كيف ساعد استخدام الروبوتات الطلاب في المرحلة الابتدائية على حب العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)

تعد البرمجة مهارة ضرورية في عالم اليوم ، ولكن إتقانها يمثل تحديًا نسبيًا ، خاصة بالنسبة للأطفال. تعقيدها ليس بالضرورة لأنه غير مفهوم ، ولكن لأنه مفهوم جديد لمعظم الطلاب. هذا هو الحال بشكل خاص بالنسبة للطلاب في مدارس المدينة الداخلية حيث تندر التكنولوجيا حتماً بسبب عوامل نظامية خارجة عن سيطرة الطلاب.

مع توفر العديد من لغات البرمجة ، قد يستغرق الأمر وقتًا لاختيار نقطة البداية. لقد وجد اختصاصيو التوعية حلاً لهذه المشكلة: التلعيب. منصات مثل المبرمج Z تقدم خدمات البرمجة الافتراضية حيث يمكن للأطفال تعلم الكود من خلال الألعاب. هذه الألعاب تجعل تعلم البرمجة ممتعًا وجذابًا للأطفال.

من خلال منهج CoderZ Robotics ، يتعلم الأطفال كيفية إنشاء الروبوتات الإلكترونية وإدارتها والتواصل معها في بيئة افتراضية عن طريق إدخال التعليمات البرمجية. يتم استخدام كود الحظر لأنه يسهل على الأطفال فهمها وتنفيذها بدلاً من التعليمات البرمجية المعقدة القائمة على النص. يمكن الوصول إلى التعلم بشكل أكبر لأن الروبوتات الافتراضية لا تتطلب أجهزة أو مساحة أو تكاليف أخرى مرتبطة بها.

لقد استخدمت منصة CoderZ League لمساعدة طلابي على تطوير مهارات البرمجة الأساسية أثناء لعبهم طريقهم من خلال مهام مسلية صغيرة الحجم. بمجرد أن رأيت كيف امتلكوا كلاً من الدافع والمثابرة ، شاركوا في مسابقة الروبوتات الافتراضية - مسابقة CoderZ League Robotics لخريف 2022. تضمنت المسابقة مهامًا بسيطة ومعقدة أنجزها الروبوت وبرمجتها الطلاب ، مثل اتجاه الحركة وزوايا الدوران لتوجيه الروبوت حول كيفية تحركه لإكمال مهمته.

بعض المهام التي أكملها الطلاب خلال هذه المسابقة:

• روبوجولف - كان على الطلاب دفع كرات الجولف في فتحات الجولف. استخدموا منقلة في وضع مطبق لقياس الزاوية التي يجب أن يدور بها الروبوت ، وقاسوا المسافة لتحديد المسافة التي يجب أن يتحرك بها الروبوت. القيمة الزاويّة والمسافة المشتقة لم تكن دائمًا أعدادًا صحيحة. ومع ذلك ، كان عليهم التغلب على جهاز توقيت أيضًا ، مما زاد من التعقيد.
• كتل ديسكو - كان على الطلاب الحصول على الروبوت الخاص بهم إلى الهدف. كان عليهم أن يحسبوا عن طريق الجمع والطرح والضرب والقسمة. المسار الذي اختاروه يحدد ما إذا كانوا سيحرزون أعلى مستوى ممكن أم لا.
• الجنون المتاهة - قام الطلاب بقياس المسافة التي يحتاجها الروبوت للتحرك قبل أن يتمكن من الالتفاف للوصول إلى هدفه. كانت هذه المهمة صعبة لأن المسافة لم تكن دائمًا عددًا صحيحًا. قد تكون القيمة رقمًا عشريًا ، وهو ما كان مثاليًا لأننا بدأنا العام الدراسي في التعرف على الكسور العشرية في 5^th رتبة. على هذا النحو ، فإن دمج الروبوتات والتشفير يكمل التعليمات القائمة على المعايير التي كانت تحدث بالفعل في صفي ومكنت الطلاب من تطبيق المحتوى. ومع ذلك ، فقد تعرض الطلاب لمحتوى يتعلق بمعيار نهاية العام للقياس لأنهم احتاجوا إلى قياس المسافة أو الزاوية التي يجب أن يقطعها الروبوت. وبالتالي ، في تقييم معياري حديث ، حقق الطلاب نموًا كبيرًا في هذا المجال ، والذي يُرى عادةً في نهاية العام الدراسي بعد تدريس تلك الوحدة.

