כיצד להשתמש Gamification כדי לשפר את הלמידה Outcomes בהנדסת מעבדות

הבנה: יותר מנקודות בלבד ו Badges

לעיתים קרובות, גיבוד הוא לא מובן מאליו כמו הוספת נקודות ומנהיגות לפעילות. בהקשר של מעבדות הנדסיות, זוהי גישה עיצובית מכוונת אשר חלה על מכניקת המשחק ו- #8212; כגון נרטיב, תחרות, התקדמות, ו הלולאות משוב ו-#8212; להקשרים לא משחקים כדי להניע מעורבות ולמידה.

המפתח הוא להימנע מתגמולים שטחיים המעודדים רק מוטיבציה חיצונית.במקום, גימביציה יעילה יוצרת אתגרים משמעותיים שהופכים את עבודת המעבדה להרגיש כמו סדרה של רמות אמינות, כל אחת עם מטרות ברורות משוב מיידי.זה הופך ניסויים שגרתיים לחוויות למידה דינמיות שבו התלמידים להוטים ל- iterate ולשפר.

מדוע מעבדות הנדסה הן ראשי התיבות של Gamification

מעבדות הנדסה כבר חולקות מאפיינים רבים עם משחקים: הם כרוכים משימות ממוקדות מטרה, ניסיון וטרור, ניהול משאבים, ולעתים קרובות אלמנט תחרותי.סטודנטים רגילים לבניית מעגלים, סלילת רובוטים, או בדיקות חומרים בתוך מגבלות. ... [+] גנומממממממממממממממממאפיינים תכונות טבעיות אלה על ידי הוספת סמנים מתקדמים והכרה חברתית.

יתר על כן, מעבדות הנדסה לעתים קרובות יש מניות גבוהות & #8212; עלויות חקירה, פרוטוקולי בטיחות, וזמן מוגבל. מערכות מבוזר יכול ללמד תלמידים לנהל את הלחץ הזה בצורה בסיכון נמוך, משחקנית. לדוגמה, מפגש מעבדה על מערכות בקרה יכול להיות מפורמ כמו משימה לייצב מטודור ללא פגע, עם בונוסים להשגת זמנים מהירים יותר.

המדע שמאחורי המשחקים והלמידה

תיאוריית החיסול העצמי (SDT)

(ה) ⁇ (הדגשה) כי המניעה הפנימית משגשגת כאשר שלושה צרכים בסיסיים עונים: (FLT:0utonomyFLT:1 (choice), FLT:2competenceFLT 3: 3 (mastery), ו-FLT:4 קשור למיומנות שיתופית:5 (חיבור) יכול לתמוך בכל השלושה.

זרימת המדינה

Mihaly Csikszentmihalyi & #8217; מושג זרימה מתאר מצב של טבילה עמוקה שבו האתגר והמיומנות מאוזנים. gamification מעוצב היטב שומר על התלמידים לזרום בהדרגה על ידי הגדלת הקושי ככל שהמיומנות גדלה.במעבדה הנדסית, מדריך מעבדה מחוספס עשוי להציג אתגרים מצטברים: הראשון לבנות מגבר פשוט, ולאחר מכן להוסיף מסנן, ואז אופטימיזציה עבור ביצועים מיידיים רק כדי לדחוף את המשחק.

המונחים: hydrback Loops

מעבדות מסורתיות לעתים קרובות עיכבו משוב & #8212; מלומדים להגיש דוחות מאוחר יותר.מערכות מבוזרות יכולות לספק משוב בזמן אמת באמצעות לוחות נתונים דיגיטליים, תוצאות חידון אוטומטיים, או מנהיגים חיים. חיזוק מיידי זה עוזר לתלמידים לתקן תפיסות שגויות על הנקודה, השפעה נתמך מאוד על ידי מדע קוגניטיבי.

יתרונות מרכזיים של Gamification בהנדסת מעבדות

מעורבות מוגברת והשתתפות

כאשר המפגשים במעבדה הם gamified, התלמידים נוטים יותר להשתתף, להשתתף, להישאר ממוקד. A 2021 מחקר באוניברסיטת טקסס מצא כי חלקי מעבדה gamified היו 25% שיעורי נוכחות גבוהים יותר ו-40% פחות תלמידים לעזוב מוקדם בהשוואה לסעיפים מסורתיים.הגורם התחרותי, גם אם רק נגד הטוב ביותר אישי, יוצר משיכה כי שיעורי הרצאות מבוסס לעתים קרובות חסר.

מיומנויות משופרות של בעיות

גיבוד מעודד פתרון בעיות רציונאליות.במעבדה מסורתית, סטודנט שלא מצליח להשיג תוצאה הרצויה עשוי לוותר או להעתיק עמית. בסביבה מוגלמת, כישלון ממוסגר כחלק מ- “ משחק & #8221; כדי להיות retried. נקודות עבור עקשנות, בונוסים עבור פתרונות יצירתיים, ו- #8220; חיים אסימונים & #82; עבור חידושים טכניים.

