• 王毓佳

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    • 第1周阅读笔记

    题目:研究深度学习分类的同伴反馈与在线学习倦怠之间的关系

    研究目的:

    探究不同类型的同伴反馈如何让学生受益,以及是否有助于缓解在线学习环境下的学习倦怠。

    研究问题:

    1.与人类对认知内容和情感状态的编码相比,每种深度学习算法在对同伴反馈信息进行分类时的表现如何?

    2.学生的在线学习倦怠与使用DL分类的同伴反馈信息之间存在什么关系?

    研究方法:

    调查问卷;内容分析;实验研究法

    研究对象:

    一个学校的150名大三本科学生,年龄为19~23岁。所有学生都有教学理论和网络操作的基本知识和至少有一次在线学习经验。

    研究过程:

    1)在研究进行之前,将研究目的和研究程序的信息传达给所有学习者,并获得他们的同意。

    2)在在线学习过程中,学生们要观看讲座视频,完成单元测试,提交作业并评价同龄人的工作。鼓励学生在论坛上与其他不同背景的学习者进行强制性讨论。

    3)为了支持高质量的同伴反馈,在评估活动前将同伴反馈指南发送给学生。为学习者提供了每个任务的同伴反馈标准,包括评估指标、要点以及他们给予同伴反馈时的相应分数。

    4)两个同行评审的任务,安排在第5周和第8周,学生可以收到同伴的反馈分数和与他们的作业对应的反馈信息。

    5)在同伴评估后,给学生一份包含学习倦怠和人口统计学(性别、年龄、学习经验等)问题的问卷。

      150名三年级本科生在线课程中同伴反馈的数据作为数据集D2;大学MOOC中两门在线课程的同伴反馈数据集作为D1。利用数据集D1对同伴反馈进行标记,并训练、测试DL分类的有效性;并评估由DL模型自动获得的类别与由人类编码器通过一致性系数获得的类别之间的一致性。

      利用数据集D2,基于认知内容和情感状态的编码规则,验证了预测模型在课程间的可移植性。

    研究结果:

    1通过分析数据集D1,对比了BERTBi-LSTMBERT-Bi-LSTM等深度学习模型在评论情感和认知内容分类任务上的性能。结果表明,BERT在评论情感分类任务中表现最好。在认知内容分类任务中,BERTBERT-Bi-LSTMF-度量上表现良好,但BERT在精确度和准确度上优于BERT-Bi-LSTM。在评估DL模型自动分类与人工编码者分类之间的一致性问题上,结果显示BERT模型在情感状态和认知内容分类中取得了最佳的一致性系数。基于以上结果,研究选择使用BERT作为情感状态和认知内容分类任务的预测模型,并认为该模型是可靠的。并在数据集D2中验证了预测模型在不同课程间的可移植性指出该预测模型在其他课程中有较好的可移植性。

    2学生在线学习倦怠与收到的同伴反馈信息的关系

    通过同伴反馈的认知内容和情感状态可以预测缓解在线学习倦怠。研究结果表明同伴的反馈对于在线学习倦怠的预测和缓解具有重要作用。为了预防和减轻在线学习中学生的倦怠感,重要的是鼓励学生提供包含适当建议的反馈,同时避免在反馈中表达过多正面或负面的个人情绪。此外,避免提供仅仅包含简单整体称赞的强化性或正面反馈是有益的。

    结论

    在本研究采用深度学习模型和多元回归分析来检验同伴反馈与在线学习倦怠之间的关系。首先,训练后的模型在准确分类同伴反馈方面表现出了良好的性能。其次,MLR结果显示,同伴反馈的认知和情感特征与在线学习倦怠存在多重关系。具体来说,提供暗示性的反馈和避免过度的积极或消极的反馈有助于减少学习倦怠。这些发现强调了在设计在线同伴评估活动时,同时考虑同伴反馈的认知和情感方面,以及在在线学习环境中实施预防和减轻学生职业倦怠的教学策略的重要性。

    不足之处:

    1使用的数据样本是有限的。选择在某一特定大学参加同一在线课程的学生,这可能不利于研究结果的泛化。此外,同伴反馈信息的分布存在不平衡,教学反馈和请求反馈很少。

    2本研究没有对对照组进行准实验设计。作者认为,在这项研究中,同伴反馈是在线课程学习的一个重要组成部分,而让没有接受同伴反馈的对照组参与进来是一个挑战。

    3本研究主要关注接收反馈的分类及其在缓解自我报告的学习倦怠中的作用,而没有考虑学生在在线环境中的社会互动过程。

    4仅仅依靠调查来衡量在线学习倦怠,可能会导致缺乏客观性。

    • 主题:教育机器人对学生计算思维能力培养的作用

    Title:The role of educational robotics in cultivating K12 students' computational thinking : A systematic literature review

