Воплощенный дизайн вырастает из идеи воплощенного познания : действия тела могут играть роль в развитии мысли и идей. [1] [2] Воплощенный дизайн оживляет математику; изучая влияние тела на разум, исследователи узнают, как проектировать объекты и виды деятельности для обучения. [3] Воплощение является аспектом распознавания образов во всех областях человеческой деятельности.
Воплощенный дизайн играет все большую роль в математическом образовании. Дизайнеры могут использовать воплощенное познание как инструмент для изучения человеческого поведения и создания дизайнов, ориентированных на пользователя . Воплощенный дизайн исследует значение абстракций, анализируя рассуждения учащихся и связывая математику с другими предметами; например, учащиеся могут изучать пропорциональные отношения в произведении искусства.
Стратегии обучения, основанные на воплощенном дизайне, опираются на движение и визуализацию; физическая активность полезна при изучении математической концепции. Когда учащиеся физически и умственно вовлечены в обучение, они лучше усваивают контент. Недавние теоретические достижения, такие как теория воплощенной когнитивной нагрузки, были предложены для сбора потенциальных преимуществ воплощенных режимов взаимодействия для обучения без заполнения когнитивных ресурсов. [4] Воплощенный дизайн часто включает обучение методом проб и ошибок.
Воплощенное познание — это инструмент, который дизайнеры могут использовать для изучения «человеческого поведения, которое обычно не наблюдается, с целью создания человекоцентричных проектов». [5] Для учителей воплощенное проектирование — это планирование опыта для учеников с помощью планов уроков, учебных программ, мероприятий и уроков. [6]
Одним из аспектов воплощенного дизайна является использование манипулятивов в обучении. Манипуляторы позволяют учащимся исследовать математические концепции, работая с физическими объектами, связывая свои открытия с абстракциями. Хотя манипулятивы в основном используются для иллюстрации современной элементарной математики , преподаватели используют объекты для представления абстрактных тем, изучаемых в средней школе, колледже и за его пределами. [7] Функция воплощенного дизайна заключается в расширении использования манипулятивов для содействия пониманию абстрактной математики в бакалавриате.
Одним из недостатков манипулятивов является то, что ученикам трудно связать физическую активность с математическими символами и обозначениями. Хотя манипулятивы позволяют ученикам развивать более глубокое понимание концепции, им нужна поддержка, чтобы перенести эти знания в алгебраические представления. [8]
Хотя влиятельная теория в области учебного дизайна, теория когнитивной нагрузки , рекомендует дизайны, включающие более низкие уровни интерактивности, чтобы сэкономить когнитивные ресурсы для обучения, преимущества воплощенных взаимодействий очевидны. В результате был предложен синтез, теория воплощенной когнитивной нагрузки, для помощи в воплощенном дизайне. В этой модели воплощенные взаимодействия способствуют обучению, если когнитивные затраты (такие как координация движений) перевешиваются их преимуществами (такими как мультимодальная обработка). [4]
Другое применение воплощенного дизайна в математическом образовании — его влияние на решение проблем и развитие навыков критического мышления. На протяжении всего процесса решения проблем ученики используют объекты для развития понимания, передавая понимание и значение с помощью жестов. [9] Решатели проблем используют жесты, чтобы связать свои мысли с манипулятивами, с которыми они знакомы, а изменение формы манипулятива влияет на то, как ученик связывается с ним и использует его для решения проблемы. В исследовании Ван Гога, Поста, Тена Напеля и Дейкерса ученики показали лучшие результаты, когда использовали более простые объекты (например, цветные диски), чем когда использовали более сложные объекты (например, фигурки животных). [10] Хотя проблемы могут быть такими простыми, как что надеть или съесть, их решения все равно являются когнитивным процессом. [11]
В воплощенном дизайне математика — это не только правильные ответы, но и процесс их поиска. Студентов просят рассказать о процессе («дорожной карте»), который они использовали для получения ответа. На типичные вопросы по решению проблем, такие как «Какие у вас потребности? С какой проблемой вы столкнулись? Как вы собирали информацию? Как вы пришли к такому выводу? Как вы могли бы оптимизировать свои шаги, чтобы прийти к такому выводу?», можно ответить с помощью манипулятивов. Одна из целей решения проблем в воплощенном дизайне — вдохновить студентов на творчество и любопытство, что позволит им установить личные связи с проблемами. [12]
Если учащимся дается задача, которая включает тактильную манипуляцию, процесс обучения может быть более осмысленным. Например, учащиеся могут научиться решать головоломку кубика Рубика , используя ряд алгоритмов и шагов. Процесс включает ориентацию, следование указаниям и пространственное познание. [13]
Одним из подходов к воплощенному дизайну в математике является использование творческих задач, таких как искусство и ремесла. Когда ученик думает о математике, создавая уникальное произведение, он занимается умственным и физическим обучением. Понятие площади можно преподавать с помощью занятий по искусству и ремеслу, где ученики находят листья и обводят их на бумаге; затем их просят определить количество бобов (или горошин), необходимых для покрытия всей площади листа. Затем класс можно спросить, у какого ученика был самый большой (или самый маленький) лист, и площади можно сравнить. [14]
С помощью игровых консолей, таких как Wii и PlayStation Move , учащиеся могут понять, как перемещение игровой палочки может изменить эффекты на экране. Исследователи, которые разрабатывают программы по математике, используют принципы воплощенного дизайна и игр, чтобы помочь учащимся создавать и манипулировать математическими моделями. В Исследовательской лаборатории воплощенного дизайна исследователи создали игру, в которой ученики пятого класса изучают соотношения, держа теннисные мячи в воздухе. Когда теннисные мячи держатся в соотношении 1:2, экран становится зеленым. [15]
Другая область воплощенного дизайна, связанная с программированием, — это цифровые манипуляторы. Некоторые студенты чувствуют себя слабыми в математике, потому что она не связана с физическим миром, и цифровые манипуляторы создаются для укрепления связи между математикой и физическим миром. [16]
Когда ученики используют сенсорный экран пальцами, они используют жесты для создания (или использования) виртуальных объектов в программе. Компьютеры могут моделировать среды, в которых ученики представляют свои тела, а разум ведет себя так, как будто он находится на игровой площадке. Сотовые телефоны, планшеты и компьютеры предоставляют математически улучшенные модели повсюду, исследуя повседневный опыт и учебную программу более абстрактными способами. [17] [18]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )