Neue Online-Gaming wächst Schüler mathematische Fähigkeiten


Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Wenn Kelly McNamara, einer fünften Klasse Lehrer in der Burrillville-Schule-Bezirk, Rhode Island, vor kurzem ihren Schülern gefragt "Was ist ein gemeinsamer Nenner für 4 und 7?," und sie antworteten alle sofort "28!" sie lächelte. "Dies war das erste Jahr, das ich mehr sorgen könnte über die Lehrinhalte, anstatt zu warten für Studierende um herauszufinden, ihre mathematische Fakten", sagt sie.

Reflex, ein Online-System von ExploreLearning, die Schüler lernen Mathematik Fakten innerhalb einer Spiel-basierten Umgebung hat in diesem Jahr McNamara Klasse verwendet. Seit 2011 hat das Programm einen CODiE Award für beste k-12 Lehr Lösung gewonnen. Hunderttausende von Studenten in den USA nutzen das Programm jede Woche.

Unter der Haube gilt das System adaptive Software Daten basierende Pädagogik und Technik, die ExploreLearning mit der National Science Foundation (NSF) Finanzierung Pionierarbeit geleistet.

NSF Finanzierung aktiviert Startup Forschung

"Generationen von Studierenden sind nur allzu vertraut mit den traditionellen Methoden mit Mathe Fakten verbunden – eine scheinbar endlose Ritual der zeitgesteuerte Tabelle Bohrer, Flashcards, zeitgesteuerte Arbeitsblätter, gefolgt von öfter Tabelle Bohrer – wiederholt ad infinitum und Überdruss," sagte Paul Cholmsky, ExploreLearnings Leiter der R&D und principal Investigator die NSF-finanzierte Forschung. Das Problem, sagt er, ist nicht nur "die geisttötende Langeweile" dieser Methoden. "[S] Tudies auch haben gezeigt, dass sie nicht nur überhaupt für viele Studenten arbeiten", sagt er. Wenn Studenten vergeblich, Arbeit kann es scheinen, wie Sie Beweise, dass mathematische Kenntnisse muss eine Art angeborenes Talent – eine sie haben einfach nicht, sagte er. Dies kann eine selbstlimitierende Überzeugung geworden, die Menschen während ihrer Schulzeit und in ihrer Karriere zu halten.

Geben Sie ein Reflex. Vor fast einem Jahrzehnt begann ExploreLearning ein Forschungsprogramm zu schauen, wie es die Fülle an Daten generiert durch Schüler Interaktionen mit Online-Spiele und Simulationen, benutzen könnte, um kontinuierlich die Inhalten und pädagogische Methoden an die Bedürfnisse jedes einzelnen Schülers anzupassen. Zu dieser Zeit war ExploreLearning ein kleines Startup in Charlottesville, Virginia, mit einer wachsenden Ruf aufgrund seiner ausgezeichneten Sammlung von Online-mathematische und wissenschaftliche Simulationen, Gizmos. Um eine neue Linie der Forschung zu verfolgen, es beantragt und gewann eine Reihe von Stipendien durch die NSF Small Business Innovation Research Programm. "Die NSF Finanzierung entscheidend, daß wir in der Lage, die Art der spekulativen Prototyping und Experimente erforderlich, um nach diesem aufregenden neuen Bereich Bildungstechnologie zu gehen war", sagte Cholmsky. ExploreLearning wurde später im Jahr 2006 erworben und ist nun Teil des Kambiums Lernens.

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Anreise nach Automatismus

Cholmsky erklärte, dass das Ziel immer Studenten richtig beantworten, einfache Ausdrücke zusätzlich, Subtraktion, Multiplikation und Division hinausgeht. Im Laufe der Grundschule Fortschritte Studenten in der Regel von Methoden wie Finger zählen durch eine Reihe von erweiterten mentalen Strategien, die ihre Entwicklung rechnen widerspiegeln. Beispielsweise entspricht ein Student, ist unsicher, 5 x 7, aber weiß, dass 5 x 6 = 30 Antwort finden könnte, indem wir erkennen, dass 5 x 7, 5 x 6 + 5. Denken der Multiplikation als wiederholte Addition auf diese Weise befähigt den Schüler richtig beantworten, 35, wenn auch mit einigen geistige Anstrengung.

Wie sie üben und entwickeln diese mentalen Strategien im Laufe der Zeit, Grundschüler sollen letztlich entwickeln Automatismus mit diesen grundlegenden Tatsachen, was bedeutet, dass sie Antworten von Langzeit-Gedächtnis ohne bewusste Anstrengung oder Aufmerksamkeit abrufen. Jüngste Gehirn bildgebenden Studien haben gezeigt, wie diese Entwicklung in den Regionen des Gehirns reflektiert wird, die mathematische Berechnung beteiligt sind. Mit dem Automatismus erreichen, frei Studenten, ihren Arbeitsspeicher, so dass es gewidmet werden kann, um Probleme zu lösen und neue Konzepte und Fähigkeiten zu lernen.