שיתוף פעולה משופר ועבודת צוות

גימביציה מבוססת צוות (למשל, גילידים, אתגרים שיתופיים) מקדמת תקשורת והפצת תפקידים.סטודנטים להנדסה נאבקים לעתים קרובות לעבוד ביעילות בצוותים בשל רמות מיומנות שונות. פרויקטים ממוחזרים יכולים להקצות תפקידים משלימים (עיצוב, בונה, בודק, מתעד) עם פרסים משותפים, ללמד את התלמידים כיצד למנף נקודות כוח בודדים.

יותר טוב קשב של מיומנויות מעשיות

השילוב של פעילות מעשית חוזרת, משוב מיידי מוביל לשימור חזק יותר.אנליזה של 30 מחקרים על גימביציה בחינוך STEM (2015-2023) דיווחו על גודל מתון עד גדול (g=0.68) על רכישת מיומנויות בקורסים מעבדה.סטודנטים במעבדה מפוצצים פקדים על שתי בחינות בכתב והן על הערכות מעשיות.

גישה חיובית לקראת הנדסה

גיוון יכול להפחית את שיעורי הניכוי בתוכניות הנדסיות, במיוחד במהלך קורסים יסודיים.כאשר התלמידים נהנים מהתהליך, הם תופסים הנדסה מרגשת ולא edious. סקרים ב- Georgia Tech הראו כי סטודנטים במעבדות מעגלים gamified דיווחו על 30% עניין גבוה יותר במרדף אחר הנדסה ברמה גבוהה יותר.

אסטרטגיות מעשיות ליישום הימורים במעבדות

Define Clear Learning Objectives ו-Game Goals

התחל על ידי זיהוי מה התלמידים צריכים ללמוד: מיומנויות מעבדה ספציפיות, מושגים תיאורטיים, או פרוטוקולי בטיחות.אז למפות את אלה כדי ליצור אלמנטים משחק.לדוגמה, אם המטרה היא לשלוט בשימוש של אוקטילוסקופ, יעד משחק יכול להיות ו- #8220; Calibrate את היקף בתוך 2 דקות ולכידת גל חטא 1Hz. & #8221; כל אבן דרך צריכה להיות מאוד ניתן למדידה והתאמה עם תוצאה.

עיצוב נרטיב

מסגרת המעבדה כסיפור.לדוגמה, מעבדה תרמודינמיקה יכולה להיות A “ המשימה של הצלה ו-#8221; כדי לקרר כור מהתחממות יתר.תלמידים חייבים לאסוף נתונים, לחשב העברה חום ולבחור את מערכת קירור נכונה כדי להצליח.נרטיב נותן הקשר והמטרה לעבודה טכנית, מה שהופך אותו יותר בלתי נשכח.

נקודות יישום, Badges ו- Leaderboards

(הופנה מהדף אפס-סם אשר משמידים מבצעים נמוכים במקום, השתמש בקטגוריות מרובות: השלמת מהיר, עיצוב יעיל ביותר, תיעוד הטוב ביותר, פרסים משופרים עבור מיומנות מאסטרי (למשל, ו-#8220; מאסטר ו- #8221; זיהוי נכון של כל סוגי הגלים) ומיומנויות רכותיות (למשל, & #8220; קונסוללטורים של LT2 עבור מודולים פשוטים; 0.

יצירת תוכן בלתי-נשכח ורמות

מעבדות מבנה כך שתלמידים יפתחו ניסויים מתקדמים לאחר השלמת יסודות.לדוגמה, לאחר שעבר אתגר מכרה בסיסי, התלמידים פותחים את ה- & #8220; עצרת הר הבית ו-#8221; רמה זו מחקה התקדמות משחקי וידאו ומעודדים את התלמידים לשלוט תנאים מוקדמים לפני המעבר.כל רמה צריכה להיות אתגר בוס ברור & #8212; משימה שיאההה מסונתזת את כל הכישורים.

שילוב אתגרים וגילדות

לחלק את הכיתה לצוותים (גילאים) שמתחרה באתגרים שבועיים.כל גיליד יכול להיות בעל פנקס, דגל וציון משותף. אתגרים כמו & #8220; לעצב מעגל עם צריכת החשמל הנמוכה ביותר ו-#8221; או & #8220; פרוגרמה רובוט לנווט במבוך עיוור ו- #82; לטפח שיתוף פעולה עמוק צוות רוטט כל כמה שבועות כדי להבטיח את כל ההיבטים השונים של עבודה הנדסית.

