يساعد الواقع الافتراضي الطلاب على تحسين معرفتهم بالرياضيات

يكافح العديد من الطلاب لتعلم الرياضيات. في الولايات المتحدة ، سجل طلاب الصف الثامن متوسط ​​271 من أصل 500 في الرياضيات في التقييم الوطني العام الماضي للتقدم التعليمي ، كما هو موضح في نيويورك تايمز شرط. إنه أدنى مستوى منذ عقود. كان الطلاب السود والأمريكيون الأصليون وذو الدخل المنخفض يحصلون على درجات منخفضة في الرياضيات بشكل خاص في الاختبار الفيدرالي الموحد.

تتمثل إحدى الطرق التي يحاول بها المعلمون في مساعدة الطلاب على استيعاب المفاهيم الصعبة في تقنية الواقع الافتراضي. تتيح سماعات الرأس VR للطلاب الانغماس في بيئات رقمية واقعية لتعلم الرياضيات والعلوم من خلال حل مشكلات العالم الحقيقي ، مثل حساب مدى ارتفاع أساس المنزل لتعويض مخاطر الفيضانات.

بفضل Prism of Reality ، يتم استخدام تقنية الواقع الافتراضي في 140 منطقة تعليمية في 30 ولاية. أسس عضو IEEE Anarupa Ganguly Prism VR ، كما تُعرف الشركة الناشئة ، في عام 2020. تساعد الشركة التي تتخذ من سان فرانسيسكو مقراً لها المعلمين في تدريس الرياضيات لطلاب ما قبل الجامعة.

يقول جانجولي: “منصة التعلم الخاصة بـ Prism VR ، تأخذ المشاكل من الكتب المدرسية وتجعلها تنبض بالحياة”.

لديها خبرة مباشرة في التعليم: قامت بتدريس الرياضيات والفيزياء في المدارس الثانوية في منطقة بوسطن. عملت أيضًا في مناصب تنفيذية في مدارس بوسطن العامة والمدارس العامة في مدينة نيويورك ومدارس أكاديمية النجاح والمدارس المستقلة في مدينة نيويورك أيضًا.

توفر منصة التعلم الافتراضية الخاصة بالشركة الناشئة دروسًا في الرياضيات والعلوم تحاكي المواقف والمواقف الواقعية. يُطلب من الطلاب إكمال المهام بناءً على ما يتعلمونه.

يسمى المكون الرياضي للمنصة المنشور الرياضياتصدر هذا العام.

فهم الرياضيات

طور جانجولي وفريق من المهندسين برنامج المنصة ، والذي يتضمن وحدات في الفيزياء والأحياء والكيمياء وكذلك الرياضيات. تغطي كل وحدة موضوعًا واحدًا ضمن الموضوع ذي الصلة. هناك ست وحدات للجبر ، على سبيل المثال ، بما في ذلك تلك المتعلقة بالوظائف الخطية ، والمربعات ، والأسي.

يتوافق البرنامج مع سماعات الرأس Meta و Pico ، وتعمل Prism VR على تشغيله على Vision Pro الجديد من Apple.

يتم عرض قائمة بالوحدات النمطية على سماعة رأس الواقع الافتراضي الخاصة بالطالب. بناءً على الوحدة التي يتم اختيارها ، يتم نقل التلميذ إلى موقع افتراضي مطابق لإكمال المهام كطريقة لتعلم المادة. في وحدة الكيمياء الخاصة بالأحماض والقواعد ، على سبيل المثال ، يتم عرض نسخة تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر من محطة معالجة مياه الصرف الصحي في بالتيمور ، ويحاولون جعل المياه الملوثة كيميائيًا صالحة للشرب. يتعرف الطلاب على الخصائص الرئيسية للأحماض والقواعد ومعادلة التعادل ، والتي يستخدمونها لتحديد كمية المحلول الأساسي المطلوب لمعادلة المياه الحمضية.

باستخدام لوحة المعلومات المستندة إلى الويب في Prism ، يمكن للمدرسين تتبع تقدم الطلاب وتقديم ملاحظات حول عملهم ، والتي تظهر على الساعة الافتراضية للمتعلم.