     

    Keywords: computational thinking ; educational robotics ; Literature review ; Robotics in education

     

    1. Introduction

    The world has undergone profound transformations due to the advent of digital technology. The widespread availability of robotics, artificial intelligence, and mobile communication technology has created an environment where in children are growing up surrounded by smart technology, the Internet, and big data. This digital technology has significant implications for their childhood experiences, and its continued advancement will undoubtedly impact their cognitive abilities and future development. As digital technology assumes an increasingly prominent role in society, CT has emerged as a crucial competency that individuals in this era must possess, extending beyond the purview of computer scientists. It is a determining factor in one's adaptability to the future landscape. Consequently, the field of education is placing escalating emphasis on the effective cultivation of CT skills among K-12 students.

    1.1 Computational thinking

    In the century of digital advancements, CT has emerged as a pivotal future capability, garnering consensus among the international community. It not only fosters effective problem-solving but also nurtures the development of creative thinking, logical reasoning, and analytical skills. As a versatile cognitive approach, CT finds applications across diverse disciplines and industries. The ability to tackle problems, engage in critical analysis, communicate effectively, and think creatively has become indispensable in today's competitive and rapidly evolving digital landscape. Consequently, numerous countries have integrated CT training into their compulsory education curriculum.

    In 1980, Seymour Papert first introduced the concept of CT. He devised "Logo," a programming language specifically tailored for children. Papert proposed combining computers with children's learning experiences to cultivate their creativity, critical thinking, and transform their knowledge acquisition approach through "Logo" . According to Papert, children can engage in geometric experimentation and enhance their logical thinking skills while writing programs to interact with the virtual "turtles." Therefore, he emphasized the cultivation of CT in programming among students.

    In 2006, Wing  put forth a proposition in the renowned publication Communications of the ACM, asserting that "CT is a systematic approach that leverages fundamental principles and methodologies derived from the field of computer science to solve complex problems, design intricate systems, and gain insights into human behavior." The key of this cognitive paradigm lies in the processes of abstraction and automation. The introduction of this concept elicited widespread astonishment due to its exceptional nature. Building upon this seminal work, Wing  later refined the concept in 2010, positing that "CT refers to a cognitive process of formulating problems and devising solutions in a manner that renders them amenable to effective execution by information processing agents." Consequently, computers have transcended their role as mere tools for human assistance, and the underlying CT inherent in them has transformed into a form of analytical thinking. Wing fervently encourages individuals from all walks of life to cultivate and harness the prowess of CT. These foundational perspectives serve as the theoretical bedrock of CT and provide a firm basis for subsequent explorations in CT's pedagogical advancements, specifically focusing on optimizing student training within particular disciplines.

    1.2 Robotics Education

    With the further development of artificial intelligence technology and human-computer interaction technology, the field of robotics has ushered in further development opportunities. As a branch of robotics in the field of education, ER has become a teaching tool that enriches teaching forms and provides learners with understanding of technology and practical experience. The robots currently used in classroom teaching are classified according to their functions, mainly including programming robots, interactive robots, and auxiliary robots. Classified according to appearance, it mainly includes bionic robots and social robots. In recent years, a considerable amount of research has focused on introducing educational robots into classrooms to assist teaching, in order to understand what benefits can be obtained from robot activities. As a scaffolding strategy, ER can motivate students of all ages to learn, limit their attention, and develop their CT and teamwork abilities.

    Previous research has shown that with the increasing focus on STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) education, robotics is considered an innovative solution. Robot education can provide learners with practical experience in understanding technology and mechanical language, and proactively build knowledge in practice; adapt to the constant changes brought about by complex environments; and utilize knowledge in real situations or across time, space and environments. In other words, robot education can integrate robotics technology with the knowledge and skills of other subjects, attracting students with different interests and learning styles. This effect even has the same effect on young learners .

