Hoe robotische gamificatie mijn basisschoolleerlingen hielp om van STEM te houden

Coderen is een noodzakelijke vaardigheid in de wereld van vandaag, maar het is relatief uitdagend om onder de knie te krijgen, vooral voor kinderen. De complexiteit ervan is niet noodzakelijkerwijs omdat het onbegrijpelijk is, maar omdat het voor de meeste studenten een nieuw concept is. Dit is met name het geval voor leerlingen in binnenstedelijke scholen waar technologie onvermijdelijk schaars is vanwege systemische factoren waarover de leerlingen geen controle hebben.

Met talloze programmeertalen die beschikbaar zijn, kan het even duren om een ​​startpunt te kiezen. Docenten hebben een oplossing voor dit probleem gevonden: gamification. Platformen zoals CoderZ virtuele programmeerdiensten aanbieden waar kinderen code kunnen leren door middel van games. Deze spellen maken het leren van code zowel leuk als boeiend voor kinderen.

Via het CoderZ Robotics-curriculum leren kinderen cyberrobots in een virtuele omgeving te maken, te beheren en ermee te communiceren door code in te voeren. Blokcode wordt gebruikt omdat het voor kinderen gemakkelijker te begrijpen en uit te voeren is in plaats van complexe op tekst gebaseerde code. Leren is toegankelijker omdat virtuele robots geen hardware, ruimte of andere bijbehorende kosten nodig hebben.

Ik gebruikte het CoderZ League-platform om mijn leerlingen te helpen bij het ontwikkelen van elementaire codeervaardigheden terwijl ze zich een weg baanden door vermakelijke hapklare missies. Toen ik eenmaal zag hoe ze zowel drive als vasthoudendheid bezaten, namen ze deel aan een virtuele robotica-wedstrijd: de CoderZ League Robotics-competitie van najaar 2022. De wedstrijd bestond uit eenvoudige en complexe taken die de robot die de studenten hadden geprogrammeerd, voltooide, zoals bewegingsrichting en rotatiehoeken om de robot te instrueren hoe hij moet bewegen om zijn missie te voltooien.

Enkele van de missies die de studenten tijdens deze wedstrijd hebben voltooid:

• Robogolf – Studenten moesten golfballen in de golfgaten duwen. Ze gebruikten gradenbogen in een toegepaste setting om de hoek te meten die de robot moest draaien, en maten de afstand om te bepalen hoe ver de robot moest bewegen. De afgeleide hoek- en afstandswaarde waren niet altijd hele getallen. Desalniettemin moesten ze ook een timer verslaan, wat de complexiteit nog groter maakte.
• Discoblokken – Leerlingen moesten hun robot naar een doel brengen. Ze moesten rekenen door optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delen. Het pad dat ze kozen bepaalde of ze wel of niet zo hoog mogelijk zouden scoren.
• Doolhof waanzin – Leerlingen maten de afstand die de robot moest afleggen voordat hij kon draaien om zijn doel te bereiken. Deze missie was uitdagend omdat de afstand niet altijd een geheel getal was. De waarde zou een decimaal kunnen zijn, wat perfect was omdat we het schooljaar begonnen met leren over decimalen in 5^th cijfer. Als zodanig vormde de integratie van robotica en codering een aanvulling op de op standaarden gebaseerde instructie die al in mijn klas plaatsvond en stelden studenten in staat om de inhoud toe te passen. Desalniettemin werden studenten blootgesteld aan inhoud die betrekking had op de meetstandaard voor het einde van het jaar, omdat ze de afstand of hoek moesten meten die de robot moest afleggen. Bijgevolg hebben studenten volgens een recente benchmarkbeoordeling een aanzienlijke groei doorgemaakt binnen dat domein, wat doorgaans te zien is aan het einde van het schooljaar nadat die eenheid is gegeven.

