STEM'e Yönelik Öğrenci Tutumlarını Geliştirme: VEX GO Müfredatından Bulgular

Soyut

Eğitsel robotik, disiplinlerarası müfredat aracılığıyla uygulamalı, proje tabanlı öğrenme sağlama yeteneği nedeniyle STEM eğitiminin temel taşı olma potansiyeline sahiptir. Araştırmalar, eğitim sistemimizde ilerledikçe öğrencilerin STEM öğrenimine yönelik tutumlarının azaldığını göstermiştir; İlköğretim çağındaki öğrencilerde STEM konularına karşı olumlu tutumlar geliştirmek çok önemlidir. Robotik müfredatını STEM konularıyla entegre etmenin öğrenciler için birçok olumlu öğrenme faydası sağladığı ve aynı zamanda bu konulara ilişkin öğrenci algılarını geliştirdiği gösterilmiştir. Bu çalışmada, üçüncü sınıftan beşinci sınıfa kadar değişen 104 öğrenci, altı haftalık robotik müfredatından sonra öğrencilerin STEM konularına ilişkin algılarının değişip değişmeyeceğini belirlemek için bir araştırma projesine katılmıştır. Öğrencilere matematik, fen bilimleri, mühendislik ve 21. yüzyıl becerilerine ilişkin tutumları değerlendirmek için bir ön anket verildi. Daha sonra her sınıf, VEX GO robot sınıf paketini ve VEX GO müfredatı STEM laboratuvarlarını ve etkinliklerini kullanarak bir robotik müfredatını tamamladı. Altı haftalık derslerin ardından öğrencilere tutumlarının değişip değişmediğini değerlendirmek için aynı anket sonrası sorular verildi. Sonuçlar, tüm STEM konularında öğrenci tutumlarının önemli ölçüde iyileştiğini ve ayrıca yaratıcılık, katılım, ekip çalışması ve sebatta algılanan iyileşmeleri göstermektedir.

AdobeStock_443602033.jpeg

giriiş

Robotik, son yıllarda ulusal raporlar ve politikaların teşvikiyle Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ilk ve orta dereceli okullara giderek daha fazla entegre hale geldi. 2015 yılında Ulusal Bilim Vakfı, bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) bilgi ve becerilerinin edinilmesinin, Amerikalılar için teknoloji yoğun küresel ekonomiye tam anlamıyla dahil olmak açısından giderek daha hayati hale geldiğini ve bunun herkes için kritik olduğunu belirtti. STEM konularında yüksek kaliteli eğitime erişime sahip olun. Eğitsel robotik, yalnızca eğitim teknolojisinde popüler bir trend değildir, aynı zamanda öğrencilerin STEM konularına ve öğrenme sonuçlarına ilişkin algılarını iyileştirmede etkili olduğu araştırmalarla gösterilmiştir. Bir meta analiz (Beniti, 2012), genel olarak eğitsel robotiğin belirli STEM kavramlarına yönelik öğrenmeyi arttırdığını bulmuştur. Farklı yaş gruplarına odaklanan araştırmalar, robotiğin STEM konularına yönelik öğrenci ilgisini ve olumlu algıyı artırdığını ortaya çıkardı (Nugent ve diğerleri, 2010; Robinson, 2005; Rogers & Portsmore, 2004) ve daha sonraki araştırmalar bunun okul başarısını artırdığını ve bilimi ilerlettiğini buldu. derece başarısı (Renninger & Hidi, 2011; Wigfield & Cambria, 2010; Tai ve diğerleri, 2006). Robotik, lise öğrencileri için üniversiteye hazırlık ve teknik kariyer becerilerini desteklemek amacıyla kullanılmıştır (Boakes, 2019; Ziaeefard ve diğerleri, 2017; Vela ve diğerleri, 2020).

Ulusal Bilim ve Teknoloji Konseyi STEM Eğitimi Komitesi, disiplinlerarası STEM eğitimi için federal bir stratejinin ana hatlarını çizmek üzere 2018 yılında bir rapor yayınladı: “STEM eğitiminin karakteri, bir dizi örtüşen disiplinden, daha entegre ve disiplinler arası bir yaklaşıma doğru evrilmektedir. öğrenme ve beceri geliştirme. Bu yeni yaklaşım, akademik kavramların gerçek dünyadaki uygulamalar aracılığıyla öğretilmesini içeriyor ve okullarda, toplumda ve işyerinde resmi ve resmi olmayan öğrenmeyi birleştiriyor." Eğitsel robotik tek başına bir konu olarak öğretilmemeli, bunun yerine disiplinler arası müfredat yaklaşımından tam olarak yararlanılmalıdır. Araştırmacılar, STEM bilgisinin geliştirilmesi ve uygulanmasından, hesaplamalı düşünme ve problem çözme becerilerine, sosyal beceriler ve takım çalışması becerilerine kadar robotiğin mevcut okul müfredatına dahil edilmesinin bir dizi faydasını bulmuşlardır (Altın & Pedaste, 2013; Bers ve ark., 2014; Kandlhofer & Steinbauer, 2015; Taylor, 2016). Benitti (2012), robot bilimi programlarının çoğunun kendi konusu olarak öğretildiğini ve bunun öğretmenlerin bunu sınıflarına entegre etmelerini zorlaştırdığını tespit etti. Bu araştırma çalışmasının bir amacı, robotik yapımı ve programlamayı standartlara uygun matematik, fen bilimleri ve mühendislik içeriğiyle birleştiren bir robotik müfredatı kullanarak STEM konularına yönelik öğrenci tutumlarını değerlendirmektir.

