استفاده از یادگیری فضایی برای تغییر آموزش ریاضیات و علوم | اخبار MIT

افسانه ها حاکی از آن است که اسحاق نیوتن زیر درختی نشسته بود که سیبی روی سرش افتاد که جرقه ای از تفکر علمی را برانگیخت که منجر به نظریه گرانش شد. این یکی از مشهورترین داستان های علم است، شاید به این دلیل که قدرت تجربیات ساده انسانی را در متحول کردن درک ما از جهان اطراف نشان می دهد.

حدود پنج سال پیش، Anurupa Ganguly ’07، MNG ’09 متوجه شد که بچه ها به این روش در مدارس یاد نمی گیرند.

گانگولی می‌گوید: «دانش‌آموزان باید یاد بگیرند که چگونه از زبان، نشانه‌گذاری و احتمالاً بازنمایی مختصر افکار از تجربیات عمیق انسانی استفاده کنند.

این ایده پشت PrismsVR است. این شرکت تجربیات واقعیت مجازی را برای دانش آموزانی که از یادگیری فیزیکی برای آموزش مفاهیم پایه در ریاضیات و علوم استفاده می کنند، ارائه می دهد.

این پلتفرم می تواند پویایی کلاس را به طور اساسی تغییر دهد، و یادگیری خودراهبری دانش آموز را تشویق می کند، جایی که معلم بر پرسیدن سؤالات درست و برانگیختن کنجکاوی متمرکز است.

به جای مطالعه زیست شناسی با قلم و کاغذ، دانشجویان به محققان زیست پزشکی تبدیل می شوند که درمان بازسازی بافت را توسعه می دهند. دانش‌آموزان به جای یادگیری مثلثات از کتاب درسی، معمار روستایی می‌شوند و ساختمان مدرسه جدیدی را طراحی می‌کنند.

ما در حال ساختن یک پلت فرم یادگیری، روش‌شناسی و زیرساخت فنی کاملاً جدید هستیم که به دانش‌آموزان اجازه می‌دهد مشکلات را به صورت اول شخص تجربه کنند، نه از طریق انتزاع‌ها یا صفحه‌های دوبعدی، و سپس از آن تجربه برای نسبت دادن معنا، زبان و ساخت معادلات حرکت کنند. گانگولی توضیح می‌دهد که رویه‌ها و سایر نام‌گذاری‌ها.

امروزه تقریباً 300000 دانش آموز در 35 ایالت از PrismsVR استفاده می کنند. نشان داده شده است که رویکرد این شرکت در یک مطالعه نمرات آزمون جبر را 11 درصد افزایش می دهد و مطالعات بزرگتر و چند ایالتی در حال حاضر با بودجه بنیاد گیتس در حال انجام است.

گانگولی می گوید: «آموزش و پرورش برای سالیان متمادی نیاز مبرم به اصلاحات واقعی داشته است. اما اتفاقی که افتاد این بود که در عوض روش‌های آموزشی قدیمی و قدیمی را دیجیتالی کردیم. یک سخنرانی می‌گیریم و آن را ویدیو می‌سازیم، یا یک کاربرگ می‌گیریم و آن را به یک برنامه وب تبدیل می‌کنیم. من فکر می‌کنم که مناطق می‌بینند که ما رویکرد بلندپروازانه‌تری را در پیش گرفته‌ایم، با تعامل چندوجهی و مفاهیم در مرکز طراحی آموزشی، و در عوض با ما برای مقیاس‌بندی آن همکاری می‌کنند. ما می‌خواهیم آن را برای تک تک دانش‌آموزان مدارس دولتی در ایالات متحده بیاوریم و سپس به کالج‌های محلی، مؤسسات تحصیلات تکمیلی و بین‌المللی می‌رویم.»

پارادایم جدید برای یادگیری

گانگولی دانشجوی کارشناسی و کارشناسی ارشد در دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر MIT بود. زمانی که او در سال 2003 در مقطع کارشناسی شروع به تحصیل کرد، تخمین زد که زنان حدود 30 درصد از کلاس او را در دپارتمان تشکیل می دهند، اما با پیشرفت تحصیلاتش، به نظر می رسید که این تعداد کاهش می یابد.

گانگولی به یاد می آورد: “این یک عمل ناپدید کننده برای برخی از دانش آموزان بود، و من الهام گرفتم تا بفهمم در سطوح K-12 چه اتفاقی می افتد که برخی از دانش آموزان را برای موفقیت آماده کرده و به پایه های شکننده برای برخی دیگر منجر شده است.”

با نزدیک شدن به پایان دوره تحصیلات تکمیلی خود در سال 2009، گانگولی قصد داشت برای شروع یک شغل مهندسی به کالیفرنیا نقل مکان کند. اما زمانی که او در راهروی بی‌پایان MIT قدم می‌زد، تابلویی توجه او را به خود جلب کرد.

گانگولی که معلم فیزیک و جبر دبیرستانی در مدارس دولتی بوستون شد، می‌گوید: «از این ایده الهام گرفتم که می‌توانم از تحصیلات، پیشینه مهندسی و تفکر سیستم‌های منضبط برای فکر کردن به تغییرات سیستمی در بخش دولتی استفاده کنم.

گانگولی به زودی کلاس را ترک کرد و مدیر ریاضیات منطقه شد و در آنجا بر برنامه درسی و ارتقای مهارت معلمان نظارت داشت. از آنجا، گانگولی به مدارس دولتی شهر نیویورک رفت، جایی که او همچنین از توسعه برنامه درسی حمایت کرد و سعی کرد مفاهیم انتزاعی ریاضی را به تجربیات دنیای واقعی دانش‌آموزان مرتبط کند.

زمانی که شروع به سفر از مدرسه به مدرسه و کار با میلیون‌ها کودک کردم، متقاعد شدم که ابزاری برای حل مشکلی که در MIT به آن فکر می‌کردم را نداریم – اینکه واقعاً زمین بازی را یکسان کنیم و هویت‌هایی پایدار بسازیم. گانگولی می گوید علوم ریاضی.

مشکل، همانطور که گانگولی می بیند، این است که دنیای دانش آموزان سه بعدی، پیچیده و چندوجهی است. با این حال بیشتر درس ها به کاغذ یا تبلت محدود می شود. برای چیزهای دیگر در زندگی، دانش آموزان از طریق تجربیات پیچیده خود یاد می گیرند: از طریق حواس، حرکت، و احساسات. چرا ریاضی و علوم باید متفاوت باشند؟ در سال 2018، هدست واقعیت مجازی Oculus Quest منتشر شد و گانگولی تصمیم گرفت که محیط یادگیری موثرتری برای مقیاس‌بندی روشی که ما یاد می‌گیریم پیدا کرده است.

اما راه اندازی یک شرکت آموزشی مبتنی بر واقعیت مجازی در آن زمان جسارت آمیز بود. Quest 128 گیگابایتی 500 دلار قیمت داشت و هیچ برنامه درسی VR مبتنی بر استاندارد یا هدست واقعیت مجازی مستقل در مدارس K-12 ایالات متحده وجود نداشت.

گانگولی به شوخی می گوید: «سرمایه گذاران به آن دست نمی زنند.

خوشبختانه گانگولی برای ساخت اولین نمونه اولیه خود مقداری بودجه از بنیاد ملی علوم دریافت کرد. Ganguly با جبر 1 آغاز شد. عملکرد در این کلاس یکی از بهترین شاخص‌های دستمزد مادام‌العمر است، اما شکاف دستاوردی سرسختانه را نشان می‌دهد.

اولین ماژول او، که او در طول همه گیری همه گیر ساخته بود، دانش آموزان را در سالن غذاخوری قرار می دهد که یک اعلامیه ناگهانی از سوی شهردار به صدا در می آید. افزایش هشدار دهنده ای در یک ویروس ناشناخته در این منطقه وجود دارد. به دانش‌آموزان این قدرت داده می‌شود که در زمان سفر کنند تا ببینند ویروس چگونه گسترش می‌یابد، از عطسه یک فرد گرفته تا رفتار بسیاری از افراد در نمایش رشد تصاعدی.

وقتی سفر به تجسم داده‌های تعاملی و لمسی تبدیل می‌شود، مردم به نقاطی در شبیه‌سازی روی می‌آورند و دانش‌آموزان وظیفه دارند بفهمند چند هفته تا اتمام ظرفیت بیمارستان‌ها باقی مانده است. هنگامی که طراحی برنامه درسی VR انجام شد، گانگولی به ایجاد تخصص برنامه درسی در هندسه، جبر II و III، زیست شناسی، شیمی و دروس دوره راهنمایی ادامه داد. امروزه، Prisms تمامی دروس ریاضی و علوم را از کلاس های هفتم تا یازدهم پوشش می دهد و این شرکت در حال حاضر در حال ساخت محاسبات، علوم داده و آمار برای دبیرستان و دبیرستان است. تا پاییز 2025، Prisms محتوای همیشه سبز تا سطح 14 خواهد داشت.

پس از پایان تجربیات، دانش‌آموزان در گروه‌های کوچک جمع می‌شوند تا در مورد درس‌ها تأمل کنند و خلاصه بنویسند. همانطور که دانش آموزان در تجربیات مجازی خود حرکت می کنند، معلمان یک داشبورد وب برای نظارت بر پیشرفت هر کودک برای حمایت و مداخله در صورت نیاز دارند.

گانگولی می‌گوید: «با راه‌حل ما، نقش معلم این است که سقراط باشد و سؤالات باکیفیت بپرسد، نه انتقال دانش».

به‌عنوان یک بنیان‌گذار انفرادی، گانگولی می‌گوید که پشتیبانی از خدمات مشاوره مخاطره‌آمیز MIT، که به اعضای انجمن MIT راهنمایی استارت‌آپی را در قالب «جلسات هیئت مدیره» به رهبری کارآفرینان موفق ارائه می‌دهد، بسیار مهم بوده است.

گانگولی می گوید: «جامعه موسس در MIT متفاوت است. ما اغلب بنیانگذاران فنی هستیم که برای خودمان می سازیم و اولین محصول شرکتمان را ایجاد می کنیم. حرکت از محصول به بازار و استراتژی استخدام یک سفر منحصر به فرد برای بنیانگذاران محصول محور است.

از کتاب های درسی گرفته تا تجربه

چند سال پیش، تیم گانگولی در حال رهبری یک جلسه یادگیری در کلاس درس در منطقه مدرسه ای در ویرجینیا بود که معلمی به او درباره دانش آموزی به نام سیلاس گفت.

گانگولی به یاد می آورد: “معلم می گفت: “سیلاس هرگز کاری انجام نمی دهد، او فقط پشت کلاس می نشیند.” “من آن را به عنوان یک ساعت دیدم، بنابراین فقط گفتیم، “بیایید سیلاس یک بار دیگر امتحان کنیم و ببینیم چه کاری می توانیم انجام دهیم.” معلمم به من گفت این اولین باری بود که سیلاس یک تکلیف را با همه چیز پر کرده بود.

گانگولی می گوید این یکی از هزاران حکایتی است که او دارد.

گانگولی می‌گوید: «بسیاری از دانش‌آموزان به دلیل رویکرد سخت‌گیرانه ما برای تمرین و کشتن، احساس می‌کنند از کلاس ریاضی مدرن جدا شده‌اند. «دانش آموزان می خواهند از طریق داستان های عالی یاد بگیرند. آنها می خواهند به مردم کمک کنند. آنها می خواهند همدل باشند. آن‌ها می‌خواهند تحصیلات ریاضی آنها مهم باشد.»

Ganguly PrismsVR را به‌عنوان روشی اساسی برای یادگیری دانش‌آموزان، بدون توجه به جایی که هستند، می‌بیند.

گانگولی می گوید: «ما قصد داریم کتاب درسی بعدی باشیم. کتاب های درسی بعدی فضایی و تجربی خواهند بود».