Използване на играта „Аз, роботът“ в обучението по компютърно моделиране в начален и прогимназиален етап на образованието
(Ани Ангелова Вакъвчиева – ст. учител по КМИТ, в СЕУ „Св. Паисий Хилендарски“ – гр. Дупница)
Резюме: Статията разглежда възможностите за използване на некомпютърни игри в образователния процес. Изследванията показват, че този подход може да подобри мотивацията и обучението на учениците.
Съдържанието е насочено към необходимостта от изследвания на въздействието на игровите методи на обучение в предмета „Компютърно моделиране и Информационни технологии“ за ученици с различни профили на учене. Акцентира се на възможностите на играта „Аз, роботът“ по отношение на нейната приложимост и гъвкавост.
Също така, се подчертава ролята на учителите да мотивират учениците и да приспособят образователния процес към техните нужди. Съвременните методи за обучение, базирани на ИКТ, играят важна роля в подобряването на ученето и обучението. Промените в науката и технологиите предоставят възможности за научно обосновани иновации в образованието, като образователните технологии се използват съгласно най-новите психологически и педагогически теории за ученето.
През последните години все повече се използват техники за игровизация и компютърни игри в образователния процес. Множество изследвания показват ползите от прилагане на игрови механизми за подобряване на мотивацията и обучението във формални и неформални условия. В България обаче, при въвеждането на новите учебни програми по компютърно моделиране и информационни технологии не е предвидено изрично използването на подходящи игрови подходи, сериозни игри и технологии за игровизация.
Нуждите от подобно изследване се основават на две основни предпоставки. На първо място, съвременните ученици следва да бъдат подготвени от ранна възраст да разпознават и използват възможностите на информационните технологии и да създадат положително отношение и интерес към тях. За това е важно да се изследва до каква степен използването на сериозни игри и игрови подходи по предмета „Компютърно моделиране и Информационни технологии“ (КМИТ) може да предизвика траен интерес и мотивация в ученици с различен профил на учене.
На второ място, ролята на учителите излиза от традиционната рамка на носители на знания, като те трябва да мотивират и предизвикват учениците. От учителите все повече се очаква да използват различни подходи, за да създадат интерес и да мотивират учениците да се ангажират активно в образователния процес. Също така, учителите трябва да приспособяват образователния процес към индивидуалните профили, нужди и предпочитания на учениците. Съвременните педагогически парадигми и тенденции в образованието показват как чрез използването на ИКТ и техники за игровизация може да се приложат нови подходи и техники и да се отговори на тези изисквания и предпоставки.
Съвременните методи за обучение, които се базират ИКТ се отнасят до използването на информационни и комуникационни технологии (ИКТ) в учебния процес с цел подобряване на ученето и обучението. Тези методи включват различни инструменти и ресурси, които помагат на учениците да развиват знания, умения и отношения.
През последното десетилетие настъпиха значителни промени в науката, икономиката, културата и образованието, породени от развитието на технологиите. Тези промени са началото на нов етап в развитието на обществото, където информационните и комуникационни технологии (ИКТ) играят все по-значителна роля във всички аспекти на живота. Педагогиката, като и всяка друга наука, също изпитва влиянието на тези промени, като новите технологични разработки представляват важна предпоставка за научно обосновани иновации в образованието. Образователните технологии се разглеждат в по-широк смисъл – не само като технически постижения, използвани в процеса на преподаване, но и като приложение в съответствие с най-новите психологически и педагогически теории за ученето.
Игровизацията може да бъде полезна за обучението, защото тя може да насърчи ангажираността на учениците. Фактът, че мнозина преподаватели се сблъскват с проблеми, свързани с интереса и ангажираността на учениците в класната стая, не е нов в образованието. В миналото преподавателите са опитвали да използват различни инструменти, включително използването на мотивационни стратегии. Въпреки това, ефектът от тях е продължавал само за кратък период от време. Благодарение на своята забавна същност, игровизацията може да бъде добро решение за помощ при решаването на проблеми с ангажираността на учениците и тяхното участие в класната стая.
Връзката между социокултурното развитие на ученика и игровизацията в образователния процес представлява голям интерес за изследователите в областта на образованието и психологията. Игровизацията е ефективен метод за подкрепа на социокултурното развитие на учениците, като предоставя възможности за социално взаимодействие, сътрудничество, решаване на проблеми и развитие на критично мислене.
При използването на сериозни игри и игровизация в обучението е важно изборът на научно обосновани подходи. За целите на въвеждане на иновативна практика, свързана с устойчиво приложение на игри в часовете по КМ, е приложен PRIMM подхода [6], който е изведен от Социокултурната теория на Виготски [4], според която социалното взаимодействие е в основата на развитието на когнитивните умения.
Според същата теория са застъпени и основните теми свързани със социалното взаимодействие, като ролята на по-знаещия друг и зоната на проксимално развитие.
