Soyut
Eğitsel robotik, öğrencilerin STEM kavramlarını anlamalarına yardımcı olmanın yanı sıra, STEM konularına ilişkin olumlu algıları erken yaşlardan itibaren artırmaya yardımcı olan entegre bir STEM yaklaşımıyla öğrencileri meşgul eder. COVİD-19 salgını patlak verdiğinde yüz yüze sınıflarda fiziksel robotlar imkansız hale geldi. Öğrencilere ve öğretmenlere her yerden kullanılabilecek alternatif bir robotik çözüm sağlamak amacıyla tanıdık bir kodlama platformuyla çalışacak şekilde hızla bir sanal robot programı geliştirildi. Bu yazıda, dünya çapında bir milyondan fazla öğrenciden elde edilen kullanım verileri, iki öğretmen vaka çalışmasıyla birlikte yorumlanacaktır. Verilerin bu kombinasyonu, sanal robotun bir öğrenme aracı ve aynı zamanda bir öğretim kaynağı olarak kullanılmasına ilişkin öngörüler sağladı. Öğretmen vaka çalışmaları aynı zamanda bu tür öngörülemeyen koşullarda öğretimi kolaylaştıran bir dizi kritik ihtiyacı da ortaya çıkardı. Son olarak, bu veriler, sanal robot öğrenme ortamının, öğrencilerin yinelemeli programlama konusunda güven kazanmalarına, eğitsel robotiğe yönelik heyecanı artırmalarına ve öğretmenlere ileriye yönelik oldukça esnek bir öğretim seçeneği sunmalarına yardımcı olmak için fiziksel bir robota simbiyotik bir iltifat olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Anahtar kelimeler
Sanal robot, eğitim robotiği, robotik öğretimi, COVİD-19 çözümleri, STEM eğitimi, bilgisayar bilimi, programlama
giriiş
Robotik ve bilgisayar bilimi, son yıllarda ulusal raporlar ve politikaların teşvikiyle Amerika Birleşik Devletleri'nde ilkokul ve ortaokullara (anaokulundan 12. sınıfa kadar) 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 bir küresel ekonomiye tam anlamıyla dahil olmak için giderek daha hayati hale geldiğini ve herkesin bu bilgiye sahip olmasının kritik önem taşıdığını belirtti. STEM konularında yüksek kaliteli eğitime erişim. Ulusal Bilim ve Teknoloji Konseyi'nin STEM Eğitimi Komitesi, 2018 yılında STEM eğitimi için federal bir stratejinin ana hatlarını çizen bir rapor yayınladı. Bu rapor şunu belirtmektedir: “STEM eğitiminin karakteri, bir dizi örtüşen disiplinden, öğrenme ve beceri gelişimine yönelik daha entegre ve disiplinler arası bir yaklaşıma doğru evrilmektedir. Bu yeni yaklaşım, akademik kavramların gerçek dünyadaki uygulamalar yoluyla öğretilmesini içerir ve okullarda, toplumda ve işyerinde resmi ve resmi olmayan öğrenmeyi birleştirir. Eleştirel düşünme ve problem çözme gibi becerilerin yanı sıra işbirliği ve uyum sağlama gibi sosyal becerileri de kazandırmayı amaçlıyor." STEM öğrenimine yönelik bu ulusal odaklanmaya, STEM konuları için teknolojinin sınıfa nasıl daha iyi dahil edilebileceği konusunda eğitim ortamlarında artan araştırma ve yenilikler eşlik etmiştir.
Robotik, öğrencilerin STEM kavramlarını keşfetmeleri için uygulamalı bir yol sağlar. Temel STEM konuları, ileri üniversite ve lisansüstü eğitim için temel ön koşullar olduğu ve iş gücünde teknik becerileri artırdığı için ilköğretim ve ortaöğretimde önemli konulardır1. 2 meta analizi, genel olarak eğitim robotiğinin belirli STEM kavramlarına yönelik öğrenmeyi artırdığını ortaya koydu. Birçok yaş grubunda yapılan çalışmalar, robotiğin öğrencilerin STEM konularına olan ilgisini ve olumlu algılarını artırdığını ortaya koymuştur3, 4, 5, bu da okul başarısını artırarak fen bilimleri derecesi başarısını ilerletmektedir6, 7, 8. Lise öğrencileri için robotik, üniversiteye hazır olma ve teknik kariyer becerilerini desteklemek amacıyla kullanılmıştır9, 10, 11, ilkokul öğrencilerine ise sorgulama ve problem çözme becerilerini geliştirmek ve STEM konularına ilişkin olumlu algıları teşvik etmek amacıyla tanıtılmıştır12, 13. Eğitsel robotiğin tanıtılması,sınıftan itibaren STEM konularınaolumsuz tutumlar oluşturmaya başlayabilen küçük öğrencileroldukça faydalı olmuştur. Genç öğrenciler bütünleşik öğrenme ortamından faydalanıyor ve erken yaşta başarı deneyimleri yaşayarak STEM konularına karşı daha olumlu tutumlar geliştiriyorlar15.
