Krok po kroku Kolejność ma znaczenie

Transkrypt

1 Krok po kroku Kolejność ma znaczenie Opis Każde zadanie, które wykonujemy obejmuje szereg etapów realizowanych w określonej kolejności. W trakcie tej lekcji uczniowie nauczą się, że roboty Dash i Dot również realizują zadania w ten sposób, czyli za pomocą algorytmów, które im podamy. Zakodujemy konkretne czynności używając do tego jak najmniejszej ilości bloczków. Cele Zrozumienie pojęcia algorytmu i powiązanie algorytmów komputerowych z codziennymi zadaniami. Rozbicie problemu na poszczególne kroki lub polecenia wykonywane w odpowiedniej kolejności. Zapisanie szeregu czynności potrzebnych do realizacji zadania lub zdarzenia. Zapisanie algorytmów z użyciem jak najmniejszej ilości bloczków. Wprowadzenie do pętli powtórz. Wielkość grupy 2-6 uczniów Klasy docelowe 2-6 klasa szkoły podstawowej (Proponujemy aby ta lekcja była jedną z pierwszych lekcji z wykorzystaniem aplikacji Blockly, dzięki prostemu schematowi wprowadzającemu istotne zasady kodowania, jak np. kolejność) Wymagany czas 4 jednostki lekcyjne (każda po 45 minut) Co będzie potrzebne: Roboty i akcesoria Dash Dot Pomoce dydaktyczne Duże słodkie pianki spożywcze (tzw. marshmallows) Makaron spaghetti Przedmioty tworzące tor przeszkód Linijka

2 Podstawa programowa: I etap edukacyjny, edukacja wczesnoszkolna: 1. Edukacja polonistyczna. Uczeń: 1) korzysta z informacji: b) rozumie sens kodowania oraz dekodowania informacji; odczytuje uproszczone rysunki, piktogramy, znaki informacyjne, zna wszystkie litery alfabetu; czyta i rozumie teksty przeznaczone dla dzieci i wyciąga z nich wnioski, 7. Edukacja matematyczna. Uczeń: 1) klasyfikuje obiekty i tworzy proste serie; dostrzega i kontynuuje regularności; II etap edukacyjny, klasy IV-VI Matematyka 14. Zadania tekstowe. Uczeń: 4) dzieli rozwiązanie zadania na etapy, stosując własne, poprawne, wygodne dla niego strategie rozwiązania; Zajęcia komputerowe 3. Wyszukiwanie i wykorzystywanie informacji z różnych źródeł. Uczeń: 2) selekcjonuje, porządkuje i gromadzi znalezione informacje; 5. Rozwiązywanie problemów i podejmowanie decyzji z wykorzystaniem komputera. Uczeń: 1) za pomocą ciągu poleceń tworzy proste motywy lub steruje obiektem na ekranie; 2) uczestniczy w pracy zespołowej, porozumiewa się z innymi osobami podczas realizacji wspólnego projektu, podejmuje decyzje w zakresie swoich zadań i uprawnień. Zajęcia techniczne 3. Planowanie i realizacja praktycznych działań technicznych. Uczeń: 1) wypisuje kolejność działań (operacji technologicznych); szacuje czas ich trwania; organizuje miejsce pracy; Edycja pilotażowa nowej podstawy komputerowej dla I i II poziomu edukacyjnego: Etap I (szkoła podstawowa, klasy I-III) I. Rozumienie, analizowanie i rozwiązywanie problemów. Uczeń: 1) Układa w logicznym porządku obrazki i teksty, polecenia (instrukcje) składające się codzienne czynności, planuje w ten sposób późniejsze ich zakodowanie za pomocą komputera. II. Programowanie i rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem komputera i innych urządzeń cyfrowych. Uczeń: 2) Programuje wizualnie proste sytuacje/historyjki według pomysłów własnych i pomysłów opracowanych wspólnie z innymi uczniami. 3) Steruje robotem lub inną istotą na ekranie komputera lub poza komputerem. IV. Rozwijanie kompetencji społecznych. Uczeń: 1) Podpatruje, jak pracują inni uczniowie, wymienia się z nimi pomysłami i swoimi doświadczeniami. 2) Komunikuje się i współpracuje z innymi uczniami z wykorzystaniem technologii. Etap II (szkoła podstawowa, klasy IV-VI) I. Rozumienie, analizowanie i rozwiązywanie problemów. Uczeń: 1) Tworzy i porządkuje w postaci sekwencji (liniowo) lub drzewa (nieliniowo) informacje, takie jak: obrazki i teksty ilustrujące wybrane sytuacje, opisy rzeczy różnych rodzajów (np. zwierząt, kwiatów), planuje w ten sposób późniejsze ich zakodowanie za pomocą komputera. 2) Formułuje w postaci algorytmów polecenia składające się na: znane uczniom algorytmy z różnych przedmiotów, np. matematyczne: pisemnego dodawania, odejmowania, mnożenia, II. Programowanie i rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem komputera i innych urzą- dzeń cyfrowych. Uczeń: 1) Projektuje, tworzy i zapisuje w wizualnym języku programowania pomysły historyjek, rozwiązania problemów i proste algorytmy z wykorzystaniem poleceń sekwencyjnych, iteracyjnych i warunkowych oraz zdarzeń jednoczesnych. 2) Testuje na komputerze swoje programy pod względem zgodności z przyjętymi założeniami o efektach ich działania, objaśnia przebieg działania programów.