Eğitsel robotiğin tanıtılması özellikle 4. sınıftan itibaren STEM konularına karşı olumsuz tutumlar geliştirmeye başlayabilen genç öğrenciler için yararlı olmuştur (Unfried ve diğerleri, 2014). Genç öğrenciler entegre bir öğrenme bağlamından faydalanır ve erken başarı deneyimleriyle STEM konularına karşı daha olumlu tutumlar geliştirirler (McClure ve diğerleri, 2017). Cherniak ve ark. (2019), ilkokul öğrencilerine robot bilimi tanıtmanın sorgulama ve problem çözme becerilerini geliştirmeye yardımcı olduğunu buldu. Ching ve ark. (2019), ilkokul son sınıf öğrencilerine okul sonrası bir programda entegre bir STEM robotik müfredatı tanıtıldı. Bir anket aracı kullanılarak (Friday Institute for Educational Innovation, 2012), öğrencilerin matematik, fen bilimleri ve mühendisliğe yönelik tutumları programdan önce ve sonra ölçüldü. Sonuçlar yalnızca matematik yapısının önemli ölçüde arttığını gösterdi. Ching ve diğerleri. bu sonuçların resmi olmayan öğrenme ortamlarından ve kısa (bir haftalık) pilot programlardan yapılan diğer araştırmalarla tutarlı olduğunu belirledi (Conrad ve diğerleri, 2018; Leonard ve diğerleri, 2016). Ching ve diğerleri. ayrıca diğer konulardaki sıfır sonuçları etkilemiş olabilecek diğer zorluklara da dikkat çekti: öğrenciler robotları yapmakta zorlandılar ve robotları tamamlamak için 90 dakikalık dört oturum yapıldı. Yapım talimatlarını ve robot yapımını anlama zorluğu, diğer çalışmalarda da ilkokul üst düzey öğrencileri için bildirilen bir zorluk olmuştur (Kopcha ve diğerleri, 2017) ve araştırmacılar, robotik yapım için çeşitli robotik bileşenlerin güçlü bir şekilde anlaşılmasının gerekli olduğunu belirtmişlerdir (Slangen) ve diğerleri, 2011). Ching ve diğerleri. (2019) şunu belirtmiştir: "Gelecekte, bir öğrenme hedefi orijinal ve işlevsel bir robot yapımını içerdiğinde, öğrencilerin işe başlamadan önce robotların çeşitli bileşenleri hakkında derinlemesine bir anlayış geliştirmeleri şiddetle tavsiye edilir" s. 598. Bu içgörüler, küçük çocukların STEM öğreniminde erken başarı deneyimlerine sahip olmasının özellikle önemli olduğunu ve öğrenmesi ve inşa etmesi kolay bir robot kiti kullanmanın, tüm öğrencilerin başarıya ulaşması için robotik müfredat uygulamasının değerli bir bileşeni olduğunu açıkça ortaya koyuyor. .

Bu çalışmada, okul gününün bir parçası olarak verilen disiplinlerarası robotik müfredatının, öğrencilerin STEM konularına yönelik tutumlarını nasıl etkilediğini araştırıyoruz. Araştırma soruları şunlardır:

  1. Altı haftalık disiplinler arası robotik müfredatı, öğrencilerin STEM konularına yönelik tutumlarını nasıl etkiledi?
  2. Öğrenciler robotik müfredatı üzerinde çalışırken ne tür algılanan faydalar veya öğrenmeler gözlemleniyor?

Robotiklerin ilkokul öğrencilerine nasıl fayda sağlayabileceğine dair devam eden araştırmalar, öğrencilerin STEM algılarını geliştirmek ve umarım katılımı ve sonuçları iyileştirmek için giderek artan bir öneme sahiptir. Bu çalışmada aşağıdakileri araştırarak araştırmaya katkıda bulunmayı amaçladık:

  • üçüncü sınıftan beşinci sınıfa kadar öğrenciler
  • okul gününe entegre edilmiş ve altı hafta boyunca sunulan bir robotik müfredatı
  • STEM standartlarına uygun disiplinlerarası robotik dersleri
  • ilkokul çağındaki öğrenciler için tasarlanmış bir robot kiti

Yöntemler

Bu çalışma Batı Pensilvanya'daki bir devlet okulu bölgesinde üç sınıftan toplam 104 öğrenciyle yapıldı. Robotik müfredatını geliştiren ve sunan öğretmen, bölgenin İlköğretim Teknoloji Entegratörü olarak görev yapıyor ve öğrencileri dönüşümlü bir programla görüyor. Bu çalışma hem nicel hem de nitel verileri içermektedir. Öğrenciler robotik müfredatından önce ve sonra STEM konularına yönelik tutumlarını ampirik olarak değerlendirmek için anket sorularını yanıtladılar. Ayrıca öğretmen, STEM laboratuvarları ve tamamladıkları etkinlikler sırasında öğrenci davranışları ve öğrenmeleri üzerine notlar ve düşünceleri kaydettiği bir günlük tuttu.

Ön inceleme. Öğrencilerin STEM konularına ilişkin algılarını değerlendirmek için öğrenciler STEM'e Yönelik Öğrenci Tutumları Anketi - Üst İlköğretim Okulu Öğrencileri'ni (Friday Institute for Educational Innovation, 2012) tamamladılar. Öğretmen, süreci öğrenciler için kolaylaştırmak amacıyla anket maddelerini tablo biçiminde yeniden oluşturdu ve öğrencilerin yanıtlarken kafa karışıklığına yol açacağına inandığı nötr seçeneğini kaldırdı.

Araştırma projesini açıklayan mektuplar ve onay formları, ebeveynlerin incelemesi için öğrencilerle birlikte evlerine gönderildi. Bu araştırma çalışmasına katılabilmek için öğrencilerin imzalı onam formunu geri göndermeleri gerekiyordu. Anket aracı basıldı ve birebir sınıfta öğrencilere dağıtıldı. Onam formunu geri veren öğrenciler ankete katıldı, geri dönmeyen öğrencilere ise bu süre içinde başka bir etkinlik verildi. Talimatlar öğrencilere yüksek sesle okundu ve istendiğinde bazı terimler tanımlandı. Anketler aynı haftanın Pazartesi'den Çarşamba'ya kadar üçüncü, dördüncü ve beşinci sınıf öğrencileri tarafından uygulandı.

İlk anket uygulandığında, öğrencilere Binaya Giriş laboratuvarı kullanılarak robot kiti ve astronot karakterini oluşturma dersi tanıtılmıştı. Başka hiçbir STEM laboratuvarı tamamlanmamıştı ve COVID-19 salgını nedeniyle öğrencilere önceki bir buçuk yılda robotik müfredatı verilmemişti. Bu, öğrencilerin STEM müfredatı ile ilgili yanıtlarını şekillendiren yeni deneyimleri olmadan STEM konuları hakkında nasıl hissettiklerini değerlendirme fırsatı sağladı.