Araştırmalar ayrıca robotik biliminin öğretmenlik öncesi eğitiminde kullanılmasının öğretmenlerin öz yeterliliğini, içerik bilgisini ve hesaplamalı düşünme becerilerini artırdığını göstermiştir16. Robotiğin faydalarının öğrencilerde olduğu kadar öğretmenlerde de bulunacağı mantıklı olsa da, robotiğin örgün öğretmen eğitimine girişi hala sınırlıdır. Birçok ülkede, geleneksel öğretmen eğitimi fen ve matematikte disiplin tabanlı konulara odaklanıyor ve bu da çoğu öğretmenin mühendislik ve teknoloji alanlarında yetersiz kalmasına17ve resmi öğretmen eğitiminde ele alınmayan STEM konularını öğretme veya STEM disiplinleri arasında bağlantı kurma konusunda daha az özgüvene sahip olmasına neden oluyor18, 19. Bybee20 Öğretmen eğitiminde STEM konularının bu şekilde sınırlandırılmasının, özellikle K-8 eğitiminde mühendislik ve teknolojinin yeterince temsil edilmemesine yol açtığını belirtti. Öğretmen eğitimine robotik biliminin dahil edilmesinin faydalarıuygulama toplulukları aracılığıyla sürekli mesleki gelişim ve gayrı resmi öğrenme yoluyla bir alternatif elde edilebilir. Bandura21 sosyal öğrenme bağlamlarının kritik yönünü dile getirmiş ve bu kavramdan yola çıkarak Lave ve Wenger22 uygulama toplulukları (CoP) kavramını ortaya koymuştur. Bir CoP'ta üyeler, bir alandaki ortak ilgi alanları etrafında bir araya gelir, bir topluluk oluşturur ve beceri ve bilgiyi daha da geliştirmek için araştırma ve içgörüleri paylaşırlar; böylece bir uygulama geliştirilir22. Resmi öğretmen eğitiminde robotik yerine, resmi olmayan öğrenme ve CoP'ler öğretmenlere ve dahası öğrencilere benzer faydalar sağlayabilir.
Ne yazık ki COVID-19 salgını, dünya çapında yüz yüze eğitimde yaygın bir küresel kesintiye neden oldu ve dünya çapındaki neredeyse tüm öğrencileri etkiledi23. VEX eğitici robotik hattı tarafından kullanılan robotik müfredat da dahil olmak üzere çoğu robotik STEM müfredatının temel bir parçası olan uygulamalı öğrenme deneyimleri askıya alındı. Öğrencilerin STEM konularıyla özgün ve anlamlı bir şekilde etkileşime geçmesine yardımcı olabilecek sanal bir öğrenme ortamını hızlı bir şekilde sağlamak için uzaktan öğrenme çözümlerine ihtiyaç vardı. VEX Robotics, fiziksel bir robotla benzer şekillerde kullanılabilecek sanal bir robota sahip bir platform olan VEXcode VR'yi (bundan sonra yalnızca "VR" olarak anılacaktır) hızla yarattı.
Bu makale, bu küresel kesinti sırasında bu sanal ikamenin nasıl olduğuna dair fikir edinmek için VR platformu tarafından toplanan kullanım verilerini inceleyecektir. Öğretmenlerin sanal gerçekliği uzaktan öğrenme ortamlarında nasıl uyguladıklarına dair bağlam sağlayan iki örnek olay da sunulacak. Bu makalenin iki temel araştırma sorusu şunlardır:
- Kullanım verileri ve öğretmen vaka çalışmaları, COVID-19 salgınının ardından öğrencilerin VR ile öğrenimine ilişkin hangi bilgileri ortaya çıkarabilir?
- Öğretmenler sanal gerçekliğin sınıfta uygulanması konusunda ne gibi bilgiler sağlayabilir?
COVID-19'un yarattığı kaos özellikle eğitimciler tarafından hissedildi. Yüz yüze öğrenme için tasarlanan onlarca yıllık deneyim ve dersler anında altüst oldu, ancak bu kesinti aynı zamanda eğitimcileri yeni araçlar ve öğretim yöntemleri denemeye de teşvik etti. Alınan kararları ve elde edilen sonuçları, yenilikçi çözümlere öncülük eden eğitimcilerin bakış açısından anlamak, ilerleyen süreçte robotik ve STEM konularında öğrencilerin öğrenmesini güçlendirmek için yeni teknolojinin nasıl dahil edileceğine dair içgörü sağlayabilir.
