Comment la gamification robotique a aidé mes élèves du primaire à aimer les STEM

Le codage est une compétence nécessaire dans le monde d'aujourd'hui, mais il est relativement difficile à maîtriser, surtout pour les enfants. Sa complexité n'est pas nécessairement due au fait qu'il est incompréhensible, mais parce qu'il s'agit d'un nouveau concept pour la plupart des étudiants. C'est particulièrement le cas pour les élèves des écoles du centre-ville où la technologie est inévitablement rare en raison de facteurs systémiques indépendants de la volonté des élèves.

Avec de nombreux langages de programmation disponibles, le choix d'un point de départ peut prendre du temps. Les éducateurs ont trouvé une solution à ce problème : la gamification. Des plateformes comme CodeurZ offrent des services de programmation virtuelle où les enfants peuvent apprendre le code à travers des jeux. Ces jeux rendent l'apprentissage du code à la fois amusant et engageant pour les enfants.

Grâce au programme CoderZ Robotics, les enfants apprennent à créer, gérer et communiquer avec des cyber-robots dans un environnement virtuel en saisissant du code. Le code en bloc est utilisé car il est plus facile à comprendre et à exécuter pour les enfants au lieu d'un code textuel complexe. L'apprentissage est plus accessible car les robots virtuels ne nécessitent pas de matériel, d'espace ou d'autres coûts associés.

J'ai utilisé la plate-forme CoderZ League pour aider mes élèves à développer des compétences de base en matière de codage tout en se frayant un chemin à travers des missions divertissantes de la taille d'une bouchée. Une fois que j'ai vu à quel point ils possédaient à la fois du dynamisme et de la ténacité, ils ont participé à une compétition de robotique virtuelle - la compétition de robotique CoderZ League de l'automne 2022. Le concours impliquait des tâches simples et complexes exécutées par le robot que les élèves ont programmées, telles que la direction du mouvement et les angles de rotation pour indiquer au robot comment il doit se déplacer pour accomplir sa mission.

Quelques-unes des missions réalisées par les étudiants lors de ce concours :

• Robogolf – Les élèves devaient pousser des balles de golf dans les trous de golf. Ils ont utilisé des rapporteurs dans un cadre appliqué pour mesurer l'angle que le robot devait tourner et ont mesuré la distance pour déterminer la distance que le robot devait parcourir. Les valeurs angulaires et de distance dérivées n'étaient pas toujours des nombres entiers. Néanmoins, ils devaient également battre un chronomètre, ce qui ajoutait à la complexité.
• Blocs Disco – Les élèves devaient diriger leur robot vers une cible. Ils devaient calculer en additionnant, soustrayant, multipliant et divisant. Le chemin qu'ils ont choisi a déterminé s'ils obtiendraient ou non un score aussi élevé que possible.
• La folie du labyrinthe – Les élèves ont mesuré la distance que le robot devait parcourir avant de pouvoir tourner pour atteindre sa cible. Cette mission était difficile car la distance n'était pas toujours un nombre entier. La valeur aurait pu être un nombre décimal, ce qui était parfait car nous avons commencé l'année scolaire en apprenant les nombres décimaux en 5^th classe. Ainsi, l'intégration de la robotique et du codage a complété l'enseignement basé sur des normes qui se produisait déjà dans ma classe et a permis aux étudiants d'appliquer le contenu. Néanmoins, les étudiants ont été exposés à du contenu relatif à la norme de mesure de fin d'année car ils devaient mesurer la distance ou l'angle que le robot devait parcourir. Par conséquent, lors d'une récente évaluation de référence, les élèves ont réalisé une croissance significative dans ce domaine, ce qui est généralement observé à la fin de l'année scolaire après l'enseignement de cette unité.

Applications

CoderZ League Robotics est fondée sur l'utilisation d'un code basé sur des blocs et de missions de jeu pour engager et enseigner aux enfants la programmation. Fondés sur les STEM, ces exercices aident les enfants à développer leur pensée computationnelle et leurs capacités techniques, ce qui améliore leurs compétences en résolution de problèmes réels. Les étudiants doivent s'adapter pour accomplir d'autres missions et défis, renforçant ainsi leur détermination et développant des compétences qu'ils peuvent utiliser au-delà de la salle de classe.

En particulier, la plateforme CoderZ propose un cursus complet de programmation de cyber-robots. Les éducateurs qui souhaitent enseigner le codage peuvent le faire même s'ils ne sont pas compétents en programmation ou en robotique. Tout ce qu'ils ont à faire est de suivre le programme et d'apprendre avec leurs élèves. Cependant, cela est également limitant car les éducateurs ne peuvent pas créer de nouveaux défis à relever pour les élèves. Ils doivent s'en tenir à ce qui est prévu sur la plateforme. Néanmoins, c'est une expérience engageante qui permet d'initier les enfants à des concepts complexes de manière ludique.

Programmation : efficacité, automatisation, actions reproductibles

J'ai trouvé que le programme de robotique virtuelle CoderZ était un excellent outil pédagogique en raison de sa plate-forme soigneusement organisée. Un programme de haute qualité doit contenir des fonctionnalités qui améliorent son efficacité, son automatisation et ses actions reproductibles.

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Ce programme remplit ces critères de la manière suivante.

