Вплоть до недавнего времени основное образовательное программное обеспечение для компьютерных устройств в классе было разработано на основе стиля взаимодействия с использованием традиционной парадигмы WIMP (окно, значок, меню, указывающее устройство). Взаимодействие студентов — это изолированный индивидуальный опыт, индивидуальный студент для отдельной машины.Чтобы лучше вовлечь учащихся в их среду с помощью образовательных технологий, исследователи начали изучать различные решения, которые обеспечивают более воплощенное и осязаемое взаимодействие — от совместной деятельности вокруг интерактивной столешницы до интерактивных роботов, обучающих языку.«Успешная интеграция любой новой технологии в учебную среду требует понимания организаторов и препятствий для внедрения», — говорит Уинслоу Берлесон, доктор философии, доцент Колледжа медсестер Рори Мейерса Нью-Йоркского университета, ведущий исследователь исследования. «Хотя показано, что такие технологии очень привлекательны для учащихся и, возможно, способствуют обучению новыми способами, наше исследование направлено на необходимость понимания далеко идущей полезности этих технологий, особенно в классных комнатах».
Чтобы изучить, как полезность одного такого решения проявляется в классной комнате, Берлесон объединился с исследователями из Университета штата Аризона и Университета Карлтона, чтобы изучить реализацию материальной среды обучения, в которой используется обучаемый фрейм агента в сочетании с физическим роботом-агентом. —Робо-материальные упражнения для геометрии (rTAG).Как это работает:rTAG проецирует декартову плоскость на белый коврик, по которому перемещается робот LEGO® по имени Куинн. IPod Touch, установленный поверх компонентов LEGO®, отображает лицо Куинн и воспроизводит его голос, с помощью которого он может эмоционально реагировать. IPod также является отправной точкой для взаимодействия с Куинном.
Последний компонент — мобильный интерфейс, еще один iPod Touch, который студент держит во время взаимодействия с системой.Чтобы отдать команду Куинну, ученики должны сначала прикоснуться к установленному iPod, что вызовет всплывающее окно в мобильном интерфейсе, где они могут выбрать одно из множества действий, включая: перемещение юнитов, поворот и точку сюжета.«Требование от студентов касаться установленного Куинна iPod перед каждой командой гарантирует, что они тоже будут двигаться», — говорит Касия Малднер, доктор философии, доцент Карлтонского университета.
Перед использованием системы ученикам говорят, что они должны помочь Куинну решить геометрическую задачу. После нанесения точки ученики могут проверить правильность своего решения, нажав кнопку «Проверить ответ» на мобильном интерфейсе, запустив визуальный и звуковой ответ Куинна.Чтобы проверить как эффективность, так и осуществимость системы rTAG, исследователи разработали виртуальную платформу под названием vTAG, включающую те же функции, но все взаимодействия и действия происходят через обычный интерфейс на основе WIMP на одном экране, разделенном на три раздела. для самолета, лица Куинна и командной строки.
Вместе версии rTAG и vTAG образуют систему TAG.Исследователи провели недельное исследование, чтобы оценить влияние системы TAG в школьной среде, пригласив учителей из округа государственных школ Калифорнии привести своих учеников на одно или несколько занятий. Двенадцать учителей из четырех разных школ приняли их предложение.
В классах участвовало 25-40 учеников: восемь классов с третьего, три с четвертого и один с пятого. Заседания проходили в комнате с установкой одного модуля rTAG и трех модулей vTAG.
Чтобы лучше понять возможности и ограничения интеграции системы TAG в школьную среду, исследователи проанализировали, как учителя планировали свои уроки с использованием системы TAG и как учителя использовали настройку rTAG, и отличается ли она от более распространенной настройки vTAG.«Из двенадцати сессий, которые мы провели, мы обнаружили, что большинство учителей не знакомили учащихся с системой TAG перед сессией, однако некоторые предпочли поделиться знаниями предметной области, такими как угол и координаты, перед сессией», — сказал Сесил Лозано, доктор философии. , Университет штата Аризона.
Что касается вводной части сеанса, каждый учитель собирал своих учеников вокруг определенной станции, обычно vTAG, и объяснял, как работает система, половина учителей предпочла вместо этого, чтобы исследователь объяснил систему. Единственным исключением из этого метода был один случай, когда у учителя был "очень технически подкованный" студент, руководивший станцией, пока она объясняла, как это работает. После демонстрации учителя делят своих учеников на группы и перемещаются по станциям.