Toepassingen

CoderZ League Robotics is gebaseerd op het gebruik van op blokken gebaseerde code en spelmissies om kinderen te betrekken bij en te leren over programmeren. Deze oefeningen zijn gebaseerd op STEM en helpen kinderen om computationeel denken en technisch vermogen te ontwikkelen, wat hun probleemoplossende vaardigheden in de echte wereld verbetert. Studenten moeten zich aanpassen om verdere missies en uitdagingen te voltooien, waardoor hun vastberadenheid wordt versterkt en vaardigheden worden ontwikkeld die ze buiten de klas kunnen gebruiken.

Met name het CoderZ-platform biedt een compleet curriculum voor het programmeren van cyberrobots. Docenten die coderen willen onderwijzen, kunnen dit doen, zelfs als ze niet bekwaam zijn in programmeren of robotica. Het enige wat ze hoeven te doen is het curriculum volgen en leren met hun studenten. Dit is echter ook beperkend omdat docenten geen nieuwe uitdagingen voor studenten kunnen creëren om te voltooien. Ze moeten zich houden aan wat op het platform wordt aangeboden. Desalniettemin is het een boeiende ervaring die kinderen op een leuke manier laat kennismaken met complexe concepten.

Programmeren: efficiëntie, automatisering, repliceerbare acties

Ik vond het CoderZ virtuele robotica-programma een uitstekend leermiddel vanwege het zorgvuldig samengestelde platform. Een programma van hoge kwaliteit moet functies bevatten die de efficiëntie, automatisering en repliceerbare acties verbeteren.

Verwant:
6 hulpmiddelen om kinderen te helpen coderen en robotica te leren
Deze docent gebruikt verhaalcodering om creativiteit en samenwerking te stimuleren

Dit programma voldoet op de volgende manieren aan deze criteria.

• Efficiënt – Code-efficiëntie verwijst naar de betrouwbaarheid, snelheid en programmeertechniek die worden gebruikt om de code van een toepassing te ontwikkelen. Het is de meest kritieke factor bij het garanderen van topprestaties, aangezien het het gebruik van hulpbronnen en de voltooiingstijd minimaliseert. Op CoderZ worden eventuele wijzigingen in de code onmiddellijk weergegeven in het simulatievenster. Dit geeft de studenten direct feedback op hun projecten.
• Automatisering – Automatisering gebruikt technologie om taken uit te voeren met zo min mogelijk menselijke tussenkomst. Bij computers wordt dit meestal bereikt door middel van een programma, een script of batchverwerking. Studenten leren automatisering op CoderZ omdat ze code kunnen invoeren die de virtuele robots bestuurt zonder verdere manipulatie. Automatisering vereenvoudigt de processen, waardoor het voor de machine gemakkelijker wordt om repetitieve taken uit te voeren.
• Repliceerbare acties – Deze term definieert een opeenvolging van acties die het efficiënte gebruik van beperkte middelen mogelijk maakt en tegelijkertijd ongewenste variatie tijdens de ontwikkeling en uitvoering van het programma vermindert. CoderZ bereikt dit door de opdrachtblokken kleur te coderen, waardoor het voor kinderen gemakkelijker wordt om patronen in de code te identificeren. Deze differentiatie maakt inclusie mogelijk tussen diverse leerlingen (dwz leerlingen met speciale behoeften, leerlingen die Engels leren, enz.). Het repliceren van taken met behulp van code helpt studenten de basis van de gesimuleerde actie te begrijpen, omdat ze delen van het programma kunnen matchen met de acties die ze produceren.

Op blokken gebaseerde versus traditionele op tekst gebaseerde programmering

In het verleden omvatte programmeren het gebruik van een muis en toetsenbord om op tekst gebaseerde code uit te typen. Dit kan ingewikkeld zijn voor kinderen, vooral als het gaat om het internaliseren van syntaxis. Dit zijn de regels die de structuur van een programmeertaal bepalen. Bovendien kan traditionele invoer het programmeren abstract en uitdagend maken voor jonge studenten die baat hebben bij visueel en auditief leren.