Yöntemler
VEXcode VR. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki okullar Mart 2020'de kapandığında, öğrencilerin uzaktan çalışırken robotik ve STEM konularıyla meşgul olmasını sağlayacak bir çözüme ihtiyaç vardı. VR, çoğu okulun sanal formata geçmesinden yalnızca birkaç hafta sonra, 2 Nisan 2020'de geliştirildi ve piyasaya sürüldü. VR Aktiviteleri, içerik standartlarına uygun disiplinlerarası derslerle diğer robotik müfredatlarla tutarlı olacak şekilde oluşturuldu. VEXcode VR kodlama platformu, Şekil 1'de görüldüğü gibi sanal arayüzün eklenmesiyle öğrencilerin normalde fiziksel robotlarla kullanacağı kodlama ortamıyla aynıdır. Öğrenciler, fiziksel bir robot yerine, aktiviteye göre değişen tematik bir "oyun alanında" sanal bir robotu kontrol etmek için projeler oluştururlar. Kodlamaya başlayan öğrenciler blok tabanlı programlamayı kullanır, ileri düzeydeki öğrenciler ise Python tabanlı metin kullanır.
Şekil 1. Mercan Resifi Temizleme Etkinliği için VEXcode VR platform arayüzü.
VR etkinlikleri, sanal bir robotu kontrol etmenin temelini oluşturan bilgisayar bilimi becerilerini bilim veya matematik konularıyla birleştirerek disiplinler arası olacak şekilde oluşturuldu. Bu VR etkinlikleri boyunca öğrenciler yalnızca programlamayı değil, aynı zamanda bilimsel sorgulamayı, matematiksel düşünmeyi ve teknik okuryazarlığı da öğreniyorlar; bunların hepsi bütünleşik bir STEM çerçevesinin bileşenleridir19. COVID-19'un getirdiği benzersiz koşullar, öğrencilerin harmanlanmış, eşzamanlı veya eşzamansız ortamlarda derslerde bağımsız olarak çalışabilmelerini gerektirdi. Bunu başarmak için öğrencilere öğrenme hedefleri ve etkinliğin amacı tanıtılır. Daha sonra doğrudan öğretim, öğrenmeyi anlamaya yönelik sıraya koymak için adım adım öğretim ve kasıtlı iskele sağlamak amacıyla kullanılır24, 25. Daha sonra öğrencilere son kodlamaçözmelerine yardımcı olacak hedefliverilir Öğrenciler robotik ve kodlamanın pratik, disiplinler arası sorunları çözmek için kullanıldığını öğrenirler. Örneğin, Mercan Resifi Temizleme Etkinliğinde öğrencilerden, güneş enerjisiyle şarj edilen pilleri bitmeden önce mümkün olduğu kadar çok çöp toplamak için robotlarını bir mercan resifinin etrafında yönlendirmeleri istenir. Kirlilik, yarının öğrencileri tarafından çözülecek küresel bir sorundur ve bu özgün, senaryoya dayalı projelere katılmak, öğrencilerin bilgisayar bilimi becerilerini disiplinler arasında uygulamalarına yardımcı olur.
Şekil 2. Mercan Kayalıkları Temizleme Faaliyetinin görev bağlamı.
Öğrencilerin eğitmenlerinden ayrı oldukları düşünüldüğünde, bölünmüş dikkati ve bilişsel yükü azaltmak için sanal ortamın mümkün olduğunca sorunsuz olması gerekiyordu27, 28. Öğrenciler komutları projelerine sürükleyip bırakabilir ve aynı pencerede robotlarının VR oyun alanında gezinmesini izleyebilir. Öğrenciler robotlarının oyun alanında nasıl hareket ettiğini görmek için her eklemeden sonra projeyi çalıştırarak aynı anda istedikleri sayıda blok ekleyebilirler. Bu, öğrencilere anında geri bildirim ve erken başarı duygusu sağlar.
Ayrıca uzaktan öğrenme, VR'nin üstesinden gelmesi gereken pratik engeller yarattı. Okul bilgisayarlarında çoğu zaman uygulama indirme konusunda kısıtlamalar vardır ve bu durum, bırakın öğrencilerin okul bilgisayarlarından uzak olduğu durumları bir yana, en normal koşullarda bile bir programın eklenmesinin engel teşkil etmesine neden olur. Ancak öğrencilerin işlerini yapmak için okul bilgisayarlarına bile erişimleri olmayabilir. VR'ye erişimi en üst düzeye çıkarmak için program tamamen web tabanlı olacak (indirme veya eklenti gerektirmez) ve öğrencilerin onu kullanabilme olasılığını artırmak için birçok farklı cihaz türünde çalışacak şekilde tasarlandı.
Sonuçlar
Kullanım Verileri. Sunulan veriler Google Analytics tarafından sağlanmaktadır. VEXcode VR tamamen tarayıcı tabanlı olduğundan, bu sanal robot ortamının küresel olarak nasıl kullanıldığına dair fikir veren bir dizi farklı ölçüm vardır. Nisan 2020'deki lansmanından bu yana, VR kullanıcılarında aylık bir artış oldu ve bu sayı 150'den fazla ülkede 1,45 milyondan fazla kullanıcıya ulaştı.
Figür 3. Dünya çapında VR kullanıcısı olan ülkeler.
COVID-19 ve VR sürümünün zaman çizelgesi göz önüne alındığında, zaman içindeki kullanımı da inceledik. Şekil 4'te gösterildiği gibi, kullanıcıların sayısı piyasaya sürüldükten kısa bir süre sonra hızlı bir şekilde arttı, ardından öğrencilerin okul dışında olduğu yaz aylarında azaldı. Tipik okula dönüş ayları (Ağustos/Eylül), okul yılının geri kalanında da devam eden önemli bir artış gördü. Kullanıcı sayısındaki dönemsel düşüşler, hafta sonları ve tatil dönemlerinde kullanımın daha az olduğunu göstermektedir.
Şekil 4. VR'nin kullanıma sunulmasından bu yana zaman içindeki kullanıcı sayısı.
Proje, öğrencilerin bir ders veya meydan okuma için oluşturdukları bir programdır. Projelerin çalıştırılması için kaydedilmesine gerek yoktur ancak kaydedilen bir proje, kullanıcının daha sonra geri dönebilmesi için indirilir. 2,52 milyondan fazla kayıtlı program vardı. Ancak bir projenin çalıştırılması için kaydedilmesine gerek yoktur. VR tamamen tarayıcı tabanlı olduğundan, bir projeyi düzenlemek ve test etmek "BAŞLAT" seçildiğinde hemen gerçekleşir. Yazılımda 84 milyondan fazla proje çalıştırıldı; bu da öğrencilerin projelerini sık aralıklarla test ettiğini gösteriyor. Bu anında geri bildirim döngüsü nedeniyle öğrenciler, fiziksel bir robotla çalışmaya kıyasla çok daha hızlı bir şekilde deneme ve yineleme fırsatına sahip oldu. Bu yinelemeli süreç öğrenci öğrenimi için iyi bir göstergedir, çünkü birden fazla yinelemenin öğrenci katılımını ve ilgisini koruduğu gösterilmiştir29.
| VEXcode VR Verileri | |
|---|---|
| Kullanıcılar | 1.457.248 |
| Kaydedilen Projeler | 2.529.049 |
| Projeleri Çalıştır | 84.096.608 |
| Ülkeler | 151 |
Tablo 1. Nisan 2020 ile Nisan 2021 arasındaki tüm VEXcode VR kullanım verileri.
Sertifikasyon Verileri. VR programının kendisine ve ona eşlik edecek müfredata ek olarak VR, VEXcode VR Eğitimci Sertifikasyon Kursu ile CS adı verilen ücretsiz bir öğretmen eğitimini de içerir. Haziran 2020'deki lansmanından bu yana 550'den fazla eğitimci, VEX Sertifikalı Eğitimci olmak için 17 saatten fazla müfredat ve destek içeren sertifikayı tamamladı. Sertifika kursu, bilgisayar bilimi veya robot bilimi konusunda hiçbir deneyimi olmayan öğretmenleri hazırlamayı amaçlayan 10 ünite materyal içerir. İçerik, programlamanın temelleri, VR robotunun nasıl kodlanacağı, VR etkinlikleriyle nasıl öğretileceği ve VR'nin sınıfta nasıl uygulanacağı gibi konuları kapsamaktadır. Şekil 5, Haziran 2020'den Mart 2021'e kadar hem aylık hem de kümülatif olarak sertifikalı eğitimcilerin sayısını göstermektedir. Verilerdeki eğilimler, Ağustos, Eylül ve 2020 Ekim aylarını kapsayan okula dönüş döneminde sertifikalı eğitimci sayısının arttığını gösteriyor.
