Virtuaaliset sokkelot – ongelmanratkaisun ja tietoisen päätöksenteon harjoitteluun

Tiivistelmä: Tehtävä asettaa opiskelijat aktiiviseen ongelmanratkaisu- ja päätöksenteko asemaan hyödyntäen virtuaali- ja reaalimaailman kokemuksia. Tehtävän tavoitteena on, että opiskelijat kehittävät tila orientoitumisen ja kriittisen ajattelun taitoja sekä digitaalisen ja todellisen maailman yhdistämisen taitoja ratkaisemalla AR-sokkeloita. Tämä esimerkki on tarkoitettu ylä-asteen oppilaille ja sisältää tekniikan asteittaisen käyttöönoton sokkeloiden ratkaisemisessa, eli oppilaat voivat ratkaista sokkelin ensin paperilla ja sitten virtuaaliympäristössä. Lahjakkaat opiskelijat voivat osallistua virtuaalisten sokkeloiden 3D-mallinnukseen ja tulostamiseen. Avainsanat: Sokkelot, lisätty todellisuus, GeoGebra, ongelmanratkaisu, kriittinen ajattelu. Resurssi Luettelo: GeoGebran lisätyn todellisuuden sovelluksen ja fyysisten esineiden, kuten 3D-tulostettujen sokkeloiden, yhdistelmä.

Sokkeloiden luomisen ja rakentamisen historia juontaa juurensa antiikin Kreikan aikaan. Kehityksensä alussa sokkeloita käytettiin useimmiten esineiden tai henkilöiden piilottamiseen, keskiajalla taas uskonnollisiin ja meditatiivisiin tarkoituksiin. 1900-luvulla niitä käytettiin älykkyyden testaamiseen tai koulutus tutkimukseen. Sokkeloita voitaisiin käyttää motivoimaan opiskelijoita, herättämään heidän kiinnostuksensa kognitiivisesti haastaviin aiheisiin ja parantamaan opetus- ja oppimisprosesseja (Koupritzioti ja Xinogalos, 2020). Sokkelopelin prototyypin käyttäminen voi auttaa oppilaita suhtautumaan myönteisemmin aritmeettisiin lausekkeisiin ja operaattorien prioriteetteihin (Koupritzioti ja Xinogalos, 2020). Rutherford-Beckerin ja Vanderwoodin (2009) empiirinen tutkimus osoittaa, että sovelletussa matematiikassa labyrintti vaikuttaa merkittävästi opiskelijoiden tietoihin ja taitoihin sekä matemaattiseen suoritukseen ja laskemiseen. Työpaja Kokemuksen perusteella Ulbrich kollegoineen (2021) totesi, että sokkelo oli mielenkiintoinen eri-ikäisille osallistujille, mutta erityisesti nuoremmille oppilaille.

Näytämme opiskelijoille kuvan 1 labyrintin ja selitämme sen ratkaisemisen säännöt. Tässä tapauksessa oppilaat eivät saa kääntyä vasemmalle ratkaistessaan sokkeloa. Käännekohdissa oppilaat siis joko menevät suoraan tai kääntyvät oikealle. Oppilaiden tulee muistaa, että sokkeloa ratkoessaan he voivat liikkua omiin suuntiin (pohjoiseen, itään, länteen, etelään), mutta länteen he voivat päästä vain kääntymällä kolme kertaa oikealle.

Tehtävän kognitiivisen tason tai oppilaiden kiinnostuksen lisäämiseksi oppilaat voivat GeoGebran avulla yhteistyössä opettajan kanssa muuttaa paperi labyrintin virtuaaliseksi labyrintissä. Tällöin se voidaan ratkaista matkapuhelimella tai tabletilla. Oppilaat voivat tehdä tämän lisäämällä piirretyn sokkelin avauspisteet GeoGebran algebralliseen ja graafiseen näkymään, kuva 2.

Tämän jälkeen oppilaiden tulee valita monikulmio työkalu ja 3D:n jälkeen tehdä monikulmiosta särmiö. Tämän jälkeen kaupunki on tallennettava ja suoritettava GeoGebra 3D -sovelluksessa, joka on ensin asennettava oppilaiden käyttämään matkapuhelimeen tai tablettiin, kuva 3. Oppilaat ratkaisevat tämän sokkelin liikkumalla sen läpi virtuaalitilassa ja seuraamalla sijaintiaan matkapuhelimella tai tabletilla.

Oppilaat voivat viedä GeoGebra-tiedoston stl-muotoon ja 3D-tulostaa sokkelossa, kuva 4. 3D-tulostukseen valmistautuessaan opiskelijoiden tulee muistaa, että labyrintin korkeus ja koko on sovitettava niiden muottien kapasiteettiin, joihin malli tulostetaan.

Tässä oppimiskokonaisuudet opiskelijat käyvät läpi prosessin, jossa sokkelo muunnetaan paperiversiosta AR:n sisältävän version kautta 3D-tulostettuun versioon, joka on moninkertainen esitys samasta opetusmateriaalista ja sisällöstä.

Oppilaat löytävät tien ulos virtuaalisesta sokkelosta AR-sovelluksen avulla ja liikkuvat sokkelin läpi kääntyen vasemmalle jokaisessa risteyksessä, jossa heidän on päätettävä, mihin suuntaan jatkaa. Lopussa oppilaat löytävät tien ulos virtuaalisesta sokkelosta, ja tehtävä on ratkaistu.

Kuvattu esimerkki noudattaa pedagogista perussääntöä, jonka mukaan oppilaiden työskentely etenee yksinkertaisesta monimutkaisempaan. Mielenkiintoista olisi tutkia oppilaiden mahdollisuuksia aloittaa sokkelin ratkaiseminen AR-sovelluksen avulla ja tehdä kokemuksen perusteella sokkelosta 3D-malli tai piirros.

Ryhmiä muodostettaessa tulee huomioida eri oppilaiden erilaiset kognitiiviset kyvyt. Joskus on hyödyllistä muodostaa homogeenisiä ryhmiä, jotta samankaltaiset oppijat voivat vaihtaa kokemuksia, mutta joskus on hyödyllistä luoda heterogeeninen ryhmä, jotta yksi oppilas voi auttaa ja ohjata toista oppilasta. ASD-opiskelijoiden on hyvin usein vaikeaa tehdä valintoja ja/tai ratkaista luovia tehtäviä. Heitä tulee ohjata tietyn tehtävän ratkaisemisessa hellästi.

Tämän opetustehtävän toteuttaminen edellyttää sellaisten tablettien tai matkapuhelinten käyttöä, joihin on mahdollista asentaa GeoGebra AR -sovellus. Jos koulussa ei ole mahdollisuutta soveltaa tätä tekniikkaa, opettajat voivat tehdä sokkeloita paperista, pahvista tai vastaavasta materiaalista luokkahuoneessa tai koulun pihalla.

Tämä työpaja tukee opettajia ja opettajaopiskelijoita digitaalisten taitojen kehittämisessä ja virtuaali- ja digitaali maailman yhdistämisessä tarjoamalla heille ja heidän oppilailleen ainutlaatuisia tilaisuuksia harjoitella avaruudellista orientoitumista.

• D., & Xinogalos, S. (2020). PyDiophantus maze game: Play it to learn mathematics or implement it to learn game programming in Python. Education and Information Technologies, 25(4), 2747-2764.
• Rutherford-Becker, K. J., & Vanderwood, M. L. (2009). Evaluation of the relationship between literacy and mathematics skills as assessed by curriculum-based measures. The California School Psychologist, 14(1), 23-34.
• Ulbrich, E., Elbedewy, S., Handl, J., & Lavicza, Z. (2021). aMazing Mathematical 3D Modeling. In Bridges 2021 Conference Proceedings (pp. 409-412). Tessellations Publishing.