Öğretmen, farklı sınıflardaki öğrencilerin anketlere farklı yanıtlar verdiklerini belirtti. Beşinci sınıf öğrencileri anketi hızlı ve az soruyla doldurdular. Dördüncü sınıf öğrencileri terimlerin birçok tanımını sordular. Üçüncü sınıf öğrencileri terminoloji konusunda en fazla zorlukla karşılaştılar ve anketi tamamlamak için en uzun süreyi harcadılar.

STEM Öğrenme Müfredatı ve Robot. İlköğretim Teknoloji Entegratörü öğretmeni, bölgede kullanılmak üzere toplanmış birçok robot ve programlama aracına sahipti ancak 2015 yılı sonunda alabildikleri Hesaplamalı Düşünme ve Bilgisayar Bilimleri dersleri için VEX GO robotu ile altı haftalık bir müfredat uygulamayı tercih etti. 2021 öğretim yılı. VEX GO robotu, daha büyük öğrencilerden farklı ince motor gereksinimleri olan ilkokul öğrencilerinin kullanabileceği plastik parçalardan oluşan bir kittir. Kit, öğrencilerin parçaların boyutlarını anlamalarına yardımcı olmak için renk kodludur ve türe göre düzenlenmiştir: kirişler, açılı kirişler, plakalar, dişliler, kasnaklar, konektörler, ayırıcılar ve pimler. Öğretmen, öğrettiği üçüncü, dördüncü ve beşinci sınıfların tüm bölümlerine hizmet etmek için tek bir sınıf paketi (on kit) kullandı. Robot kitlerini sınıf uygulaması perspektifinden paylaşmak, öğrencilerin dersi tamamlayabilmeleri ve robotlarını daha sonra başka bir sınıfın kullanabilmesi için tek bir ders döneminde kaldırabilmeleri gerektiği anlamına geliyordu. Öğretmenin ayrıca gün boyunca farklı sınıflar için farklı sınıflara geçebilmesi gerekiyordu.

Her sınıf seviyesi altı haftalık robotik STEM laboratuvarlarını tamamladı. COVID-19'un getirdiği alışılmadık öğrenme durumu nedeniyle öğrenciler, on günlük bir rotasyonda üç kez yüz yüze ders programında dönüşümlü olarak çalıştılar. Programlarına ve dış faktörlere bağlı olarak tüm öğrenciler tam olarak aynı sayıda görülmedi. Öğretmen bunu farklılaştırma yoluyla ele aldı: “Bunu aklımda tutarak, gerçekten her sınıf için farklılaştırmaya çalıştım. Her sınıf düzeyinde o kadar çok derse ağırlık vermek istemedim, bunun yerine dersleri anlamak için gerçekten daha derinlere inmek istedim.” En az beşinci sınıf öğrencileri görüldü. Öğretmen, mezuniyetlerinden önceki haftalarda çok sayıda etkinlik planlanmış olduğundan, beşinci sınıf öğrencilerine ilkokul kariyerlerinin en sonunda ders vermenin zor olduğunu belirtti.

Bu altı hafta boyunca tüm öğrenciler bir dizi VEX GO robot bilimi STEM laboratuvarını ve etkinliğini tamamlarken, müfredat, farklı yaştaki öğrencilerin yeteneklerine uyum sağlayacak şekilde öğretmenin takdirine göre farklılaştırıldı. Örneğin, tüm öğrenciler robotik müfredatlarına Binaya Giriş STEM Laboratuvarı ile başladılar, çünkü bu laboratuvar robotik kitini tanıtıyor. Tüm öğrenciler ayrıca özelliklerin ebeveyn tavşanlardan yavru tavşanlara genetik olarak nasıl aktarıldığını öğreten Benzer Görünüm STEM Laboratuvarını da tamamladılar. Daha sonra her sınıf farklı bir dizi laboratuvar ve etkinliği tamamladı:

  • Üçüncü sınıf: İnşa etmeye Giriş, Benzer Görünme, Eğlenceli Kurbağalar (2 Ders), Adaptasyon Pençesi, VEX GO Etkinlikler: Lunar Rover, Pin Oyunu, Mühendisleştir & İnşa Et, Taklitçi, Habitat, Yaratık Yaratımı ve ücretsiz inşa süresi
  • Dördüncü sınıf: İnşaata Giriş, Basit Makineler Ünitesi (4 Ders), Benzerlik, Adaptasyon Pençesi, VEX GO Etkinlikler: Ay Gezgini, Pin Oyunu ve ücretsiz yapım süresi
  • Beşinci sınıf: İnşa etmeye Giriş, Benzer Görünüm, Eğlenceli Kurbağalar (2 Ders), Adaptasyon Pençesi, VEX GO Etkinlikler: Lunar Rover, Pin Oyunu, Engineer It & Build It, Taklitçi, Habitat, Yaratık Yaratımı ve ücretsiz yapım süresi

STEM laboratuvarları, öğrencilere robotik bir yapı, sınıf tartışmaları, deneyler ve yinelemeli iyileştirme için bağlam sağlayan disiplinlerarası, standartlara uygun bir ders boyunca rehberlik eden yapılandırılmış etkinliklerdir. Laboratuvarlar, öğrencilere ders boyunca rehberlik eden Etkileşime Geçme, Oynatma ve Paylaşma bölümleri gibi düzenlenmiştir. Etkinlikler bir STEM laboratuvarından daha kısadır ve konu ve yapı bakımından çeşitlilik gösterir ve genellikle daha az talimatla açık uçlu zorluklar sunar.

Anket Sonrası. Öğretim yılının sonuna denk gelen müfredatın tamamlanmasının ardından öğrencilere ön anketle aynı şekilde son anket uygulandı. Son anketler toplandıktan sonra öğretmen analize hazırlık amacıyla verileri anonimleştirdi ve kaydetti.

Veri Analizi. Anket maddeleri öngörülen niceliksel yöntemler kullanılarak değerlendirilecektir. Cevap seçenekleri puanlandı (1 = kesinlikle katılmıyorum, 2 = katılmıyorum, 3 = katılıyorum, 4 = kesinlikle katılıyorum) ve belirli maddeler ihtiyaç duyulan yerlerde ters kodlandı. Eşleştirilmiş t-testleri, her sınıf ve her yapı için anket öncesi ve sonrası ortalamalar üzerinde gerçekleştirildi. Öğretmenin günlüğü, algılanan öğrenci öğreniminin yanı sıra müfredat tasarımı/ihtiyaçlarına dair içgörüleri ortaya çıkaran tematik analiz kullanılarak değerlendirildi.