    This view was quickly confirmed. In recent years, many researchers have focused on young students to explore the role of robotics technology in integrating different disciplines in cultivating key abilities of young learners, and the experimental results are quite impressive.In ER integrated programming education, research has found that compared with screen-based programming, using physical ER as the output object of programming can better promote communication among peers . When students use Lego kits to build robots and use Lego software to code and solve problems, not only do they develop their critical thinking and computational thinking, but their communication and collaboration skills and teamwork skills are also improved . In addition, in the context of ER integrated pair programming, students' CT skills and target language abilities are promoted through classroom activities using interdisciplinary board games. And in the context of pairing, where two people communicate and help each other, it also helps young learners reduce their foreign language learning anxiety.

    2. Methods

    Since the topic of this research is relatively clear, we searched in multiple databases such as Web of science, Sage, and Science Direct. When searching, there is no limit on the publication time of the documents, and the document types are Article. Review Article, Dissertation Thesis, Early Access and Correction were not included. We mainly search for two topics:(a) terms describing computational thinking(b) terms describing robotics (i.e., educational robot*, robot*, robot*-based learning, learning in robot*, educational use of robot*, integrating the robot* and education), and use them with the Boolean directive "AND" "connect. A total of The criteria for selecting literature are as follows: (1) The type of literature is empirical research, and the research methods include experimental method, quasi-experimental method and case study method. (2) The learner’s academic stage is K12. (3) The robot used in the experiment is a physical robot, not a virtual robot.

     

    3. Findings and implications

     

    3.1  文献分析:对每篇文献进行分析和评论,概括其研究方法、主要发现、假设、局限性等内容。

     

    3.2  研究进展和不足:总结当前研究领域的主要研究进展,指出已有研究的不足之处和未解决的问题。

     

    4. Discussion

     

    5. Conclusion

     

    6. Limitations

    总结以上研究中的主要发现和结论,说明已有研究的局限性和对未来研究的启示,并提出自己进一步研究的建议。

     

    7. References

    • 第2周阅读笔记

    题目:

    通过教育机器人培育计算思维:创造性计算问题的模型

    研究目的:

    得到一个模型,使教师能够有效地设计ER活动来促进学生CT的发展,预测活动期间课堂上可能发生的情况,并相应地计划具体干预措施。

    研究问题:

    根据提议的框架设计并在测试组的实验条件下实施的教学干预措施的有效性。
    1.ER 活动的非指导性方法(即无限制地访问编程接口)是否会促进试错方法?
    2.编程接口的阻塞是否会促进与问题理解、想法生成和解决方案制定相关的认知过程?
    3.部分阻塞(即使用编程接口而不在机器人上执行代码的可能性)是否有助于学生在解决问题的过程中逐步前进?

    研究对象:
    共有 29 名小学生(13 名女孩和 16 名男孩,年龄在 9 至 10 岁之间)。
    在研究之前,所有学生都已通过几门学校课程(每周 1 小时,持续 12 周)了解了 Thymio 机器人和 VPL 编程接口。

    研究方法:
    准实验、内容分析法

    研究过程:

    两组小学生使用教育机器人Thymio参加了教育机器人的教学活动,所有学生被随机分配到两人一组或三人一组。一组在没有任何附加约束的情况下完成了任务,另一组则接受了基于所提出的模型开发的教学干预。

    对照组 :
    学生有 40 分钟的时间来实践割草机机器人。在整个时间段内,他们可以使用提供给他们的一切:场所、Thymio 机器人和 VPL 编程接口,没有施加额外的限制。
    测试组:
    前 10 分钟进行编程接口阻塞:学生们可以使用机器人的活动场地和 Thymio 机器人,但不允许他们使用 VPL 编程平台。
    下一个10分钟:解除封锁,学生可以使用所有东西。
    接下来是 10 分钟的部分封锁阶段,学生可以访问包括 VPL 平台在内的所有内容,但不允许他们在机器人上执行任何代码。
    最后10分钟,封锁再次解除,学生们可以使用一切设施。

    每个小组以及他们与 VPL 平台和操场的互动都被录制成视频以供以后分析。

    由两位评估人员分析了各种预先记录的 ER 活动。
    两名评估员独立进行行为分析,将学生在机器人割草机活动期间的行为依次映射到 CCPS 模型的不同阶段。

    研究结果:
    (i)教育机器人活动的非教学方法(即无限访问编程接口)促进了试错行为
    (ii)编程接口的预定阻塞促进了与问题理解、思想生成和解决方案制定相关的认知过程
    (iii)逐步调整编程接口的阻塞可以帮助学生建立一个妥善解决的策略来解决教育机器人问题,并可能是提供脚手架的有效方法