يقول جانجولي: “تسمح الساعة بإجراء حوار مستمر بين المعلم والأطفال”.

تنتهي كل جلسة افتراضية قبل 10 دقائق من رفض الفصل للسماح للمدرس بمناقشة ما تعلمه الطلاب. يستغرق إكمال الوحدة حوالي ثلاثة أيام.

يقول جانجولي إن منصة التعلم هي برنامج تكميلي ، حيث أن “الواقع الافتراضي ليس للاستخدام اليومي ؛ إنه من أجل تعلم المفاهيم التي يجد الطلاب صعوبة في فهمها “.

استخدمت خبرتها في التدريس لتطوير النظام ، وشاركت مع مؤسسة WestEd غير الربحية للبحث فيما إذا كان الواقع الافتراضي يمكن أن يكون فعالًا في تدريس العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. يهدف WestEd ، ومقره سان فرانسيسكو ، إلى إنشاء مجتمع أكثر إنصافًا من خلال تحسين التعليم من خلال التعلم المهني ، والمساعدة الفنية ، وتوجيه السياسات.

جنبا إلى جنب مع Prism VR ، درس WestEd مدى جدوى الطلاب لإكمال درس باستخدام VR في فصل دراسي مدته 45 دقيقة. وجد أن 35 دقيقة هي الطول الأمثل للدرس.

أسس أناروبا جانجولي شركة Prism VR في عام 2020 للمساعدة في تحسين معرفة الرياضيات باستخدام التكنولوجيا.المنشورات VR

يقول جانجولي: “أفاد المعلمون أيضًا أن الأطفال تعلموا موضوعًا بشكل أسرع باستخدام سماعة الرأس”. استغرق الدرس الذي عادة ما يستغرق من ثلاثة إلى أربعة أسابيع للتدريس أسبوعًا واحدًا فقط. أثبتت هذه النتائج لي أن Prism VR يمكن أن يكون ناجحًا “.

تقوم Ganguly بتطوير البرامج والمحتوى التعليمي. تستغرق حاليًا ثلاثة أسابيع لكتابة وحدة.

يقول جانجولي: “نحن نضع نطاقًا للمفاهيم التي يجد الطلاب صعوبة في تعلمها وننشئ نموذجًا أوليًا لإيصاله إلى المدارس بسرعة”. “نتلقى تعليقات من الطلاب والمعلمين حول الوحدات ونقوم بتحديثها حسب الحاجة. يتم تصميم النظام بشكل أساسي جنبًا إلى جنب مع المدارس التي تستخدمه “.

أثناء زيارة المدارس لاكتساب فهم أفضل لكيفية استخدام المنصة ، تتحدث مع المعلمين حول تجاربهم.

تقول: “كان السفر والتواصل الشخصي مع عملاء Prism VR مفيدًا حقًا في تصميم الوحدات وتحديثها”.

وتضيف أن المدرسين “يقولون إن بإمكانهم معرفة أن المنصة قد صممها معلم”. “لم يسبق لي أن ألغى أحد المدرسين استخدام المنصة.”

تبلغ تكلفة معدات المنصة ، التي تشمل 35 سماعة رأس وشاحن ، 20 ألف دولار أمريكي لكل فصل دراسي. تبلغ تكلفة البرنامج ، بما في ذلك الوحدات النمطية ولوحة المعلومات المستندة إلى الويب ، ما بين 12 إلى 14 دولارًا لكل طالب.

للطلاب الذين يرغبون في ممارسة مهاراتهم في الرياضيات في المنزل ، يتوفر اشتراك شهري بقيمة 24 دولارًا في Prism Math من متجر Meta Quest.

STEM في الجذر

تقول جانجولي إنها كانت مصدر إلهام للمساعدة في إصلاح تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات عندما كانت طالبة دراسات عليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. لاحظت أنه لم يكن هناك الكثير من طلاب الدراسات العليا من النساء أو الملونين.