Sonuçlar

Üçüncü sınıf. Üçüncü sınıf anket öncesi ve sonrası sonuçları (Tablo 1), anket alanlarının her biri için ortalama puanların arttığını göstermektedir. Her yapının ön ve son ortalamaları iki kuyruklu t testi kullanılarak karşılaştırıldı ve tüm sonuçlar anlamlıydı (p < 0,001). En küçük ortalama artış 21. yüzyıl becerileri tutum yapısı içindi; bu da öğrencilerin bu maddelere yönelik orijinal anlaşmalarından yalnızca çok az farklılaştığını gösteriyor. Öğrenciler anket öncesi matematik tutumu yapısında 2,27 ortalama puanla en düşük ortalama puana sahipti, ancak anket sonrasında bu ortalama yapı puanını 0,25 artıracaklardı. Hem bilim hem de mühendislik yapılarında 0,6'nın üzerinde ortalama artışlar vardı; bu da öğrencilerin müfredattan sonra seçimlerini artırma konusunda kendilerine çok daha fazla güven duyduklarını gösteriyor. 2,8 ile 3,44 arasındaki fen yapısı anket öncesi ortalaması, öğrencilerin başlangıçta katılmıyorum ve katılıyorum (2 ve 3) karışımı olduklarını, ancak katılıyorum ve kesinlikle katılıyorum (3 ve 4) karışımına dönüştüklerini göstermektedir.

Tablo 1. Üçüncü sınıf anket öncesi ve sonrası eşleştirilmiş t testi sonuçları (n = 39).

Çift Değişken Anlam T Sig (2 kuyruklu)
Çift 1 Matematik Öncesi 2.2664 -8.775 0.000
Matematik Sonrası 2.5197
Çift 2 Ön Bilim 2.7982 -21.255 0.000
Bilim Sonrası 3.4415
Çift 3 Ön mühendislik 3.1228 -26.504 0.000
Posta Mühendisliği 3.7281
Çift 4 21. Yüzyıl Öncesi Beceriler 3.0000 -3.894 0.000
21. Yüzyıl Sonrası Beceriler 3.0906

Öğrenci_Perception_Summary_Graphic-v1-rev2.png

Dördüncü Sınıf. Tablo 2, dördüncü sınıf öğrencilerinin benzer şekilde tüm yapılarda ortalama puanlarında artış olduğunu ve hepsinin anlamlı olduğunu göstermektedir (p < 0,001). Ancak artışlar üçüncü sınıf öğrencilerinde görülenden daha küçüktü (ortalama değişiklikler genellikle 0,3'ten azdı), bu da daha az öğrencinin genç meslektaşlarına göre yanıtlarını değiştirdiğini gösteriyordu. Üçüncü sınıf öğrencilerinde olduğu gibi matematik yapısı hem anket öncesi hem de anket sonrasında en düşük ortalamayı alırken, 21. yüzyıl becerileri ortalama puanlarında en küçük artışı gösterdi. Özellikle mühendislik yapısı bu öğrenciler için en büyük artışı gösterdi.

Tablo 2. Dördüncü sınıf anket öncesi ve sonrası eşleştirilmiş t testi sonuçları (n = 34).

Çift Değişken Anlam T Sig (2 kuyruklu)
Çift 1 Matematik Öncesi 2.0871 -7.136 0.000
Matematik Sonrası 2.2652
Çift 2 Ön Bilim 2.9125 -7.124 0.000
Bilim Sonrası 3.1987
Çift 3 Ön mühendislik 3.0673 -8.151 0.000
Posta Mühendisliği 3.3030
Çift 4 21. Yüzyıl Öncesi Beceriler 3.6498 -4.629 0.000
21. Yüzyıl Sonrası Beceriler 3.7003

Beşinci Sınıf. Beşinci sınıf öğrencilerinin yapı puanları üçüncü ve dördüncü sınıf öğrencilerine göre farklı eğilimler göstermektedir (Tablo 3). Bu grup, mühendislik yapısındaki ortalama puandaki tek düşüşe sahipti, ancak istatistiksel olarak anlamlı değildi ve ortalama puanların daha yüksek olması nedeniyle herhangi bir sorun teşkil etmiyordu. Matematik, fen bilimleri ve 21. yüzyıl becerilerine ilişkin ortalama yapı puanlarının tümü, anket öncesinden anket sonrasına kadar daha küçük bir dereceye kadar arttı ve daha küçük bir dereceye kadar anlamlıydı (matematik ve fen bilimleri için p < 0,01 ve 21. yüzyıl için p < 0,05). yüzyıl becerileri).

Tablo 3. Beşinci sınıf anket öncesi ve sonrası eşleştirilmiş t testi sonuçları (n = 31).

Çift Değişken Anlam T Sig (2 kuyruklu)
Çift 1 Matematik Öncesi 2.8167 -3.427 0.002
Matematik Sonrası 2.9042
Çift 2 Ön Bilim 3.2333 -3.751 0.001
Bilim Sonrası 3.3111
Çift 3 Ön mühendislik 3.4259 0.810 0.425
Posta Mühendisliği 3.3370
Çift 4 21. Yüzyıl Öncesi Beceriler 3.8296 -2.350 0.026
21. Yüzyıl Sonrası Beceriler 3.8741