    结论:
    本研究的结果提供了关于对 ER 活动进行具体教学干预的必要性的初步证据,说明教师如何使用所提出的模型来设计旨在发展 CT 技能的 ER 活动。因此可以从理论框架过渡到更具操作性的框架。

    不足之处:
    1.实验的样本较小。
    2.教师是否真正意识到该模型对其教学活动的附加价值有待商榷。

    • 第3周阅读笔记

     

    题目

    基于工程设计过程整合stem活动中天才的学生计算思维能力:机器人技术和3d机器人模型的事例

    computational thinking skills of gifted and talented students in

    integrated stem activities based on the engineering design

    process: the case of robotics and 3d robot modeling

    作者

    ceylan senzeynep sonay ayseyit ahmet kiray

    期刊

    thinking skills and creativity

    日期

    2021-12-01

    关键词

    computational thinking skills ; engineering design process ; integrated stem ; gifted and talented students

    计算思维技能工程设计过程综合 stem天才学生

    研究目的

    旨在基于edp的整合stem活动中进行机器人相关活动,以此来识别天才学生的计算思维能力

    研究问题

    有天赋有才华的学生在进行机器人相关活动中使用了基于 edp stem 活动范围的哪些计算思维技能?

    研究对象

    指导和研究中心(grc评定的七名天才学生参与,年龄均为13岁,他们具有不同的天赋才能。

    研究方法

    案例研究设计、内容分析法

    研究过程

    • 进行机器人相关活动之前:

    开展四项 stem 实践活动三项 3d 建模活动,帮助学生获得 edp、编程和 3d 建模经验

    • 进行机器人相关活动:

    1.使用乐高 mindstorms 构建机器人然后使用 lego mindstorms education ev3 软件完成机器人的电机和传感器编码,以便机器人能够解决魔方问题。

    2.使用 3d 建模软件工具对机器人进行建模以及使用 3d 打印机生产机器人。

    • 数据分析:

    stem 活动手册、研究人员的现场笔记和视频记录采取内容分析法分析。

    研究结果

    1.在机器人活动(涉及使用乐高积木搭建机器人解决魔方问题)和基于 3d 建模创建机器人的活动中,学生的算法思维技能脱颖而出。

    2.学生在讨论中积极利用了他们的批判性思维技能。

    3.这些活动展示了学生的沟通和协作技能培养了团队合作技能

    4.学生根据他们对问题和需求的定义构建他们的解决方案。他们详细阐述了自己的设计和设计流程,同时解释了面向产品的问题解决方案。

    5.学生们对机器人设计和制作过程的解释和观察揭示了他们想推出独特产品的意图。这项活动支持学生创造独特的设计和产品,帮助他们展示自己的创造力。

    edp-stem 机器人活动期间学生的算法思维、创造力、批判性思维、解决问题、沟通和合作能力计算思维能力是有效的

     

    • 第4周阅读笔记

    题目

    基于增强现实的虚拟教育机器人对编程学生学习乐趣、计算思维技能和学业成绩的影响

    effect of augmented reality-based virtual educational robotics on programming students' enjoyment of learning, computational thinking skills, and academic achievement.

    作者

    fang-chuan ou yanghui-min laiyen-wen wang

    期刊

    computers and education

    日期

    2022-12-30

    关键词

    augmented and virtual reality;improving classroom teaching;teaching strategies;learning strategies

    增强现实和虚拟现实;促进教室教学;教学策略;学习策略

    研究目的

    探究 ar bot scratch 对学生内部学习过程和学习成果的影响差异

    研究问题

    基于增强现实技术的虚拟现实机器人对学生学习享受、计算思维能力以及学习成就有什么影响?

    rq1:学生使用ar botscratch后,学习乐趣、计算思维能力(问题分解、算法设计、算法效率)、学业成绩有什么区别?

    rq2:学生的学习乐趣是否会影响他们的计算思维能力和学习成绩?

