استفاده از یادگیری فضایی برای تبدیل آموزش ریاضی و علوم | اخبار MIT

افسانه ها حاکی از آن است که اسحاق نیوتن زیر درختی نشسته بود که سیبی بر سرش افتاد و جرقه ای از تفکر علمی را آغاز کرد که منجر به نظریه گرانش شد. این یکی از معروف‌ترین داستان‌های علم است، شاید به این دلیل که قدرت تجربیات ساده انسانی را برای متحول کردن درک ما از دنیای اطراف نشان می‌دهد.

حدود پنج سال پیش، Anurupa Ganguly ’07، MNG ’09 متوجه شد که بچه‌ها در مدارس به این شکل یاد نمی‌گیرند.

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

این ایده پشت PrismsVR است. این شرکت با استفاده از یادگیری فیزیکی برای آموزش مفاهیم اصلی در ریاضیات و علوم تجربیات واقعیت مجازی را برای دانش آموزان ارائه می دهد.

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

دانش‌آموزان به‌جای یادگیری زیست‌شناسی با قلم و کاغذ، به محققان زیست‌پزشکی تبدیل می‌شوند که درمان بازسازی بافت را طراحی می‌کنند. دانش‌آموزان به جای یادگیری مثلثات در کتاب درسی، معمار روستایی می‌شوند و ساختمان مدرسه جدیدی را طراحی می‌کنند.

ما در حال ساختن یک پلتفرم یادگیری، روش‌شناسی و زیرساخت‌های فناوری کاملاً جدید هستیم که به دانش‌آموزان اجازه می‌دهد مشکلات را به صورت اول شخص، نه از طریق انتزاع‌ها یا صفحه‌های دوبعدی، تجربه کنند، و سپس از آن تجربه برای نسبت دادن معنا، زبان و ساختن آن استفاده کنند. معادلات، رویه‌ها و سایر نام‌گذاری‌ها،” Ganguly توضیح می‌دهد.

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

گانگولی می‌گوید: «آموزش سال‌هاست که نیاز مبرم به اصلاحات واقعی داشته است. اما اتفاقی که افتاده این است که ما به جای آن روش‌های آموزشی قدیمی و قدیمی را دیجیتالی کرده‌ایم. ما یک سخنرانی می‌گرفتیم و آن را ویدیو می‌کردیم یا یک کاربرگ می‌گرفتیم و آن را به یک برنامه وب تبدیل می‌کردیم. من فکر می‌کنم که نواحی ما را می‌بینند که رویکردی آرزومندتر، با تعامل چندوجهی و مفاهیم در مرکز طراحی یادگیری، اتخاذ می‌کنیم و در عوض با ما همکاری می‌کنند تا آن را مقیاس‌بندی کنیم. ما می‌خواهیم این را به تک تک دانش‌آموزان مدارس دولتی در سراسر ایالات متحده برسانیم، و سپس وارد کالج‌های محلی، دانشگاه‌های عالی و بین‌المللی می‌شویم.»

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 به عنوان دانشجوی کارشناسی شروع کرد، تخمین می‌زند که زنان حدود 30 درصد از کلاس او را در این دپارتمان تشکیل می‌دادند، اما با پیشرفت تحصیلی‌اش، به نظر می‌رسید که این تعداد کاهش می‌یابد.

گانگولی به یاد می‌آورد: «این یک عمل در حال ناپدید شدن برای برخی از دانش‌آموزان بود، و من برای درک آنچه در سطوح K-12 اتفاق می‌افتد الهام گرفتم که برخی از دانش‌آموزان را برای موفقیت آماده کرد و به پایه‌های شکننده برای دیگران منجر شد».

با نزدیک شدن به پایان دوره تحصیلات تکمیلی خود در سال 2009، گانگولی قصد داشت به کالیفرنیا نقل مکان کند تا یک شغل مهندسی بگیرد. اما زمانی که او در راهروی بینهایت MIT قدم می زد، علامتی توجه او را جلب کرد. این برای Teach for America بود که با MIT همکاری کرده بود تا دانش‌آموزان را در زمینه تدریس به‌ویژه برای دانش‌آموزان نیازمند و با فقر بالا جذب کند.

