Como a gamificação robótica ajudou meus alunos do ensino fundamental a amar STEM

A codificação é uma habilidade necessária no mundo de hoje, mas é relativamente difícil de dominar, especialmente para crianças. Sua complexidade não é necessariamente por ser incompreensível, mas por ser um conceito novo para a maioria dos alunos. Este é especialmente o caso de alunos em escolas do centro da cidade, onde a tecnologia é inevitavelmente escassa devido a fatores sistêmicos além do controle dos alunos.

Com inúmeras linguagens de programação disponíveis, pode levar algum tempo para escolher um ponto de partida. Os educadores encontraram uma solução para esse problema: a gamificação. Plataformas como Codificador Z oferecem serviços de programação virtual onde as crianças podem aprender códigos por meio de jogos. Esses jogos tornam o aprendizado de código divertido e envolvente para as crianças.

Por meio do currículo CoderZ Robotics, as crianças aprendem a criar, gerenciar e se comunicar com robôs cibernéticos em um ambiente virtual inserindo código. O código de bloco é usado porque é mais fácil para as crianças entenderem e executarem em vez do código complexo baseado em texto. A aprendizagem é mais acessível porque os robôs virtuais não requerem hardware, espaço ou outros custos associados.

Eu usei a plataforma CoderZ League para ajudar meus alunos a desenvolver habilidades básicas de codificação enquanto jogavam em divertidas missões pequenas. Assim que vi como eles possuíam determinação e tenacidade, eles participaram de uma competição virtual de robótica - a Competição de Robótica da Liga CoderZ de outono de 2022. A competição envolvia tarefas simples e complexas executadas pelo robô que os alunos programavam, como direção de movimento e ângulos de rotação para instruir o robô sobre como ele deveria se mover para cumprir sua missão.

Algumas das missões que os alunos cumpriram durante esta competição:

• robogolf – Os alunos tiveram que empurrar bolas de golfe nos buracos de golfe. Eles usaram transferidores em uma configuração aplicada para medir o ângulo que o robô tinha que girar e mediram a distância para determinar a distância que o robô tinha que se mover. Os valores angulares e de distância derivados nem sempre eram números inteiros. No entanto, eles também tiveram que vencer um cronômetro, o que aumentou a complexidade.
• Blocos de discoteca – Os alunos tiveram que levar seu robô a um alvo. Eles tiveram que calcular adicionando, subtraindo, multiplicando e dividindo. O caminho que eles escolheram determinou se eles teriam ou não a pontuação mais alta possível.
• Loucura do Labirinto – Os alunos mediram a distância que o robô precisava se mover antes que pudesse virar para atingir seu alvo. Esta missão foi desafiadora, pois a distância nem sempre era um número inteiro. O valor pode ter sido um decimal, o que foi perfeito porque começamos o ano letivo aprendendo sobre decimais em 5^th nota. Dessa forma, a integração de robótica e codificação complementou a instrução baseada em padrões que já ocorria em minha sala de aula e permitiu que os alunos aplicassem o conteúdo. No entanto, os alunos foram expostos ao conteúdo referente ao padrão de medição de final de ano porque precisavam medir a distância ou o ângulo que o robô tinha que percorrer. Consequentemente, em uma avaliação de referência recente, os alunos tiveram um crescimento significativo nesse domínio, o que normalmente é visto no final do ano letivo após o ensino dessa unidade.

Aplicações

CoderZ League Robotics baseia-se no uso de código baseado em blocos e missões de jogos para envolver e ensinar crianças sobre programação. Com base no STEM, esses exercícios ajudam as crianças a desenvolver o pensamento computacional e a capacidade técnica, o que melhora suas habilidades de resolução de problemas do mundo real. Os alunos devem se adaptar para completar novas missões e desafios, fortalecendo assim sua determinação e desenvolvendo habilidades que podem usar além do ambiente de sala de aula.

Em particular, a plataforma CoderZ oferece um currículo completo para programação de robôs cibernéticos. Os educadores que desejam ensinar programação podem fazê-lo mesmo que não tenham experiência em programação ou robótica. Tudo o que eles precisam fazer é seguir o currículo e aprender com seus alunos. No entanto, isso também é limitante porque os educadores não podem criar novos desafios para os alunos concluírem. Eles devem se ater ao que é fornecido na plataforma. No entanto, é uma experiência envolvente que ajuda a introduzir as crianças a conceitos complexos de uma forma divertida.

Programação: Eficiência, Automação, Ações Replicáveis

Achei o programa de robótica virtual CoderZ uma excelente ferramenta de ensino devido à sua plataforma cuidadosamente selecionada. Um programa de alta qualidade deve conter recursos que melhorem sua eficiência, automação e ações replicáveis.

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Este programa atende a esses critérios das seguintes maneiras.