    研究对象

    台湾一所大学信息管理系的一年级学生

    研究方法

    准实验设计,采用预测验和试点实验

    研究过程

    1.预测验:设计预测试问卷(经过四位专家的评估)

    2.试点实验:参与试点实验的学生被分配到 ar bot 组和 scratch 组,并由同一位老师授课。反馈以下几项:(1)教学内容的可行性;(2)学业成绩测试的可行性;(3)问卷设计的适宜性;(4)实验的适宜性程序和任务;(5)编程环境的适用性。

    3.实验过程:实验共5周,其中3周为准备阶段,2周为正式实验阶段。

    步骤1.准备阶段(3周):通过使用tello edu无人机和tello edu应用程序。让所有学生熟悉积木程序(2周),了解ct工具,并进行练习任务(1周)接下来的正式实验。

    步骤2.正式实验阶段(2周):包括第一个任务和考试(1周)、第二个任务、考试和实验后调查问卷(1周)。其中第一个任务的测试分数用作先验知识。

    研究结果

    1.使用 ar bot 的学生比使用scratch 的学生有更高的学习乐趣。

    2.用ar bot的学生比使用scratch的学生具有更高的算法设计和算法效率技能。

    3.使用 ar bot scratch 的学生在问题分解技能和学业成绩方面没有差异。

    4.学习的乐趣对问题分解、算法设计和算法效率技能有积极影响。

    不足

    1.研究对象是计算机专业的学生,而没有对非计算机专业的学生进行实验,具有一定的局限性。

    2.此研究只涉及计算思维能力的三个方面(问题分解、算法设计、算法效率),对于ct技能的其他方面没有进行研究。

    3.其他无关的影响可能会影响学习乐趣和结果,而不是因为使用了 ct 工具。

    创新

    1.该研究表明在教学中使用虚拟教育机器人具有良好的效果,在未来的教育活动中可以考虑将该技术运用于学生计算思维能力的培养。

    2.开发的 ar bot 具有 3d 视觉反馈功能,可以吸引学生的注意力。此外,延迟反馈和自动评分反馈可以帮助学生检查想法和步骤之间的差异,培养他们的ct技能。

     

    • 第5周阅读笔记

    题目

    developing young children's computational thinking with educational robotics: an interaction effect between gender and scaffolding strategy

    用教育机器人发展幼儿的计算思维:性别与脚手架策略之间的相互作用

    作者

    charoula angeli ; nicos valanides

    期刊

    computers in human behavior

    日期

    2020-04-01

    关键词

    computational thinking ; spatial relations ; scaffolding ; pre-primary school children ; educational robotics ; bee-bot

    计算思维;空间关系;脚手架;学前儿童;教育机器人;bee-bot

    研究目的

    研究在两种脚手架技术和丰富的问题解决活动的背景下,检验使用 bee-bot 学习对学龄前男孩和女孩的计算思维技能的影响

    研究问题

    1.两种支架技术对学习者计算思维的影响是否存在统计学上的显著差异?

    2.男孩和女孩的计算思维之间是否存在统计学上的显著差异?

    3.两种支架技术对男孩和女孩的计算思维的影响是否存在差异?

    4.孩子对空间关系的理解有什么学习收获吗?

    5.男孩和女孩对空间关系的理解是否存在统计学上的显著差异?

    6.两种脚手架技术对男孩和女孩对空间关系的理解有不同的影响吗?

    7. 孩子们在调试活动中表现出哪些解决问题的策略?

    研究对象

    8所幼儿园中随机选择505~6岁的学前教育儿童,其中26名女孩,24名男孩。

    条件:

    1. 所有孩子都熟悉计算机,具备基本的阅读和数学技能。

    2. 都没有任何一般机器人的经验。

    3. 不熟悉计算思维的概念,且计算思维不是课程的一部分。

    研究方法

    实验设计

    研究过程

    • 3个问题解决的场景
    1. 第一个解决问题场景由四个子任务构成,涉及四个方向键所有组合的一系列操作包括简单序列、复杂序列,高级序列三部分。

    2. 第二个解决问题场景有八个子任务,给予孩子们一个情景,顺序、复杂性和编程序列的长度方面与第一个场景设计一致

    3. 第三个解决问题的场景是第二个场景的延续,有四个子任务。

    • 脚手架技术

    a型脚手架:提供了包含所有 bee-bot 命令的 5 厘米 × 5 厘米的卡片,孩子们将卡片按顺序在垫子旁边的地板上依次排列,形成解决问题所需的算法。这种卡片排列作为外部存储系统,bee-bot 进行编程并在真实的垫子上测试算法。

    b型脚手架:让每个孩子单独参与与研究人员的协作活动。研究人员使用相同的垫子和 bee-bot 3d 图片,要求孩子们思考解决问题的任务,孩子告诉研究人员命令的顺序,研究人员记下该序列,被用作孩子的外部记忆系统。然后,孩子使用这个外部存储系统对真正的 bee-bot 进行编程并在垫子上测试算法