Tartışma

Öğrenci Tutumları. Bu dört yapıya ilişkin sonuçlar bazı şaşırtıcı sonuçlar ortaya koydu. Ön anketteki ortalama puanlar beşinci sınıf öğrencilerinin tüm yapılarda üçüncü sınıf öğrencilerine göre daha yüksekti. Literatürden elde edilen bulgular STEM tutumlarının zamanla azaldığını göstermektedir. Bu bulgular bunu çürütüyor mu? Şart değil. Okul yılının sonunun doğası gereği, mezuniyetlerine yol açan çeşitli etkinliklere katılan beşinci sınıf öğrencileri daha az görüldü ve daha az ders, yılın bu noktasında tutumları üzerindeki etkiyi azaltmış olabilir. Öğretmen ayrıca her yaş grubunun anket maddelerine farklı yanıtlar verdiğini belirtti. Üçüncü sınıf öğrencileri çok sayıda soru sorup genel bir heyecanla yanıt verirken, beşinci sınıf öğrencileri anketi hızlı ve az soruyla tamamladı. Çocukların yaşı, soruları yorumlarken ve yanıt verirken ne kadar ince ayrıntıya sahip olduklarını etkiliyor olabilir. Örneğin, daha genç öğrenciler "katılıyorum" ve "kesinlikle katılıyorum" ifadelerine daha büyük öğrencilerden farklı değer veriyor olabilir. Öğretmen notlarına özellikle beşinci sınıf öğrencileriyle ilgili bir yorum ekledi ve anket maddelerini beklenti duygusuyla mı yoksa kendisini memnun etmek amacıyla mı yanıtladıklarını merak etti. Daha büyük yaştaki ilkokul öğrencileri beklentilere daha fazla uyum sağladıkça, doğal tepkileri de buna göre şekillenebilir.

Sonuçlardan açıkça anlaşılan şey, VEX GO robot bilimi müfredatının her yaş grubu için yarattığı farktır. Üçüncü sınıf öğrencilerinin tüm alan yapılarında (matematik, fen bilimleri, mühendislik) ortalama puanlarında büyük artışlar oldu. Dördüncü sınıf öğrencilerinin ortalama puanlarında üçüncü sınıf öğrencileri kadar büyük bir artış olmasa da alan yapılarında ortalama puanlar yine de tutarlı bir şekilde onda bir oranında arttı. Ancak beşinci sınıf öğrencileri herhangi bir yapı ve anlamlılık değerinde p < 0.001'in altında anlamlı olmayan değişiklik gösteren tek öğrencilerdi. Farklı sınıflardaki öğrenciler arasındaki bu genel farklılıklar, robotik müfredatının genç öğrencilerin tutumları üzerinde daha büyük öğrencilere göre daha etkili bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir ve robotik müfredatına erken başlamanın önemini vurgulamaktadır.

Algılanan Öğrenme. Öğretmenin günlüğü, her öğrenci grubu tarafından yapılan laboratuvarları ve etkinliklerin yanı sıra, derslerde çalışırken yapılan birçok gözlemi de kaydetti. Anket aracı öğrenci tutumlarını belirleyebilirken, günlük girişlerinin tematik analizi, araştırma literatürüyle tutarlı olarak algılanan öğrenmenin çeşitli konularını belirledi.

Yaratıcılık. Derginin ana teması öğrenci yaratıcılığıydı. Üçüncü sınıf öğrencileri için ağırlıklı olarak bahsedildi, ancak üç sınıfın tamamında öğrencilerin Basit Makineler, Benzer Görünüm, Yaratık Yaratımı ve Kurbağa Yaşam Döngüsü ile nasıl meşgul oldukları konusunda yaratıcılık açıkça dile getirildi. Öğretmen şunları kaydetti: “3.sınıf kurbağa yapmayı çok heyecanlı buluyordu. Bu sınıf seviyesi mümkün olduğu kadar yaratıcı olmayı istiyor ve bir yaşam alanı oluşturmak gerçekten çocukların bu becerileri yeniden geliştirmelerine olanak sağlıyor." Materyalleri öğrenmek için pek çok hedef olsa da öğrencilerde yaratıcılığı teşvik etmek birçok başka avantajı da beraberinde getiren değerli bir sonuçtur.

Katılım. Eğlenceli ve özgün temalara sahip yapılandırılmış laboratuvarlar sağlamak, öğrencilerin yaratıcılığını teşvik etti ve bu da katılımın artmasına yardımcı oldu. Öğretmen, Binaya Giriş laboratuvarıyla başlayarak öğrencilerin çalışmayı bırakmak istemediklerini belirtti. Benzer şekilde Look Alike laboratuvarında şunu buldu: "Dersin bitmesi gerçekten zordu. Öğrencilerin, hayvanlarına daha fazla yineleme ekleyerek devam etmek istediklerini gördüm…Çocukların temizlemek istemediğini, yaratımlarına katkıda bulunmaya devam ettiklerini gördüm.” Her ne kadar üçüncü sınıf öğrencileri en hevesli öğrenciler olarak görülse de, beşinci sınıf öğrencilerinin bile Simple Machines laboratuarına ne kadar meşgul olduklarını anlattı: “Tüm öğrencilerin parçaları bir kenara koymakta zorlandığını fark ettim. Sadece çok eğleniyorduk!

Ekip çalışması. VEX GO STEM Laboratuvarları, öğrencilere belirli roller ve görevler atanarak ekipler halinde tamamlanacak şekilde tasarlanmıştır. Üçüncü sınıf öğrencileri Adaptasyon Pençesi ile başladı ve öğretmen şunu gözlemledi: "Öğrenciler ayrıca birlikte çalışabilmek için gruplara ayrılmaktan ve her birinin kendi işini yapmaktan heyecan duyuyorlardı." Dördüncü sınıf öğrencileri için de benzer şekilde rollere sahip olmanın öğrencilerin gruplarına girip hızlı bir şekilde başlamalarına nasıl yardımcı olduğunu belirtti. Ayrıca öğrencilerin yaşam alanları inşa etmek veya Ay Rover'ı inşa etmek gibi açık uçlu faaliyetlerde birlikte çalışmayı seçmeye başladıklarını da belirtti.
Öğretmen ayrıca öğrencilerin sınıf olarak kendiliğinden birlikte çalıştıkları birkaç duruma da dikkat çekti. Bazı öğrenciler robotlarıyla yeni şeyler keşfettiler ve yeni bir şey "keşfettiklerinde" diğer öğrenciler koşup onu gördüler ve sonra kendileri denediler. “Seçim tahtasından” eğlenceli bir aktivite seçen öğrenciler genellikle o aktiviteye geçiş yapacak olan diğer öğrencilerle paylaşımda bulunuyorlardı. İster grup halinde ister tek başına çalışsınlar, öğrenciler paylaşmaya ve birbirlerine yardım etmeye istekliydiler.