التطبيقات

تم تأسيس CoderZ League Robotics على أساس استخدام التعليمات البرمجية القائمة على الكتل ومهام الألعاب لإشراك الأطفال وتعليمهم البرمجة. تساعد هذه التمارين ، التي تستند إلى العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ، الأطفال على تطوير التفكير الحسابي والقدرة التقنية ، مما يحسن مهاراتهم في حل المشكلات في العالم الحقيقي. يجب على الطلاب التكيف لإكمال المزيد من المهام والتحديات ، وبالتالي تعزيز تصميمهم وتطوير المهارات التي يمكنهم استخدامها خارج إطار الفصل الدراسي.

على وجه الخصوص ، تقدم منصة CoderZ منهجًا كاملاً لبرمجة الروبوتات الإلكترونية. يمكن للمعلمين الذين يرغبون في تعليم البرمجة القيام بذلك حتى لو لم يكونوا ماهرين في البرمجة أو الروبوتات. كل ما عليهم فعله هو اتباع المنهج والتعلم مع طلابهم. ومع ذلك ، فإن هذا مقيد أيضًا لأن المعلمين لا يمكنهم إنشاء تحديات جديدة للطلاب لإكمالها. يجب أن يلتزموا بما يتم توفيره على المنصة. ومع ذلك ، فهي تجربة جذابة تساعد على تعريف الأطفال بالمفاهيم المعقدة بطريقة ممتعة.

البرمجة: الكفاءة والأتمتة والإجراءات القابلة للتكرار

لقد وجدت أن برنامج الروبوتات الافتراضية CoderZ هو أداة تعليمية ممتازة نظرًا لمنصته المنسقة بعناية. يجب أن يحتوي البرنامج عالي الجودة على ميزات تعزز كفاءته وأتمته وإجراءاته القابلة للتكرار.

مقالات ذات صلة:
6 أدوات لمساعدة الأطفال على تعلم البرمجة والروبوتات
يستخدم هذا المعلم ترميز القصة لإثارة الإبداع والتعاون

هذا البرنامج يستوفي هذه المعايير بالطرق التالية.

• الكفاءة - تشير كفاءة الكود إلى الموثوقية والسرعة وتقنية البرمجة المستخدمة لتطوير كود التطبيق. إنه العامل الأكثر أهمية في ضمان ذروة الأداء لأنه يقلل من استهلاك الموارد ووقت الانتهاء. في CoderZ ، تنعكس أي تغييرات على الكود على الفور في جزء المحاكاة. هذا يعطي الطلاب ملاحظات فورية حول مشاريعهم.
• أتمتة - تستخدم الأتمتة التكنولوجيا لإكمال المهام بأقل قدر ممكن من التفاعل البشري. في الحوسبة ، يتم تحقيق ذلك عادةً من خلال برنامج أو برنامج نصي أو معالجة مجمعة. يتعلم الطلاب الأتمتة على CoderZ حيث يمكنهم إدخال رمز يعمل على تشغيل الروبوتات الافتراضية دون مزيد من التلاعب. تعمل الأتمتة على تبسيط العمليات ، مما يسهل على الجهاز إكمال المهام المتكررة.
• إجراءات قابلة للتكرار - يحدد هذا المصطلح سلسلة من الإجراءات التي تتيح الاستخدام الفعال للموارد المحدودة مع تقليل التباين غير المرغوب فيه أثناء تطوير البرنامج وتنفيذه. يحقق CoderZ ذلك عن طريق ترميز كتل الأوامر الخاصة به بالألوان مما يسهل على الأطفال التعرف على الأنماط في الكود. يتيح هذا التمييز الدمج بين المتعلمين المتنوعين (على سبيل المثال ، الطلاب ذوي الاحتياجات الخاصة ، متعلمي اللغة الإنجليزية ، إلخ). يساعد تكرار المهام باستخدام التعليمات البرمجية الطلاب على فهم أساس الإجراء المحاكي ، حيث يمكنهم مطابقة أجزاء من البرنامج مع الإجراءات التي ينتجونها.

البرمجة القائمة على الكتل مقابل البرمجة النصية التقليدية

في الماضي ، كانت البرمجة تتضمن استخدام الماوس ولوحة المفاتيح لكتابة التعليمات البرمجية النصية. قد يكون هذا معقدًا للأطفال ، خاصةً عندما يتعلق الأمر بتضمين بناء الجملة. هذه هي القواعد التي تحدد بنية لغة البرمجة. علاوة على ذلك ، يمكن أن تجعل المدخلات التقليدية البرمجة مجردة وصعبة للطلاب الشباب الذين يستفيدون من التعلم المرئي والسمعي.