השתמש בכלים דיגיטליים כדי אוטומטית להאכיל ולעקוב אחר

(ה) מערכות ניהול למידה (LMS) או לוחות נתונים מותאמים אישית להקצאת נקודות, הענקת תג ועדכונים מובילים.לדוגמה, השתמש ב-FLT:0DirectusphFLT:1 כדי לבנות CMS ללא ראש שמאחסן נתונים מתקדמים לסטודנטים, מציג ראשיים, וגורם הודעות עבור הישגים.זה מקטין עומס עבודה תוך מתן שקיפות.

לספק פרסים משמעותיים כי להעביר מעבר לנקודות

נקודות בלבד הופכות חסרות משמעות אם לא קשורות למשהו שתלמידות ערך. להציע גישה מוקדמת לציוד חדש, A “ המעבר המהיר ו-#8221; עבור בדיקות מעבדה, או ההזדמנות לעצב ניסוי מותאם אישית עבור אשראי נוסף.Tries המוצג במעבדה או ציבורי ו- #8220; Hall of Fame & #82; במחלקה יכול גם להגביר את הגאווה.

דוגמאות אמיתיות בעולם לחינוך הנדסי

אוניברסיטת מישיגן & #8217;s Gamified Materials Science Lab

במעבדה זו, התלמידים הרוויחו ו-#8220; מקטרי נקודות מאסטריות ו-#8221; לזיהוי נכון של תכונות של ⁇ תחת מיקרוסקופ. A Live Leaderboard הראה ציונים גבוהים בשבוע.המדריך דיווח על ירידה של 50% בזמן שבילה על הפעלות ביקורת כי התלמידים היו מעורבים יותר במהלך המעבדה בפועל.

MIT & #8217; מעבדות מערכות בקרה ממוחזרות

MIT הציגה A “ משימה למאדים & #8221; נושא של מערכות הבקרה שלה צוותים היה צריך לתכנן בקרים עבור סימולציה של הפוגה. Accurate כוונון נקודות; התרסקות עלות חיים (בעד למחסום הקודם) תלמידים מתחרים על ההרוב המהיר והיציבות ביותר.הגמביציה הייתה זוכה לשיפור הביצועים של התלמידים על ידי 20%.

סטנפורד ’s Virtual Circuits Lab (Duolingo-Style Gamification)

סטנפורד פיתחה פלטפורמה שבה התלמידים מתקדמים דרך עץ של אתגרים לבניית מעגל, כל אחד עם בדיקת מיומנות. Streaks, מטרות יומיומיות, ו- XP עבור ביקורות שמרו על התלמידים לתרגל באופן קבוע. הפלטפורמה משולבת עם ערכת המעבדה הפיזית שלהם, כך התקדמות מקוונת נפתח בשבוע הבא & #8217 ניסויים. גישה זו התמזגה ראה עלייה של 35% בזמן שנרשמ לתלמיד.

שימוש ב-Directus for Custom Gamification

כמה אוניברסיטאות בנו פלטפורמות גימביציה מותאמות אישית באמצעות FLT:0DirectusFLT:1 כמו backend. לדוגמה, אוניברסיטת קולומביה הבריטית & #8217; סטודיו עיצוב הנדסה השתמש Directus כדי לנהל פרופילים סטודנטים, הישגים, היווצרות צוות.הפלטפורמה אפשרה שיחות API בזמן אמת מציוד מעבדה כדי להעניק נקודות באופן אוטומטי כאשר מתח מסוים הושג גמישות זה עשה קל כדי לשחזר את זה על ידי סמסטר ללא מערכת משחקים.

אתגרים משותפים

התנגדות מהפקולטה המסורתית

כמה מדריכים רואים את הזיוף כ-gimmick.כתובת זו על ידי הצגת תוצאות מבוססות ראיות והתחל קטן. מודול מעבדה חד-פעמי יחיד יכול לשמש כטייס. Share תוצאות כמותיות (למשל, שיפור בציונים) כדי לבנות סגל מעורב בתהליך העיצוב; המומחיות שלהם חיונית לאתגרים משמעותיים.

הון ושוויון חששות

ראשי חוצות יכולים להרוס סטודנטים איטיים יותר ללמוד. Mitigate על ידי שימוש במיטבות אישיות (שיפור עצמי), ציוני קבוצה, ומדיקים מרובים.וודא כי תגמולים נגישים לכל, לא רק את הכישורים המוכשרים ביותר. להציע נתיבים חלופיים (למשל, השתקפות בכתב יכול להרוויח את אותו תג כמו מבחן ממות גבוה).

יישום טכני Overhead

בניית מערכת מבוזרת יכולה להיות זמן-מחדשת. השתמש בפלטפורמות קיימות כמו תוספי Moodle, Kahoot!, או CMS ללא ראש בלתי ניתן לעצימה כמו FLT:0DirectusFLT:1 כדי להפחית את מאמצי הפיתוח. Directus מאפשר לך מודל נתונים של סטודנטים כאוספים, ליצור נקודות קצה, ולשלב עם חזיתות כמו תגובה או לוח מחוונים פשוט.