Kalıcılık. Tüm etkinlikler öğrenciler için kolay değildi. 3.sınıf öğrencilerimiz Binaya Giriş laboratuvarından sonra ilk olarak Adaptasyon Pençesi laboratuvarını yaptılar. Öğretmen, laboratuvarın başlangıçta biraz gelişmiş olduğunu ve bunu müfredat sırasına göre daha sonraya taşıyacağını belirtti. Gruplar etkinliği tamamlasa da tamamlamasa da sonuna kadar devam etmiştir.

Bunun hayal kırıklığı ve başarısızlığın öğrenmenin sadece bir parçası olduğunu anlama konusunda HARİKA bir ders olduğunu buldum. Her gruptan neyin işe yarayıp neyin yaramadığını açıklamasını istedim. Birçok grubun aynı konulardan bazılarını duyduklarında birbirlerini gerçekten anladıklarını gördüm.

Kullanılan bazı etkinlikler de açık uçlu olacak ve öğrencilere üstesinden gelmeleri gereken bir zorluk verecek şekilde tasarlandı. Öğrencilere depreme dayanıklı evler yapma görevi verildi, ancak yapım talimatları verilmedi. İşin içinde bir hayal kırıklığı unsuru olsa da, öğrenciler bunu kullandılar ve tekrarlanan iyileştirme döngülerinde ısrar ettiler:

Öğrenciler bu mücadeleyi kesinlikle sevdiler! Öğrenci gruplarının bir “deprem” deneyi yaptıktan sonra hatalarını fark ettiklerini ve neyin işe yarayıp neyin yaramadığına göre evlerini yeniden düzenleyebildiklerini keşfettim. Gruplar sorunu çözdükten sonra, sinir bozucu ve bu kadar tatmin edici bir zorlukla karşı karşıya kalan grupların bu kadar mutlu ve heyecanlı olmalarına çok şaşırdım.

Müfredat. Öğretmenin günlüğü aynı zamanda robotik müfredatında farklılaşmanın önemine dair birçok bilgiyi de ortaya çıkardı. Her öğrenci grubu, VEX GO kitinin ve içindeki tüm parçaların tanıtıldığı Binaya Giriş STEM laboratuvarını tamamladı. Tüm öğrenciler aynı zamanda öğrencilere farklı özelliklere sahip ebeveyn ve bebek tavşanları yaptırarak özellikleri öğreten Benzer STEM laboratuvarını da tamamladı. Bazı laboratuvarlar her sınıfa göre tamamlanırken, yaş gruplarına göre farklılaşma da vardı. Büyük dördüncü ve beşinci sınıf öğrencileri Simple Machines laboratuvar ünitesini tamamlarken, üçüncü sınıf öğrencileri Fun Frogs laboratuvarını tamamladılar. Öğretmen, bunların küçük öğrencilerin becerileri açısından faydalı olduğunu belirttiğinden, üçüncü sınıf öğrencileri daha büyük sınıflara göre daha fazla bağımsız aktivite tamamladı. Öğretmen aynı zamanda gruplar laboratuvarları erken bitirdiğinde daha büyük öğrenciler için de etkinliklerden yararlandı; bu, gruplar farklı hızlarda çalışırken öğrencileri meşgul etmek için sınıfta bir gereklilikti. Hem laboratuvar hem de etkinlik farklılaştırması için birçok seçeneğe sahip olmak, robotik programının sınıfta başarılı bir şekilde uygulanması için değerli bir müfredat varlığıydı.

Öğretmenin günlüğüne göre disiplinlerarası laboratuvarlar da faydalıydı. Üçüncü sınıf öğrencileri, hayvanları ve onların yaşam alanlarını inşa edip geliştirebilecekleri bilim temalı laboratuvarlardan heyecan duydular. Üçüncü sınıf öğrencilerinin tamamladığı ilk hayvan laboratuvarı, tavşanlar yaratıp özellikleri aktarabildikleri Benzere Benzerler laboratuvarıydı. Öğretmen, öğrencilerin hayvan yapmayı ne kadar sevdiklerini ve farklı varyasyonları keşfetmek istediklerini belirtti. Bu, öğretmenin bir sonraki ders için öğrencilerin yaratıcılığını geliştirmeyi genişletmek amacıyla Yaratık Yaratımı adlı bir aktivite seçmesine yol açtı. Öğrenciler Fun Frogs laboratuvarında çalışırken, öğrencilerin ne kadar heyecanlı ve yaratıcı olduklarını ve becerilerin geliştirilmesine yönelik giriş engelinin düşük olması avantajını kaydetti.

Çocuklar kurbağa döngüsünü yapmayı ve öğrenmeyi çok sevdiler. Çocukların ders kitabından öğrendikleri fen konularını uygulamalı olarak deneyimlediklerini gördüm. Habitatları öğretirken bunu öğretmeye çalışmak için gelecek yıl daha fazla işbirliği yapmak üzere 3. sınıf öğretmeniyle konuştum.

Dördüncü sınıf öğrencileri Simple Machines laboratuvar ünitesini tamamladılar. Öğretmen, öğrencilerin diğer sınıflarından basit makineler hakkında bilgi sahibi olmaları nedeniyle ne kadar hevesli olduklarını belirtti. Mühendislerin basit makineleri nasıl kullandıklarını sordular ve araştırma yapmaları için zaman verildi. Öğretmen şunları kaydetti:

4. sınıf fen bilimlerinde basit makinelere odaklandığından bu STEM Laboratuvarı bu sınıf seviyesi için çok uygundu. Kaldıraç yapacağımızı söylediğimde çocuğun yüzlerinin parladığını gördüm. Bu öğrencilerin çoğu bir çalışma sayfası hazırlamıştı ancak uygulamalı bir araştırma yapmamıştı. Fen bilgisi öğretmenine gelecek yıl daha fazla işbirliği yapacağımızı, o basit makineleri öğretirken ben de bu STEM laboratuvarını öğreteceğimi söyledim.

Beşinci sınıf öğrencileri de Simple Machines laboratuvar ünitesini tamamladılar ancak yaşları ve deneyimleri, bu üniteyle dördüncü sınıf öğrencilerinden farklı bir şekilde ilgilendiklerini gösterdi. Öğretmen, bu öğrenci grubunun erken bitirdiğini ve “seçim tahtası” etkinliklerini kendi başlarına keşfetmek için kullandıklarını belirtti.