Преимущества и ограничения, наблюдаемые при внедрении:В ходе экспериментов исследователи стремились понять, какое значение учителя придают системе TAG, и описать препятствия, с которыми учителя сталкиваются при ее внедрении.«Вовлеченность студентов, безусловно, воспринималась как один из самых сильных активов системы», — сказал д-р Бурлесон. «Когда пришло время ученикам менять станции, каждый раз, когда фасилитатор спрашивал, какая группа хотела бы использовать станцию rTAG в следующий раз, ученики с нетерпением поднимали руки. Куинн из группы rTAG громко выразил бы свое недовольство ».
Некоторые учителя считали физического робота ключевым преимуществом системы. Одна учительница отметила, что ее ученики увлечены Куинн, что спровоцировало занятие, на котором ученики даже не осознавали, что учатся: «Они просто думают, что пошли и поиграли с роботом».
Другой учитель отметил, что олицетворение Куинна позволяло ученикам относиться к нему, мотивируя учеников «упорствовать в проблеме и доставить Куинна туда, куда он должен был пойти». Исследователи полагают, что это повышенное участие может быть связано с эффектом новизны, который, как они ожидают, исчезнет по мере привыкания учащихся к системе.Еще одна распространенная тема среди учителей была связана с ценностью ознакомления учащихся с технологиями.«Мы обнаружили, что многие учителя в школе стремились к тому, чтобы ученики умели пользоваться цифровыми инструментами», — сказал Виктор Джиротто, доктор философии, Университет штата Аризона. «Для них это была еще одна возможность показать своим ученикам некоторые из возможностей, которые стали возможны благодаря технологии, возможно, сделав их более опытными в ее использовании, а также усилив их любопытство».
Как отмечают многие учителя, rTAG также позволяет студентам практиковать общие навыки предметной области, такие как критическое мышление и решение проблем. Учителя обычно делят учащихся на меньшие по очереди группы для облегчения совместной работы.Однако, как правило, когда группа использовала vTAG, задействовались только те немногие, кто находился рядом с монитором, а остальные просто сидели и смотрели или бродили по комнате.
Однако на физическом уровне больше студентов обычно пытались участвовать вместе со студентами, которые в настоящее время использовали систему.Один учитель заметил: «Я вижу, как восемь или девять детей вскакивают и пытаются помочь, или смотрят, не пора ли прикоснуться.
Просто они более вовлечены, более охотно, возможно, предложат решение». На многих занятиях rTAG можно было увидеть, как несколько студентов стоят на поролоновом коврике, обсуждая проблему, постоянно передавая iPod Touch и по очереди выясняя, кто будет взаимодействовать с Куинном.Учитывая отзывы учителей и двенадцать занятий в классе, исследователи свели свои размышления о системе TAG к четырем рекомендациям по дизайну, которые включают:1) поставьте перед собой несколько целей обучения,
2) подчеркнуть возможности сотрудничества,3) оптимизировать для обучения и4) инновационное использование известных компонентов системы.
«Наши результаты согласуются с некоторыми предыдущими исследованиями, которые показывают, что групповой опыт, по-видимому, способствует участию», — замечает д-р Берлесон, «поэтому дизайнеры должны моделировать системы с осязаемыми и воплощенными элементами, которые исследуют их возможности, чтобы способствовать сотрудничеству посредством дизайна, а не планирование индивидуального использования студентами технологии ».Исследователи также отмечают препятствия на пути реализации rTAG, включая нехватку времени для настройки, недостаточную подготовку инструкторов, запугивание студентов настройкой rTAG и ограничения, связанные с количеством студентов на станцию. В частности, учителя упомянули, что на каждой станции было слишком много студентов, и особенно часто на станциях vTAG, некоторым студентам отводилась роль пассивных зрителей.
Хотя общее взаимодействие с системой может быть необычным и требует специального обучения, знакомство с некоторыми компонентами системы (iPod) может помочь устранить этот барьер, а также, возможно, снизить опасения по поводу его использования.«Это позволяет школам повторно использовать технологии, которые у них уже есть, что снижает стоимость устройства.
Кроме того, знакомство учащихся с существующими технологиями позволяет им лучше понимать, как работает система в целом, потому что они уже знакомы с ее частями», — сказал он. Доктор Бурлесон.