利用课程设计提高 STEM 和计算机科学的可及性

像 CSforAll 这样的运动正在寻求解决计算机科学领域的公平和包容性问题。 CSTA Voice 最近发表了一篇文章,重点介绍了残疾学生在得到考虑和支持时如何在计算机科学课程中取得成功。

“当学生获得适当的支持和可用的工具/课程时,他们就能取得成功。 然而,对残疾学生的包容往往受到低期望以及教学和无障碍障碍的阻碍,这些障碍使他们无法充分融入。” 

- Andrew Bennett,Maya Israel,博士, & Johnny Delgado,使用 UDL4CS 交互式表提高课堂的无障碍性

本文接着介绍了 CSTA 的新 UDL4CS 交互式表 资源,以及如何使用它来支持计算机科学课堂的可访问性。 重点是制定课程和教学,为学生提供以多种方式学习、呈现和获取知识的选择。 他们概述了“成功实施的五个步骤”,作为如何充分利用课堂体验来支持所有学习者的指南。

  1. 设立明确的目标
  2. 预测学习者的需求和障碍
  3. 可衡量的成果和评估计划
  4. 教学经验
  5. 反映

整个 STEM 实验室的设计与这些步骤以及为支持不同学习者而建议的可访问性考虑因素非常一致。 下表显示了 STEM 实验室支持此实施过程的一些方式。

通用学习设计 (UDL) 步骤 参与-玩耍-分享 STEM 实验室
VEX 123 &VEX GO
学习-实践-竞争 STEM 实验室
VEX IQ(第二代) & VEX EXP
VEX CTE 工作单元
课程
1. 设立明确的目标

STEM 实验室“游戏”部分中的每项活动都以动画和解释开始,帮助教师和学生建立有关该活动的明确目标。

图像、动画和文字提供了实现目标并进行交流的选项,以确保所有学生都知道对他们的期望。

IQ 第二代和 EXP STEM 实验室从班级目标设定开始。 在观看实验室最终游戏的动画并进行讨论后,学生和教师共同制定并记录明确的学习目标。

视频、动画、讨论和工程笔记本文档为学生提供了访问和交流其目标的选项。

VEX CTE 工作单元课程中每个单元的介绍都从学生与老师共同制定学习目标开始,并将这些目标记录在他们的工程笔记本中。 这些学习目标指导学生在整个单元中实现他们的目标,并在每个单元结束时的汇报对话中用于以学生为中心的评估。

2. 预测学习者的需求和障碍

STEM 实验室的“参与”部分提供了一种获取学生先前知识并以低风险方式弥合任何知识差距的方法,为实验室活动做好准备。

每个单元的背景信息使教师能够预测他们和学生可能存在的知识差距,并通过描述性信息与学生分享以消除障碍。

IQ 和 EXP STEM 实验室的学习部分包括面向学生的带字幕教学视频,旨在帮助学生获取有关特定主题的先验知识,并以低风险的方式弥合任何知识差距。

每个视频都附有讲义,提供访问材料的附加选项以及形成性评估问题。 学生可以随时查看和重新访问这些内容,以节省成功学习所需的时间。

每个单元都提供了学生参与度问题。 它们为学生提供了一个机会来评估自己对课程概念的理解以及他们实现学习目标的进度,并向老师传达任何需求或障碍,以便老师能够相应地调整教学。

每个单元附带的教师辅导指南提供了重新教授和扩展单元以满足学习者需求的建议。

3. 可衡量的成果和评估计划

STEM 实验室的目标、标准和摘要部分提供有关如何通过实验室活动达到标准的信息。 此外,还提供了相应的实验室活动和评估目标,以确保学生在实验室期间达到学习目标。

学生以不同的方式分享他们的学习内容,从讨论到项目共享,提供表达选项来支持不同的学习者。

每节课的“竞争”部分为学生提供了一种动手、协作的方式,通过玩本课的迷你游戏来展示他们的学习成果。 学生知道他们想要完成什么,教师可以通过查看机器人在游戏中的行为来轻松了解他们是否达到了课程目标。

工程笔记本充当学习文档,并为学生提供多媒体选项,帮助他们以自己喜欢的方式展示他们的学习过程。

学生在工程笔记本中创建和记录的学习目标提供了可衡量的成果。 然后,学生在本单元末尾的“将所有内容整合在一起”活动中展示对这些目标的理解。 

最后,在汇报谈话中,学生和老师一起反思学习目标,衡量学生在每个目标上取得的进步。

4. 教学经验

STEM 实验室的“游戏”部分提供了如何为学生建模活动的分步说明,以及支持差异化和促进小组合作的提示。

学生分组完成实验室活动,让他们按照自己的节奏进行工作,并向教师提供如何通过额外练习、挑战等支持学习者的信息。

此外,单元概述中的进度指南提供了调整和扩展单元的具体方法,以最好地满足所有学生的学习需求。

每节课和最终游戏的练习和竞争周期允许学生分组工作,并根据他们选择的游戏组成部分或学习目标定制他们的竞争策略。 这种如何通过游戏来表达学习的声音和选择为学生参与提供了多种选择,从工程笔记本中的记录到机器人构建或代码的迭代,再到侦察和指导团队协作等等。

整个实验室对协作和团队合作的重视促进了所有学生的包容性,实验室说明中也给出了支持包容性对话的战术策略。

CTE 工作单元课程中的课程具有很强的支架性,为学生提供了清晰的、循序渐进的、面向学生的指导,学生可以按照自己的节奏进行学习。 

学生参与度问题让学生在教学体验中拥有自主权,因为他们表达了对学习的感受以及他们需要什么才能在整个课程中继续学习。

每个单元中的“整合”活动为学生提供了解决编码问题的方式的发言权和选择权。 最后以 Capstone 课程结束,学生使用工程设计流程来完成开放式挑战。

5. 反映

实验室的中场休息和分享部分旨在为学生提供反思机会,以多种方式检查和表达他们的学习和问题。

讨论提示与演示和项目共享相结合,为学生提供了如何以最能满足其需求的方式表达学习的选择。

本单元结束时的汇报对话为学生提供了一个机会,根据学习目标和讨论提示与老师分享他们的学习成果。

学生可以通过满足自己需求的方式参与这次会议——从多媒体演示到书面回复,再到展示和讲述他们的工程笔记本。

每个单元末尾的汇报对话为学生提供了一个机会,让他们利用工程笔记本中的文档来反思和分享他们的学习成果。 

一旦学生完成了 Capstone,他们就会回顾整个课程的工程笔记本中的文档,并使用这些信息创建他们选择的反思工件来分享他们的学习成果。

计算机科学和 STEM 的包容性是一个重要问题,我们可以在教授的每一节课中逐步努力解决这个问题。 在 VEX,我们正在努力帮助所有教师和学生实现渐进式的改进。 想要了解有关此处提到的 CSTA 资源的更多信息? 访问 CSTA 并成为会员。


参考

贝内特、安德鲁等人。 “利用 UDL4CS 互动桌提高课堂的无障碍性。” 计算机科学教师协会,CSTA Voice,2023 年 1 月 13 日,https://csteachers.org/Stories/improving-accessibility-in-the-classroom-with-the-udl4cs-interactive-table。

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