Зоната на проксимално развитие (ЗПР) е понятие, което е разработено от руския психолог Лев Виготски, и което описва разстоянието между нивото на развитие, което един индивид може да постигне самостоятелно, и нивото на развитие, което може да постигне с помощта на възрастен или по-компетентен партньор.
ЗПР подчертава важността на социалната и културна среда в развитието на човека. Според Виготски, развитието не се ограничава само до индивида, но се формира през взаимодействието с други хора и средата. ЗПР представлява областта на развитие, в която детето може да постигне по-напреднали нива на когнитивни функции, ако е подкрепено и насърчено от опитен и компетентен партньор.
Примерът, който често се използва, е учене на дете да решава проблеми с помощта на възрастен. Ако детето не може да реши проблема самостоятелно, но успява да го реши с помощта на възрастния, тогава това е в зоната на проксималното развитие. В процеса на взаимодействие и подкрепа от опитен партньор, детето придобива нови познания, умения и стратегии, които постепенно може да използва самостоятелно.
ЗПР подчертава важността на образователните и социалните контексти, които предоставят възможности за разширяване на зоната на проксималното развитие на децата. Това означава, че компетентните възрастни или партньори могат да играят ключова роля в улесняването на развитието на децата, като им предоставят подходящи стимули и подкрепа. [5]
Използвайки концепцията за зоната на проксималното развитие, учителите и родителите могат да създадат образователни среди и задачи, които са подходящи за индивидуалните нужди на децата, като им предоставят подкрепа и насърчават активното им участие в учебния процес.
Ученето чрез игра, известно също като игрово обучение или геймифицирано обучение, е образователен метод, при който се използват игри и игрови елементи за предоставяне на образователни цели и материали. Този подход комбинира образованието с елементи от игрите, които са привлекателни, забавни и ангажиращи, за да стимулират интереса и мотивацията на учениците, като в същото време улесняват усвояването на знания и умения. [1]
В учебния контекст, игрите могат да бъдат използвани за обучение на различни умения и знания, включително академични дисциплини като математика, езици, наука и история, както и социални умения като сътрудничество, комуникация и проблемно-решаване.
При ученето чрез игра, учениците учат, като участват активно в създаването на знания и решават задачи в контекста на играта. Те се насърчават да изпробват различни стратегии, да правят избори и да изпитват последиците от техните решения. Този тип обучение стимулира критичното мислене, решаването на проблеми, сътрудничеството и създаването на връзки между новите знания и вече придобитите умения. [2]
В тази връзка, в настоящата статия, се разглежда конкретно некомпютърната игра „Аз, роботът“, като средство за учене и прилагане на основни понятия в компютърното моделиране в начален и прогимназиален етап на образованието. Тя е прилагана системно в часовете по компютърно моделиране в СЕУ „Св. Паисий Хилендарски“ – гр. Дупница, в начален и прогимназиален етап, през 2022/2023 учебна година.
Необходимостта от разбирането на ключовите понятия команда, алгоритъм и код е в основата на приложения игрови подход, който авторът на настоящата статия именува като „Аз, роботът“, на едноименния филм. Идеята за геймифициране на обучението, чрез подобен тип игри не е нова, но в конкретния случай се обръща внимание само на ученето, чрез преживяване, в неговата физическа форма.
Липсата или слаборазвитите асоциативно и логическо мислене на учениците във възрастовата група на 9-12 годишните ученици силно повлиява обучението им. За да се преодолее това, играта „Аз, роботът“ се основава на лично преживяване, чрез извършване на физически действия, които са представени чрез кратки, ясни и точни инструкции (команди), които се предоставят както от срана на учителя, така и от страна на учениците към него. Следваща стъпка в играта е изпълнението на кратък и лесен алгоритъм за действие, при който учениците изпълняват команди, подадени в правилен ред и с точно определена цел, след което те описват детайлно какво точно е трябвало да направят за да постигнат определената цел. Като най-трудно последно ниво на играта учениците трябва да поставят елементарна цел, която структурират като алгоритъм и дефинират конкретните команди. „Кодът“ се изпълнява от един или няколко ученици, а накрая и от самия учител.
Мястото на провеждане на играта може да бъде не само в класната стая, но и в по-големи закрити помещения в училището, както и на открито на спортните площадки, което дава възможност за включване на повече ученици под формата на състезание.
Най-общо етапите (нивата) на играта са три – лесно, средно и трудно. При първото ниво се задават елементарни команди – стани, седни, отвори уста, затвори уста и др. подобни чисто физически действия. В този етап са тествани задачи, при които учениците добавят действие, което не са получили като команда. Така например при задаване на две последователни команди „Вдигни лява ръка“ и „Вдигни дясна ръка“, първонално като масов резултат се наблюдава вдигане и сваляне на лява ръка и останала вдигната дясна. Учителят повтаря двете команди докато учениците не започнат да си задават въпроса какво точно правят, че да не могат да изпълнят правилно, това което иска учителят от тях. Наблюдението показва, че на трето или четвърто повторение малка част от учениците откриват и решават проблема, а останалите реагират положително, обикновено с фразата „Знаех си!“.