Blokgebaseerd coderen is naar voren gekomen als een hulpmiddel om studenten kennis te laten maken met coderen. Het stelt hen in staat om deze concepten in een vriendelijke omgeving te verkennen. Deze systemen gebruiken kleurrijke, versleepbare blokken die gecodeerde taal simuleren. Leerlingen kiezen functies uit kleurgecodeerde categorieën en combineren ze in een canvas werkgebied om een ​​opeenvolgend programma te maken. Het voordeel van blokprogrammeerapplicaties of websites is dat de categorieën duidelijk gedefinieerd zijn. Er zijn blokken voor het toevoegen van specifieke functies, zoals beweging, controle en andere variabelen.

Blokgebaseerd programmeren is echter slechts tot op zekere hoogte nuttig. Zodra studenten vertrouwd zijn met op blokken gebaseerde code, is het van cruciaal belang om ze kennis te laten maken met op tekst gebaseerde code. Hoewel op blokken gebaseerde code leuk en boeiend is, hebben op tekst gebaseerde programmeertalen echte toepassingen in de informatica. Docenten moeten leerlingen zowel coderen op basis van blokken als op tekst laten ervaren. Wanneer studenten er klaar voor zijn, moeten ze overstappen van blokken naar tekst, aangezien op tekst gebaseerde code voor projecten de meest verkoopbare in de branche zal zijn.

Andere geleerde lessen

De CoderZ virtuele robotcompetitie is effectief in het helpen van studenten met STEM-leren. Ik was echter verrast dat het programma mijn studenten ook praktische levensvaardigheden bijbracht. Ze bevatten:

1. Samenspel – De kinderen werkten samen om ervoor te zorgen dat ze de juiste functies selecteerden voor elke te winnen missie. Het ging om samenwerken om de meest efficiënte manier te vinden om de robot te programmeren om de missies te voltooien. De wedstrijd cultiveerde teamwerk, wat van toepassing kan zijn op andere activiteiten, zowel binnen als buiten het klaslokaal en uiteindelijk op de werkplek.
2. Veerkracht – De missies waren de eerste keer niet altijd succesvol of de manier om de robot te programmeren was niet altijd eenvoudig vanwege tijdgebrek of terrein, dus de kinderen moesten tijdens deze wedstrijd leren omgaan met frustratie. In dergelijke gevallen moesten studenten de code zo vaak herzien als nodig was om deze goed te laten werken. Frustratie is een probleem waarmee ze worden geconfronteerd bij het gebruik van op taal gebaseerde code, omdat een kleine syntaxisfout de hele code ongeldig maakt. Ze zullen ongetwijfeld ontmoedigende momenten tegenkomen tijdens het leren en in het leven. Deze vaardigheid versterkte hun weerbaarheid tegen dergelijke frustratie.
3. Het opbouwen van relaties – Ik heb relaties met de kinderen opgebouwd door gebruik te maken van technologie, waar kinderen dol op zijn, en door te praten over niet-schoolse dingen in deze informele setting (dwz niet op school of op school). Dit helpt het hele kind te ontwikkelen. Het leidt er ook toe dat kinderen complexe wiskundige concepten zoals decimale getallen, hoeken, patronen en metingen willen begrijpen, omdat ze het gevoel hebben dat ze zich in een veilige omgeving bevinden waar ze risico's kunnen nemen. Het idee van "er is een dorp voor nodig" werd duidelijk door de directe en indirecte steun van verschillende beheerders: Dr. Herbert Blackmon (Principal), Dr. Taylor Greene (Assistant Principal), Minnie Lawson-Cook (Technology Coordinator), Flora Maria Echols (instructiecoach), dr. Mark Sullivan (superintendent), dr. Gwendolyn Tilghman (instructeur), en dr. Marsha Savage (Learning Operations Specialist).

Volgende stappen

Nu de maanden van hard werken en de competitie voorbij zijn, zijn de leden van de school en de grotere gemeenschap dat ook proberen geld in te zamelen voor de teams om het Kennedy Space Center in Florida te bezoeken. Ik hoop dat de ervaring en kansen niet alleen hun blootstellingsniveau zullen verbreden, maar hen zullen blijven aanmoedigen om academisch uit te blinken en zich bezig te houden met STEM.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.eschoolnews.com/2023/01/06/robotic-gamification-coding-stem/