3 IV. Rozwijanie kompetencji społecznych. Uczeń: 2) Identyfikuje i docenia korzyści płynące ze współpracy nad wspólnym rozwiązywaniem problemów. Przebieg lekcji Proponujemy realizację zajęć na 4 jednostkach lekcyjnych. Lekcja 1: Budowanie algorytmów związanych z codziennymi czynnościami. Praca bez urządzeń mobilnych. Lekcja 2: Budowanie konstrukcji. Lekcja 3: Projektowanie drogi Dasha w aplikacji Blockly zgodnie z regułami poznanymi podczas lekcji pierwszej. Lekcja 4: Budowanie algorytmów z jak najmniejszej ilości bloków z wykorzystaniem pętli powtórz. Lekcja 1 Czy kolejność się liczy? Kodowanie bez komputera. Wstęp: wprowadzimy ucznia w pojęcie algorytmów i sekwencji, pokażemy jak i kiedy w ciągu dnia pracujemy algorytmem, np. poranne czynności. Postarajmy się wyjaśnić uczniom, co oznaczają nieznane im dotąd słowa: algorytm i sekwencja. Możemy do tego użyć poniższych definicji, warto jednak odwołać się do konkretnych przykładów. Słowniczek pojęć Algorytm: sekwencja czynności, które należy wykonać w określonej kolejności, aby osiągnąć zamierzony cel. Potocznie mówiąc: pewien przepis na coś. Sekwencja: zbiór powiązanych elementów, które występują w określonej kolejności. Przykładem może być zwrotka wiersza. Podziel uczniów na grupy i poproś, aby opisały jak należy przygotować konkretny przepis. W zależności od ilości grup użyj jednej z propozycji: lemoniada, herbata, kanapka z serem i szynką, galaretka, koktajl owocowy, sałatka owocowa. Omów z uczniami te przepisy, zwracając ich uwagę na wykonywanie instrukcji krok po kroku, aby uzyskać określony rezultat. Podczas rozmowy z uczniami zwróć uwagę na pytania: Czy pominięcie którejkolwiek czynności da inny rezultat? Czy można wykonać opisane czynności w innej kolejności i uzyskać ten sam wynik? Czas na doświadczenia! Uczniowie przygotują 2 eksperymenty. Najpierw spróbują zastanowić się, jak postępować w rozwiązaniu konkretnego problemu (pytania). Zadaniem głównym uczniów jest ułożenie we właściwej kolejności czynności, które pomogą otrzymać

