียนไม่ว่างเมื่อกลุ่มทำงานด้วยความเร็วที่ต่างกัน การมีทางเลือกมากมายสำหรับการสร้างความแตกต่างของห้องปฏิบัติการและกิจกรรมเป็นทรัพย์สินทางปัญญาที่มีคุณค่าสำหรับการนำโปรแกรมวิทยาการหุ่นยนต์ไปใช้ในห้องเรียนอย่างประสบความสำเร็จ
ห้องปฏิบัติการสหวิทยาการก็เป็นประโยชน์เช่นกัน ตามบันทึกของครู นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 รู้สึกตื่นเต้นกับห้องทดลองธีมวิทยาศาสตร์ที่พวกเขาได้สร้างและพัฒนาสัตว์และที่อยู่อาศัยของพวกมัน ห้องแล็บสัตว์แห่งแรกสำหรับนักเรียนระดับประถมสามที่สำเร็จการศึกษาคือห้องแล็บ Look Alike ซึ่งพวกเขาสามารถสร้างกระต่ายและถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ได้ ครูสังเกตว่านักเรียนชอบสร้างสัตว์มากเพียงใด และต้องการสำรวจรูปแบบต่างๆ สิ่งนี้ทำให้ครูเลือกกิจกรรมที่เรียกว่าการสร้างสิ่งมีชีวิตสำหรับบทเรียนถัดไปเพื่อขยายความในการสร้างสรรค์ของนักเรียน ตอนที่นักเรียนทำงานในห้องปฏิบัติการ Fun Frogs เธอสังเกตเห็นว่านักเรียนตื่นเต้นและสร้างสรรค์เพียงใด พร้อมสิทธิประโยชน์เพิ่มเติมจากการมีอุปสรรคน้อยในการเข้าสู่การสร้างทักษะ
เด็กๆ ชอบทำและเรียนรู้เกี่ยวกับวงจรกบ ฉันเห็นเด็กๆ ได้รับประสบการณ์ตรงในหัวข้อวิทยาศาสตร์ที่พวกเขาได้เรียนรู้จากหนังสือเรียน ฉันได้พูดคุยกับครูชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 เพื่อร่วมมือกันมากขึ้นในปีหน้าเพื่อพยายามสอนเรื่องนี้เมื่อเธอสอนเกี่ยวกับถิ่นที่อยู่
นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 สำเร็จการศึกษาจากหน่วยห้องปฏิบัติการ Simple Machines ครูสังเกตว่านักเรียนมีความกระตือรือร้นเพียงใดเพราะพวกเขามีความรู้เกี่ยวกับเครื่องจักรอย่างง่ายจากชั้นเรียนอื่น พวกเขาถามว่าวิศวกรใช้เครื่องจักรง่ายๆ อย่างไร และได้รับเวลาในการค้นคว้าข้อมูล ครูตั้งข้อสังเกต:
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 มีศูนย์กลางอยู่ที่เครื่องจักรง่ายๆ ทางวิทยาศาสตร์ ดังนั้น STEM Lab นี้จึงเหมาะสำหรับระดับชั้นนี้มาก ฉันพบว่าใบหน้าของเด็กนั่นเป็นประกายเมื่อฉันบอกว่าเราจะทำคันโยก นักเรียนเหล่านี้ส่วนใหญ่ได้ทำแบบฝึกหัดแต่ไม่ได้ลงมือสอบสวนโดยตรง ฉันบอกครูวิทยาศาสตร์ว่าเราจะร่วมมือกันมากขึ้นในปีหน้า เพื่อที่ฉันจะได้สอนห้องปฏิบัติการ STEM นี้เมื่อเธอสอนเครื่องจักรง่ายๆ
นักเรียนระดับประถมศึกษาปีที่ 5 สำเร็จการศึกษาหน่วยห้องปฏิบัติการ Simple Machines ด้วย แต่อายุและประสบการณ์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าพวกเขามีส่วนร่วมกับหน่วยนี้แตกต่างจากนักเรียนระดับประถมที่สี่อย่างไร ครูตั้งข้อสังเกตว่านักเรียนกลุ่มนี้เรียนจบเร็วและใช้กิจกรรม "กระดานตัวเลือก" เพื่อสำรวจด้วยตนเอง
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ต้องการกิจกรรมที่น่าตื่นเต้นและมีส่วนร่วม และ STEM Lab นี้ก็ตอบโจทย์ได้ ฉันพบว่านักเรียนต้องการขึ้นไปบนพื้นและทดลองวิธียกตุ้มน้ำหนักต่างๆ โดยใช้คันโยก ฉันยังพบว่านักเรียนเหล่านี้มีความรู้พื้นฐานไม่เหมือนกับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 และยกระดับ STEM Lab ไปอีกระดับด้วยการเพิ่มน้ำหนักและทำให้ STEM Lab ได้รับประสบการณ์การเรียนรู้ที่แท้จริงจากกลุ่มหนึ่งไปอีกกลุ่มหนึ่ง
นักเรียนในแต่ละชั้นจะได้รับประโยชน์จากการมีแนวทางสหวิทยาการในหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ ความสามารถในการเชื่อมโยงวิทยาการหุ่นยนต์กับวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ หรือวิศวกรรมศาสตร์ไม่เพียงช่วยดึงดูดนักเรียนเท่านั้น แต่ยังเป็นรากฐานสำหรับพวกเขาในการสำรวจแนวคิดด้วยความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น บันทึกของครูระบุถึงหลายๆ ด้านที่สามารถรวมหรือประสานหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์กับบทเรียนที่สอนในวิชาอื่นๆ ได้ ซึ่งอาจเป็นก้าวต่อไปที่มีคุณค่าในการบูรณาการวิทยาการหุ่นยนต์ในสาขาวิชาต่างๆ อย่างแท้จริง