برز الترميز القائم على الكتلة كأداة لتعريف الطلاب بالبرمجة. يسمح لهم باستكشاف هذه المفاهيم في بيئة ودية. تستخدم هذه الأنظمة كتل ملونة وقابلة للسحب تحاكي اللغة المشفرة. يختار الطلاب وظائف من فئات مرمزة بالألوان ويجمعونها في منطقة عمل قماشية لإنشاء برنامج متسلسل. فائدة تطبيقات البرمجة أو المواقع الإلكترونية هي أن الفئات محددة بوضوح. توجد كتل لإضافة وظائف محددة ، مثل الحركة والتحكم ومتغيرات أخرى.

ومع ذلك ، فإن البرمجة القائمة على الكتلة مفيدة فقط إلى حد ما. بمجرد أن يشعر الطلاب بالارتياح تجاه الكود المستند إلى الكتلة ، فمن الأهمية بمكان تعريفهم بالكود المستند إلى النص. في حين أن التعليمات البرمجية القائمة على الكتلة ممتعة وجذابة ، فإن لغات البرمجة النصية لها تطبيقات واقعية في علوم الكمبيوتر. يجب على المعلمين السماح للطلاب بتجربة الترميز المستند إلى الكتل والنصوص. عندما يكون الطلاب جاهزين ، يجب أن ينتقلوا من الكتل إلى النص ، حيث ستكون التعليمات البرمجية النصية للمشاريع هي الأكثر قابلية للتسويق في الصناعة.

الدروس المستفادة الأخرى

تعتبر مسابقة CoderZ الافتراضية للروبوتات فعالة في مساعدة الطلاب في تعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. ومع ذلك ، فقد فوجئت بأن البرنامج علم طلابي أيضًا مهارات الحياة العملية. يشملوا:

1. فريق العمل - عمل الأطفال معًا لضمان اختيار الوظائف الصحيحة لكل مهمة للفوز بها. وقد اشتمل على التعاون لمعرفة الطريقة الأكثر فعالية لبرمجة الروبوت لإكمال المهام. طورت المنافسة العمل الجماعي ، والذي يمكن أن ينطبق على الأنشطة الأخرى داخل وخارج الفصل وكذلك في نهاية المطاف في مكان العمل.
2. مرونة - لم تكن المهمات ناجحة دائمًا في المرة الأولى أو أن طريقة برمجة الروبوت لم تكن دائمًا واضحة بسبب ضيق الوقت أو التضاريس ، لذلك كان على الأطفال تعلم كيفية التعامل مع الإحباط خلال هذه المسابقة. في مثل هذه الحالات ، كان على الطلاب مراجعة الكود عدة مرات حسب الضرورة لجعله يعمل بشكل صحيح. الإحباط هو المشكلة التي سيواجهونها عند استخدام كود قائم على اللغة لأن خطأ نحوي بسيط يبطل الكود بأكمله. لا بد أن يواجهوا لحظات محبطة أثناء التعلم وفي الحياة. عززت هذه المهارة مرونتهم لمثل هذا الإحباط.
3. بناء العلاقات - لقد قمت ببناء علاقات مع الأطفال من خلال الاستفادة من التكنولوجيا ، التي يحبها الأطفال ، والتحدث عن الأشياء غير المدرسية في هذا المكان غير الرسمي (أي ليس المدرسة أو الأكاديمية). هذا يساعد على تنمية الطفل كله. يؤدي أيضًا إلى رغبة الأطفال في فهم المفاهيم الرياضية المعقدة مثل الأرقام العشرية والزوايا والأنماط والقياس لأنهم يشعرون وكأنهم في بيئة آمنة حيث يمكنهم المخاطرة. كانت فكرة "تأخذ قرية" واضحة بسبب الدعم المباشر وغير المباشر من مختلف الإداريين: الدكتور هربرت بلاكمون (المدير) ، والدكتور تايلور جرين (المدير المساعد) ، وميني لوسون كوك (منسق التكنولوجيا) ، وفلورا ماريا إيكولز (مدرب تعليمي) ، د. مارك سوليفان (مشرف) ، د. جويندولين تيلغمان (مشرف تعليمي) ، ود. مارشا سافاج (أخصائي عمليات التعلم).

الخطوات المقبلة

الآن وقد انتهت أشهر العمل الجاد والمنافسة ، انتهى الأمر إلى أعضاء المدرسة والمجتمع الأكبر في محاولة لجمع الأموال للفرق لزيارة مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا. آمل ألا تؤدي التجربة والفرصة إلى توسيع مستوى تعرضهم فحسب ، بل ستواصل تشجيعهم على التفوق الأكاديمي والمشاركة في مجال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.eschoolnews.com/2023/01/06/robotic-gamification-coding-stem/