چگونه گیمیفیکیشن رباتیک به دانش آموزان ابتدایی من کمک کرد STEM را دوست داشته باشند

کدنویسی در دنیای امروزی یک مهارت ضروری است، اما تسلط بر آن به خصوص برای بچه ها نسبتاً چالش برانگیز است. پیچیدگی آن لزوماً به این دلیل نیست که قابل درک نیست، بلکه به این دلیل است که برای اکثر دانش آموزان یک مفهوم جدید است. این امر به ویژه در مورد دانش‌آموزان مدارس درون شهری که فناوری به دلیل عوامل سیستمیک خارج از کنترل دانش‌آموزان ناگزیر است کمیاب است.

با وجود زبان های برنامه نویسی متعدد، انتخاب نقطه شروع ممکن است زمان ببرد. مربیان راه حلی برای این مشکل پیدا کرده اند: گیمیفیکیشن. پلتفرم هایی مانند CoderZ ارائه خدمات برنامه نویسی مجازی که در آن کودکان می توانند کد را از طریق بازی یاد بگیرند. این بازی ها یادگیری کد را برای بچه ها سرگرم کننده و جذاب می کند.

از طریق برنامه درسی CoderZ Robotics، بچه‌ها یاد می‌گیرند که با وارد کردن کد، ایجاد، مدیریت و ارتباط با روبات‌های سایبری را در یک محیط مجازی انجام دهند. کد بلوک به این دلیل استفاده می شود که درک و اجرای آن برای کودکان به جای کدهای پیچیده مبتنی بر متن آسان تر است. یادگیری بیشتر در دسترس است زیرا روبات های مجازی به سخت افزار، فضا یا سایر هزینه های مرتبط نیاز ندارند.

من از پلتفرم CoderZ League استفاده کردم تا به دانش‌آموزانم کمک کنم تا مهارت‌های اولیه کدنویسی را در حین انجام مأموریت‌های سرگرم‌کننده در اندازه‌ی بیت، توسعه دهند. وقتی دیدم که آنها چه قدرت و هم سرسختی دارند، در یک مسابقه رباتیک مجازی شرکت کردند - مسابقات رباتیک لیگ CoderZ پاییز 2022. این مسابقه شامل وظایف ساده و پیچیده‌ای بود که توسط رباتی که دانش‌آموزان برنامه‌ریزی کرده بودند، انجام می‌شد، مانند جهت حرکت و زوایای چرخش تا به ربات آموزش دهد که چگونه باید برای تکمیل مأموریت خود حرکت کند.

برخی از ماموریت هایی که دانش آموزان در این مسابقه انجام دادند:

• روبوگلف - دانش آموزان مجبور بودند توپ های گلف را به سوراخ های گلف فشار دهند. آنها از نقاله‌ها در یک محیط کاربردی برای اندازه‌گیری زاویه‌ای که ربات باید بچرخد، استفاده کردند و فاصله را اندازه‌گیری کردند تا تعیین کنند ربات چقدر باید حرکت کند. مقدار زاویه ای و فاصله ای مشتق شده همیشه اعداد کامل نبودند. با این وجود، آنها مجبور بودند تایمر را نیز ضرب کنند که به پیچیدگی آن افزود.
• بلوک های دیسکو - دانش آموزان باید ربات خود را به یک هدف می رساندند. آنها باید با جمع، تفریق، ضرب و تقسیم محاسبه می کردند. مسیری که آنها انتخاب کردند تعیین می کرد که آیا آنها تا جایی که ممکن است امتیاز کسب کنند یا خیر.
• ماز جنون - دانش‌آموزان مسافتی را که ربات باید حرکت کند تا بتواند برای رسیدن به هدف بچرخد اندازه‌گیری کردند. این ماموریت چالش برانگیز بود زیرا فاصله همیشه یک عدد کامل نبود. مقدار ممکن است یک اعشار باشد، که عالی بود زیرا ما سال تحصیلی را با یادگیری اعداد اعشاری در 5 شروع کردیم^th مقطع تحصیلی. به این ترتیب، ادغام رباتیک و کدنویسی، دستورالعمل‌های مبتنی بر استانداردهایی را که قبلاً در کلاس درس من اتفاق می‌افتاد، تکمیل کرد و دانش‌آموزان را قادر به اعمال محتوا کرد. با این وجود، دانش‌آموزان در معرض محتوای مربوط به استاندارد اندازه‌گیری پایان سال قرار گرفتند، زیرا آنها باید مسافت یا زاویه‌ای را که روبات باید طی می‌کرد اندازه‌گیری کنند. در نتیجه، در ارزیابی معیار اخیر، دانش‌آموزان در آن حوزه رشد قابل توجهی داشتند که معمولاً در پایان سال تحصیلی پس از آموزش آن واحد مشاهده می‌شود.