4 zamierzony rezultat. W kolejnym eksperymencie przejdziemy do czynności na konkretach, omówimy kolejność porannych czynności przygotowujących. Eksperyment 1: Podziel klasę na grupy 2-6 osobowe (zadanie to można wykonać też w całej klasie, bez podziału na grupy). Każdej grupie rozdaj Kartę pracy 1 - etapy działania. Poleć uczniom, aby wycięli etapy i ułożyli je w odpowiedniej kolejności. Pozostaw uczniom na taką czynność około 10 minut. Podczas pracy możesz zwracać się do uczniów jak do naukowców, którzy pracują nad odkryciem np. nowej metody szybkiego uczenia się. Proponowana kolejność tych elementów jest następująca: 1. Zadaj sobie pytanie, na które chciałbyś znaleźć odpowiedź (postaw hipotezę). 2. Przeprowadź rozmowę z innymi w celu poznania ich zdania, opinii na Twoje pytanie. 3. Podaj własne przypuszczenia, opierając się na doświadczeniach innych. Twoja sugestia na postawione pytanie (hipoteza). 4. Sprawdź własne przypuszczenia, wykonując podobne czynności (eksperyment). 5. Zapisz wnioski. 6. Podsumuj własne obserwacje i odpowiedz na postawione sobie pytanie. Wybierz jedną grupę, aby przedstawiła swoje rozwiązanie klasie. Zapytaj resztę uczniów, czy zgadzają się z przedstawioną kolejnością. Jeśli nie, niech uczniowie wyjaśnią odkrytą nieprawidłowość. Po omówieniu kolejności wspólnie z grupami, zwróćmy uwagę na kilka istotnych pytań: Niemożliwe jest zbadanie tematu bez uprzedniego postawienia pytania badawczego. Nie można także sformułować hipotezy na podstawie badań, których się uprzednio nie przeprowadziło itp. Poproś uczniów o inne wnioski, które się im nasuwają. Eksperyment 2: Podziel klasę na grupy 2-6 osobowe (zadanie to można wykonać też w całej klasie, bez podziału na grupy). Każdej grupie rozdaj Kartę pracy 2 - poranne czynności. Poleć uczniom, aby wycięli poranne czynności i ułożyli je w kolejności, w jakiej wykonałaby je osoba wychodząca do szkoły. Proponowana kolejność tych elementów jest następująca: 1. Pobudka 2. Wyjście z łóżka 3. Prysznic 4. Ubieranie się 5. Czesanie 6. Śniadanie 7. Mycie zębów 8. Pakowanie 2-giego śniadania 9. Ubranie kurtki i butów 10. Czekanie na autobus 11. Wsiadanie do autobusu

5 12. Przyjazd do szkoły Inna kolejność etapów może być również prawidłowa. Na przykład niektóre osoby mogą wybrać mycie zębów przed śniadaniem, a inne mogą pakować drugie śniadanie przed prysznicem. Tak długo, jak kolejność jest logiczna, można ją zaakceptować. Wybierz inną grupę, aby przedstawiła swoje rozwiązanie klasie. Zapytaj resztę uczniów, czy zgadzają się z przedstawiona kolejnością. Jeśli nie, niech uczniowie wyjaśnią odkrytą nieprawidłowość. Kieruj dyskusją. Upewnij się, że uczniowie rozumieją, że mogą istnieć inne sposoby prawidłowego określenia kolejności. Jeśli usłyszysz ucznia argumentującego niewłaściwą kolejność, wskaż powód, dla którego ta kolejność jest nieprawidłowa. Upewnij się, że uczniowie rozumieją, że nie wszystkie sposoby określania kolejności są poprawne. Na przykład, nie można czekać na autobus przed ubraniem się, a także nie można założyć kurtki i butów przed prysznicem. Po omówieniu z uczniami różnych sekwencji powyższego algorytmu poproś, aby powiedzieli co dla nich jest algorytmem w tym zadaniu a co sekwencją. (Algorytm to cały zestaw czynności, który prowadzi do osiągnięcia celu, jakim jest przyjazd do szkoły, czyli wszystkie kartki ułożone we właściwej kolejności. Natomiast sekwencją mogą być np. czynności domowe albo czynności wykonywane poza domem albo tylko czynności wykonywane w łazience). Poproś uczniów, aby opisali kilka innych praktycznych algorytmów, które stosują w życiu codziennym np. przygotowanie kanapki, ubieranie, itp. Zachęć uczniów do podania przykładów z przedmiotów szkolnych, takich jak np. standardowy algorytm dodawania w matematyce, obieg wody w przyrodzie, itp. WNIOSKI Z DOŚWIADCZEŃ: Po przeprowadzeniu doświadczeń przeanalizujmy wnioski z uczniami prowadząc dyskusję zgodnie z propozycją pytań poniżej: Czy kolejność wykonywania czynności w algorytmach jest istotna? Czy zmiana kolejności wpływa na zmianę zamierzonego celu? Czy istnieje tylko jeden algorytm np. zrobienia kanapki? Lekcja 2 Przygotuj i zrealizuj algorytm Wstęp: wprowadzimy ucznia w metodę budowania algorytmów, formułowania jasnych i czytelnych poleceń. Rozpocznij lekcję od rozmowy o tym, jak komputery "myślą". Komputery działają zgodnie z algorytmami, aby zrealizować ich zadania. Zapytaj uczniów, co się dzieje, jeśli komputer nie zrozumie etapu w algorytmie? Postaraj się nakierować uczniów na uzyskanie odpowiedzi, że komputer wygeneruje komunikat o błędzie lub wygeneruje niespodziewane wyniki. Zapytaj uczniów:

6 Czy macie telefony komórkowe? Czy telefon to rodzaj komputera? Czy zdarza się, że coś nie działa? Co w takiej sytuacji pojawia się na ekranie? Czas na doświadczenia! Uczniowie przygotują instrukcje (algorytm) wykonania krok po kroku konstrukcji zaproponowanej w karcie pracy. Eksperyment 1: Podziel klasę na 8 grup. Wydrukuj Kartę pracy 3 - budowle dwukrotnie, aby mieć w sumie 8 ilustracji z konstrukcjami. Wytnij i rozdaj po jednej ilustracji każdej grupie. Poinstruuj uczniów, aby napisali instrukcję 'krok po kroku' służącą do zbudowania figury pokazanej na ilustracji, używając tylko pianek i makaronu spaghetti. Ta część zadania wykonywana jest bez pianek i makaronu. Powiedz uczniom, aby nie pokazywali innym grupom swojej ilustracji. Powiedz uczniom, aby napisali instrukcje jak najprościej, ale w sposób zrozumiały. Na przykład, instrukcje dla ilustracji 1 mogą być następujące: Wykonaj sześcian za pomocą 8 pianek i 12 makaronów. Połącz 2 luźne pianki za pomocą makaronu. Znajdź tylną lewa piankę na górnej powierzchni sześcianu. W piankę znalezioną w poprzednim punkcie wetknij makaron skierowany prosto w górę. Znajdź tylną prawą piankę na górnej powierzchni sześcianu. W piankę znalezioną w poprzednim punkcie wetknij makaron skierowany prosto w górę. Nabij pianki z kroku 2 na makaron dodany w krokach 4 i 6. Znajdź szczytową lewą piankę na ilustracji. Połącz pianki znalezione w krokach 8 i 5 za pomocą makaronu. Nie podawaj całej instrukcji uczniom, podaj jej kilka elementów naprowadzając, w jaki sposób uczniowie mają konstruować polecenia. Po wykonaniu instrukcji, rozdajemy uczniom makaron spaghetti, słodkie pianki i jedną z instrukcji wykonanych przez inną grupę. Pozbieraj rysunki z konstrukcjami, zapamiętując, który opis odpowiadał konkretnej konstrukcji. W tym celu dla ułatwienia możesz poprosić o narysowanie na karcie z konstrukcją i na karcie instrukcji dowolnego znaczka np. gwiazdka, słońce, plusik itp. Poinstruuj uczniów, aby stworzyli figurę opisaną w instrukcji. Uczniowie nie mogą zwrócić się do innej grupy o pomoc lub wyjaśnienie. Instrukcje powinny być wystarczająco jasne, aby wykonać je bez dodatkowych informacji. Po wykonaniu konstrukcji, gdy wszystkie grupy zakończyły konstruowanie swoich figur, pokazujemy ilustracje. Każda grupa odszukuje znaczek odpowiadający symbolowi na własnej karcie i porównuje, czy udało się stworzyć konstrukcje identyczną jak na karcie pracy. WNIOSKI Z DOŚWIADCZEŃ: Po przeprowadzeniu doświadczeń przeanalizujmy wnioski z uczniami prowadząc

