Wie Robotic Gamification meinen Grundschülern geholfen hat, MINT zu lieben

Codieren ist in der heutigen Welt eine notwendige Fähigkeit, aber es ist relativ schwierig zu meistern, insbesondere für Kinder. Seine Komplexität liegt nicht unbedingt daran, dass es unverständlich ist, sondern daran, dass es für die meisten Schüler ein neues Konzept ist. Dies gilt insbesondere für Schüler in innerstädtischen Schulen, wo Technologie aufgrund systembedingter Faktoren, die außerhalb der Kontrolle der Schüler liegen, unvermeidlich knapp ist.

Da zahlreiche Programmiersprachen verfügbar sind, kann es einige Zeit dauern, einen Ausgangspunkt auszuwählen. Pädagogen haben eine Lösung für dieses Problem gefunden: Gamification. Plattformen wie CoderZ Bieten Sie virtuelle Programmierdienste an, bei denen Kinder Code durch Spiele lernen können. Diese Spiele machen das Lernen von Code für Kinder unterhaltsam und fesselnd.

Durch den CoderZ Robotics-Lehrplan lernen Kinder, Cyber-Roboter in einer virtuellen Umgebung zu erstellen, zu verwalten und mit ihnen zu kommunizieren, indem sie Code eingeben. Blockcode wird verwendet, weil er für Kinder einfacher zu verstehen und auszuführen ist als komplexer textbasierter Code. Das Lernen ist leichter zugänglich, da virtuelle Roboter keine Hardware, Platz oder andere damit verbundene Kosten erfordern.

Ich habe die CoderZ League-Plattform verwendet, um meinen Schülern dabei zu helfen, grundlegende Programmierfähigkeiten zu entwickeln, während sie sich durch unterhaltsame, mundgerechte Missionen spielten. Als ich sah, dass sie sowohl Tatkraft als auch Hartnäckigkeit besaßen, nahmen sie an einem virtuellen Robotikwettbewerb teil – dem Robotikwettbewerb der CoderZ League im Herbst 2022. Der Wettbewerb umfasste einfache und komplexe Aufgaben, die der von den Schülern programmierte Roboter erledigte, wie z. B. Bewegungsrichtung und Drehwinkel, um dem Roboter mitzuteilen, wie er sich bewegen sollte, um seine Mission zu erfüllen.

Einige der Missionen, die die Schüler während dieses Wettbewerbs abgeschlossen haben:

• Robogolf – Die Schüler mussten Golfbälle in die Golflöcher schieben. Sie verwendeten Winkelmesser in einer angewandten Umgebung, um den Winkel zu messen, um den sich der Roboter drehen musste, und maßen die Entfernung, um zu bestimmen, wie weit sich der Roboter bewegen musste. Die abgeleiteten Winkel- und Abstandswerte waren nicht immer ganze Zahlen. Nichtsdestotrotz mussten sie auch einen Timer schlagen, was die Komplexität noch erhöhte.
• Disco-Blöcke – Die Schüler mussten ihren Roboter zu einem Ziel bringen. Sie mussten durch Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren und Dividieren rechnen. Der Weg, den sie wählten, bestimmte, ob sie so hoch wie möglich punkten würden oder nicht.
• Labyrinth Wahnsinn – Die Schüler maßen die Entfernung, die der Roboter zurücklegen musste, bevor er sich wenden konnte, um sein Ziel zu erreichen. Diese Mission war eine Herausforderung, da die Entfernung nicht immer eine ganze Zahl war. Der Wert hätte eine Dezimalzahl sein können, was perfekt war, weil wir das Schuljahr damit begannen, Dezimalzahlen in 5 zu lernen^th Grad. Als solches ergänzte die Integration von Robotik und Codierung den standardbasierten Unterricht, der bereits in meinem Klassenzimmer stattfand, und ermöglichte es den Schülern, die Inhalte anzuwenden. Dennoch wurden die Schüler mit Inhalten konfrontiert, die sich auf den Messstandard zum Jahresende bezogen, da sie die Entfernung oder den Winkel messen mussten, die der Roboter zurücklegen musste. Infolgedessen haben die Schüler bei einer kürzlich durchgeführten Benchmark-Bewertung in diesem Bereich ein erhebliches Wachstum erzielt, das normalerweise am Ende des Schuljahres nach dem Unterrichten dieser Einheit zu sehen ist.

Anwendungen

CoderZ League Robotics basiert auf der Verwendung von blockbasiertem Code und Spielmissionen, um Kinder zu beschäftigen und ihnen das Programmieren beizubringen. Diese Übungen basieren auf STEM und helfen Kindern dabei, rechnerisches Denken und technische Fähigkeiten zu entwickeln, was ihre Fähigkeiten zur Problemlösung in der realen Welt verbessert. Die Schüler müssen sich anpassen, um weitere Missionen und Herausforderungen zu meistern, wodurch sie ihre Entschlossenheit stärken und Fähigkeiten entwickeln, die sie über das Klassenzimmer hinaus einsetzen können.

Insbesondere die CoderZ-Plattform bietet ein vollständiges Curriculum für die Programmierung von Cyber-Robotern. Pädagogen, die Programmieren unterrichten möchten, können dies auch dann tun, wenn sie keine Programmier- oder Robotikkenntnisse haben. Alles, was sie tun müssen, ist, dem Lehrplan zu folgen und mit ihren Schülern zu lernen. Dies ist jedoch auch einschränkend, da Pädagogen keine neuen Herausforderungen für die Schüler erstellen können. Sie müssen sich an das halten, was auf der Plattform bereitgestellt wird. Dennoch ist es eine fesselnde Erfahrung, die hilft, Kinder auf unterhaltsame Weise an komplexe Konzepte heranzuführen.

Programmierung: Effizienz, Automatisierung, reproduzierbare Aktionen

Ich fand das virtuelle Robotikprogramm CoderZ aufgrund seiner sorgfältig kuratierten Plattform ein hervorragendes Lehrmittel. Ein qualitativ hochwertiges Programm sollte Funktionen enthalten, die seine Effizienz, Automatisierung und wiederholbaren Aktionen verbessern.

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Dieses Programm erfüllt diese Kriterien auf folgende Weise.

• Effizienz – Code-Effizienz bezieht sich auf die Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und Programmiertechnik, die verwendet werden, um den Code einer Anwendung zu entwickeln. Dies ist der kritischste Faktor für die Sicherstellung von Spitzenleistungen, da es den Ressourcenverbrauch und die Fertigstellungszeit minimiert. Auf CoderZ werden alle Änderungen am Code sofort im Simulationsbereich wiedergegeben. Dies gibt den Schülern sofortiges Feedback zu ihren Projekten.
• Automation – Die Automatisierung nutzt Technologie, um Aufgaben mit so wenig menschlicher Interaktion wie möglich zu erledigen. Beim Rechnen wird dies normalerweise durch ein Programm, ein Skript oder eine Stapelverarbeitung erreicht. Die Schüler lernen die Automatisierung auf CoderZ, da sie Code eingeben können, der die virtuellen Roboter ohne weitere Manipulation betreibt. Die Automatisierung vereinfacht die Prozesse und erleichtert es der Maschine, sich wiederholende Aufgaben zu erledigen.
• Replizierbare Aktionen – Dieser Begriff definiert eine Abfolge von Aktionen, die die effiziente Nutzung begrenzter Ressourcen ermöglicht und gleichzeitig unerwünschte Variationen während der Programmentwicklung und -ausführung reduziert. CoderZ erreicht dies, indem es seine Befehlsblöcke farblich codiert, was es Kindern erleichtert, Muster im Code zu erkennen. Diese Unterscheidung ermöglicht die Einbeziehung unter verschiedenen Lernenden (z. B. Schülern mit besonderen Bedürfnissen, Englischlernern usw.). Das Replizieren von Aufgaben mithilfe von Code hilft den Schülern, die Grundlage der simulierten Aktion zu verstehen, da sie Teile des Programms mit den von ihnen erzeugten Aktionen abgleichen können.

Blockbasierte versus traditionelle textbasierte Programmierung

In der Vergangenheit umfasste die Programmierung die Verwendung von Maus und Tastatur, um textbasierten Code einzugeben. Dies kann für Kinder komplex sein, insbesondere wenn es um die Verinnerlichung der Syntax geht. Dies sind die Regeln, die die Struktur einer Programmiersprache definieren. Darüber hinaus kann traditionelle Eingabe das Programmieren abstrakt und herausfordernd für junge Schüler machen, die vom visuellen und auditiven Lernen profitieren.

Blockbasiertes Codieren hat sich zu einem Werkzeug entwickelt, um Studenten in das Codieren einzuführen. Es ermöglicht ihnen, diese Konzepte in einer freundlichen Umgebung zu erkunden. Diese Systeme verwenden bunte, verschiebbare Blöcke, die eine codierte Sprache simulieren. Die Schüler wählen Funktionen aus farbcodierten Kategorien aus und kombinieren sie in einem Leinwandarbeitsbereich, um ein sequenziertes Programm zu erstellen. Der Vorteil von Blockprogrammierungsanwendungen oder Websites besteht darin, dass die Kategorien klar definiert sind. Es gibt Blöcke zum Hinzufügen spezifischer Funktionen wie Bewegung, Steuerung und anderer Variablen.

Die blockbasierte Programmierung ist jedoch nur bedingt sinnvoll. Sobald die Schüler mit blockbasiertem Code vertraut sind, ist es wichtig, sie in textbasierten Code einzuführen. Während blockbasierter Code Spaß macht und fesselnd ist, haben textbasierte Programmiersprachen reale Anwendungen in der Informatik. Pädagogen sollten den Schülern ermöglichen, sowohl blockbasiertes als auch textbasiertes Codieren zu erleben. Wenn die Schüler bereit sind, sollten sie von Blöcken zu Text wechseln, da textbasierter Code für Projekte der marktfähigste in der Branche sein wird.

Andere Lektionen gelernt

Der virtuelle Roboterwettbewerb CoderZ hilft Schülern effektiv beim MINT-Lernen. Ich war jedoch überrascht, dass das Programm meinen Studenten auch praktische Lebenskompetenzen vermittelte. Sie beinhalten:

1. Teamarbeit – Die Kinder arbeiteten zusammen, um sicherzustellen, dass sie die richtigen Funktionen für jede Mission ausgewählt haben, um zu gewinnen. Es beinhaltete die Zusammenarbeit, um herauszufinden, wie der Roboter am effizientesten programmiert werden kann, um die Missionen abzuschließen. Der Wettbewerb kultivierte Teamarbeit, die sich auf andere Aktivitäten innerhalb und außerhalb des Klassenzimmers sowie letztendlich auf den Arbeitsplatz beziehen kann.
2. Elastizität – Die Missionen waren nicht immer beim ersten Mal erfolgreich oder die Programmierung des Roboters war aufgrund von Zeitdruck oder Gelände nicht immer einfach, sodass die Kinder während dieses Wettbewerbs lernen mussten, mit Frustration umzugehen. In solchen Fällen mussten die Schüler den Code so oft wie nötig überarbeiten, damit er richtig funktionierte. Frustration ist ein Problem, mit dem sie konfrontiert werden, wenn sie sprachbasierten Code verwenden, da ein kleiner Syntaxfehler den gesamten Code ungültig macht. Sie werden zwangsläufig entmutigende Momente beim Lernen und im Leben erleben. Diese Fähigkeit stärkte ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber solcher Frustration.
3. Aufbau von Beziehungen – Ich baute Beziehungen zu den Kindern auf, indem ich Technologie nutzte, die Kinder lieben, und in dieser lockeren Umgebung (dh nicht schulisch oder akademisch) über nicht-schulische Dinge sprach. Dies hilft, das ganze Kind zu entwickeln. Es führt auch dazu, dass Kinder komplexe mathematische Konzepte wie Dezimalzahlen, Winkel, Muster und Maße verstehen wollen, weil sie sich in einer sicheren Umgebung fühlen, in der sie Risiken eingehen können. Der Begriff „es braucht ein Dorf“ wurde durch die direkte und indirekte Unterstützung verschiedener Administratoren deutlich: Dr. Herbert Blackmon (Rektor), Dr. Taylor Greene (stellvertretender Direktor), Minnie Lawson-Cook (Technologiekoordinatorin), Flora Maria Echols (Unterrichtscoach), Dr. Mark Sullivan (Superintendent), Dr. Gwendolyn Tilghman (Unterrichtssuperintendent) und Dr. Marsha Savage (Lernbetriebsspezialistin).

Nächste Schritte

Jetzt, da die Monate harter Arbeit und der Wettbewerb zu Ende sind, sind es die Mitglieder der Schule und der größeren Gemeinschaft versucht, Spenden für die Teams zu sammeln um das Kennedy Space Center in Florida zu besuchen. Ich hoffe, dass die Erfahrung und die Gelegenheit nicht nur ihr Bekanntheitsgrad erweitern, sondern sie auch weiterhin ermutigen, sich akademisch hervorzutun und sich im MINT-Bereich zu engagieren.

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• Quelle: https://www.eschoolnews.com/2023/01/06/robotic-gamification-coding-stem/