اپلیکیشن‌ها

CoderZ League Robotics بر اساس استفاده از کدهای مبتنی بر بلوک و ماموریت های بازی برای تعامل و آموزش برنامه نویسی به کودکان است. این تمرین‌ها که در STEM پایه‌گذاری شده‌اند، به بچه‌ها کمک می‌کنند تا تفکر محاسباتی و توانایی فنی خود را توسعه دهند، که مهارت‌های حل مسئله در دنیای واقعی آنها را بهبود می‌بخشد. دانش‌آموزان باید خود را برای تکمیل ماموریت‌ها و چالش‌های بیشتر وفق دهند، در نتیجه عزم خود را تقویت کرده و مهارت‌هایی را که می‌توانند فراتر از محیط کلاس استفاده کنند، توسعه دهند.

به طور خاص، پلت فرم CoderZ یک برنامه درسی کامل برای برنامه نویسی ربات های سایبری ارائه می دهد. مربیانی که مایل به آموزش کدنویسی هستند، حتی اگر در برنامه نویسی یا روباتیک مهارت نداشته باشند، می توانند این کار را انجام دهند. تنها کاری که باید انجام دهند این است که برنامه درسی را دنبال کنند و با دانش آموزان خود یاد بگیرند. با این حال، این نیز محدود کننده است، زیرا مربیان نمی توانند چالش های جدیدی را برای دانش آموزان ایجاد کنند. آنها باید به آنچه در پلت فرم ارائه شده است پایبند باشند. با این وجود، این یک تجربه جذاب است که به کودکان کمک می کند تا مفاهیم پیچیده را به روشی سرگرم کننده آشنا کنند.

برنامه نویسی: کارایی، اتوماسیون، اقدامات قابل تکرار

من دریافتم که برنامه رباتیک مجازی CoderZ به دلیل پلت فرمی که به دقت تنظیم شده است، یک ابزار آموزشی عالی است. یک برنامه با کیفیت بالا باید دارای ویژگی هایی باشد که کارایی، اتوماسیون و اقدامات قابل تکرار آن را افزایش دهد.

مربوط:
6 ابزار برای کمک به کودکان در یادگیری کدنویسی و رباتیک
این معلم از کدنویسی داستان برای ایجاد خلاقیت و همکاری استفاده می کند

این برنامه به روش های زیر این معیارها را برآورده می کند.

• بهره وری – کارایی کد به قابلیت اطمینان، سرعت و تکنیک برنامه نویسی مورد استفاده برای توسعه کد برنامه اشاره دارد. این مهم ترین عامل در تضمین عملکرد اوج است زیرا مصرف منابع و زمان تکمیل را به حداقل می رساند. در CoderZ، هر تغییری در کد بلافاصله در صفحه شبیه سازی منعکس می شود. این به دانش آموزان بازخورد فوری در مورد پروژه های خود می دهد.
• اتوماسیون - اتوماسیون از فناوری برای تکمیل وظایف با کمترین تعامل انسانی استفاده می کند. در محاسبات، معمولاً از طریق یک برنامه، یک اسکریپت یا پردازش دسته ای انجام می شود. دانش آموزان اتوماسیون را در CoderZ یاد می گیرند زیرا می توانند کدی را وارد کنند که ربات های مجازی را بدون دستکاری بیشتر کار می کند. اتوماسیون فرآیندها را ساده می کند و انجام کارهای تکراری را برای دستگاه آسان تر می کند.
• اقدامات قابل تکرار - این اصطلاح دنباله ای از اقدامات را تعریف می کند که استفاده کارآمد از منابع محدود را امکان پذیر می کند و در عین حال تغییرات ناخواسته را در طول توسعه و اجرای برنامه کاهش می دهد. CoderZ با کدگذاری رنگی بلوک‌های دستوری خود به این امر دست می‌یابد که تشخیص الگوهای موجود در کد را برای کودکان آسان‌تر می‌کند. این تمایز، گنجاندن در میان زبان آموزان مختلف (به عنوان مثال، دانش آموزان با نیازهای ویژه، زبان آموزان انگلیسی، و غیره) را ممکن می سازد. تکرار وظایف با استفاده از کد به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا اساس عمل شبیه‌سازی شده را درک کنند، زیرا می‌توانند بخش‌هایی از برنامه را با اقداماتی که تولید می‌کنند مطابقت دهند.

برنامه نویسی مبتنی بر بلوک در مقابل برنامه نویسی مبتنی بر متن سنتی

در گذشته، برنامه نویسی شامل استفاده از ماوس و صفحه کلید برای تایپ کد مبتنی بر متن بود. این می تواند برای کودکان پیچیده باشد، به خصوص وقتی صحبت از درونی سازی نحو می شود. اینها قوانینی هستند که ساختار یک زبان برنامه نویسی را تعریف می کنند. علاوه بر این، ورودی سنتی می تواند برنامه نویسی را برای دانش آموزان جوانی که از یادگیری دیداری و شنیداری بهره می برند، انتزاعی و چالش برانگیز کند.