• Efficacité – L'efficacité du code fait référence à la fiabilité, à la vitesse et à la technique de programmation utilisée pour développer le code d'une application. C'est le facteur le plus critique pour garantir des performances optimales car il minimise la consommation de ressources et le temps d'exécution. Sur CoderZ, toute modification du code est répercutée immédiatement sur le volet de simulation. Cela donne aux étudiants un retour instantané sur leurs projets.
• Automation – L'automatisation utilise la technologie pour accomplir des tâches avec le moins d'interaction humaine possible. En informatique, cela se fait généralement par le biais d'un programme, d'un script ou d'un traitement par lots. Les étudiants apprennent l'automatisation sur CoderZ car ils peuvent entrer du code qui fait fonctionner les robots virtuels sans autre manipulation. L'automatisation simplifie les processus, ce qui permet à la machine d'effectuer plus facilement des tâches répétitives.
• Actions reproductibles – Ce terme définit une séquence d'actions qui permet l'utilisation efficace de ressources limitées tout en réduisant les variations indésirables lors du développement et de l'exécution du programme. CoderZ y parvient en codant par couleur ses blocs de commande, ce qui permet aux enfants d'identifier plus facilement les modèles dans le code. Cette différenciation permet l'inclusion parmi divers apprenants (c'est-à-dire les étudiants ayant des besoins spéciaux, les apprenants de l'anglais, etc.). La réplication de tâches à l'aide de code aide les élèves à comprendre la base de l'action simulée, car ils peuvent faire correspondre des parties du programme avec les actions qu'ils produisent.

Programmation basée sur des blocs par rapport à la programmation textuelle traditionnelle

Dans le passé, la programmation impliquait l'utilisation d'une souris et d'un clavier pour taper du code textuel. Cela peut être complexe pour les enfants, surtout lorsqu'il s'agit d'intérioriser la syntaxe. Ce sont les règles qui définissent la structure d'un langage de programmation. De plus, la contribution traditionnelle peut rendre la programmation abstraite et difficile pour les jeunes élèves qui bénéficient d'un apprentissage visuel et auditif.

Le codage par blocs est devenu un outil pour initier les élèves au codage. Il leur permet d'explorer ces notions dans un environnement convivial. Ces systèmes utilisent des blocs colorés et déplaçables qui simulent un langage codé. Les élèves choisissent des fonctions dans des catégories codées par couleur et les combinent dans une zone de travail canevas pour créer un programme séquencé. L'avantage des applications de programmation en bloc ou des sites Web est que les catégories sont clairement définies. Il existe des blocs pour ajouter des fonctions spécifiques, telles que le mouvement, le contrôle et d'autres variables.

Cependant, la programmation par blocs n'est utile que jusqu'à un certain point. Une fois que les étudiants sont à l'aise avec le code basé sur des blocs, il est crucial de les initier au code basé sur du texte. Alors que le code basé sur des blocs est amusant et engageant, les langages de programmation textuels ont des applications réelles en informatique. Les éducateurs doivent permettre aux élèves d'expérimenter à la fois le codage basé sur des blocs et basé sur du texte. Lorsque les étudiants sont prêts, ils doivent passer des blocs au texte, car le code textuel pour les projets sera le plus commercialisable du secteur.

Autres leçons apprises

Le concours de robots virtuels CoderZ est efficace pour aider les élèves à apprendre les STEM. Cependant, j'ai été surpris que le programme ait également enseigné à mes étudiants des compétences pratiques pour la vie. Ils comprennent:

1. Travail d'équipe - Les enfants ont travaillé ensemble pour s'assurer qu'ils sélectionnaient les bonnes fonctions pour chaque mission à gagner. Il s'agissait de collaborer pour trouver le moyen le plus efficace de programmer le robot pour accomplir les missions. Le concours a cultivé le travail d'équipe, qui peut s'appliquer à d'autres activités à l'intérieur et à l'extérieur de la salle de classe ainsi qu'en fin de compte sur le lieu de travail.
2. et la résilience - Les missions n'ont pas toujours réussi la première fois ou la façon de programmer le robot n'était pas toujours simple en raison des contraintes de temps ou du terrain, les enfants ont donc dû apprendre à gérer la frustration tout au long de cette compétition. Dans de tels cas, les étudiants devaient réviser le code autant de fois que nécessaire pour le faire fonctionner correctement. La frustration est un problème auquel ils seront confrontés lors de l'utilisation d'un code basé sur un langage, car une erreur de syntaxe mineure invalide l'intégralité du code. Ils sont obligés de faire face à des moments décourageants pendant leur apprentissage et dans la vie. Cette compétence a renforcé leur résistance à une telle frustration.
3. relation bâtiment - J'ai noué des relations avec les enfants en tirant parti de la technologie, que les enfants adorent, et en parlant de choses non scolaires dans ce cadre décontracté (c'est-à-dire ni scolaire ni universitaire). Cela aide à développer tout l'enfant. Cela conduit également les enfants à vouloir comprendre des concepts mathématiques complexes tels que les nombres décimaux, les angles, les motifs et les mesures, car ils ont l'impression d'être dans un environnement sûr où ils peuvent prendre des risques. La notion de « ça prend un village » est apparue grâce au soutien direct et indirect de divers administrateurs : Dr Herbert Blackmon (principal), Dr Taylor Greene (principal adjoint), Minnie Lawson-Cook (coordonnatrice de la technologie), Flora Maria Echols (entraîneur pédagogique), Dr Mark Sullivan (surintendant), Dr Gwendolyn Tilghman (surintendant pédagogique) et Dr Marsha Savage (spécialiste des opérations d'apprentissage).

Prochaines étapes

Maintenant que les mois de travail acharné et que le concours sont terminés, les membres de l'école et de la communauté dans son ensemble sont essayer de lever des fonds pour les équipes visiter le Kennedy Space Center en Floride. J'espère que l'expérience et l'opportunité non seulement élargiront leur niveau d'exposition, mais continueront à les encourager à exceller sur le plan académique et à s'engager dans le domaine des STEM.

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