Hogyan segített a robotos játékmód az elemis diákjaimnak megszeretni a STEM-et

A kódolás elengedhetetlen készség a mai világban, de viszonylag nehéz elsajátítani, különösen a gyerekek számára. Bonyolultsága nem feltétlenül azért van, mert érthetetlen, hanem azért, mert a legtöbb diák számára új fogalom. Ez különösen igaz a belvárosi iskolák diákjaira, ahol a technológia elkerülhetetlenül szűkös a diákokon kívül álló szisztémás tényezők miatt.

Mivel számos programozási nyelv áll rendelkezésre, időbe telhet a kiindulási pont kiválasztása. A pedagógusok megoldást találtak erre a problémára: a gamifikációt. Olyan platformok, mint CoderZ virtuális programozási szolgáltatásokat kínálnak, ahol a gyerekek kódot tanulhatnak játékokon keresztül. Ezek a játékok szórakoztatóvá és lebilincselővé teszik a kódtanulást a gyerekek számára.

A CoderZ Robotics tananyagon keresztül a gyerekek megtanulják virtuális környezetben, kód bevitelével létrehozni, kezelni és kommunikálni kiberrobotokkal. A blokkkódot azért használják, mert a gyerekek számára könnyebben érthető és végrehajtható az összetett szövegalapú kód helyett. A tanulás könnyebben elérhető, mivel a virtuális robotok nem igényelnek hardvert, helyet vagy egyéb kapcsolódó költségeket.

A CoderZ League platformot használtam, hogy segítsem diákjaimat alapvető kódolási készségek fejlesztésében, miközben szórakoztató falat méretű küldetéseken játszanak keresztül. Amikor megláttam, mennyire megvan bennük a lendület és a kitartás, részt vettek egy virtuális robotika versenyen – a 2022. őszi CoderZ League Robotics Competition-en. A verseny olyan egyszerű és összetett feladatokat tartalmazott, amelyeket a tanulók programoztak a robot által végrehajtott feladatok, például a mozgás iránya és a forgási szögek, hogy megtanítsák a robotot, hogyan kell mozognia a küldetés teljesítéséhez.

Néhány küldetés, amelyet a diákok teljesítettek a verseny során:

• Robogolf – A diákoknak golflabdákat kellett tolniuk a golflyukakba. Szögmérőket használtak egy alkalmazott beállításban, hogy megmérték a szöget, amellyel a robotnak el kellett fordulnia, és megmérték a távolságot, hogy meghatározzák, milyen messzire kell elmozdulnia a robotnak. A származtatott szög- és távolságérték nem mindig volt egész szám. Ennek ellenére időzítőt is meg kellett győzniük, ami tovább növelte a bonyolultságot.
• Disco blokkok – A diákoknak célba kellett juttatniuk a robotjukat. Összeadással, kivonással, szorzással és osztással kellett számolniuk. A választott út határozta meg, hogy a lehető legmagasabb pontszámot érik-e el vagy sem.
• Labirintus őrület – A diákok megmérték azt a távolságot, amelyet a robotnak meg kell tennie, mielőtt el tudott fordulni, hogy elérje célját. Ez a küldetés nagy kihívást jelentett, mivel a távolság nem mindig egész szám. Az érték egy tizedes lehetett, ami tökéletes volt, mert úgy kezdtük a tanévet, hogy 5-ben tanultuk a tizedesjegyeket^th fokozat. Mint ilyen, a robotika és a kódolás integrálása kiegészítette az osztálytermemben már zajló szabványalapú oktatást, és lehetővé tette a tanulók számára a tartalom alkalmazását. Mindazonáltal a hallgatók megismerkedhettek az év végi mérési standarddal kapcsolatos tartalommal, mert meg kellett mérniük azt a távolságot vagy szöget, amelyet a robotnak meg kellett tennie. Következésképpen egy közelmúltbeli benchmark értékelés alapján a tanulók jelentős növekedést értek el ezen a területen, ami jellemzően az adott egység tanítását követő tanév végén látható.

Alkalmazási területek

A CoderZ League Robotics a blokk alapú kód és játékküldetések használatán alapul, hogy bevonja és tanítsa a gyerekeket a programozásra. A STEM-re alapozott gyakorlatok segítenek a gyerekeknek a számítási gondolkodás és a technikai képességek fejlesztésében, ami javítja valós problémamegoldó készségeiket. A tanulóknak alkalmazkodniuk kell a további küldetések és kihívások teljesítéséhez, ezáltal erősítve elhatározásukat, és fejleszteniük kell azokat a készségeiket, amelyeket az osztálytermi környezetben is használhatnak.

