Wcielony projekt
Ucieleśniony projekt wyrasta z idei ucieleśnionego poznania : że działania ciała mogą odgrywać rolę w rozwoju myśli i idei. Ucieleśniony projekt ożywia matematykę; badając wpływ ciała na umysł, naukowcy uczą się, jak projektować przedmioty i działania do nauki. Ucieleśnienie jest aspektem rozpoznawania wzorców we wszystkich dziedzinach ludzkich przedsięwzięć.
Ucieleśniony projekt odgrywa coraz większą rolę w nauczaniu matematyki. Projektanci mogą wykorzystywać poznanie ucieleśnione jako narzędzie do badania ludzkich zachowań i tworzenia projektów zorientowanych na użytkownika . Ucieleśniony projekt bada znaczenie abstrakcji, analizuje rozumowanie uczniów i łączy matematykę z innymi przedmiotami; na przykład uczniowie mogą przyjrzeć się proporcjonalnym relacjom w dziele sztuki.
Strategie uczenia się oparte na ucieleśnionym projekcie opierają się na ruchu i wizualizacji; aktywność fizyczna jest pomocna w nauce pojęć matematycznych. Kiedy uczniowie są fizycznie i psychicznie zaangażowani w naukę, lepiej zapamiętują treści. Sugerowano, że ostatnie postępy teoretyczne, takie jak teoria ucieleśnionego obciążenia poznawczego, pozwalają wykorzystać potencjalne zalety ucieleśnionych trybów interakcji do uczenia się bez wypełniania zasobów poznawczych. Ucieleśniony projekt często obejmuje uczenie się metodą prób i błędów.
Poznanie ucieleśnione to narzędzie, którego projektanci mogą używać do badania „ludzkich zachowań, które normalnie są nieobserwowalne, w celu tworzenia projektów skoncentrowanych na człowieku”. Dla nauczycieli ucieleśniony projekt to planowanie doświadczeń dla uczniów z planami lekcji, programami nauczania, zajęciami i lekcjami.
Manipulacje matematyczne
Jednym z aspektów projektowania ucieleśnionego jest wykorzystanie manipulacji w uczeniu się. Manipulaty pozwalają uczniom badać pojęcia matematyczne poprzez pracę z obiektami fizycznymi, łącząc ich odkrycia z abstrakcjami. Chociaż manipulacje są używane głównie do ilustrowania współczesnej matematyki elementarnej , nauczyciele używają przedmiotów do reprezentowania abstrakcyjnych tematów nauczanych w szkole średniej, na studiach i poza nią. Funkcją ucieleśnionego projektu jest rozszerzenie wykorzystania manipulacji w celu wspierania zrozumienia matematyki abstrakcyjnej na poziomie licencjackim.
Wadą manipulacji jest to, że uczniowie mają trudności z powiązaniem aktywności fizycznej z symbolami matematycznymi i notacją. Chociaż manipulacje pozwalają uczniom rozwinąć głębsze zrozumienie koncepcji, potrzebują wsparcia, aby przenieść tę wiedzę na reprezentacje algebraiczne.
Chociaż wpływowa teoria w dziedzinie projektowania instruktażowego, teoria obciążenia poznawczego , zaleca projekty obejmujące niższy poziom interaktywności w celu zaoszczędzenia zasobów poznawczych do nauki, korzyści płynące z ucieleśnionych interakcji są oczywiste. W rezultacie zaproponowano syntezę, ucieleśnioną teorię obciążenia poznawczego, aby pomóc w projektowaniu ucieleśnionym. W tym modelu ucieleśnione interakcje sprzyjają uczeniu się, jeśli koszty poznawcze (takie jak koordynacja ruchowa) przeważają nad ich korzyściami (takimi jak przetwarzanie multimodalne).
Rozwiązywanie problemów
Innym zastosowaniem ucieleśnionego projektu w nauczaniu matematyki jest jego wpływ na rozwiązywanie problemów i rozwój umiejętności krytycznego myślenia. W całym procesie rozwiązywania problemów uczniowie używają przedmiotów do rozwijania zrozumienia, przekazywania zrozumienia i znaczenia za pomocą gestów. Osoby rozwiązujące problemy używają gestów, aby połączyć swoje myśli z manipulacjami, które są im znane, a zmiana kształtu manipulacji wpływa na sposób, w jaki uczeń łączy się z nią i używa jej do rozwiązania problemu. W badaniu przeprowadzonym przez van Goga, Posta, ten Napela i Deijkersa uczniowie radzili sobie lepiej, gdy używali prostszych przedmiotów (takich jak kolorowe krążki), niż gdy używali bardziej skomplikowanych przedmiotów (takich jak figurki zwierząt). Chociaż problemy mogą być tak proste, jak to, w co się ubrać lub zjeść, ich rozwiązania są nadal procesem poznawczym.
Z manipulantami
Dzięki ucieleśnionemu projektowi matematyka to nie tylko poprawne odpowiedzi, ale także proces ich znajdowania. Uczniowie proszeni są o przedstawienie procesu („mapy drogowej”), który podjęli w celu uzyskania odpowiedzi. Typowe pytania dotyczące rozwiązywania problemów, takie jak „Jakie masz potrzeby? Jaki masz problem? W jaki sposób zbierałeś informacje? Jak doszedłeś do wniosku? Jak mogłeś zoptymalizować swoje kroki, aby dojść do tego wniosku? " można odpowiedzieć za pomocą manipulacji. Jednym z celów rozwiązywania problemów w projektowaniu ucieleśnionym jest inspirowanie kreatywności i ciekawości uczniów, umożliwiając osobiste powiązania z problemami.
Jeśli uczniowie otrzymają problem, który obejmuje manipulację dotykową, proces uczenia się może być bardziej znaczący. Na przykład uczniowie mogą nauczyć się układać kostkę Rubika za pomocą szeregu algorytmów i kroków. Proces obejmuje orientację, podążanie za wskazówkami i poznanie przestrzenne.
Sztuka i rzemiosło matematyczne
Jednym z podejść do projektowania ucieleśnionego w matematyce jest wykorzystanie zadań twórczych, takich jak sztuka i rzemiosło. Kiedy uczeń ma na myśli matematykę podczas tworzenia unikalnego dzieła, jest zaangażowany w naukę umysłową i fizyczną. Pojęcia obszaru można uczyć za pomocą zajęć plastycznych i rzemieślniczych, w których uczniowie znajdują liście i odrysowują je na papierze; następnie proszeni są o określenie liczby fasoli (lub grochu) potrzebnej do pokrycia całej powierzchni liścia. Następnie można zapytać klasę, który uczeń miał największy (lub najmniejszy) liść i porównać powierzchnie.
Programowanie komputerowe
Dzięki konsolom do gier, takim jak Wii i PlayStation Move , uczniowie mogą zrozumieć, jak poruszanie różdżką do gier może zmieniać efekty na ekranie. Naukowcy, którzy opracowują programy matematyczne, wykorzystują ucieleśnione zasady projektowania i gier, aby pomóc uczniom tworzyć modele matematyczne i manipulować nimi. W laboratorium badawczym Embodied Design naukowcy stworzyli grę, w której piątoklasiści uczą się proporcji, trzymając w powietrzu piłki tenisowe. Kiedy piłki tenisowe są trzymane w stosunku 1:2, ekran zmienia kolor na zielony.
Innym obszarem projektowania ucieleśnionego związanym z programowaniem są manipulacje cyfrowe. Niektórzy uczniowie czują się słabo z matematyką, ponieważ nie jest ona powiązana ze światem fizycznym, a cyfrowe manipulatory są tworzone w celu wzmocnienia połączenia między matematyką a światem fizycznym.
Kiedy uczniowie używają ekranu dotykowego palcami, używają gestów do tworzenia (lub używania) wirtualnych obiektów w programie. Komputery mogą modelować środowiska, w których uczniowie wyobrażają sobie swoje ciała, a umysł zachowuje się tak, jak na placu zabaw. Telefony komórkowe, podkładki i komputery zapewniają wszędzie ulepszone matematycznie modele, badające codzienne doświadczenia i program nauczania w bardziej abstrakcyjny sposób.