Die Herausforderung für Mathe-Lehrer ist, dass viele Kinder in den Vereinigten Staaten nie ausreichend Automatismus mit grundlegenden mathematischen Fakten erreichen. Wer Automatismus entwickeln neigen dazu, später als ihre Altersgenossen in Ländern mit höherer Mathematik erreichen. Studenten, die aufwendige Methoden verwenden, um mathematische Fakten beantworten weiterhin steuern ihr Arbeitsgedächtnis, behindern ihre Fähigkeit zu lernen fortgeschrittene Material wie Brüche und algebraische Gleichungen. Um beheben dieses Problem, neuen nationalen konzentrierten sich auf Automatismus als einer der kritischen Maßstäbe im elementaren Mathematikunterricht von Lernzielen und Forschenden Unterricht Richtlinien.

High-Speed-Spielumgebung

Cholmsky erklärt, wie ein adaptives System in diesem Zusammenhang funktioniert. "Reflex nutzt eine Reihe von Data-Gathering"Sensoren"jedes einzelnen Schülers entwickelnden fließend über den gesamten Bereich der Mathematik Fakten, ständig auf der Suche nach Möglichkeiten, ihre aktuellen Fähigkeiten zu helfen, neue Fakten lernen effizienter nutzen zu überwachen. Ein Student, der begonnen hat souverän unter Hinweis auf die 7 x 3 = 21, z. B. kann werden trainiert um die kommutative Eigenschaft um 3 x 7 zu beantworten und dann angesichts einer Reihe von Praxis-Umgebungen, die steigende Anforderungen an sie stellen."

Letztlich geben Studenten eine High-Speed-Spielumgebung, deren Elemente auf ihrem Arbeitsspeicher eine Last aufbringen. In einem Spiel hätte sie zu beantworten Mathe Fakten zu navigieren durch ein Labyrinth und Verfolger zu vermeiden; in einer anderen möglicherweise sie Fakten zu dienen Eis, Außerirdische oder ein Heißluftballon fliegen beantworten. Das Ziel ist, entwickeln ihre Fähigkeiten um mühelos Fakten von Langzeitgedächtnis abzurufen, während sie auf eine unterschiedliche, komplexe Aufgabe fokussiert sind. Dies ist genau das, was Sie wollen geschieht im Unterricht beim Schüler lernen, sagen, wie man Brüche mit anders als Nenner hinzufügen. "Sie wollen, dass sie konzentrierte sich auf das neue Verfahren, die, das Sie lernen werden, nicht zu kämpfen, um alle Mathematik-Fakten, die im Rahmen der Anwendung beantworten. Vorausgesetzt die Schwierigkeit genau auf ihre gegenwärtige Fähigkeit mit jedem Umstand abgestimmt ist, können Studenten enorme Fortschritte in relativ kurzen Menge Zeit machen."

Das Programm soll auch Schüler wichtige Konzepte wie die inverse Beziehung zwischen Multiplikation und Division, lernen durch die Anwendung tatsächlich des Konzepts als eine Brücke von bekannt zu unbekannt. Die datengesteuerte, individuelle Prozess baut auf aktuellen Leistungsfähigkeit jedes einzelnen Schülers, was es sein könnte, und ist entworfen, um auch die kämpfenden Schüler erarbeiten. "Es ist der Goldilocks Ansatz," sagte Cholmsky, "nicht zu hart, nicht zu einfach, nur die richtige Schwierigkeit an diesem Punkt in Zeit zu hinterfragen und die Schüler ohne sie frustrierend zu engagieren."

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Erfolg für alle

ExploreLearning umhüllt die Reflex-Technologie in spannenden Online-spielen. Cholmsky, sagt "hier ist etwas anderes, das ist wirklich aufregend: Studenten entscheiden sich für das System in ihrer Freizeit nutzen. Wir haben viele Schulen Reflex zugeordnet ist als Hausaufgabe, sagen wir, drei Mal pro Woche, wobei Schüler weit hinausgehen, dass regelmäßig anmelden fünf, sechs oder sogar sieben Tage die Woche zu spielen und arbeiten an deren Tatsache Geläufigkeit studiert."

Lehrer ziemlich glücklich sind, wenn der Klassendurchschnitt mehr Hausaufgaben als zugewiesen ist, sagt er.

"Im vergangenen Sommer, das sahen wir auch Summer School wählen Studierende, die bereits das System jeden Tag in der Klasse intensiv nutzen, sich von zu Hause aus im Laufe des Abends oder am Wochenende anzumelden. Das ist etwas, was ich bin wirklich zufrieden, da viele dieser Sommer Studenten wurden im Allgemeinen mit Mathematik zu kämpfen und geben sie eine positive Erfahrung, bevor das nächste Schuljahr wichtig ist. Wir bekommen sogar Fanpost, was ziemlich cool ist. Beachten Sie, dass dies für ein System zum üben Mathe Fakten!"

Seit seiner Einführung im letzten Jahr haben Studenten bereits über 1 Milliarde Fakten beantwortet, während des Spielens Reflex.

Lehrer McNamara sagt: "Ich erlebte erstaunliche Ergebnisse mit Reflex. Ich unterrichtete fast 60 Mathematik-Studenten in diesem Jahr und alle außer acht Schüler waren 100 Prozent mit den niedrigsten fließend über 80 Prozent." Das Programm veränderte"meine Lehre Leben!"

Anmerkung der Redaktion: Dargestellt, die Forscher in Behind the Scenes Artikel von der National Science Foundation, der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt wurden. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.

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