تقول جانجولي ، معتقدة أن ذلك مرتبط بعدم كفاية تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) قبل الجامعة ، فقد توصلت إلى أن أفضل طريقة للتعامل مع المشكلة هي أن تصبح معلمة. بعد حصولها على درجة الماجستير في الهندسة الكهربائية من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 2009 ، تابعت الحصول على درجة الماجستير في التعليم في عام 2011 من جامعة بوسطن.

قامت بتدريس الجبر والفيزياء في المدارس الثانوية في بوسطن حتى عام 2014 ، عندما أصبحت مديرة الرياضيات لمنطقة بوسطن التعليمية ، التي تتكون من 125 مدرسة و 55000 طالب.

في عام 2015 ، انتقلت إلى مدينة نيويورك ، حيث عملت في قسم التعليم بها لتدريب المعلمين في 188 مدرسة خاضعة للإشراف على كيفية استخدام نظام جديد للرياضيات أدخله القسم. وبعد مرور عام ، بدأت في العمل كمديرة أولى للتعليم والتعلم المهني في القسم ، حيث دعمت حوالي 1.2 مليون طالب في مدارس النظام البالغ عددها 1800 مدرسة.

غادرت في عام 2017 وانضمت إلى أكاديمية النجاح كعميد للرياضيات. شبكة 47 مدرسة عامة مستقلة عن نظام الدولة.

بدأت في البحث عن المهارات والمعرفة التي يفتقدها طلاب ما قبل الجامعة والتي كانت تمنعهم من إكمال برنامج STEM الجامعي.

أظهرت مراجعتها الأدبية مؤشرين رئيسيين للنجاح لطلاب الجامعات الذين يسعون للحصول على درجة STEM: القدرة على تصور الأشياء في أذهانهم ومعالجتها (التفكير المكاني) والقدرة على إنشاء تمثيلات مجردة لتجارب العالم الحقيقي.

أرادت جانجولي استخدام معرفتها الهندسية لتطوير تقنية يمكنها تعليم الصغار تلك المهارات. لذلك في عام 2020 ، غادرت أكاديمية النجاح لبدء Prism VR.

تلقت الشركة الناشئة منحًا من مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية والمعاهد الوطنية للصحة ومؤسسة جيتس. استثمرت شركة رأس المال الاستثماري Andreessen Horowitz من Silicon Valley هذا العام 12.5 مليون دولار.

الاستمرار في زيادة إمكانية الوصول

تعمل Prism مع مؤسسة Gates و WestEd لتحسين تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في الولايات المتحدة.

تدرس إحدى الدراسات التي يتم إجراؤها مع مؤسسة Gates Foundation ما إذا كانت منصة التعلم الخاصة بالشركة الناشئة تزيد من معدل الاحتفاظ بالطلاب في الجامعات. يتم إجراء الدراسة التي استمرت 10 سنوات في ولاية أريزونا.

أكملت Prism VR و WestEd هذا العام تجربة عشوائية محكومة عبر 36 مدرسة في أوهايو اختبرت ما إذا كانت منصة بدء التشغيل قد ساعدت الطلاب على تعلم المنهج بشكل أفضل وأسرع من الأساليب التقليدية. وفقًا لـ Prism VR ، يتمتع الطلاب الذين يستخدمون النظام الأساسي بفهم أعمق للمادة ، وهم أكثر ثقة في مهاراتهم ، ويستمتعون بتعلم الرياضيات أكثر. تقول الشركة إن درجات الاختبارات الموحدة زادت بنسبة 11 في المائة في عام واحد.

تعمل Prism VR أيضًا على تطوير وحدات لدورات STEM على مستوى الكلية بما في ذلك حساب التفاضل والتكامل والجبر متعدد المتغيرات والجبر الخطي والمعادلات التفاضلية. من المتوقع أن يتم إصدار الوحدات في نهاية العام المقبل.

يقول جانجولي: “أعتقد أن استخدام الطلاب للواقع الافتراضي لتعلم مواد العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات سيغير التعليم.”