Kuidas robotmängimine aitas mu algklassiõpilastel STEM-i armastada

Kodeerimine on tänapäeva maailmas vajalik oskus, kuid selle valdamine on suhteliselt keeruline, eriti laste jaoks. Selle keerukus ei tulene ilmtingimata sellest, et see on arusaamatu, vaid seetõttu, et see on enamiku õpilaste jaoks uus mõiste. Eriti puudutab see kesklinna koolide õpilasi, kus tehnoloogiat on õpilastest sõltumatute süsteemsete tegurite tõttu paratamatult vähe.

Kuna saadaval on palju programmeerimiskeeli, võib lähtepunkti valimine võtta aega. Õpetajad on leidnud sellele probleemile lahenduse: gamification. Platvormid nagu CoderZ pakkuda virtuaalseid programmeerimisteenuseid, kus lapsed saavad mängude kaudu koodi õppida. Need mängud muudavad koodi õppimise lastele nii lõbusaks kui ka kaasahaaravaks.

CoderZ Robotics õppekava kaudu õpivad lapsed küberroboteid looma, haldama ja nendega suhtlema virtuaalses keskkonnas koodi sisestades. Plokkkoodi kasutatakse seetõttu, et see on lastele lihtsamini mõistetav ja teostatav keerulise tekstipõhise koodi asemel. Õppimine on kättesaadavam, kuna virtuaalsed robotid ei nõua riistvara, ruumi ega muid kaasnevaid kulusid.

Kasutasin CoderZ League platvormi, et aidata oma õpilastel arendada põhilisi kodeerimisoskusi, kui nad mängisid end läbi meelelahutuslike suupistete missioonide. Kui nägin, kuidas neil on nii pealehakkamist kui ka visadust, osalesid nad virtuaalsel robootikavõistlusel – 2022. aasta sügise CoderZ League robootikavõistlusel. Võistlus hõlmas lihtsaid ja keerulisi ülesandeid, mille täitis robot, mille õpilased programmeerisid, nagu liikumissuund ja pöördenurgad, et juhendada robotit, kuidas ta peaks oma missiooni täitmiseks liikuma.

Mõned missioonid, mille õpilased selle võistluse jooksul täitsid:

• Robogolf – Õpilased pidid golfipallid golfiaukudesse lükkama. Nad kasutasid rakendatud seadistuses nurgamõõtjaid, et mõõta roboti pöördenurka, ja kaugust, et määrata, kui kaugele robot pidi liikuma. Tuletatud nurk- ja kaugusväärtus ei olnud alati täisarvud. Sellegipoolest pidid nad võitma ka taimerit, mis lisas keerukust.
• Diskoplokid – Õpilased pidid oma roboti sihtmärgini viima. Nad pidid arvutama liitmise, lahutamise, korrutamise ja jagamise teel. Nende valitud tee määras, kas nad saavutavad võimalikult kõrge skoori või mitte.
• Labürindi hullus – Õpilased mõõtsid kaugust, mida robot pidi liikuma, enne kui ta sihtmärgini jõudmiseks pöördus. See missioon oli keeruline, kuna vahemaa ei olnud alati täisarv. Väärtus võis olla kümnendkoht, mis oli täiuslik, sest alustasime kooliaastat kümnendkohtade õppimisega 5^th hinne. Sellisena täiendas robootika ja kodeerimise integreerimine juba minu klassiruumis leiduvat standardipõhist õpet ja võimaldas õpilastel sisu rakendada. Sellegipoolest puutusid õpilased kokku aasta lõpu mõõtmisstandardiga seotud sisuga, kuna neil oli vaja mõõta vahemaad või nurka, mille robot pidi läbima. Sellest tulenevalt kasvasid õpilased hiljutise võrdlusuuringu põhjal selles valdkonnas märkimisväärselt, mida tavaliselt täheldatakse kooliaasta lõpus pärast selle üksuse õpetamist.