ממזר וריג'ר

המשחק לא צריך למזער למידה.שמור את המטרות האקדמיות על מנת לתמוך בהם, לא להחליף אותם. להימנע מתגמולים מופרזים עבור פעולות טריוויאליות.כלל טוב הוא: החזק יותר את הביקוש הקוגניטיבי, יש לחבר יותר נקודות מתגמל. לדוגמה, דהוי מעגל מורכב מרוויח יותר XP מאשר תוויות רכיבים.

הצלחה: מסובכים והערכה

המונחים: Quantitative metrics

• שיעור ההשתתפות:0 (ב) 1 (ב) 1 אחוז הסטודנטים שסיימו את כל מודולי המעבדה.
• [ה]הזמן על המשימה: [ה] שעה 1] דקות עסקו באופן פעיל, במעקב באמצעות יומני דיגיטלי.
• (ב) התפלגות התפוצה:0) ,001 (ב) לעומת שאלון לפני ואחרי-ההתמונים.
• שיעור ה-FLT:0 (Error Rate: 1) תדירות טעויות נפוצות (טעויות של תשובה מצביעות על רכישת מיומנות טובה יותר).
• (ב) ⁇ :0) מנהיגות התנודתיות: כיצד מופיעים תלמידים שונים בפסגה (הדגשה על לחם).

המונחים: metrics

• (ב) ,0) סקרים: FLT:1hil השתמש בכלים מאומתים כמו אינטרינוביניטיבי (IMI).
• (ב) ,0) קבוצות: ⁇ : 1:1 שאל את התלמידים מה הם מצאו מניע או מתסכל.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ : שינוי התנהגותי של כפל 1 (ראו: ⁇ ) כגון שיפור התנהגות או עקשנות לאחר כישלון.

A/B Testing

הפעל ניסויים מבוקרים באותה קורס: חלק אחד משתמש במעבדות מסורתיות, אחר משתמש במעבדות מוגלות.שוות בהשוואה לתוצאות באמצעות בדיקות או תוקפנות.תוצאות פובליש לתרום לגוף ההולך וגדל של הספרות על גימביציה בחינוך הנדסי.

מגמות עתידיות: AI, VR, והתאמה

AI-Driven Personalization

אינטליגנציה מלאכותית יכולה להתאים את הקושי במשחק בזמן אמת בהתבסס על ביצועי התלמידים.לדוגמה, אם תלמיד נכשל שוב ושוב אתגר מכר, המערכת יכולה להציע מיני-מודולטורי או להפחית את מספר המפרקים הנדרשים.

מציאות וירטואלית (VR) Labs

VR מאפשר גימביציה ללא סיכון, סטודנטים יכולים לחקור צמח כימי וירטואלי או מעגל קוונטי ללא עלות או חששות בטיחות. נקודות להרוויח החלטות נכונות, משוב haptic מוסיף ריאליזם. בשילוב עם gamification, מעבדות VR יכול לספק חוויה מרתקת לחלוטין כי גשרים תיאוריה ופרקטיקה.

Blockchain מבוסס קרינוסטיה

במקום תגים פשוטים, ניתן להקליט הישגים הרוויח על בלוקצ'יין, יצירת שיא של מיומנויות.זה מתאים עם חינוך מבוסס על מחסות, ויכול להיות משותף עם מעסיקים. ... [+] גמילה יש אז משכורת בעולם האמיתי מעבר לכיתה.

גיימינג חברתי ופדר משוב

מערכות עתידיות עשויות לאפשר לתלמידים לדרג אחד את השני & #8217; עיצובים (עם שמירה) להרוויח נקודות מוניטין עבור ביקורות טובות.זה בונה קהילה של תרגול ומלמד מיומנויות הערכה.פלטפורמות כמו Directus מקל ליישם תכונות חברתיות כאלה על ידי הוספת מסדי נתונים יחסיים עבור דירוגים עמיתים והערות.

מסקנה

גיימינג אינו panacea, אבל כאשר תוכנן בקפידה ומיושם במעבדה הנדסית, זה יכול לשפר באופן משמעותי את תוצאות הלמידה, מעורבות וגישות סטודנטים.המפתח הוא ליישר מכניקת משחקים עם מטרות פדגוגיות, לספק משוב משמעותי, וליצור סביבה כוללת שבה כל התלמידים יכולים לחוות הצלחה, מחנכים טכניים כיום יש שפע של כלים לרשותם ו- #82; מ- API מותאם אישית עם LT2FIRST:2 לאסטרטגיות דינמיות כדי להפוך את ה- 10.