    • 过程:

    在实验前,每个孩子都进行颜色测试和空间关系测试。后每个参与者单独进行40min课程。

    第一个问题场景用于第一次研究,在课堂前10min对每个孩子单独进行颜色测试和空间关系测试接下来15min每个孩子可以使用 bee-bot 和垫子进行自由游戏活动最后15min每个孩子都使用 bee-bot 和垫子进行更系统的问题解决活动让研究人员评估孩子的初始计算思维技能。

    两天后,第二三个问题场景用于第二次研究,孩子随机分配为两组,ab组分别使用ab型脚手架在前20min,研究人员使用两种脚手架分别来搭建每个孩子解决问题的框架并进行问题解决活动。完成后休息五分钟,后20min,将所有脚手架都撤离,在第三个场景中进行问题解决活动。

    研究结果

    1. 使用 bee-bot 的小型可编程地面机器人进行机器人活动能有效培养幼儿计算思维

    2. 机器人进行学习活动是教孩子们空间关系的有效方法。

    3. 男孩和女孩对空间关系的理解

    4. 存在统计学上的显著差异

    5. 性别和支架组之间存在统计显著的交互作用两种性别都受益于两种脚手架技术,男孩从个人主义、动觉空间导向和基于操纵的卡片活动中受益更多。女孩则从协作写作活动中受益更多。

    6. 很小孩子就能够通过将学习任务分解来应对复杂的学习任务。

    创新

    1. 引用机器人来探究对学前儿童计算思维能力培养效果,并且探究了性别和脚手架对儿童计算思维的影响。能够帮助教师更好的设计机器人课程来培养幼儿的计算思维能力,而不仅仅是通过编码。

    2. 为未来研究是否能在幼儿阶段培养儿童的抽象思维能力提供了一条线索。

    • 第6周阅读笔记

    题目

    short-term effects of a classroom-based steam program using robotic kits on children in south korea

    使用机器人套件的基于课堂的 steam 计划对韩国儿童的短期影响

    作者

    jihyun sung ; ji young lee ; hui young chun

    期刊

    international journal of stem education

    日期

    2023-04-06

    关键词

    robotic activities ; computational thinking ; program evaluation ; steam ; educational robotics ; gender differences

    机器人活动;计算思维;项目评估;steam;教育机器人;性别差异

    研究目的

    旨在揭示将机器人活动融入基于 steam 项目的 nuri 课程是否可以提高儿童的 ct 能力。

    研究问题

    rq1:体验融入机器人活动的 nuri 课程的 tg 儿童和体验 nuri 课程传统学习活动方法的 cg 儿童之间 ct 分数是否存在差异?

    rq2:实验是否改善儿童的数学、语言和社会发展,包括社交能力、亲社会行为、自我调节并减少行为问题?与 cg 相比,tg 是否能更好地提高儿童的数学、语言和社交能力?

    rq3tg 对儿童 ct、数学、语言和社交发展的影响是否存在性别差异?

    研究对象

    4505岁和6岁儿童(平均年龄= 73个月;男孩n = 219,女孩n = 231

    实验组:334名儿童,他们参与了为期五周的基于steam整合机器人套件的nuri课程。

    对照组:116名儿童,采用正规的nuri课程。

    研究方法

    准实验

    研究过程

    1. 实验组:

    实验开始之前,对cg组的教师进行培训,并对学生进行前测:(1)使用儿童自我调节和行为问卷(scbq)进行前测的评估。(2)检查孩子们的 ct、词汇和数学能力。

    实验的第一周和第二周,孩子们学会识别命令块中的编码符号。第三周和第四周,学习了kibo机器人的操作原理和命令,例如重复和运动条件。在最后一周,鼓励孩子们通过对 kibo 平台和模块进行编程来自由地创造和表达自己。

    实验结束后:对学生进行后测:(1)使用儿童自我调节和行为问卷(scbq)进行后测的评估。(2)检查孩子们的 ct、词汇和数学能力。

    1. 对照组:

    实验开始前:对学生进行前测。

    实验:对照组的学生进行传统的nuri课程,课程主题与实验组的主题一致,均为“我们生活的工具”。

    实验结束后:对学生进行后测。

    研究结果

    1. 参加综合机器人活动的儿童在数学、自我调节、社交能力和亲社会行为方面表现出更大的进步

    2. 有助于儿童获得自信、好奇心、兴趣和积极态度

    3. 通过针对特定机器人材料以及自我调节和社会行为开发的评估来衡量,性别与计算思维的增加表现出显着的相互作用。

    4. 利用机器人活动的 steam 项目为幼儿学习工程和技术提供了更多样化的教材丰富孩子的体验,扩大孩子的理解,从而提高了儿童解决问题的能力、递归思维和解决方案的评估能力。

    5. 提高的 ct 能力可以扩展到其他领域,例如儿童的词汇量、计算能力、社交能力和自我调节能力,相反亦然。

    不足

    研究只进行了5周,不能保证儿童相关能力有很显著的提升,因此只能算短期影响,是否具有长期影响,以及长期影响的效果如何,还有待于进一步研究。

    创新

    前人的研究倾向于仅教授et技能的项目效果,作者探究了在幼儿课程中运用机器人套件进行steam教育对儿童各项能力的有效性,并与传统的nuri课程做了对比。

     

     

    • 第7周阅读笔记

    题目

    the role of feedback and guidance as intervention methods to foster computational thinking in educational robotics learning activities for primary school

    反馈和引导作为干预方法在小学教育机器人的学习活动中对培养计算思维的作用

    作者

    morgane chevalierchristian gianglaila el-hamamsyevgeniia bonnetvaios papaspyrosjean-philippe pelletcatherine audrinmargarida romerobernard baumbergerfrancesco mondada

    期刊

    computers and education

    日期

    2022-04-01

    关键词

    collaborative learning; elementary education; improving classroom teaching; teaching/learning strategies;21st-century abilities

    协作学习 基础教育 改善课堂教学 教学/学习策略 21世纪能力

    研究目的

    研究反馈和指导作为教学干预,在小学教育机器人的学习活动中对学生计算思维的作用。

    研究问题

    1)在指导和反馈之间,这两种干预方法中哪一种最有利于培养8-9岁学生的ct能力?

    2) 最有利的干预方法如何影响学生的问题解决策略?

    研究对象

    两所不同学校的四个班级参加了此次活动,共有66名学生(33名女生,33名男生),年龄为89岁。同一级别的学生被随机分配,以确保“学校表现水平”在各组之间的公平分配。

    研究方法

    实验法、问卷调查法

    研究过程

    1.分组:创建了4个小组(abcd班),将学生随机分配到四个组中。

    a组:有指导+延迟反馈

    b组:无指导+立即反馈

    c组:有指导+立即反馈

    d组:无指导+延迟反馈

    指导:在任务期间使用工作表,指导学生通过元认知问题解决任务。

    延迟反馈:火星能量发生器的视频反馈延迟30s

    及时反馈:学生按下“run”,立即收到视频反馈。

    2. 授课:为确保学生具有使用和编程机器人的先验知识,同一教师在同一教室对四个班讲授科学课。每周1h,持续12周。在实验前进行预测试。

    3. 实验:实验进行了两次,每所学校各一次。每次两个班级被分成16个独立小组,每组2-3名孩子,分成4个不同的小组,分别涉及操场上的4个不同区域。

    学生运用有关机器人传感器和执行器的知识,自主开发控制策略来完成任务。然后,对他们的解决方案使用thymio vpl进行编程,并发送到空间站的机器人。学生也可以使用当地的 thymio 机器人来测试他们的解决方案。

    研究结果

    1. 使用延迟反馈对ct的“分析”维度具有显著的积极影响。

    2. 认知过程和学习结果根据所使用的反馈类型(立即或延迟)而有所不同。

    不足

    1. 样本量较小

    2. 使用工作表进行指导的效果不显著。

    创新

    研究了在er活动中通过延迟反馈措施来促进ct

     

    • 第8周阅读笔记

    题目

    effects of a pair programming educational robot-based approach on students' interdisciplinary learning of computational thinking and language learning

    基于结对编程教育机器人的方法对学生计算思维和语言学习跨学科学习的影响

    作者

    ting-chia hsuching changlong-kai wuchee-kit looi

    期刊

    frontiers in psychology

    日期

    2022-05-25

    关键词

    interdisciplinary activities educational robots, pair programming, language learning, trial-and-error loops

    跨学科活动;教育机器人;结对编程;语言学习;试错循环

    研究目的

    验证所提出的结对编程(pp)方法棋盘游戏活动中的问答互动对年轻学习者跨情境的 ct 技能和 tl 学习的影响。

    研究问题

    1. er-integrated-pp 背景下,两组的跨学科学习(即 csl efl)是否存在差异?

