Воплощенный дизайн

«Что заставляет моего Мыслителя думать, так это то, что он думает не только своим мозгом, своими нахмуренными бровями, раздутыми ноздрями и сжатыми губами, но и каждым мускулом своих рук, спины и ног, своими сжатыми кулаками и стиснутыми пальцами ног». - Огюст Роден, скульптор «Мыслителя».

Воплощенный дизайн вырастает из идеи воплощенного познания : действия тела могут играть роль в развитии мысли и идей. Воплощенный дизайн оживляет математику; Изучая влияние тела на разум, исследователи учатся проектировать объекты и виды деятельности для обучения. Воплощение — это аспект 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 проектов, ориентированных на пользователя . Воплощенный дизайн исследует значение абстракций, анализирует рассуждения учащихся и связывает математику с другими предметами; например, учащиеся могут рассмотреть пропорциональные отношения в произведении искусства.

Стратегии обучения, основанные на воплощенном дизайне, основаны на движении и визуализации; физическая активность полезна в изучении математических понятий. Когда учащиеся физически и умственно вовлечены в обучение, они лучше запоминают материал. Последние теоретические достижения, такие как теория воплощенной когнитивной нагрузки, были предложены для использования потенциальных преимуществ воплощенных режимов взаимодействия для обучения без заполнения когнитивных ресурсов. Воплощенный дизайн часто включает в себя обучение методом проб и ошибок.

Воплощенное познание — это инструмент, который дизайнеры могут использовать для изучения «человеческого поведения, обычно ненаблюдаемого, с целью создания человекоцентричных проектов». Для учителей воплощенный дизайн — это планирование опыта для учащихся с планами уроков, учебными планами, мероприятиями и уроками.

Математические манипуляции

Одним из аспектов воплощенного дизайна является использование манипулятивных средств в обучении. Манипулятивы позволяют учащимся исследовать математические концепции, работая с физическими объектами, связывая свои открытия с абстракциями. Хотя манипуляторы в основном используются для иллюстрации современной элементарной математики , преподаватели используют объекты для представления абстрактных тем, изучаемых в средней школе, колледже и за ее пределами. Функция воплощенного замысла состоит в том, чтобы расширить использование манипулятивов для содействия пониманию абстрактной математики для студентов.

Одним из недостатков манипуляций является то, что учащимся сложно связать физическую активность с математическими символами и обозначениями. Хотя манипуляторы позволяют учащимся глубже понять концепцию, им нужна поддержка, чтобы перенести эти знания в алгебраические представления.

Хотя влиятельная теория в области учебного дизайна, теория когнитивной нагрузки , рекомендует проекты, включающие более низкие уровни интерактивности, чтобы сэкономить когнитивные ресурсы для обучения, преимущества воплощенных взаимодействий очевидны. В результате был предложен синтез, воплощенная теория когнитивной нагрузки, для помощи в воплощенном дизайне. В этой модели воплощенные взаимодействия способствуют обучению, если когнитивные затраты (например, координация движений) перевешивают их преимущества (например, мультимодальная обработка).

Решение проблем

Еще одним применением воплощенного дизайна в математическом образовании является его влияние на решение проблем и развитие навыков критического мышления. На протяжении всего процесса решения задач учащиеся используют предметы для развития понимания, передавая понимание и значение с помощью жестов. Лица, решающие проблемы, используют жесты, чтобы связать свои мысли с манипулятивами, с которыми они знакомы, а изменение формы манипулятивов влияет на то, как ученик соединяется с ними и использует их для решения проблемы. В исследовании Ван Гога, Поста, Тена Напеля и Дейкерса студенты показали лучшие результаты, когда использовали более простые объекты (например, цветные диски), чем когда они использовали более сложные объекты (например, фигурки животных). Хотя проблемы могут быть такими же простыми, как, например, что надеть или съесть, их решение по-прежнему остается когнитивным процессом.

С манипулятивами

В воплощенном замысле математика связана не только с правильными ответами, но и с процессом их поиска. Студентов просят рассказать о процессе («дорожной карте»), который они предприняли, чтобы прийти к ответу. Типичные вопросы для решения проблем, такие как: «Какие у вас потребности? Какая проблема перед вами? Как вы собирали информацию? Как вы пришли к своему выводу? Как вы могли бы оптимизировать свои действия, чтобы прийти к такому выводу?» " можно ответить манипулятивными методами. Одна из целей решения проблем в воплощенном дизайне — вдохновить учащихся на творчество и любопытство, позволяя установить личный контакт с проблемами.

Если учащимся предлагается задача, связанная с тактильными манипуляциями, процесс обучения может стать более содержательным. Например, учащиеся могут научиться решать головоломку «Кубик Рубика» , используя ряд алгоритмов и шагов. Этот процесс включает в себя ориентацию, следование указаниям и пространственное познание.

Математическое искусство и ремесла

Одним из подходов к воплощению замысла в математике является использование творческих задач, таких как декоративно-прикладное искусство. Когда при создании уникального произведения ученик думает о математике, он занимается умственным и физическим обучением. Понятие площади можно преподавать с помощью занятий декоративно-прикладным искусством, где учащиеся находят листья и обводят их на бумаге; Затем их просят определить количество бобов (или гороха), необходимое для покрытия всей площади листа. Затем класс можно спросить, у какого ученика был самый большой (или самый маленький) лист, и сравнить площади.

Компьютерное программирование

С помощью игровых консолей, таких как Wii и PlayStation Move , учащиеся смогут понять, как перемещение игровой палочки может изменить эффекты на экране. Исследователи, разрабатывающие математические программы, используют воплощенные принципы проектирования и игр, чтобы помочь учащимся создавать математические модели и манипулировать ими. В исследовательской лаборатории Embodied Design исследователи создали игру, в которой пятиклассники изучают пропорции, держа теннисные мячи в воздухе. Если держать теннисные мячи в соотношении 1:2, экран становится зеленым.

Другая область воплощенного дизайна, связанная с программированием, — это цифровые манипуляции. Некоторые ученики чувствуют себя слабыми в математике, потому что она не связана с физическим миром, и создаются цифровые манипулятивы для усиления связи математики с физическим миром.

Когда учащиеся используют сенсорный экран пальцами, они используют жесты для создания (или использования) виртуальных объектов в программе. Компьютеры могут моделировать среду, в которой учащиеся представляют себе свое тело, а разум ведет себя так же, как на игровой площадке. Сотовые телефоны, планшеты и компьютеры повсюду предоставляют математически усовершенствованные модели, изучая повседневный опыт и учебную программу более абстрактными способами.