Különösen a CoderZ platform kínál teljes tantervet a kiberrobotok programozásához. Azok az oktatók, akik kódolást szeretnének tanítani, akkor is megtehetik, ha nem jártasak a programozásban vagy a robotikában. Nem kell mást tenniük, mint követni a tantervet, és együtt tanulni a diákjaikkal. Ez azonban korlátozó is, mert a pedagógusok nem tudnak új kihívásokat teremteni a tanulók számára. Ragaszkodniuk kell ahhoz, ami a platformon található. Mindazonáltal ez egy lebilincselő élmény, amely segít a gyerekeknek szórakoztató módon megismertetni az összetett fogalmakat.

Programozás: Hatékonyság, Automatizálás, Replikálható műveletek

A CoderZ virtuális robotikai programot a gondosan összeállított platformja miatt kiváló oktatási eszköznek találtam. Egy jó minőségű programnak olyan funkciókat kell tartalmaznia, amelyek javítják a hatékonyságot, az automatizálást és a replikálható műveleteket.

Összefüggő:
6 eszköz, amelyek segítenek a gyerekeknek a kódolás és a robotika elsajátításában
Ez a tanár történetkódolást használ a kreativitás és az együttműködés felkeltésére

Ez a program a következő módokon teljesíti ezeket a kritériumokat.

• Hatékonyság – A kód hatékonysága az alkalmazás kódjának fejlesztéséhez használt megbízhatóságra, sebességre és programozási technikára vonatkozik. Ez a legkritikusabb tényező a csúcsteljesítmény biztosításában, mivel minimalizálja az erőforrás-felhasználást és a befejezési időt. A CoderZ-en a kód minden módosítása azonnal megjelenik a szimulációs ablaktáblán. Ez azonnali visszajelzést ad a diákoknak projektjeikről.
• Automatizálás – Az automatizálás technológia segítségével a lehető legkevesebb emberi beavatkozással hajtja végre a feladatokat. A számítástechnikában ez általában egy program, egy parancsfájl vagy kötegelt feldolgozás révén valósul meg. A diákok az automatizálást tanulják meg a CoderZ-en, mivel olyan kódot vihetnek be, amely további manipuláció nélkül működteti a virtuális robotokat. Az automatizálás leegyszerűsíti a folyamatokat, megkönnyítve a gép számára az ismétlődő feladatok elvégzését.
• Replikálható műveletek – Ez a kifejezés egy olyan műveletsort definiál, amely lehetővé teszi a korlátozott erőforrások hatékony felhasználását, miközben csökkenti a programfejlesztés és -végrehajtás során a nem kívánt eltéréseket. A CoderZ ezt a parancsblokkjainak színkódolásával éri el, így a gyerekek könnyebben azonosíthatják a kódban lévő mintákat. Ez a megkülönböztetés lehetővé teszi a különböző tanulók (azaz speciális igényű tanulók, angol nyelvtanulók stb.) befogadását. A feladatok kóddal történő replikálása segít a tanulóknak megérteni a szimulált művelet alapját, mivel össze tudják egyeztetni a program egyes részeit az általuk előállított műveletekkel.

Blokk alapú versus hagyományos szöveg alapú programozás

Korábban a programozás során egér és billentyűzet segítségével írták ki a szöveges kódot. Ez bonyolult lehet a gyermekek számára, különösen, ha a szintaxis internalizálásáról van szó. Ezek azok a szabályok, amelyek meghatározzák a programozási nyelv szerkezetét. Ezenkívül a hagyományos bevitel elvonttá és kihívást jelentő programozást tehet a fiatal diákok számára, akik részesülnek a vizuális és auditív tanulásból.