Vaka Çalışması 1
Aimee DeFoe, Pittsburgh, ABD'de geleneksel ve yenilikçi öğretme ve öğrenme yöntemlerini birleştiren küçük bir özel okul olan Kentucky Avenue School'un müdürüdür. Çoğu okul gibi Kentucky Avenue Okulu da COVID-19 nedeniyle kesintiye uğradı ve koşulların nasıl değişeceğini bilmeden 2020 Sonbahar eğitim yılının başlangıcı için alternatif planlar belirlemek zorunda kaldı. Yılın ilk altı haftası tamamen sanal olarak öğretildi ve geri kalan yıl, öğrenci gruplarının dönüşümlü olarak yüz yüze ve uzaktan eğitim aldığı karma bir formatta geçti. Öğrenciler evde öğrenirken bile, öğrencilerin sınıf ortamında olduğu gibi aynı problem çözme ve eleştirel düşünme etkinliklerine katılmaya devam etmeleri çok önemliydi.
Aimee, çeşitli nedenlerden dolayı altıncı ve yedinci sınıf öğrencileriyle VR kullanmayı seçti. VR tamamen sanal bir öğrenme ortamı olduğundan öğrenciler, öğrenme faaliyetlerini etkileyen politika değişiklikleri olmadan ev ve okul arasında geçiş yapabilecekti. Blok tabanlı kodlama ortamı, kodlamaya yeni başlayan öğrenciler için korkutucu olmayacaktı ve farklı deneyim düzeylerine göre tasarlanmış etkinlikler vardı. Ayrıca öğrencilerin VR robotlarını heyecan verici ve motive edici bulacağına inanıyordu ve kendisi de bunun doğru olduğunu tespit etti. Aimee, öğrencilerin VR'dan neler elde edeceğini umduğunu düşünürken şunları söyledi:
VR kullanmanın, fiziksel robotları kullanmak kadar titiz, zorlayıcı ve heyecan verici olacağını ve öğrencilerimin bir deneyimi kaçırmış gibi hissetmeyeceklerini, bunun yerine yeni bir tür kodlama deneyimi kazanacaklarını umuyordum. bir o kadar da heyecan verici. Sınıfta tekrar etmeleri, zorlukların üstesinden gelmeleri ve sonunda başarıya ulaşmaları gerektiğinde hissedecekleri başarının aynısını hissetmelerini istedim.
Tek robotik öğretmeni olan Aimee, okulun başlangıcı ile kış tatili arasında haftada bir kez 23 öğrenciye toplam 15 ders veriyordu. Öğrenciler “Bilgisayar Bilimi Seviye Bir Bloklar” dersiyle başladılar. Aimee ilk üniteyi öğrencilerle grup olarak çalıştı, ancak geri kalan derslerde öğrencilerin kendi hızlarında çalışmalarına izin verdi ve kolaylaştırıcı olarak hareket etti. Çoğu öğrenci ek okyanus temizleme etkinliğiyle birlikte yedi ila dokuz üniteyi tamamladı.
Aimee, öğrencilerin derslerdeki zorluklar karşısında oldukça motive olduklarını gördü; o kadar ki bazen dersi sistematik bir şekilde işlemelerini sağlamak zor oluyordu. Dikkat veya okuma konusunda zorluk yaşayan bazı öğrencilerin ek desteğe ihtiyacı vardı ve büyük/küçük ve Boolean kavramları zorlayıcıydı. Ancak çoğu öğrenci doğru miktarda zorluk, mücadele ve başarıya sahipti. Öğrenciler derse döndüklerinde fiziksel robotlarla çalışma fikri karşısında heyecanlandılar. Aimee, VR ile çalıştıktan sonra şunları kaydetti: "Hiç şüphesiz herkes kendinden daha emin bir kodlayıcı olarak sınıftan ayrıldı."
Vaka Çalışması 2
Mark Johnston, ABD'nin El Paso kentindeki Bel Air Ortaokulunda yedinci ve sekizinci sınıf öğrencilerine ders veriyor. Mark, STEM 1 dersi için yaklaşık 100 öğrenciye Otomasyon ve Robotik ile Tasarım ve Modelleme konularında Project Lead the Way Gateway dersleri veriyor. STEM 1 kursu, VEXcode IQ (küçük öğrenciler için plastik bir robot kiti) ile temel mekaniği ve temel kodlamayı öğretmek için VEX IQ robotunu içeriyordu. Bu ders güz döneminde veriliyor, dolayısıyla başlangıçtaki COVİD-19 kesintisi bahardaki robot bilimini etkilemedi. Ancak 2020 yılının Nisan ayında Mark VEX VR robotunu gördü ve onunla çalışmaya başladı. "VR'nin aynı kurulumu (ör. VEXcode) kullandığını gördüğümde çok heyecanlandım çünkü potansiyeli gördüm; halihazırda yapmakta olduğum işe mükemmel bir şekilde uyacağını BİLİYORUM bir yapboz parçası gibi. VR, Python'u içerecek şekilde güncellendiğinde daha da heyecanlandım." Mark, diğer öğretmenler için eğitim videoları hazırladı ve sosyal medya platformlarında büyük bir takipçi topladı. Mark, kâr amacı gütmeyen kendi eğitim şirketi aracılığıyla, 2020/21 öğretim yılına hazırlık amacıyla öğretmen eğitimine ek olarak öğrencilere VR konusunda ücretsiz bir yaz kampı teklif etti.
Belirsiz öğretim koşulları plan yapmayı zorlaştırır. "Uzaktan eğitimin 2020/21 öğretim yılında da devam edeceğini fark ettiğimde, önce tasarım, ardından robot bilimi… öğretmeye karar verdim ancak pek çok şey henüz havadaydı, herhangi bir şey planlamak zordu. Şahsen geri mi döneceğimizi yoksa çevrimiçi olarak mı devam edeceğimizi bilmiyordum; o zamanlar çok az bilgi açıktı. Sonunda robot bilimi ile tasarımı bir araya getirdim ve bir veya iki gün önceden planlama yaptım." Mark, VR'yi okul yılının başında (2021'e kadar %100 uzak kalacaktı) siteden farklı aktiviteler seçerek kullanmaya başladı. Farklı deneyim seviyeleri ve düzenlenebilir talimatlar olduğu için bu da işe yaradı. Bilgisayar Bilimi Seviye 1 - Bloklar dersi yayınlandığında öğrencilere dersin tamamını anlattı ancak bir dahaki sefere dersleri daha kısa derslere ayıracağını belirtti. VR kullanmak, doğası gereği yüz yüze robotik derslerinden farklıydı ancak yine de Mark'ın bu dersler için belirlediği bir dizi temel hedef vardı:
- Öğrencilere VEXcode'u tanıtın
- Programlama konusunda güven oluşturun (öz yeterlilik)
- Programlama fikirlerini/kelimelerini tehdit edici olmayan bir şekilde tanıtın
- Farkında olmadan matematiği kullanmaları için onları “kandırın”;)
- Öğrencilerden verilen kısıtlamalarla iyi tanımlanmış problemleri çözmelerini isteyin
- İyi tanımlanmamış problemler ortaya koyun
- “Başarısız ol ve tekrar dene” tutumunu teşvik edin
- Problem çözmeyi eğlenceli tutun
Sanal deneyim farklı olsa da Mark, VR kullanmanın belirgin avantajlarını buldu. Öğrenciler RobotC'ye (diğer robotlarla kullanılan başka bir kodlama dili) kıyasla VR kullanarak deney yapmaktan çok daha az korktular. Mark ayrıca bir STEM etkinliğinin ne kadar iyi olduğunu belirlemek için öğrencilerin bir "kazanma" elde etmelerinin ne kadar sürdüğüne ilişkin bir ölçüm kullanıyor ve şunu belirtiyor: "Öğrencinin olumlu bir sonuç alması çok uzun sürerse, bu sonuçları elde tutmak çok daha zor olur." nişanlı."
VR'da keşif ve aktif katılımı teşvik eden bir yakınlık vardı. Mark, bu tür bir "kazanmayı" öğrencilere VR'yi tanıtma örneğiyle anlatıyor:
Ben: “Herkes yeni bir sekme açıp vr.vex.com adresine gidin. Herkes siteyi görüyor mu? İyi. Şimdi robotun ileri gitmesini sağlayın.”
Öğrenci: “Nasıl?”
Ben: “Bak bakalım…çözebilecek misin?”
Öğrenci: “Anladım!”
Ve sonra bağlandılar! O zamana kadar çoğu bana her türlü farklı şeyi nasıl yapacağımı soruyor. Kelimenin tam anlamıyla benden onlara öğretmemi istiyorlar!