5. sınıfın heyecan verici ve ilgi çekici aktivitelere ihtiyacı var ve bu STEM Laboratuvarı tam da buna uygun. Öğrencilerin yere çıkıp kaldıracı kullanarak farklı ağırlıkları nasıl kaldıracaklarını denemek istediklerini keşfettim. Ayrıca 4. sınıftan farklı olarak bu öğrencilerin arka plan bilgisine sahip olduklarını ve ağırlıklar ekleyerek ve STEM Laboratuvarına gruptan gruba özgün bir öğrenme deneyimi sunarak STEM Laboratuvarını bir sonraki seviyeye taşıdıklarını gördüm.

Her sınıftaki öğrenciler robotik müfredatında disiplinler arası bir yaklaşımdan faydalandılar. Robotiği bilime, matematiğe veya mühendisliğe bağlayabilmek yalnızca öğrencilerin ilgisini çekmekle kalmadı, aynı zamanda kavramları daha derin bir anlayışla keşfetmeleri için bir temel sağladı. Öğretmen notları, robotik müfredatının diğer konularda öğretilen derslerle birleştirilebileceği veya senkronize edilebileceği çeşitli alanları göstermektedir; bu, robotiğin disiplinler arasında özgün bir şekilde entegre edilmesinde değerli bir sonraki adım olabilir.

Çözüm

Ülke çapındaki sınıflarda eğitimsel robot teknolojisinin kullanımı arttıkça, robot teknolojisinin öğrencilere nasıl fayda sağladığını ve robot bilimi müfredatı öğretme uygulamasından öğrenilen dersleri araştırmak hayati önem taşıyor. Bu çalışma, robotik müfredatının tüm sınıflarda neredeyse tüm STEM konularında öğrenci tutumlarını geliştirdiğini ortaya çıkardı. Ayrıca öğretmen öğrenciler için yaratıcılık, katılım, takım çalışması ve sebat gibi alanlarda ek öğrenme kategorileri algılamıştır.

Eğitsel robotiğin gerçek sınıflarda öğrencilere en fazla nasıl fayda sağlayabileceğini keşfetmeye devam etmek için, doğrudan müfredatı uygulayan öğretmenlerden öğrenmeye devam etmeliyiz. Öğretmen, tüm deneyimi yansıtarak genel çıkarımlarını aktardı:

Çocuklar daha fazlasını öğrenmek isterse daha fazlasını öğrendiğimizi keşfettim. Bunun eğlenceli olmasını istedim ve her sınıf gerçekten tamamen farklıydı (ki bu tamamen normal). Bazı öğrenciler, diğerlerinin ayrılıp kendi canavarlarını veya yaratıklarını yaratmak istedikleri yerde inşa etme hakkında daha fazla bilgi edinmek istedi. 3. sınıfın çok meşgul olduğunu gördüm; dersleri bitirmek zordu. 4.sınıflar kendi fen müfredatlarıyla bağlantılı basit makineler gibi STEM derslerini öğrenecekleri için çok heyecanlıydı. 5. sınıf, Mars'ı kodlamanın, inşa etmenin ve öğrenmenin zorluğunu sevdi. Sanırım en büyük kısmı, her sınıfın bazen bir STEM Laboratuvarı için daha fazla zamana veya araştırma için daha fazla zamana ihtiyaç duymasıydı ve ben de onlara bunu verdim. Çocuklar heyecanlandığında, ilerlemek yerine o heyecanla koşmanın ve daha derine inmenin en iyisi olduğunu keşfettim.

Bu çalışma aynı zamanda disiplinlerarası bir robotik müfredatının uygulanmasına ilişkin anlamlı bilgiler sağlamıştır. Altı haftalık programda öğrenciler birçok farklı laboratuvar ve etkinliği tamamlama fırsatı buldu. Bu, müfredatın uzunluğunun, öğrencilerin STEM tutumlarını değiştirmede ne kadar başarılı olduğunu makul ölçüde etkileyebileceğini göstermektedir. Ders iskelesi ve farklılaştırma da müfredatın başarısının anahtarıydı. Öğretmen, farklı yaşlardaki öğrencilerin farklı becerilere ve ihtiyaçlara sahip olduğunu ve müfredat planlarını her sınıfa göre kolayca ayarlayabildiğini gördü. VEX GO robot kitinin kendisi de öğrencilerin ihtiyaçlarına çok uygundu. Öğrenciler talimatları kolayca takip edebildiler, parçaları oluşturabildiler ve parçaların nasıl çalıştığını ve bağlandığını öğrendiler. Öğrenciler, robotik müfredatının normal bir okul gününün kısıtlamaları altında çalışmasını sağlamak için bir gereklilik olan, inşaatları ve laboratuvarları tek bir ders süresinde ve temizlik için zaman ayırarak tamamlayabilirler. İlköğretim yaş grubu için tasarlanmış bir robot kiti ve tam bir disiplinler arası müfredat, gerçek bir sınıfta robotik ile öğretme ve öğrenme açısından kritik öneme sahiptir.


Altın, H., & Pedaste, M. (2013). Robotik biliminin fen eğitiminde uygulanmasına yönelik öğrenme yaklaşımları. Baltık Bilim Eğitimi Dergisi, 12(3), 365–378

Benitti, FBV (2012). Okullarda robotiğin eğitimsel potansiyelinin araştırılması: sistematik bir inceleme. Bilgisayarlar & Eğitim, 58(3), 978– 988. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.10.00

Bers, MU, Flannery, L., Kazakoff, ER, & Sullivan, A. (2014). Hesaplamalı düşünme ve tamir: erken çocukluk döneminde robotik müfredatının araştırılması. Bilgisayarlar & Eğitim, 72,145–157. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.10.020.

