使用 VEXcode VR 教授和學習電腦科學

計算機科學在 K-12 教育中的興起

隨著越來越多的教育系統認識到電腦科學是 21 世紀的一項基本技能，電腦科學教育正在美國和全球範圍內不斷擴大。 大約 65% 的學生將從事尚不存在的工作¹。 學習電腦科學是讓學生為今天和明天的工作做好準備的有效方法²。

使用 VEXcode VR 教授電腦科學

激勵和吸引更多學生的需要，特別是來自弱勢群體的學生，導致了許多³ 豐富⁴ 編程⁵ 環境的發展。 這些視覺化程式設計環境旨在實現互動式，並教授學生基本的電腦科學技能，例如演算法、變數和抽象。 存在許多不同的程式設計環境，研究⁶ 表明它們在教授電腦科學和 STEM 方面取得了成功。 研究也告訴我們，有一些特定的元素⁷ 可以導致這些互動式視覺環境的成功。 這些元素都被應用到了 VEXcode VR的開發中。

首先，VEXcode VR 使用程式設計作為拼圖⁸ 隱喻，為使用者提供有關如何以及在何處使用命令的提示。 這消除了許多其他程式語言和環境中常見的語法錯誤。

VEXcode VR 鼓勵學生對他們的程式進行實驗和修補⁹ ，所有這些都會帶來更高的參與度 - 在 VEXcode VR 發布的前 5 個月內，已經有超過 1000 萬個專案運行。 VEXcode VR 的其他優勢包括能夠快速運行專案、查看結果、編輯專案並再次運行。 這種緊密的回饋循環¹⁰ 已被證明是教授電腦科學的有效方法。

有效的課程 - VEX 的電腦科學 1 級 - VEXcode VR 模組課程

VEX 的 電腦科學 1 級 - Blocks with VEXcode VR 是任何人都可以教、每個人都可以學習的課程。 專為不同興趣和經驗水平的學生而設計，學生在編寫 VR 機器人程式碼時學習核心電腦科學概念。 計算機科學 1 級 - 使用 VEXcode VR的區塊中的課程和單元旨在允許學生獨立完成每節課 - 允許以多種方式實施（例如混合、同步、非同步）。

課程的介紹包括學習目標和共同目標的建立。 這個共同目標是透過每個單元開頭的介紹影片來建立的。 該影片設定了主題區域、任務和任務上下文，使教師和學生「達成共識」。 研究¹¹ 告訴我們，確保學生和教師有同樣的關注點是教學的重要部分。 此外，此方法將課程圍繞著學生建構問題解決方案¹²。 在 計算機科學 1 級 - 使用 VEXcode VR 構建塊中，重點是學生進行概念性思考，而不是僅僅“猜測和檢查”他們的答案。

然後，直接指導¹³ 透過提供有關如何學習每個單元中的課程的逐步指導來幫助學生入門。 這種仔細的學習順序¹⁴ 強調理解，而不是膚淺地涵蓋多個主題。

課程結構的其餘部分使用部分鷹架方法¹⁵ 來幫助學習者建立單元編碼挑戰的解決方案。 先前應用的直接指導突出了解決單元編碼挑戰所需的所有技能和概念。 例如，每節課都包含高品質的程式碼範例，供學生使用、學習和修改。 透過單元編碼挑戰，教師有機會了解學生在每節課中應用所學知識的情況。

形成性評估內建於每節課和每個單元中，為學生和教師提供了檢查學生理解情況和確定學習需求的機會，使教育工作者能夠適當調整教學。 形成性評量為教師提供了獲取指導教學所需的正確資訊類型的方法和機會，從而取得更高的學習成果¹⁶。 此外，使用形成性評估的教師可以更好地滿足不同學生的需求，有助於實現¹⁷ 更公平的學生成績。

VEXcode VR 和 VEX 的 電腦科學 1 級 - VEXcode VR模組課程旨在為電腦科學教室提供一系列相互連接的資源，旨在支援所有學生和教室。 此外，電腦科學和機器人技術之間的聯繫是顯而易見的。學生有能力對機器人進行程式設計以執行複雜的任務。 雖然複雜任務的執行可能是最終目的，但方法包括將這些任務分解為更小的部分，然後迭代地將它們構建在一起以創建解決方案——所有這些都是計算機科學和計算思維的基石部分。