کدگذاری مبتنی بر بلوک به عنوان ابزاری برای آشنا کردن دانش‌آموزان با کدنویسی ظهور کرده است. این به آنها اجازه می دهد تا این مفاهیم را در یک محیط دوستانه کشف کنند. این سیستم ها از بلوک های رنگارنگ و قابل کشیدن استفاده می کنند که زبان کدگذاری شده را شبیه سازی می کند. دانش‌آموزان توابع را از دسته‌های رنگی انتخاب می‌کنند و آن‌ها را در یک منطقه کاری بوم ترکیب می‌کنند تا یک برنامه ترتیب‌یافته ایجاد کنند. مزیت برنامه های برنامه نویسی بلوکی یا وب سایت ها این است که دسته بندی ها به وضوح تعریف شده اند. بلوک هایی برای اضافه کردن توابع خاص مانند حرکت، کنترل و سایر متغیرها وجود دارد.

با این حال، برنامه نویسی مبتنی بر بلوک فقط تا حدی مفید است. هنگامی که دانش آموزان با کدهای مبتنی بر بلوک راحت شدند، بسیار مهم است که آنها را با کدهای مبتنی بر متن آشنا کنیم. در حالی که کدهای مبتنی بر بلوک سرگرم کننده و جذاب هستند، زبان های برنامه نویسی مبتنی بر متن کاربردهای واقعی در علوم کامپیوتر دارند. مربیان باید به دانش آموزان اجازه دهند هم کدگذاری مبتنی بر بلوک و هم مبتنی بر متن را تجربه کنند. زمانی که دانش‌آموزان آماده هستند، باید از بلوک‌ها به متن تبدیل شوند، زیرا کدهای مبتنی بر متن برای پروژه‌ها قابل فروش‌ترین در صنعت خواهند بود.

سایر درس های آموخته شده

مسابقه ربات مجازی CoderZ در کمک به دانش آموزان در یادگیری STEM موثر است. با این حال، تعجب کردم که این برنامه به دانش آموزانم مهارت های زندگی عملی را نیز آموزش داد. آنها عبارتند از:

1. کار دسته جمعی - بچه ها با هم کار کردند تا مطمئن شوند که عملکردهای صحیح را برای هر ماموریت برای برنده شدن انتخاب کرده اند. این شامل همکاری برای یافتن کارآمدترین راه برای برنامه‌ریزی ربات برای تکمیل مأموریت‌ها بود. این رقابت کار تیمی را پرورش داد، که می تواند برای سایر فعالیت ها هم در داخل و هم در خارج از کلاس و همچنین در نهایت در محل کار اعمال شود.
2. حالت ارتجاعی - مأموریت ها همیشه در اولین بار موفقیت آمیز نبودند یا روش برنامه ریزی ربات به دلیل محدودیت های زمانی یا زمین همیشه ساده نبود، بنابراین بچه ها باید یاد می گرفتند که چگونه در طول این مسابقه با ناامیدی کنار بیایند. در چنین مواردی، دانش‌آموزان مجبور بودند کد را هر چند بار که لازم است اصلاح کنند تا درست کار کند. ناامیدی مشکلی است که آنها هنگام استفاده از کدهای مبتنی بر زبان با آن مواجه خواهند شد زیرا یک خطای نحوی جزئی کل کد را باطل می کند. آنها در حین یادگیری و در زندگی با لحظات دلسرد کننده ای مواجه خواهند شد. این مهارت مقاومت آنها را در برابر چنین ناامیدی تقویت کرد.
3. رابطه ساختمان - من با استفاده از فناوری که بچه ها آن را دوست دارند و صحبت کردن در مورد چیزهای غیر مدرسه ای در این محیط معمولی (یعنی نه مدرسه یا تحصیل) با بچه ها رابطه برقرار کردم. این به رشد کل کودک کمک می کند. همچنین باعث می‌شود که بچه‌ها بخواهند مفاهیم پیچیده ریاضی مانند اعداد اعشاری، زاویه‌ها، الگوها و اندازه‌گیری را درک کنند، زیرا احساس می‌کنند در یک محیط امن هستند که می‌توانند ریسک کنند. مفهوم "به یک دهکده نیاز دارد" به دلیل حمایت مستقیم و غیرمستقیم مدیران مختلف آشکار شد: دکتر هربرت بلکمون (مدیر)، دکتر تیلور گرین (دستیار مدیر)، مینی لاوسون-کوک (هماهنگ کننده فناوری)، فلورا ماریا. Echols (مربی آموزشی)، دکتر مارک سالیوان (سرپرست)، دکتر Gwendolyn Tilghman (سرپرست آموزشی)، و دکتر Marsha Savage (متخصص عملیات یادگیری).

گام های بعدی

اکنون که ماه ها کار سخت و رقابت به پایان رسیده است، اعضای مدرسه و جامعه بزرگتر هستند تلاش برای جمع آوری سرمایه برای تیم ها برای بازدید از مرکز فضایی کندی در فلوریدا. امیدوارم این تجربه و فرصت نه تنها سطح قرار گرفتن آنها را گسترش دهد، بلکه همچنان آنها را تشویق کند تا از نظر آکادمیک پیشرفت کنند و در زمینه STEM مشارکت کنند.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.eschoolnews.com/2023/01/06/robotic-gamification-coding-stem/