Boakes, New Jersey (2019). Çeşitli gençleri deneyimsel STEM öğrenimine dahil etmek: Bir üniversite ve lise bölgesi ortaklığı. Uluslararası Çevrimiçi Eğitim ve Öğretim Dergisi'nde (IOJET), 6(2). http://iojet.org/index.php/IOJET/article/view/505

Cherniak, S., Lee, K., Cho, E., & Jung, SE (2019). Çocukların tespit ettiği sorunlar ve robotik çözümleri. Erken Çocukluk Araştırmaları Dergisi, 17(4), 347–360. https://doi.org/10.1177/1476718X19860557

Ching, YH, Yang, D., Wang, S., Baek, Y., Swanson, S., & Chittoori, B. (2019). STEM Entegre Robotik Müfredatında İlkokul Öğrencilerinin STEM Tutumlarının ve Algılanan Öğrenmenin Gelişimi. TechTrends, 63(5), 590–601. https://doi.org/10.1007/s11528-019-00388-0

STEM Eğitimi Komitesi. (2018). Başarıya Yönelik Bir Rotanın Çizilmesi: Amerika'nın STEM Eğitimi Stratejisi. Ulusal Bilim ve Teknoloji Konseyi, Aralık, 1–35. http://www.whitehouse.gov/ostp.

Conrad, J., Polly, D., Binns, I., & Algozzine, B. (2018). Yaz robotik kampı deneyimine ilişkin öğrenci algıları. The Clearing House: Eğitim Stratejileri, Sorunları ve İdealleri Dergisi, 91(3), 131–139. https://doi.org/10.1080/00098655.2018.1436819

Friday Eğitimde Yenilik Enstitüsü (2012). STEM Araştırmasına Yönelik Öğrenci Tutumları-İlköğretim Okulu Öğrencilerine Yönelik, Raleigh, NC: Yazar.

Kandlhofer, M., & Steinbauer, G. (2015). Eğitsel robotiğin öğrencilerin teknik ve sosyal becerileri ile bilimle ilgili tutumları üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi. Robotik ve Otonom Sistemler, 75,679–685. https://doi.org/10.1016/j.robot.2015.09.007

Kopcha, TJ, McGregor, J., Shin, S., Qian, Y., Choi, J., Hill, R., ve diğerleri. (2017). Eğitim tasarımı araştırması yoluyla robotik eğitimi için bütünleştirici bir STEM müfredatı geliştirmek. Öğrenmede Biçimlendirici Tasarım Dergisi, 1(1), 31–44. https://doi.org/10. 1007/s41686-017-0005-1

Leonard, J., Buss, A., Gamboa, R., Mitchell, M., Fashola, OS, Hubert, T., & Almughyirah, S. (2016). Çocukların öz yeterliliğini, STEM tutumlarını ve bilişimsel düşünme becerilerini geliştirmek için robot bilimi ve oyun tasarımını kullanmak. Fen Eğitimi ve Teknoloji Dergisi, 25(6), 860–876. https://doi.org/10.1007/s10956-016-9628-2

McClure, ER, Guernsey, L., Clements, DH, Bales, SN, Nichols, J., Kendall-Taylor, N., & Levine, MH (2017). STEM erken başlar: Bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik eğitiminin erken çocukluk döneminde temellendirilmesi. Susam Atölyesi'ndeki Joan Ganz Cooney Merkezi. http://joanganzcooneycenter.org/publication/stem-starts-early/

Nugent, G., Barker, B., Grandgenett, N., & Adamchuk, VI (2010). Robotik ve jeo-uzamsal teknoloji müdahalelerinin gençlerin STEM öğrenimi ve tutumları üzerindeki etkisi. Eğitimde Teknoloji Araştırmaları Dergisi, 42(4), 391–408. https://doi.org/10.1080/15391523. 2010.10782557

Renninger, KA, & Hidi, S. (2011). Kavramsallaştırma, ölçüm ve ilgi yaratma konularının yeniden gözden geçirilmesi. Eğitim Psikoloğu, 46(3), 168–184. https://doi.org/10.1080/00461520.2011.587723

Robinson, M. (2005). Robotik odaklı etkinlikler: Ortaokul fen öğrenimini geliştirebilirler mi? Bilim Bülteni, Teknoloji & Topluluğu, 25, 73–84.

Rogers, C., & Portsmore, M. (2004). Mühendisliği ilkokula getiriyoruz. STEM Eğitimi Dergisi, 5, 17–28.

Slangen, L., Van Keulen, H., & Gravemeijer, K. (2011). Öğrencilerin robotik doğrudan manipülasyon ortamlarıyla çalışmaktan neler öğrenebilirler? Uluslararası Teknoloji ve Tasarım Eğitimi Dergisi, 21(4), 449–469. https://doi.org/10.1007/s10798-010-9130-8

Tai, RH, Liu, CQ, Maltalı, AV, & Fan, X. (2006). Bilim alanında kariyer için erken planlama. Bilim, 312(5777), 1143–1144. https://doi.org/10.1126/science.1128690

Taylor, K. (2016). İşbirlikçi robotik, gruplar halinde çalışmaktan daha fazlası: öğrenci işbirliğinin öğrenme motivasyonu, işbirlikçi problem çözme ve robotik aktivitelerdeki bilimsel süreç becerileri üzerindeki etkileri. (Doktora tezi). 22 Temmuz 2021'de https://scholarworks.boisestate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2179&context=td adresinden alındı

Unfried, A., Faber, M., & Wiebe, E. (2014). Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematiğe Yönelik Cinsiyet ve Öğrenci Tutumları. Amerikan Eğitim Araştırmaları Derneği, 1–26. https://www.researchgate.net/publication/261387698

Vela, KN, Pedersen, RM, & Baucum, MN (2020). Resmi olmayan öğrenme ortamları aracılığıyla STEM kariyerlerine ilişkin algıların iyileştirilmesi. Yenilikçi Öğretme ve Öğrenme Araştırma Dergisi, 13(1). 103–113. https://doi.org/10.1108/JRIT-12-2019-0078

Wigfield, A., & Cambria, J. (2010). Öğrencilerin başarı değerleri, hedef yönelimleri ve ilgileri: Tanımlar, gelişim ve başarı sonuçlarıyla ilişkiler. Gelişimsel İnceleme, 30(1), 1–35. https://doi.org/10.1016/j.dr.2009.12.001

Ziaeefard, S., Miller, MH, Rastgaar, M., & Mahmoudian, N. (2017). Ortak robotik uygulamalı etkinlikleri: Mühendislik tasarımına ve STEM öğrenimine açılan bir kapı. Robotik ve Otonom Sistemler, 97, 40–50. https://doi.org/10.1016/j.robot.2017.07.013

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus

Last Updated: