Ecco il problema. I giovani studenti possono perdere interesse e persino sviluppare un’avversione per i compiti che sviluppano le competenze associate al pensiero computazionale. Studi precedenti hanno evidenziato tassi di completamento storicamente bassi nei campi STEM, con l’informatica tra i più bassi. È necessario un ponte per coinvolgere gli studenti nei compiti volti a sviluppare queste importanti competenze del 21° secolo.

"A volte gli studenti si disimpegnano dalla scienza, perché non vedono la scienza che stanno facendo in classe come connessa al mondo reale", ha affermato Jessica Cantlon, professore associato di neuroscienze e psicologia dello sviluppo alla Carnegie con Ronald J. e Mary Ann Zdrojkowski. Mellone. "Quando i giovani studenti si impegnano in autentiche esperienze scientifiche, possono assorbire i fatti in modo più efficace."

A differenza di quanto accade in classe, la scienza non rientra in scatole ordinate e separate. La scienza del mondo reale è interdisciplinare. I tentativi passati di costruire questo ponte si sono concentrati su argomenti come la robotica, i giochi o le animazioni, ma la natura di nicchia di questa materia spesso lascia disinteressati molti studenti.

Cantlon e i suoi colleghi hanno adottato un approccio diverso. Hanno unito un argomento che piace ai bambini dalle classi 3 a 6 (gli animali) con uno che la maggior parte dei bambini potrebbe guardare come un piatto di cavoletti di Bruxelles fumanti (codificazione del computer). I risultati del loro programma pilota sono disponibili nel numero del 2 aprile della rivista STEM Education Research .

"Il focus di questo studio pilota è se, in linea di principio, gli studenti possono acquisire competenze nel pensiero computazionale durante un'autentica esperienza scientifica relativamente breve e flessibile", ha affermato Cantlon. "Apprendendo queste abilità, gli studenti hanno anche mantenuto o acquisito entusiasmo durante l'esperienza immersiva unica del progetto nel comportamento animale."

Cantlon e i suoi colleghi hanno sviluppato un programma educativo in collaborazione con il Primate Portal, una mostra al Seneca Park Zoo di Rochester, in cui il pubblico può guardare i babbuini olivastri risolvere problemi presentati come compiti computerizzati su un computer touchscreen.

Attraverso il programma, gli studenti hanno imparato un linguaggio di programmazione di base (Scratch) per sviluppare un gioco a cui giocano i babbuini olivastri allo zoo per testare la loro intelligenza. Sebbene gli studenti abbiano la libertà di creare il proprio gioco, vengono forniti loro diversi schemi come punto di partenza, come un gioco di abbinamento o un gioco di ricerca, come "Dov'è Waldo?"

Al termine del corso di programmazione di cinque giorni, gli studenti hanno fatto una gita allo zoo per osservare i primati giocare ai giochi che avevano programmato.

"Gli studenti hanno sicuramente difficoltà con la complessità del codice poiché avevano poca o nessuna esperienza con la codifica", ha affermato Greg Booth, un insegnante del programma REACH per studenti dotati/di talento presso QUEST Elementary nell'Hilton Central School District che ha lavorato con ricercatori su questo progetto. "Prima di allora non avevano avuto l'opportunità di fare (programmazione) a scuola e avevano un'enorme motivazione intrinseca ad apprendere e sviluppare le proprie capacità di programmazione."

Nella prima iterazione di questo progetto pilota, il team ha coinvolto 57 studenti di età elementare provenienti da tre scuole elementari nella parte occidentale di New York, di cui 36 hanno completato sondaggi pre e post per valutare le competenze acquisite durante la lezione.

"È raro che qualcuno raccolga dati da interventi informali tra insegnanti e scienziati", ha affermato Cantlon, primo autore dello studio. "La dimensione dell'effetto (dello studio) è ampia, perché (gli studenti) hanno imparato molte nuove abilità di pensiero computazionale completando i progetti di codifica."

Secondo Cantlon, la dimensione dell’effetto dello studio è ampia perché gli studenti hanno iniziato il corso con poca o nessuna conoscenza della codifica e hanno sviluppato competenze di codifica definite che supportavano il pensiero computazionale. Ad esempio, gli studenti hanno imparato a scrivere istruzioni condizionali, un ciclo nel codice e a interpretare istruzioni logiche.

Inoltre, gli studenti hanno riscontrato un aumento significativo nella precisione e nei tentativi di risoluzione dei problemi. Il progetto ha inoltre dimostrato che è possibile integrare l'apprendimento e l'attività nel curriculum degli studenti delle scuole elementari.

"Mi piace vedere i ragazzi interessarsi alla scienza, soprattutto le ragazze", ha detto Caroline DeLong, professoressa al RIT e coautrice dello studio. "Questo programma è un modo fantastico per utilizzare l'amore dei bambini per gli animali come un ponte verso l'apprendimento di nuove competenze computazionali e un modo per mostrare loro come funziona la scienza in tempo reale."

I punteggi del pensiero computazionale degli studenti sono migliorati del 17% dall'inizio alla fine del corso. Non è stata riscontrata alcuna differenza nel livello di miglioramento tra ragazzi e ragazze che hanno partecipato al programma. Inoltre, gli studenti hanno parlato molto bene del programma, citando il loro interesse per la creatività e l'indipendenza durante il processo di apprendimento.

Secondo Cantlon, il programma dimostra che è possibile aumentare l'interesse degli studenti per la scienza e coltivare le competenze essenziali del 21° secolo.

"Sì, è possibile coinvolgere gli studenti fin dalla scuola elementare, e coinvolgerli negli interessi STEM in qualcosa che potrebbero pensare noioso:la programmazione," ha detto Cantlon. "È importante coinvolgere gli studenti prima che decidano che le discipline STEM non fanno per loro e mentre sono ancora aperti a conoscere le discipline STEM e, si spera, arrivare a una nuova conclusione che le discipline STEM fanno per loro."

Cantlon e i suoi colleghi mirano ad espandere questo approccio per coinvolgere un gruppo più diversificato di studenti negli studi futuri.