Rakendused

CoderZ League Robotics põhineb plokipõhise koodi ja mängumissioonide kasutamisel, et kaasata ja õpetada lapsi programmeerimisest. Need STEM-põhised harjutused aitavad lastel arendada arvutuslikku mõtlemist ja tehnilisi oskusi, mis parandab nende tegelikke probleemide lahendamise oskusi. Õpilased peavad kohanema edasiste missioonide ja väljakutsetega, tugevdades seeläbi nende otsustavust ja arendades oskusi, mida nad saavad kasutada väljaspool klassiruumi.

Eelkõige pakub CoderZ platvorm küberrobotite programmeerimise täielikku õppekava. Õpetajad, kes soovivad õpetada kodeerimist, saavad seda teha isegi siis, kui nad pole programmeerimise või robootika vallas. Neil pole vaja teha muud, kui järgida õppekava ja õppida koos õpilastega. See on aga ka piirav, sest õpetajad ei saa õpilastele uusi väljakutseid luua. Nad peavad kinni pidama platvormil pakutavast. Sellegipoolest on see kaasahaarav kogemus, mis aitab lastele lõbusalt keerulisi kontseptsioone tutvustada.

Programmeerimine: tõhusus, automatiseerimine, kopeeritavad toimingud

Minu arvates on CoderZ virtuaalne robootika programm selle hoolikalt kureeritud platvormi tõttu suurepärane õppevahend. Kvaliteetne programm peaks sisaldama funktsioone, mis suurendavad selle tõhusust, automatiseerimist ja kopeeritavaid toiminguid.

seotud:
6 tööriista, mis aitavad lastel kodeerimist ja robootikat õppida
See õpetaja kasutab loo kodeerimist loovuse ja koostöö tekitamiseks

See programm täidab need kriteeriumid järgmisel viisil.

• Efektiivsus – Koodi tõhusus viitab töökindlusele, kiirusele ja programmeerimistehnikale, mida kasutatakse rakenduse koodi väljatöötamiseks. See on tippjõudluse tagamisel kõige kriitilisem tegur, kuna see vähendab ressursikulu ja valmimisaega. CoderZ-is kajastuvad kõik koodi muudatused kohe simulatsioonipaanil. See annab õpilastele oma projektide kohta kiiret tagasisidet.
• Automaatika – Automatiseerimine kasutab tehnoloogiat, et täita ülesandeid võimalikult vähese inimtegevusega. Arvutustehnikas saavutatakse see tavaliselt programmi, skripti või partiitöötluse kaudu. Õpilased õpivad CoderZis automatiseerimist, kuna nad saavad sisestada koodi, mis juhib virtuaalseid roboteid ilma täiendava manipuleerimiseta. Automatiseerimine lihtsustab protsesse, muutes masinal korduvate ülesannete täitmise lihtsamaks.
• Kopeeritavad toimingud – See termin määratleb toimingute jada, mis võimaldab piiratud ressursse tõhusalt kasutada, vähendades samal ajal soovimatuid variatsioone programmi arendamise ja täitmise ajal. CoderZ saavutab selle käsuplokkide värvilise kodeerimisega, muutes lastel koodi mustrite tuvastamise lihtsamaks. See eristamine võimaldab kaasata erinevaid õppijaid (st erivajadustega õpilased, inglise keele õppijad jne). Ülesannete kordamine koodi abil aitab õpilastel mõista simuleeritud toimingu aluseid, kuna nad saavad programmi osi oma toodetud tegevustega sobitada.

Plokipõhine ja traditsiooniline tekstipõhine programmeerimine

Varem hõlmas programmeerimine tekstipõhise koodi sisestamiseks hiire ja klaviatuuri kasutamist. See võib olla lastele keeruline, eriti kui tegemist on süntaksi sisestamisega. Need on reeglid, mis määratlevad programmeerimiskeele struktuuri. Lisaks võib traditsiooniline sisend muuta programmeerimise abstraktseks ja väljakutsuvaks noortele õpilastele, kes saavad kasu visuaalsest ja auditiivsest õppimisest.

Plokipõhine kodeerimine on kujunenud õpilastele kodeerimise tutvustamise vahendiks. See võimaldab neil neid kontseptsioone sõbralikus keskkonnas uurida. Need süsteemid kasutavad värvilisi, lohistatavaid plokke, mis simuleerivad kodeeritud keelt. Õpilased valivad funktsioonid värvikoodiga kategooriatest ja kombineerivad need lõuendi tööalal, et luua järjestatud programm. Plokkprogrammeerimisrakenduste või veebisaitide eeliseks on see, et kategooriad on selgelt määratletud. Konkreetsete funktsioonide (nt liikumine, juhtimine ja muud muutujad) lisamiseks on olemas plokid.

Plokipõhine programmeerimine on aga kasulik ainult teatud piirini. Kui õpilased on plokipõhise koodiga rahul, on ülioluline tutvustada neile tekstipõhist koodi. Kui plokipõhine kood on lõbus ja kaasahaarav, on tekstipõhistel programmeerimiskeeltel arvutiteaduses reaalseid rakendusi. Õpetajad peaksid võimaldama õpilastel kogeda nii plokipõhist kui ka tekstipõhist kodeerimist. Kui õpilased on selleks valmis, peaksid nad plokkidelt tekstile üle minema, kuna projektide tekstipõhine kood on selles valdkonnas kõige turustatavam.

Muud õppetunnid

Virtuaalrobotite võistlus CoderZ aitab tõhusalt õpilasi STEM-õppes. Mind üllatas aga see, et programm õpetas minu õpilastele ka praktilisi eluks vajalikke oskusi. Nad sisaldavad:

1. Meeskonnatöö – Lapsed töötasid koos, et tagada iga võidu jaoks õiged funktsioonid. See hõlmas koostööd, et välja selgitada kõige tõhusam viis roboti programmeerimiseks missioonide täitmiseks. Võistlus kasvatas meeskonnatööd, mida saab rakendada ka muudes tegevustes nii klassiruumis kui ka väljaspool klassiruumi ning lõpuks ka töökohal.
2. Vastupidavuse - Missioonid ei õnnestunud alati esimesel korral või roboti programmeerimine ei olnud ajapiirangu või maastiku tõttu alati lihtne, nii et lapsed pidid kogu võistluse jooksul õppima, kuidas pettumusega toime tulla. Sellistel juhtudel pidid õpilased koodi nii mitu korda üle vaatama, et see õigesti töötaks. Frustratsioon on probleem, millega nad keelepõhise koodi kasutamisel kokku puutuvad, kuna väike süntaksiviga muudab kogu koodi kehtetuks. Nad peavad õppimise ja elus silmitsi seisma heidutavate hetkedega. See oskus tugevdas nende vastupanuvõimet sellisele pettumusele.
3. Suhtekorraldus – Ma lõin lastega suhteid, kasutades tehnoloogiat, mida lapsed armastavad, ja rääkides koolivälistest asjadest selles juhuslikus keskkonnas (st mitte koolis või akadeemilises keskkonnas). See aitab arendada kogu last. See viib ka selleni, et lapsed soovivad mõista keerulisi matemaatilisi mõisteid, nagu kümnendarvud, nurgad, mustrid ja mõõtmised, sest nad tunnevad, et nad on turvalises keskkonnas, kus nad saavad riske võtta. Mõiste "see võtab küla" ilmnes erinevate administraatorite otsese ja kaudse toetuse tõttu: dr Herbert Blackmon (juhataja), dr Taylor Greene (juhatajaabi), Minnie Lawson-Cook (tehnoloogia koordinaator), Flora Maria Echols (õppetreener), dr Mark Sullivan (superintendent), dr Gwendolyn Tilghman (õppejuht) ja dr Marsha Savage (õppeoperatsioonide spetsialist).

Järgmised sammud

Nüüd, kui kuudepikkune raske töö ja võistlus on lõppenud, on kooli ja suurema kogukonna liikmed seda teinud püüdes meeskondade jaoks raha koguda külastada Kennedy kosmosekeskust Floridas. Loodan, et kogemus ja võimalus mitte ainult ei suurenda nende kokkupuute taset, vaid julgustavad neid ka edaspidi akadeemiliselt silma paistma ja STEM-i valdkonnas tegutsema.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.eschoolnews.com/2023/01/06/robotic-gamification-coding-stem/