นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาสอนหุ่นยนต์เพื่อช่วยตัวเองเรียนรู้รูปทรงเรขาคณิต

Anonim

เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์กลายเป็นส่วนสำคัญต่อกระบวนการเรียนรู้ ตามที่แห่งชาติศูนย์การศึกษาสถิติในตอนท้ายของทศวรรษที่ผ่านมาบาง 97 เปอร์เซ็นต์ของสหรัฐอเมริกาครูมีคอมพิวเตอร์หนึ่งหรือมากกว่าที่ตั้งอยู่ในห้องเรียนทุกวันและอัตราส่วนของนักเรียนกับคอมพิวเตอร์ในห้องเรียนทุกวันเป็นเพียงเล็กน้อย มากกว่า 5 ถึง 1 ด้วยการกำเนิดของแท็บเล็ตและอุปกรณ์คอมพิวเตอร์พกพาอัตราส่วนนี้กำลังเข้าใกล้ 1 ต่อ 1

จนถึงเมื่อไม่นานมานี้ซอฟต์แวร์ทางการศึกษาหลักสำหรับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ในห้องเรียนได้รับการออกแบบมาโดยอิงตามรูปแบบการปฏิสัมพันธ์ที่ใช้โครงร่างแบบดั้งเดิมของ WIMP (หน้าต่างไอคอนเมนูอุปกรณ์ชี้) การมีส่วนร่วมของนักเรียนเป็นประสบการณ์ที่โดดเดี่ยวต่อหนึ่งนักเรียนแต่ละคนไปยังเครื่องแต่ละเครื่อง

นักวิจัยได้เริ่มสำรวจความหลากหลายของโซลูชันที่ให้การโต้ตอบที่เป็นรูปธรรมและมีตัวตนมากขึ้นตั้งแต่กิจกรรมร่วมกันโดยรอบโต๊ะแบบโต้ตอบไปจนถึงหุ่นยนต์เชิงโต้ตอบที่สอนการเรียนรู้ภาษา

Winslow Burleson, PhD, รองศาสตราจารย์, มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก Rory Meyers College of Nursing, ผู้วิจัยหลักในการศึกษากล่าวว่า "การรวมเทคโนโลยีที่ทันสมัยเข้ากับสภาพแวดล้อมของห้องเรียนจำเป็นต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับวิทยากรและอุปสรรคในการใช้งาน" แม้ว่าเทคโนโลยีดังกล่าวแสดงให้เห็นว่ามีส่วนร่วมอย่างมากสำหรับนักเรียนและอาจช่วยให้เกิดการเรียนรู้ในรูปแบบใหม่ ๆ ผลงานวิจัยของเรามีความจำเป็นที่จะต้องเข้าใจถึงประโยชน์ที่ได้รับจากเทคโนโลยีเหล่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตั้งค่าห้องเรียน

เพื่อที่จะตรวจสอบว่ายูทิลิตี้ของโซลูชั่นดังกล่าวได้รับการออกแบบมาอย่างไรในห้องเรียน Burleson ได้ร่วมมือกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนาและมหาวิทยาลัย Carleton เพื่อศึกษาการใช้งานระบบการเรียนรู้ที่เป็นรูปธรรมซึ่งใช้กรอบการทำงานของผู้สอนที่มีคุณธรรมควบคู่ไปกับตัวแทนหุ่นยนต์ทางกายภาพ กิจกรรมโรโบ - มีตัวตนสำหรับเรขาคณิต (rTAG)

มันทำงานอย่างไร:

rTAG ออกแบบเครื่องบิน Cartesian ลงบนแผ่นปูพื้นสีขาวซึ่งหุ่นยนต์ LEGO ชื่อ Quinn นำทาง iPod Touch ติดตั้งอยู่ด้านบนของส่วนประกอบ LEGO จะแสดงใบหน้าของควินน์และแสดงผลเสียงของมันซึ่งสามารถตอบสนองอารมณ์ได้ iPod ยังมีจุดเริ่มต้นสำหรับการโต้ตอบกับ Quinn องค์ประกอบสุดท้ายคือส่วนติดต่อมือถือ iPod Touch อื่นที่จัดขึ้นโดยนักเรียนเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับระบบ

ในการออกคำสั่งให้ควินน์นักเรียนต้องแตะ iPod ที่ติดตั้งไว้ก่อนซึ่งจะเรียกป๊อปอัปบนอินเทอร์เฟซมือถือซึ่งสามารถเลือกได้จากหลากหลายรูปแบบ ได้แก่: ย้ายหน่วยเลี้ยวและจุดพล็อต

"ต้องการให้นักเรียนสัมผัส iPod ที่ติดตั้งของ Quinn ก่อนคำสั่งทุกอย่างทำให้มั่นใจได้ว่าพวกเขาจะย้ายไป" Kasia Muldner, PhD, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Carleton University กล่าว

ก่อนที่จะใช้ระบบนักเรียนจะบอกว่าพวกเขาต้องช่วย Quinn แก้ปัญหาทางเรขาคณิต หลังจากวางแผนจุดนักเรียนสามารถตรวจสอบว่าโซลูชันของตนถูกต้องหรือไม่โดยการแตะที่ปุ่ม "Check Answer" บนอินเทอร์เฟซมือถือซึ่งจะเป็นการตอบสนองต่อภาพและเสียงของควินน์

เพื่อทดสอบทั้งประสิทธิภาพและความเป็นไปได้ของระบบ rTAG นักวิจัยได้พัฒนาแพลตฟอร์มเสมือนที่เรียกว่า vTAG ซึ่งครอบคลุมคุณลักษณะเดียวกัน แต่การโต้ตอบและการดำเนินการทั้งหมดจะเกิดขึ้นผ่านอินเทอร์เฟซ WIMP ตามปกติบนหน้าจอเดียวซึ่งแบ่งออกเป็นสามส่วน สำหรับเครื่องบินใบหน้า Quinn และบรรทัดคำสั่ง ร่วมกัน rTAG และเวอร์ชัน vTAG สร้างระบบ TAG

นักวิจัยทำการศึกษาต่อเนื่องเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์เพื่อประเมินผลกระทบของระบบ TAG ในสถานศึกษาซึ่งเชิญชวนครูจากเขตการศึกษาสาธารณะของรัฐแคลิฟอร์เนียเพื่อนำนักเรียนไปเข้าร่วมการประชุมหนึ่งครั้งหรือหลายครั้ง ครู 12 คนจาก 4 โรงเรียนต่างพานักวิจัยขึ้นไปตามข้อเสนอของพวกเขา ชั้นเรียนมีนักเรียน 25-40 คนมีชั้นเรียน 8 คนจากชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 และ 3 จากชั้นป. 4 และชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 การประชุมถูกจัดขึ้นในห้องที่มี rTAG หนึ่งชุดและติดตั้งโมดูล vTAG สามชุด

นักวิจัยได้วิเคราะห์วิธีการที่ครูวางแผนบทเรียนเกี่ยวกับระบบ TAG และวิธีการที่ครูใช้การตั้งค่า rTAG และหากแตกต่างจากการตั้งค่า vTAG ทั่วไป

"จากช่วงสิบสองที่เราจัดขึ้นเราพบว่าครูส่วนใหญ่ไม่ได้ให้คำแนะนำแก่นักเรียนเกี่ยวกับระบบ TAG ก่อนที่จะมีเซสชั่นของพวกเขา แต่บางคนก็เลือกที่จะให้ความรู้ด้านโดเมนเช่นมุมและพิกัดก่อนเซสชั่น" เซซิลโลโซโนปริญญาเอกกล่าว, มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนา

ในแง่ของการแนะนำเซสชั่นครูทุกคนมีนักเรียนของพวกเขารวบรวมรอบสถานีที่เฉพาะเจาะจงโดยทั่วไป vTAG หนึ่งและจะอธิบายวิธีการทำงานของระบบครึ่งหนึ่งของครูเลือกที่จะมีนักวิจัยอธิบายระบบแทน ยกเว้นกรณีนี้คือกรณีหนึ่งที่ครูมี "นักเรียนที่เข้าใจเทคโนโลยีมาก" ในสถานีขณะที่เธออธิบายว่ามันทำงานอย่างไร หลังจากที่ครูผู้สอนสาธิตจะมีนักเรียนแบ่งเป็นกลุ่มและหมุนไปรอบ ๆ สถานี

ข้อดีและข้อ จำกัด ที่สังเกตได้ระหว่างการใช้งาน:

ในระหว่างการทดลองนักวิจัยพยายามที่จะทำความเข้าใจกับครูผู้สอนที่ให้ความสำคัญกับระบบ TAG และอธิบายอุปสรรคที่ครูต้องเผชิญในการดำเนินการ

ดร. Burleson กล่าวว่า "การมีส่วนร่วมของนักเรียนเป็นเรื่องที่เห็นได้ว่าเป็นหนึ่งในสินทรัพย์ที่แข็งแกร่งที่สุดของระบบ "เมื่อถึงเวลาที่นักเรียนจะหมุนสถานีทุกครั้งที่ผู้อำนวยการถามว่ากลุ่มใดต้องการใช้สถานี rTAG ต่อไปนักเรียนจะกระวนกระวายใจยกมือขึ้นนอกจากนี้ในการหมุนเวียนกลุ่มนักศึกษาที่ไม่ได้มีโอกาสโต้ตอบ ควินน์ในกลุ่ม rTAG ดังจะแสดงความไม่พอใจของพวกเขา "

ครูหลายคนรับรู้ว่าหุ่นยนต์กายภาพเป็นประโยชน์หลักของระบบ ครูคนหนึ่งกล่าวว่าความตื่นเต้นของนักเรียนที่ทำให้ควินน์เป็นช่วงเวลาที่นักเรียนไม่ได้ตระหนักว่ากำลังเรียนรู้ "พวกเขาคิดว่าพวกเขาไปและเล่นกับหุ่นยนต์" ครูอีกคนหนึ่งตั้งข้อสังเกตว่าการทำให้เป็นตัวเป็นตน Quinn ช่วยให้นักเรียนสามารถสร้างความสัมพันธ์กับนักเรียนได้กระตุ้นให้นักเรียน "ยังคงมีปัญหาอยู่และได้รับ Quinn ที่ซึ่งเขาควรจะไป" นักวิจัยตั้งความผูกพันที่มีความคิดริเริ่มนี้อาจเป็นผลแปลกใหม่ซึ่งคาดว่าจะลดลงเนื่องจากนักเรียนเริ่มคุ้นเคยกับระบบ

อีกรูปแบบหนึ่งในหมู่ครูมีความเกี่ยวข้องกับคุณค่าของการเปิดเผยแก่นักเรียนเกี่ยวกับเทคโนโลยี

Victor Girotto, PhD, Arizona State University กล่าวว่า "เราพบว่าครูหลายคนในโรงเรียนต้องการความสามารถในการใช้เครื่องมือดิจิทัลของนักเรียน "สำหรับพวกเขานี่เป็นอีกโอกาสหนึ่งในการแสดงให้นักเรียนเห็นถึงความสามารถในด้านเทคโนโลยีที่อาจจะทำให้พวกเขามีความชำนาญในการใช้งานมากขึ้นและยังใช้ประโยชน์จากความอยากรู้ของพวกเขาด้วย"

ตามที่ครูหลายคนได้ให้ไว้ rTAG ยังอนุญาตให้นักเรียนฝึกทักษะทั่วไปเกี่ยวกับโดเมนเช่นการคิดเชิงวิพากษ์และการแก้ปัญหา ครูมักแบ่งนักเรียนออกเป็นกลุ่มเล็ก ๆ หมุนเวียนเพื่ออำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกัน

โดยทั่วไปเมื่อกลุ่มที่ใช้ vTAG มีเพียงไม่กี่คนที่อยู่ใกล้กับจอภาพเท่านั้นขณะที่คนอื่น ๆ ก็จะนั่งดูหรือเดินรอบ ๆ ห้อง อย่างไรก็ตามในการตั้งค่าทางกายภาพนักเรียนส่วนใหญ่มักพยายามเข้าร่วมกับนักเรียนที่กำลังใช้ระบบอยู่

ครูคนหนึ่งกล่าวว่า "ฉันเห็นเด็กแปดหรือเก้าขวบกระโดดขึ้นมาและพยายามช่วยหรือต้องการดูว่าถึงเวลาแล้วที่จะติดต่อหรือไม่เพียง แต่พวกเขามีส่วนร่วมมากขึ้นเท่านั้น แต่ยินดีที่จะเสนอวิธีแก้ปัญหา" ในช่วงหลายสัปดาห์ rTAG นักเรียนหลายคนอาจเห็นยืนอยู่บนแผ่นโฟมเพื่อคุยปัญหาตลอดเวลาผ่าน iPod Touch และหันไปหาใครจะโต้ตอบกับ Quinn

นักวิจัยได้ให้ข้อเสนอแนะจากครูและนักการศึกษาชั้นปีที่ 12 เพื่อแก้ปัญหาเกี่ยวกับระบบ TAG ถึง 4 คำแนะนำด้านการออกแบบซึ่ง ได้แก่:

  • เป้าหมายวัตถุประสงค์การเรียนรู้หลาย,
  • เน้น affordances ร่วมกัน,
  • เพิ่มประสิทธิภาพสำหรับการฝึกอบรมและ
  • ปรับปรุงการใช้ส่วนประกอบระบบที่รู้จัก

"Burleson กล่าว" ดังนั้นนักออกแบบจึงควรออกแบบระบบด้วยองค์ประกอบที่มีตัวตนและเป็นตัวเป็นตนซึ่งจะสำรวจความสามารถของพวกเขาเพื่อส่งเสริมการทำงานร่วมกันโดยการออกแบบแทนที่จะเป็น การวางแผนสำหรับนักเรียนที่จะใช้เทคโนโลยีเป็นรายบุคคล "

นักวิจัยยังพบปัญหาอุปสรรคในการใช้ rTAG รวมถึงการขาดเวลาในการติดตั้งการขาดการฝึกอบรมสำหรับผู้สอนการข่มขู่นักเรียนโดยการตั้งค่า rTAG และข้อ จำกัด ที่เกี่ยวข้องกับจำนวนนักเรียนต่อสถานี ครูกล่าวว่ามีนักเรียนมากเกินไปในแต่ละสถานีและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานี vTAG นักเรียนบางคนลดบทบาทเป็นผู้ชมแบบพาสซีฟ

แม้ว่าการโต้ตอบโดยรวมกับระบบอาจไม่ปกติและต้องมีการฝึกอบรมเฉพาะเรื่อง แต่ความคุ้นเคยกับส่วนประกอบของระบบ (iPods) อาจช่วยลดอุปสรรคนี้ลงได้รวมถึงอาจลดความเข้าใจในการใช้งาน

"สิ่งนี้ช่วยให้โรงเรียนสามารถนำมาใช้เทคโนโลยีที่พวกเขามีอยู่แล้วลดค่าใช้จ่ายของหน่วยนอกจากนี้ความคุ้นเคยกับเทคโนโลยีที่มีอยู่ของนักเรียนช่วยให้พวกเขาเข้าใจถึงระบบว่าเป็นระบบที่ดีขึ้นเพราะพวกเขาคุ้นเคยกับส่วนประกอบต่างๆ Burleson

menu
menu