A blokk alapú kódolás olyan eszközként jelent meg, amellyel a tanulók megismerkedhetnek a kódolással. Lehetővé teszi számukra, hogy barátságos környezetben fedezzék fel ezeket a fogalmakat. Ezek a rendszerek színes, húzható blokkokat használnak, amelyek kódolt nyelvet szimulálnak. A tanulók színkódolt kategóriákból választanak ki függvényeket, és kombinálják őket egy vászon munkaterületen, hogy szekvenált programot hozzanak létre. A blokkprogramozó alkalmazások vagy webhelyek előnye, hogy a kategóriák egyértelműen meghatározottak. Vannak blokkok bizonyos funkciók hozzáadásához, például mozgás, vezérlés és egyéb változók.

A blokk alapú programozás azonban csak egy bizonyos pontig hasznos. Ha a tanulók megszokták a blokkalapú kódot, kulcsfontosságú, hogy megismertessük őket a szöveges kóddal. Míg a blokkalapú kód szórakoztató és lebilincselő, a szöveges programozási nyelvek valós alkalmazásai vannak a számítástechnikában. Az oktatóknak lehetővé kell tenniük, hogy a tanulók megtapasztalják a blokk- és szövegalapú kódolást. Amikor a diákok készen állnak, át kell térniük a blokkokról a szövegekre, mivel a projektek szöveges kódja lesz a leginkább piacképes az iparágban.

Egyéb tanulságok

A CoderZ virtuális robotverseny hatékonyan segíti a hallgatókat a STEM tanulásban. Meglepett azonban, hogy a program gyakorlati életvezetési készségeket is megtanított diákjaimnak. Tartalmazzák:

1. Csapatmunka – A gyerekek együtt dolgoztak azon, hogy a megfelelő funkciókat választották ki az egyes küldetések megnyeréséhez. Ez magában foglalta az együttműködést, hogy kitalálják, mi a leghatékonyabb módja a robot beprogramozásának a küldetések teljesítésére. A verseny a csapatmunkát művelte, amely más tevékenységekre is alkalmazható tantermen belül és kívül, valamint végső soron a munkahelyen.
2. Rugalmasság – A küldetések nem mindig voltak sikeresek az első alkalommal, vagy a robot programozása nem mindig volt egyszerű az idő korlátai vagy a terepviszonyok miatt, így a gyerekeknek meg kellett tanulniuk kezelni a frusztrációt a verseny során. Ilyen esetekben a tanulóknak annyiszor kellett felülvizsgálniuk a kódot, ahányszor szükséges volt, hogy megfelelően működjön. A frusztráció olyan probléma, amellyel a nyelvi alapú kód használatakor szembesülnek, mert egy kisebb szintaktikai hiba érvényteleníti a teljes kódot. Tanulás közben és életük során elbátortalanító pillanatokkal kell szembenézniük. Ez a készség megerősítette az ilyen frusztrációkkal szembeni ellenálló képességüket.
3. Kapcsolatépítés – Kapcsolatokat építettem ki a gyerekekkel azáltal, hogy kihasználtam a technológiát, amelyet a gyerekek szeretnek, és nem iskolai dolgokról beszéltem ebben a hétköznapi környezetben (azaz nem iskolai vagy egyetemi környezetben). Ez segíti az egész gyermek fejlődését. Ez ahhoz is vezet, hogy a gyerekek meg akarják érteni az olyan összetett matematikai fogalmakat, mint a decimális számok, szögek, minták és mérések, mert úgy érzik, biztonságos környezetben vannak, ahol kockázatot vállalhatnak. Az „egy faluba” fogalma nyilvánvaló volt a különféle adminisztrátorok közvetlen és közvetett támogatása miatt: Dr. Herbert Blackmon (igazgató), Dr. Taylor Greene (igazgató-helyettes), Minnie Lawson-Cook (technológiai koordinátor), Flora Maria Echols (oktatási edző), Dr. Mark Sullivan (felügyelő), Dr. Gwendolyn Tilghman (oktatási felügyelő) és Dr. Marsha Savage (tanulási műveletek szakértője).

Következő lépések

Most, hogy a kemény munka és a verseny hónapjai véget értek, az iskola és a nagyobb közösség tagjai is próbál pénzt gyűjteni a csapatok számára hogy meglátogassa a floridai Kennedy Űrközpontot. Remélem, hogy a tapasztalat és a lehetőség nem csak szélesíteni fogja az expozíciós szintjüket, hanem továbbra is ösztönzi őket arra, hogy tudományosan kiválóan teljesítsenek, és bekapcsolódjanak a STEM területén.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.eschoolnews.com/2023/01/06/robotic-gamification-coding-stem/