EINFÜHRUNG

Diese Matatalab-Fallstudie wurde im Februar und März 2020 an zwei Schulen durchgeführt – an der International Preschool of Raleigh in Raleigh, NC, und an der Duke School in Durham, NC. Die Schüler beider Schulen lernten die Matatalab-Sets für Programmierung, Musik und Kunst kennen und erkundeten sie.

Die International Preschool of Raleigh (IPR) bietet ganztägige und halbtägige Vorschulbildung für Kinder von zwei bis fünf Jahren an. Die Schule pflegt eine strategische Partnerschaft mit Mornwind Education, das ebenfalls einen IPR-Standort in Peking, China, betreibt. Dieser globale Campus bietet allen IPR-Schülern ein internationales Lernerlebnis mit einem gemeinsamen Lehrplan für Geisteswissenschaften und MINT-Fächer.

Die Duke School unterrichtet Kinder vom Kindergarten bis zur achten Klasse im Alter von drei bis dreizehn Jahren. Der Lehrplan dieser Schule legt Wert auf die eingehende Auseinandersetzung mit wichtigen Themen. Dadurch werden die Schüler angeleitet und ermutigt, Fähigkeiten und Strategien anzuwenden, die ihnen die Lösung realer Probleme ermöglichen.

Beide Schulen bieten einen Lehrplan an, der MINT-Fähigkeiten und projektbasiertes Lernen in den Vordergrund stellt. Beide Schulen legen Wert auf Fähigkeiten, die es ihren Schülern ermöglichen, sich Wissen selbst anzueignen.

HINTERGRUND

Das Matatalab Coding Set ist ein blockbasiertes, bildschirmloses und greifbares Programmiertool, mit dem Schüler einen Roboter mithilfe eines Bluetooth-fähigen Kommandoturms und -bretts durch eine Naturkarte bewegen können.

Das Coding Set umfasst einen Bluetooth-fähigen Kommandoturm, eine Steuerplatine, einen Roboter auf Rädern und 37 Kodierblöcke in Form von nummerierten Kacheln. Das Matatalab-Basisset enthält Kodierblöcke in der Größe von etwa zwei Lego®-Steinen, die die Schüler in einer Kodierkonfiguration auf der Steuerplatine platzieren können. Der Kommandoturm fotografiert die Blockanordnung und sendet auf Knopfdruck per Bluetooth Code, um den Roboter auf der Karte zu bewegen.

Die Erweiterungspakete „Künstler“ und „Musiker“ sind Matatalab-Sets, die das Codierset ergänzen. Das Erweiterungspaket „Künstler“ mit zwanzig Winkelblöcken ermöglicht es Schülern, mithilfe eines in der Mitte des Roboters platzierten Markers Codierblöcke so zu konfigurieren, dass der Roboter einfache und komplexe Formen erstellt. Das Erweiterungspaket „Musiker“ mit zweiunddreißig Musikblöcken und zehn Melodieblöcken ermöglicht Schülern das Codieren einer Reihe einfacher Lieder. Schüler können auch selbst Musik codieren und komponieren.

STUDIENMERKMALE

Eine Studie des US-Bildungsministeriums aus dem Jahr 2019 besagt:

In einer sich ständig verändernden und zunehmend komplexen Welt ist es wichtiger denn je, dass die Jugend unseres Landes Wissen und Fähigkeiten mitbringt, um Probleme zu lösen, Informationen zu verstehen und Beweise für Entscheidungen zu sammeln und zu bewerten. Genau diese Fähigkeiten entwickeln Schüler in den Bereichen Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik – den sogenannten MINT-Fächern. Wenn wir ein Land wollen, in dem unsere zukünftigen Führungskräfte, Nachbarn und Arbeitnehmer die komplexen Herausforderungen von heute und morgen verstehen und lösen und den Anforderungen der dynamischen und sich entwickelnden Arbeitswelt gerecht werden können, ist der Ausbau der Fähigkeiten, des Fachwissens und der Kompetenzen der Schüler in den MINT-Fächern unerlässlich.

Das Matatalab Coding Set ist ein blockbasiertes, bildschirmloses und greifbares Programmiertool, mit dem Schüler einen Roboter mithilfe eines Bluetooth-fähigen Kommandoturms und -bretts durch eine Naturkarte bewegen können.

Studierende und Lehrkräfte

Schüler und Lehrer der International Preschool of Raleigh arbeiteten an einem Tag mehrere Stunden mit Matatalab.

Schüler und Lehrer der Duke School arbeiteten über einen Zeitraum von mehreren Tagen in stündlichen Nachmittagssitzungen mit Matatalab.

Ziele

Ziel der Fallstudie war es, die Reaktionen von Schülern und Lehrern auf verschiedene Aspekte der Matatalab-Lernwerkzeuge zu beobachten und festzustellen, wie gut diese Werkzeuge MINT- und STEAM-Fähigkeiten vermitteln.

Aktivitäten

Um teilnehmen zu können, wurden die Schüler aus jeder großen Gruppe in kleinere Vierergruppen aufgeteilt. Jede dieser Kleingruppen hatte zwanzig Minuten Zeit, um mit den folgenden Matatalab-Sets zu arbeiten und sie kennenzulernen: Programmieren, Künstler und Musiker.

Nachdem die Schüler grundlegende Anweisungen zur Bedeutung der Symbole auf den Blöcken und zum Inhalt der einzelnen Erweiterungspakete erhalten hatten, konnten sie gemeinsam jedes Set erkunden und damit spielen.

Am Ende der vorgeschriebenen Zeit hörten die Schüler nur sehr ungern mit dem Spielen auf.

Während der musikalischen Codierung, während der Roboter Musik spielte, klatschten die Schüler mit und sangen die Lieder. Während der künstlerischen Codierung waren die Schüler sehr aufgeregt und riefen lautstark, wie sie aus jeder Form etwas herstellen könnten. Die Schüler waren so begeistert, dass sie begeistert klatschten.

In allen Fällen wollten die Studierenden am Ende der Sitzungen nicht aufhören – sie wollten lieber an den Projekten weiterarbeiten. Sie fragten, ob sie ihre Zeit verlängern könnten und wann sie wieder mit den Sets arbeiten könnten.

Ergebnisse

Unabhängig von Alter und Standort waren die Schüler beider Schulen bei der Arbeit mit Matatalab sehr engagiert. Da jeder Schüler in seinem eigenen Tempo arbeiten konnte, blieben sie während des gesamten Prozesses vertieft. Die Arbeit mit Matatalab erforderte kaum oder gar keine Vorkenntnisse im Programmieren oder Ingenieurwesen. Dank der einfachen Bedienung zögerten die Schüler nicht, die Kits auszuprobieren und zu erkunden.

Die Schüler erlernten fortgeschrittene und verfeinerte Programmierkenntnisse. Insbesondere lernten sie, Code so zu manipulieren, dass der Roboter bestimmte Aufgaben erledigt. Durch Ausprobieren und Beheben von Fehlern in ihren Codes entwickelten die Schüler Problemlösungsfähigkeiten.

Die Studierenden verfeinerten außerdem ihre Zusammenarbeitsfähigkeiten, indem sie die Herausforderungen ihrer Aufgaben diskutierten und lösten.

STUDENTENANTWORT

Alle Schüler waren begeistert, mit den einzelnen Sets zu spielen und sie auszuprobieren. Zwar bedurfte es einiger Erklärungen zu den Inhalten, doch nach deren Erledigung verstanden die Schüler, wie sie die Inhalte nutzen können. Die Schüler nutzten die Arbeitsbücher, um mehr über jedes Set zu erfahren.

Die Studierenden äußerten den Wunsch, möglichst bald mit der eigenständigen Bearbeitung der Inhalte zu beginnen. Beide Gruppen zeigten sich während der gesamten Unterrichtsstunde sehr engagiert.

Die Studierenden gaben Folgendes an:

„Ich will auch mal dran.“

„Jetzt weiß ich wie!“

„Ich will damit arbeiten!“

„Können wir Matata bitte jeden Tag benutzen?!“

Die Schülerinnen und Schüler zeigten große Freude und Freude an den Kunst- und Musikeinlagen. Während der musikalischen Codierung klatschten die Schülerinnen und Schüler mit und sangen die Lieder, während der Roboter die Musik spielte.

Während des Art Coding waren die Schüler sehr aufgeregt und riefen lautstark, wie man aus jeder Form etwas herstellen könne. Die Schüler waren so begeistert, dass sie vor Begeisterung klatschten.

Ein Student verkündete: „Ich fühle mich schlauer, wenn ich den Matatabot programmiere.“

Antwort des Lehrers

Die Lehrkräfte beider Schulen zeigten sich begeistert von den Matatalab-Lernhilfen. Sie schätzten die haptischen und visuellen Aspekte des Tools. Besonders beeindruckt waren sie davon, wie fesselnd und fesselnd das Tool die Aufmerksamkeit ihrer Schüler war. Sie freuten sich darauf, Matatalab im kommenden Mathematik- und Leseunterricht in ihren Klassen auszuprobieren. Im Folgenden finden Sie einige Zitate, die ihre Reaktionen widerspiegeln:

Lehrer für Allgemeinbildung:

Manche Kinder verstehen es sofort. Sie verstehen es sofort und sind begeistert. Wir hätten gerne mehr Einheiten. So viele, dass die Kinder, die es verstehen, in kleinen Gruppen von zwei bis drei Personen arbeiten können. Dann kann ich mit einer Gruppe von vier bis fünf Personen arbeiten, die mehr Anleitung und Hilfe brauchen. Es ist wirklich beeindruckend zu sehen, wie zwei meiner Schüler mit einem der Matatalab-Bücher ihre Köpfe zusammenstecken. Die Bausteine ​​sind sehr intuitiv. Die Kinder lieben es, und man kann den Lernprozess direkt miterleben.

Mathematiklehrer:

„Eines der schönsten Dinge ist, zu sehen, wie meine älteren Schüler das Künstlerpaket verwenden, um Winkel zu verstehen und zu identifizieren. Ich gebe ihnen ein Arbeitsblatt mit der Winkelart und einer Beschreibung. Sie verwenden den Roboter, um ein Beispiel für diesen Winkel zu zeichnen. Könnten wir es natürlich auch ohne den Roboter schaffen, aber die Kinder sind mit Matatalab tausendmal engagierter.“

Vorschullehrerin:

„Ich liebe die Langlebigkeit von Matatalab. Ich bewahre alle Codierblöcke in einer Plastikdose auf, damit alle Kleinteile zusammenbleiben.“

Kindergärtnerin:

Als sie sagten, meine Kinder würden mit Matatalab Programmieren lernen, habe ich es kaum geglaubt. Aber jetzt sollten Sie sie unbedingt sehen und ihnen zuhören. Wir benutzen sie, um Buchstaben und Zahlen zu schreiben, und meine 5- und 6-Jährigen verstehen es total! Wenn Sie zuhören, hören Sie, wie sie über Mathematik sprechen, Schritte zählen und über Winkelgrade sprechen, um ihre Buchstaben zu bilden. Besonders gerne höre ich ihnen zu, wie sie über die Programmierblöcke sprechen und Wörter wie … Schleife verwenden. Matatalab ist meine erste Wahl für praxisnahes Lernen.

Lehrer der dritten Klasse:

Wir möchten mehr Einheiten haben. So viele, dass die Kinder, die sie bekommen, in kleinen Gruppen von zwei bis drei Personen ihre Matheaufgaben lösen können. Sie lieben Matata so sehr, Mathe macht mit einem praktischen Hilfsmittel viel mehr Spaß.

ANTWORT DES ADMINISTRATORS

Die Schulleitung beider Schulen zeigte sich gleichermaßen an den Matatalab-Lerntools interessiert. Die folgenden Zitate spiegeln ihre Begeisterung wider:

„Meine Lehrer lieben Matatalab und verwenden es in allen Fachbereichen.“

„Im Kindergarten nutzen unsere Erzieherinnen es in ihren Zentren. Jetzt, da die Kinder wissen, wie man es benutzt, können sie selbstständig mit dem Roboter und der Karte umgehen.“

„Unsere Musiklehrerin lässt ihre Schüler gerne abwechselnd Musik komponieren und auch Noten anhören, um Muster zu erkennen.“

„Lehrkräfte nutzen Matatalab auch im Bereich Lese- und Schreibfähigkeiten. Sie können Schüler Berichte über alle Orte schreiben lassen, die der Roboter besucht. Sie haben sogar eigene Karten erstellt und gemeinsam eine brandneue Reise für den Roboter entwickelt. Meine Lehrer freuen sich sehr, wie engagiert die Kinder bei ihrer kreativen Arbeit sind.“

FAZIT REFLEXION

Das Matatalab Coding Set und die Erweiterungspakete für Kunst und Musik erwiesen sich für alle an dieser Fallstudie teilnehmenden Schüler als äußerst spannend. Die Leichtigkeit, mit der selbst die jüngsten Schüler den erfolgreichen Umgang mit den Sets lernten, zeugt vom enormen Lehrpotenzial dieses Tools, wenn es in den MINT-Lehrplan integriert wird.

Es war motivierend zu sehen, wie die Kinder unterschiedlichen Alters die Matatalab-Tools erfolgreich und mit Begeisterung nutzten. Kinder im Alter von drei und vier Jahren konnten Richtungscodes verwenden und gemeinsam Formen erstellen und Musik spielen. Ältere Schüler, bis hin zu Grundschülern, waren mit den Matatalab-Tools äußerst engagiert. Besonders begeistert waren sie von der Künstler-Erweiterung.

Auch Lehrkräfte und Schulleitung zeigten sich begeistert vom Lernpotenzial der Matatalab-Sets. Sie waren beeindruckt von der Reichweite der Lehrpläne, die diese Tools den Schülern ermöglichten. Sie fanden es einfach, Matatalab-Tools in ihre tägliche Planung zu integrieren. Insgesamt wünschten sich Lehrkräfte und Schulleitungen weitere Matatalab-Sets für ihre Schüler.

REFERENZEN

Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik, einschließlich Informatik, US-Bildungsministerium, 10/2019 https://www.ed.gov/stem

Praktisches Lernen durch greifbare Interaktion, UMI-Sci-Ed (Nutzung von Ubiquitous Computing, Mobile Computing und dem Internet der Dinge zur Förderung der naturwissenschaftlichen Bildung), 4/2017 http://umi-sci-ed.eu/hands-on-learning-through-tangible-interaction/

Vernetztes Lernen, American Library Association, September 2014 http://www.ala.org/tools/future/trends/connectedlearning

Vernetztes Spielzeug, American Library Association, Mai 2017

http://www.ala.org/tools/future/trends/connectedtoys

Greifbare Programmierung in der frühen Kindheit, Tufts University, Mai 2009

https://ase.tufts.edu/Devtech/publications/Bers-Horn_- May1809.pdf