Фигура 1. Първо ниво на играта
За да се провери доколко учениците са разбрали първата задача, авторът поставя и втора, в която има малко усложняване. Това е изпълнението на командата „Клекни три пъти!“. Целта ѝ е да провокира логическото мислене у учениците. Първото изпълнение е категорично от всички ученици, които три пъти се изправят и клякат. Аналогично на предходната задача те повтарят командата неколкократно. За разлика от първата задача, ефектът на умората идва по-бързо, което до някакво степен демотивира учениците и учителят прекратява дейността. Тогава самият той влиза в ролята на робот, демонстрирайки изпълнението на командата, която е задал. В тази ситуация той остава в клекнало положение и едва тогава учениците разбират, че не е възможно изпълнението на тази команда без да има втора инструкция. Всъщност тази задача представлява пропедевтично въвеждане на термина цикъл в програмирането.
Фигура 2. Второ ниво на играта
При второто (средно) ниво, чрез различни задачи учениците трябва да изпълняват елементарен алгоритъм на действие, като трудността на задачите нараства спираловидно. Тук действията могат да се задават и в обратен ред – „Затвори тетрадката и запиши!“, „Седни и влез!“ и др. подобни, с цел забавление. След това се задава задача от типа „Начертай въздушна линия!“, при която учениците трябва максимално подробно да опишат конкретните си действия и да ги извършат с ръка. Същото упражнение може да бъде усложнено и с „въздушно писане на цифри“ или други елементи.
В последния етап на играта, учениците сами трябва да измислят кратки алгоритми и да ги декомпозират на ниво команди в съответния ред. В малки групи или индивидуално, учениците в ролята на роботи или „програмисти“ тестват действието на техните алгоритми. Това е и най-забавната част от играта, в която те реагират много емоционално и творчески. Като награда за най-добрите учителят влиза в ролята на робот, като изпълнява зададените му команди по точно определен ред. Почти винаги се получават комични ситуации, които са забавни не само за учениците, но и за самия учител.
„Раздвижването на учениците“ в час е полезно и мотивиращо за тях. В същото време те могат да влизат в две роли – на програмист и робот. „Аз, роботът“ дава възможност за множество вариации и обхват на ученици, в зависимост от поставените цели. Това означава, че е приложима под формата на състезание, дори и в часовете по физическо възпитане и спорт, както на ниво клас, така и на училищно ниво, като част от спортния каледар на училището. Тя може да бъде използвана, както за диагностика, така и за оценка на възможностите на учениците да изпълняват и анализират действия от даден алгоритъм.
Използването на играта е и с цел създаване на атрактивната среда за обучение. Тя от своя страна съществено допринася и за активното възприемане на знания, умения и отношения при обучението по компютърно моделиране, като това не отменя и фронталните методи, но значително намалява използването им.
Като част от теорията за съвместното учене [3] използването на играта е препоръчително при въвеждане на нови знания и понятия. При него и учителят и учениците решават заедно определен проблем. Използването на този метод води до повишаване на постиженията и самооценката, повишава мотивацията за учене и формира положителна нагласа за процеса на учене.
Това прави образователната игра „Аз, роботът“ желана и в същото време даваща конкретни образователни резултати, свързани с обучението по компютърно моделиране в начален етап, както и в 5. клас. Чрез нея учениците преодоляват частично знания и умения, предвидени за изучаване в часовете по математика в по-горните класове на прогимназиалния етап на образование. От прякото наблюдение може да се направи извод, че играта е много атрактивна и желана от учениците.
Литература
- Prensky, M. (2001). Digital game-based learning. Paragon House.
- Gee, J. P. (2003). What video games have to teach us about learning and literacy. Computers in Entertainment (CIE), 1(1), 20-20.
- David W. Johnson and Roger T. Johnson, Cooperative Learning: The Foundation for Active Learning, 2018 г.
- Aline Nardo, 2021: “Exploring a Vygotskian Theory of Education and Its Evolutionary Foundations”, Educational Theory published by Wiley Periodicals LLC on behalf of Board of Trustees, University of Illinois.
- „Problem based learning: An instructional model and its constructivist framework.“ Educational technology, 35(5), 31-38.
- A pedagogical approach to teaching game programming: Using the PRIMM approach
- Robert Law (2020): „A pedagogical approach to teaching game programming: Using the PRIMM approach“, 14th European Conference on Game-Based Learning – The University of Brighton, Brighton, United Kingdom