Sonuçlar ve tartışma
Öğrenme Aracı Olarak VR. Hem kullanım verileri hem de örnek olay çalışmaları, VR'nin COVID-19 salgını sırasında bir öğrenme aracı olarak nasıl çalıştığına dair ilk araştırma sorusuna dair fikir veriyor. En basit sonuç, kullanım hacminden kaynaklanmaktadır; VR platformunun dünya çapında bir milyondan fazla öğrenci tarafından kullanılması, sanal robotik ortamın bir kriz durumunda yüz yüze öğrenmenin yerine iyi bir alternatif olarak iyi çalıştığını gösteriyor. Yürütülen projelerin sayısı (84+ milyon) bireysel kullanıcı sayısı dikkate alındığında da şaşırtıcı bir bulguydu. Ortalama olarak kullanıcılar 57 proje çalıştırmasını tamamlıyor ve bu da yüksek düzeyde test ve yineleme gösteriyordu. Öğrencilerde “dene ve tekrar dene” tutumu geliştirmenin önemi göz önüne alındığında bu oldukça umut verici bir sonuçtur. Öğrencilerin öğrenmesi gereken kritik bir ders olan VR etkinliklerini çözmenin birden fazla olası yolu vardır. Öğrenciler bir soruna birden fazla çözüm olduğunu anladıklarında, öğretmenlerinden geri bildirim isteme olasılıkları artabilir ve ayrıca öğrendikleri şeyleri daha iyi anlayabilirler30.
Örnek olay incelemelerinden, VR'nin düşük riskli bir öğrenme ortamı olarak çalıştığı da doğrulanıyor. Aimee, öğrencilerinin kendilerine daha çok güvenen kodlayıcılar olduklarını ve fiziksel robotlarla çalışmayı sabırsızlıkla beklediklerini belirtti. Mark, öğrencilerin VEXcode VR'de kod yazarken deney yapmaktan daha az korktuklarını ve bu ortamda "kazanma" hissinin dolaysız olduğunu fark etti. Bu öğretmen gözlemlerini ham kullanım verileriyle birlikte değerlendirdiğimizde, sanal robot ortamının öğrencilerin öğrenme süreçlerinde deney yapma ve tekrarlama konusunda kendilerini daha özgür hissetmelerini sağladığını ve genel olarak robotiğe ilişkin olumlu algıları artırdığını doğruluyor gibi görünüyor.
Öğretmenlerden Dersler. Öğretmenlerin VR'nin sınıfta uygulanması konusunda ne gibi içgörüler sağlayabileceğine ilişkin ikinci araştırma sorusunu ele aldığımızda, vaka çalışmalarından birçok ortak nokta tespit edebiliriz. Her iki vaka çalışması da öğretmenlerin COVID-19 sırasında nasıl kararlar aldığına ve çözümleri nasıl uyguladığına ilişkin bilgilerin yanı sıra sanal ve hibrit bir ortamda öğrencilere etkili bir öğrenme çözümü sağlamak için neye ihtiyaç duyulduğuna dair bilgileri ortaya çıkardı. Bu temalar arasında esnek çözümler, süreklilik, müfredat ve destek yer alıyor. Öğretmenlerin desteklenmesi öğrencileri de desteklediği için bu bulgular tüm teknoloji çözümlerinin bir gereği olarak değerlendirilmelidir.
Öğretim koşullarıyla ilgili belirsizlikler göz önüne alındığında hem Mark hem de Aimee esnek çözümlere ihtiyaç duyduklarını belirtti. Uzaktan öğrenme, yüz yüze öğrenmeye veya aradaki bir biçime dönüşebilir. VR her ortamda kullanılmaya devam edebilir ancak yaklaşımında da esneklik sağlayabilir. Öğrenciler, Mark'ın etkinliklerde ve kursta kullandığı gibi yapılandırılmış öğretmen liderliğindeki derslere veya Aimee'nin tanımladığı gibi kendi hızlarında öğrenci liderliğindeki öğrenime katılabilirler. Öğretmenlerin ayrıca hem etkinlikler hem de tüm öğrencilerin ihtiyaçlarını karşılayacak programlama dilleri türü açısından deneyim düzeyinde esnekliğe ihtiyaçları vardı.
Her iki örnek olayda da öğrenmenin sürekliliğinin önemli olduğu belirtilmiştir. Aimee, öğrencilerin VR'de çalıştıktan sonra, yüz yüze öğrenme yeniden başladığında bekleyen VEX V5 robotlarıyla çalışmaya başlamanın heyecanını yaşadıklarını belirtti. VR, fiziksel robotlarla çalışmaya yönelik bir basamak görevi görüyor, öğrencilerin heyecanını ve olumlu algılarını artırıyordu. Mark ayrıca VEXcode'un VR'den IQ'ya kadar sürekliliğinin kendisi için çok önemli olduğunu belirtti: "VEX'in 3. sınıftan üniversiteye kadar olan ilerlemeyi tamamen VEXcode kullanarak takip etmenin ne kadar harika olduğunu size anlatamam! Ve VR ile bunu evden öğrenmeye başlayabilirler!”