• Eficiência – A eficiência do código refere-se à confiabilidade, velocidade e técnica de programação usada para desenvolver o código de um aplicativo. É o fator mais crítico para garantir o desempenho máximo, pois minimiza o consumo de recursos e o tempo de conclusão. No CoderZ, quaisquer alterações no código são refletidas imediatamente no painel de simulação. Isso dá aos alunos feedback instantâneo sobre seus projetos.
• Automação – A automação usa a tecnologia para concluir tarefas com o mínimo de interação humana possível. Na computação, isso geralmente é realizado por meio de um programa, script ou processamento em lote. Os alunos aprendem a automação no CoderZ, pois podem inserir o código que opera os robôs virtuais sem manipulação adicional. A automação simplifica os processos, tornando mais fácil para a máquina concluir tarefas repetitivas.
• Ações replicáveis – Este termo define uma sequência de ações que permite o uso eficiente de recursos limitados enquanto reduz a variação indesejada durante o desenvolvimento e execução do programa. O CoderZ consegue isso codificando por cores seus blocos de comando, tornando mais fácil para as crianças identificar padrões no código. Essa diferenciação permite a inclusão entre diversos alunos (ou seja, alunos com necessidades especiais, alunos de inglês, etc.). Replicar tarefas usando código ajuda os alunos a entender a base da ação simulada, pois eles podem combinar partes do programa com as ações que produzem.

Programação baseada em bloco versus programação baseada em texto tradicional

No passado, a programação envolvia o uso de mouse e teclado para digitar código baseado em texto. Isso pode ser complexo para as crianças, especialmente quando se trata de internalizar a sintaxe. Estas são as regras que definem a estrutura de uma linguagem de programação. Além disso, a entrada tradicional pode tornar a programação abstrata e desafiadora para jovens alunos que se beneficiam do aprendizado visual e auditivo.

A codificação baseada em blocos surgiu como uma ferramenta para introduzir os alunos à codificação. Isso permite que eles explorem esses conceitos em um ambiente amigável. Esses sistemas usam blocos coloridos e arrastáveis ​​que simulam linguagem codificada. Os alunos escolhem funções de categorias codificadas por cores e as combinam em uma área de trabalho de tela para criar um programa sequenciado. O benefício de aplicativos ou sites de programação em bloco é que as categorias são claramente definidas. Existem blocos para adicionar funções específicas, como movimento, controle e outras variáveis.

No entanto, a programação baseada em blocos só é útil até certo ponto. Assim que os alunos estiverem familiarizados com o código baseado em blocos, é crucial apresentá-los ao código baseado em texto. Embora o código baseado em blocos seja divertido e envolvente, as linguagens de programação baseadas em texto têm aplicações da vida real na ciência da computação. Os educadores devem permitir que os alunos experimentem codificação baseada em bloco e baseada em texto. Quando os alunos estiverem prontos, eles devem fazer a transição de blocos para texto, pois o código baseado em texto para projetos será o mais comercializável do setor.

Outras Lições Aprendidas

A competição de robôs virtuais CoderZ é eficaz para ajudar os alunos no aprendizado STEM. No entanto, fiquei surpreso ao ver que o programa também ensinou aos meus alunos habilidades práticas para a vida. Eles incluem:

1. Trabalho em equipe – As crianças trabalharam juntas para garantir que selecionaram as funções corretas para cada missão a ser vencida. Envolvia colaborar para descobrir a maneira mais eficiente de programar o robô para completar as missões. A competição cultivou o trabalho em equipe, que pode se aplicar a outras atividades dentro e fora da sala de aula e, em última análise, no local de trabalho.
2. Resiliência – As missões nem sempre foram bem-sucedidas na primeira vez ou a maneira de programar o robô nem sempre foi direta devido a restrições de tempo ou terreno, então as crianças tiveram que aprender a lidar com a frustração ao longo desta competição. Nesses casos, os alunos tinham que revisar o código quantas vezes fossem necessárias para fazê-lo funcionar corretamente. A frustração é um problema que eles enfrentarão ao usar código baseado em linguagem porque um pequeno erro de sintaxe invalida todo o código. Eles são obrigados a enfrentar momentos desanimadores enquanto aprendem e na vida. Essa habilidade fortaleceu sua resiliência a tal frustração.
3. Construindo Relações – Construí relacionamentos com as crianças aproveitando a tecnologia, que as crianças adoram, e conversando sobre coisas não escolares neste ambiente casual (ou seja, não escolar ou acadêmico). Isso ajuda a desenvolver a criança como um todo. Também leva as crianças a querer entender conceitos matemáticos complexos, como números decimais, ângulos, padrões e medidas, porque sentem que estão em um ambiente seguro onde podem correr riscos. A noção de “é preciso uma aldeia” ficou aparente por causa do apoio direto e indireto de vários administradores: Dr. Herbert Blackmon (Diretor), Dr. Taylor Greene (Diretor Adjunto), Minnie Lawson-Cook (Coordenadora de Tecnologia), Flora Maria Echols (Treinador Instrucional), Dr. Mark Sullivan (Superintendente), Dra. Gwendolyn Tilghman (Superintendente Instrucional) e Dra. Marsha Savage (Especialista em Operações de Aprendizagem).

Próximos Passos

Agora que os meses de trabalho árduo e a competição terminaram, os membros da escola e da comunidade em geral estão tentando arrecadar fundos para as equipes para visitar o Centro Espacial Kennedy na Flórida. Espero que a experiência e a oportunidade não apenas ampliem seu nível de exposição, mas continuem a incentivá-los a se destacarem academicamente e a se envolverem no campo de STEM.

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