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 ریاضی منطقه شد، جایی که او 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 با تجربیات دانش آموزان در دنیای واقعی مرتبط کند.

زمانی که شروع به سفر از مدرسه به مدرسه و کار با میلیون‌ها کودک کردم، متقاعد شدم که ما ابزاری برای حل مشکلی که در MIT به آن فکر می‌کردم نداریم – یعنی درست کردن زمین بازی و ساختن هویت‌های پایدار در دانشگاه. 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 شوند. 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 فکر می‌کرد که یک رسانه یادگیری موثرتر برای مقیاس‌بندی نحوه یادگیری ما پیدا کرده است.

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

گانگولی به شوخی می گوید: «سرمایه گذاران قرار نبود این را لمس کنند.

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

اولین ماژول او، که او در طول همه‌گیری ایجاد کرد، دانش‌آموزان را در یک سالن غذا قرار می‌دهد که اعلامیه‌ای ناگهانی از سوی شهردار به صدا در می‌آید. رشد نگران کننده یک ویروس ناشناخته در این منطقه وجود دارد. دانش‌آموزان این قدرت را پیدا می‌کنند که به گذشته سفر کنند تا ببینند ویروس چگونه گسترش می‌یابد، از عطسه یک فرد گرفته تا رفتارهای بسیاری از افراد در نمایش رشد مضاعف.

مردم در یک شبیه‌سازی به نقطه‌ها تبدیل می‌شوند، زیرا سفر به سمت تجسم داده‌های تعاملی و لمسی پیش می‌رود و دانش‌آموزان وظیفه دارند بفهمند که چند هفته تا اتمام ظرفیت بیمارستان‌ها باقی می‌ماند. هنگامی که طراحی یادگیری برای VR ایجاد شد، گانگولی به ایجاد تجربیات در برنامه درسی در موضوعات هندسه، جبر II و III، زیست‌شناسی، شیمی و دروس راهنمایی ادامه داد. امروزه Prisms تمامی دروس ریاضی و علوم را در 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.

به دنبال تجربیات، دانش آموزان در گروه های کوچک جمع می شوند تا در مورد درس ها فکر کنند و خلاصه بنویسند. هنگامی که دانش آموزان تجربیات مجازی خود را پشت سر می گذارند، معلمان یک داشبورد وب دارند تا پیشرفت هر کودک را زیر نظر داشته باشند تا در صورت نیاز از آنها حمایت کرده و مداخله کنند.

گانگولی می‌گوید: «با راه‌حل ما، نقش معلم این است که سقراط باشد و سؤالات با کیفیت بپرسد، نه ارائه 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 است.

گانگولی می گوید: «جامعه بنیانگذار MIT متفاوت است. ما اغلب بنیانگذاران فنی هستیم و برای خودمان می سازیم و اولین محصول شرکتمان را می سازیم. حرکت از محصول به استراتژی بازاریابی و استخدام یک سفر منحصر به فرد برای بنیانگذاران محصول اندیش است.

از کتاب های درسی گرفته تا تجربیات

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

گانگولی به یاد می‌آورد: «معلم می‌گفت، سیلاس هیچ‌وقت کاری نمی‌کند، فقط پشت کلاس می‌نشیند». “من این را مانند ساعت دیده ام، بنابراین ما فقط گفتیم، “بیایید یک عکس جدید به سیلاس بزنیم و ببینیم چه کاری می توانیم انجام دهیم.” ببینید، سیلاس اولین کسی بود که ماژول را تمام کرد و یک گزارش ترکیبی کامل نوشت. معلم به من گفت که اولین باری بود که سیلاس یک تکلیف را با همه چیز تکمیل می‌کرد.

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

گانگولی می‌گوید: «بسیاری از دانش‌آموزان به دلیل رویکرد سرسختانه ما در تمرین و کشتن، احساس می‌کنند از کلاس درس ریاضی مدرن دور هستند. “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 به عنوان روشی اساسی برای یادگیری دانش آموزان بدون توجه به جایی که هستند می بیند.

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