Müfredat ve destek, öğrenmede gelişen bu öğretme durumunda VR'nin başarısı için açıkça kritik öneme sahipti. VR üniteleri, öğrencilerin öğrenmesi için tüm içeriğin yanı sıra dersleri öğretmek için gereken materyali de sağladı. Öğretmenlerin tamamının bilgisayar bilimi ve kodlama konusunda geçmişi yoktur. Aimee, blok tabanlı programın öğrencilerinin yanı sıra kendisi için de korkutucu olmadığını kaydetti. Mark ayrıca bilgisayar bilimi öğretmeye pek alışık olmadığını ve öğretmeden önce dersleri kendisinin öğrenmesi gerektiğini söyledi. Ancak Mark şunu kabul etti: "Yarın her şey 'normale' dönerse, artık sınıfımın programlama bölümlerini daha güvenle öğretebileceğim." VR'nin müfredatı ve programlanması için öğretmen desteği, VR'nin sınıfta uygulanması için hayati öneme sahiptir.
Dijital öğrenme sadece öğrenciler için değildir; öğretmenler aynı zamanda teknoloji ve sosyal medya aracılığıyla öğretim uygulamaları ve kaynakları hakkında bilgi edinmek için de ulaşıyor. Yaklaşık 50 ülkedeki öğretmenler VR sertifikasını tamamladı. VR çevresinde küresel bir uygulama topluluğu oluşuyor. Mark, sosyal medyada VR'da videolar yayınlamaya başladı ve kısa sürede binden fazla takipçiye sahip oldu; VR ile yaptığı çalışmalar sayesinde Slovenya ve Tayvan'daki öğretmenlerle arkadaşlık kurdu. Öğretmenler deneyimlerini ve uygulamalarını paylaştıkça, öğrenciler de sonuçta bu resmi olmayan öğretmen destek gruplarından faydalanırlar. Uygulama toplulukları, eğitimsel robotiğin mevcut durumu ile bu teknolojinin resmi öğretmen eğitimine dahil edilmesi arasında bir köprü oluşturabilir. Sertifikasyon kursunu tamamlayan 550'den fazla öğretmen veya resmi olmayan öğrenme toplulukları gibi mesleki gelişim yoluyla daha fazla öğretmen eğitsel robotiğe aşina oldukça, daha fazla öğrenci entegre STEM öğrenimiyle tanışacaktır.
Çözüm
VEXcode VR, büyük belirsizliklerin olduğu ve acil çözümlere büyük ihtiyaç duyulduğu bir dönemde yaratıldı. Acil durumlarda yenilikçi çözümler ortaya çıkabilir. VR, 150'den fazla ülkede 2,52 milyondan fazla projeyi kurtaran ve 84 milyondan fazla projeyi yürüten 1,45 milyondan fazla kullanıcıya dokundu. Pandemi dünya çapında öğrenci ve öğretmenleri etkilemiş olsa da VR, öğrencilerin ve öğretmenlerin fiziksel engellere bakılmaksızın robotik ve bilgisayar bilimi kavramlarıyla etkileşime geçmesini sağladı. Öğretmen vaka çalışmalarından esneklik, süreklilik, müfredat ve destek temalarının bu kadar belirsiz ve zorlu koşullarda teknolojiyle öğretim için önemli olduğu belirlendi.
Bu benzeri görülmemiş dönemden itibaren, VR'nin yaratılmasından ve uygulanmasından öğrenilen dersler, VR'nin gelecekte kullanılmasına yönelik yolları göstermektedir. Öğretmen vaka çalışmaları ile birleştirilen kullanım verileri, öğrencilerin sanal ortamda kodlama yaparken tekrarlama konusunda daha az çekingen hissettiklerini göstermektedir. Bu, VR'nin fiziksel robotlarla birlikte kullanılabilecek değerli bir iskele aracı olabileceğini gösteriyor. Bu aynı zamanda esneklik ihtiyacıyla da desteklenmektedir; VR'yi fiziksel bir robotla birlikte bir öğrenme aracı olarak kullanmak, evde kolay bir seçeneğin yüz yüze fiziksel robotik müfredatını tamamladığı optimal, esnek bir robotik öğrenme ortamı sağlayabilir. Pandemi sonrası dünyada öğretmenlerin sanal ve fiziksel robotları nasıl birleştirebileceklerini araştırmak için gelecekteki araştırmaları sabırsızlıkla bekliyoruz.
Teşekkürler
Öğretmenlik deneyimlerini ve değerli görüşlerini paylaştıkları için Aimee DeFoe ve Mark Johnston'a minnetle teşekkür ederiz.