บทสรุป
เนื่องจากการใช้หุ่นยนต์เพื่อการศึกษาเพิ่มมากขึ้นในห้องเรียนทั่วประเทศ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องวิจัยว่าหุ่นยนต์มีประโยชน์ต่อนักเรียนอย่างไร รวมถึงบทเรียนที่ได้รับจากการฝึกปฏิบัติในการสอนหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ การศึกษาครั้งนี้เปิดเผยว่าหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ช่วยปรับปรุงทัศนคติของนักเรียนในวิชา STEM เกือบทั้งหมดในทุกเกรด นอกจากนี้ ครูยังรับรู้ถึงหมวดหมู่การเรียนรู้เพิ่มเติมสำหรับนักเรียนในด้านต่างๆ เช่น ความคิดสร้างสรรค์ การมีส่วนร่วม การทำงานเป็นทีม และความพากเพียร
เพื่อที่จะสำรวจต่อไปว่าหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาจะมีประโยชน์สูงสุดต่อนักเรียนในห้องเรียนจริงได้อย่างไร เราต้องเรียนรู้โดยตรงจากครูที่นำหลักสูตรไปใช้ เมื่อพิจารณาจากประสบการณ์ทั้งหมด ครูได้กล่าวถึงประเด็นสำคัญโดยรวม:
ฉันพบว่าหากเด็กๆ ต้องการเรียนรู้มากขึ้น เราก็เรียนรู้มากขึ้น ฉันอยากให้สิ่งนี้สนุกสนานและแต่ละห้องเรียนก็แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง (ซึ่งเป็นเรื่องปกติโดยสิ้นเชิง) นักเรียนบางคนต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสร้างโดยที่คนอื่นๆ ต้องการแยกตัวออกไปและสร้างสัตว์ประหลาดหรือสิ่งมีชีวิตของตนเอง ฉันพบว่าชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 มีส่วนร่วมมาก จึงเป็นเรื่องยากที่จะจบบทเรียน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 รู้สึกตื่นเต้นมากที่ได้เรียนรู้บทเรียน STEM เช่น เครื่องจักรง่ายๆ ที่เชื่อมโยงกับหลักสูตรวิทยาศาสตร์ของตนเอง ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ชอบความท้าทายในการเขียนโค้ด การสร้าง และการเรียนรู้เกี่ยวกับดาวอังคาร ฉันคิดว่าส่วนสำคัญคือแต่ละห้องเรียนบางครั้งต้องใช้เวลากับ STEM Lab มากขึ้นหรือมีเวลามากขึ้นในการสำรวจ และฉันก็ให้เวลานั้นกับพวกเขา ฉันพบว่าเมื่อเด็กๆ รู้สึกตื่นเต้น ทางที่ดีที่สุดคือวิ่งด้วยความตื่นเต้นและเจาะลึกลงไปแทนที่จะก้าวต่อไป
การศึกษานี้ยังให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีความหมายในการดำเนินการตามหลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์สหวิทยาการ เนื่องจากเป็นโปรแกรมระยะเวลา 6 สัปดาห์ นักเรียนจึงสามารถทำแล็บและกิจกรรมต่างๆ มากมายได้ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าความยาวของหลักสูตรอาจส่งผลกระทบอย่างสมเหตุสมผลต่อความสำเร็จในการเปลี่ยนทัศนคติ STEM ของนักเรียน การสนับสนุนบทเรียนและการสร้างความแตกต่างยังเป็นกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จของหลักสูตรอีกด้วย ครูพบว่านักเรียนที่มีอายุต่างกันมีทักษะและความต้องการที่แตกต่างกัน และเธอสามารถปรับแผนหลักสูตรสำหรับแต่ละเกรดได้อย่างง่ายดาย ชุดหุ่นยนต์ VEX GO เองก็เหมาะกับความต้องการของนักเรียนเช่นกัน นักเรียนสามารถทำตามคำแนะนำ สร้างชิ้นส่วน และเรียนรู้วิธีการทำงานของชิ้นส่วนและการเชื่อมต่อได้อย่างง่ายดาย นักเรียนสามารถสร้างงานสร้างและห้องแล็บให้เสร็จภายในคาบเรียนเดียวโดยมีเวลาทำความสะอาด ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการทำให้หลักสูตรวิทยาการหุ่นยนต์ทำงานได้ภายใต้ข้อจำกัดของวันเรียนปกติ ชุดวิทยาการหุ่นยนต์ที่ออกแบบมาสำหรับกลุ่มอายุระดับประถมศึกษาและหลักสูตรสหวิทยาการเต็มรูปแบบมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสอนและการเรียนรู้ด้วยวิทยาการหุ่นยนต์ในห้องเรียนจริง