    2. er-integrated-pp 背景下,两组的 ct 技能是否存在差异?

    3. er-integrated-pp 背景下,两组的 fl 焦虑是否有差异?

    4. er-integrated-pp 背景下,两组的学习行为有何差异?

    研究对象

    326年级学生,一组为16名汉语作为第二语言的学生,另一组为16名英语作为外语的学生。

    研究方法

    准实验

    一张桌子上两个团队,每个团队2人,分别担任导航员和探索者的角色,角色可相互转换。每组学生共同完成编码任务,且共同完成设定的问答互动,会话练习内容完全相同,但口语和编程界面不同。

    研究过程

    实验周期为3周。

    2周:每周21h的语言学习讲座,和每周12hct整合活动,总共每周4h学习时间。最后,学生参与完成计算思维量表和课堂焦虑表的预问卷。在此期间,他们学习了eg和普通话英语词汇和会话的练习,接受了基本ct概念的迷你指导。

    3周:学生将所学的ct概念和相关对话练习应用到互动er活动中,随后在语言课堂上进行了英语和普通话后测、cts。语言学习焦虑后测问卷。并对学习过程录像中学生行为进行分析。

    研究结果

    1. er-integrated-pp方法促进跨学科学习的棋盘游戏活动有助于促进两组学生的ct能力、tl学习和ct技能的学习。

    2. 降低外语学习焦虑。

    创新

    研究了在基础教育层面跨学科整合er活动的可行性和效果。

     

    • 第九周阅读笔记

    题目

    advancing students’ computational thinking skills through educational robotics: a study on age and gender relevant differences

    通过教育机器人提高学生的计算思维能力:一项关于年龄和性别相关差异的研究

    作者

    soumela atmatzidou ∗, stavros demetriadis

    期刊

    robotics and autonomous systems

    日期

    2016.01.01

    关键词

    computational thinking educational robotics secondary education skill development

    计算思维 教育机器人 中等教育 技能发展

    研究目的

    探究不同年龄和性别的学生在教育机器人活动中ct技能的发展

    研究问题

    不同年龄和性别的学生在教育机器人活动中以相同的方式发展 ct 技能吗?

    研究对象

    164名不同学历的学生,其中k-9学生89人(年龄:15岁,男生48名,女生41名),k-12学生75名(年龄:18岁,64名男孩,11名女孩)。

    研究方法

    准实验设计、问卷

    研究过程

    关注ct概念框架的5个核心维度,包括抽象、概括、算法、模块化和分解。

    一共举办了8次机器人培训研讨会(4次在初中,4次在高职),包含11个课程:

    第一节:首先老师介绍机器人技术,然后发布了个人资料调查表,让学生单独填写。学生以小组形式使用机器人套件实施他们第一个程序,重点培养他们的算法技能。

    第二节:重点是抽象和泛化,让学生熟悉电机、触摸传感器、声音传感器。对机器人进行编程,使他们能跳舞。

    第三节:重点培养模块化和分解能力。

    4-11节,活动要求学生练习ct模型的所有概念并培养相关技能。其中,在第四次课程完成后,进行了第一份问卷,评估学生的ct技能发展水平。在11节课完成后,进行第二次调查问卷,以评估学生当前的ct技能发展。

    课程期间,培训师充当协调员,在解决编程任务时为学生提供支持。第五期结束后,培训师的支持逐渐淡化,详细的指导向简单的提示转变。

    研究结果

    1. 学生最终达到相同的 ct 技能发展水平,与年龄和性别无关

    2. 大多数情况下,ct 技能需要时间才能充分发展(学生的分数在活动结束时显着提高)

    3. 在分析学生在 ct 技能模型各个具体维度的分数时出现年龄和性别相关差异

    4. 技能评估工具的形式可能对学生的表现产生影响

    5. 一些情况下女孩相较于男孩,需要更多的训练时间才能达到相同的技能水平。

    不足

    1. 设计中没有对照组,以探索 er 活动中的 ct 技能与对照非 er 教学条件相比是否以相同的方式发展的问题。

    2. 样本中女孩/男孩的分布极不均匀

    3. 该研究没有对学生的“写作偏好”态度和一般能力水平进行任何干预前控制。

    创新

    探究了不同年龄段和性别对在er教育活动中培养ct有什么差异

     

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