7 dyskusję zgodnie z propozycją pytań poniżej: Czy konstrukcje różnią się od tych które znajdują się na kartach? Jeśli tak, zastanówmy się dlaczego? Czy instrukcje były wystarczająco konkretne? A może kolejność ich wykonywania była nieprawidłowa? W jaki sposób można poprawić instrukcje, aby uczynić je bardziej zrozumiałymi? Lekcja 3 Zaprojektuj tor przeszkód Wstęp: zaprojektujemy z uczniami tor, który musi pokonać Dash. Napiszemy algorytm wykorzystując aplikację Blockly. Rozpocznij lekcję przypominając znaczenie terminu 'algorytmu'. Algorytm to sekwencja czynności, które należy wykonać w określonej kolejności, aby osiągnąć zamierzony cel. Komputery, takie jak Dash, działają zgodnie z algorytmami w celu wykonywania zadań. Przypomnij sobie algorytm czynności porannych. Czas na doświadczenia! Uczniowie przygotują tor, wykorzystując wszelakie przedmioty znajdujące się w naszym otoczeniu. Napiszą instrukcję (algorytm), dzięki któremu Dash pokona wyznaczoną drogę. Eksperyment 1: Podziel klasę na grupy kilkuosobowe, w zależności od ilości posiadanych robotów Dash. Daj każdej grupie robota Dash, robota Dot (opcjonalnie), tablet z zainstalowaną aplikacją Blockly oraz linijkę. Stwórz tor przeszkód. Poleć uczniom, aby stworzyli tor przeszkód z wykorzystaniem przedmiotów znajdujących się w ich otoczeniu. Uczniowie powinni zacząć od zbierania materiałów potrzebnych do zbudowania ich toru przeszkód. Zachęcaj uczniów do korzystania z przedmiotów znajdujących się w klasie, takich jak podręczniki, klocki, krzesła, ławki, pudełka itp. do zbudowania swojego toru przeszkód. Udziel uczniom kilku wskazówek, jak powinien wyglądać taki tor: tor przeszkód musi mieć wyraźny początek i koniec wewnątrz toru można umieścić dodatkowe znaki, wykonane na kartce papieru, takie jak: "Stop" lub "Zakaz skrętu w lewo" jeśli jest wystarczająca liczba robotów Dot, poinstruuj uczniów, aby umieścili je na torze przeszkód i zaprogramowali roboty Dash do reagowania na widok robotów Dot. podkreśl fakt, że każdy tor można przebudować, jeśli podczas poruszania robotem Dash napotyka się na trudności (przeszkody) Dokonaj pierwszej próby pokonania toru. Gdy uczniowie ukończą budowanie toru przeszkód, poinstruuj ich, aby napisali własnymi słowami, jak robot Dash będzie poruszać się po torze, udziel im wskazówek:

8 Jeden z uczniów w grupie może udawać, że jest robotem Dash i przejść przez tor, podczas gdy inny uczeń opisuje czynności wykonywane przez Dasha, a kolejny zapisuje je. Zachęć uczniów do kreatywności i dodaj elementy do kodu dla Dasha, aby wykonywał inne ruchy niż tylko jazda i obracanie, np. niech dodadzą dźwięki, światła, animacje. Gdy uczniowie zakończą opis, zachęć ich do podzielenia go na poszczególne kroki, które powinien wykonać Dash. Przypomnij uczniom, że Dash może wykonywać tylko jedno działanie na raz. Zachęć uczniów do mierzenia odległości, jakie Dash ma pokonać i podania tych odległości w opisywanych krokach. Oto prosty przykład: Idź do przodu o 30 cm Skręć w lewo o 90 stopni Idź do przodu o 40 cm Skręć w prawo o 90 stopni Idź do przodu o 120 cm Skręć w prawo o 90 stopni Idź do przodu o 100 cm Skręć w prawo o 90 stopni Idź do przodu o 60 cm Skręć w prawo o 90 stopni Idź do przodu o 50 cm Skręć w prawo o 90 stopni Idź do przodu o 50 cm Zapisz algorytm poruszania się w aplikacji Blockly. Uruchamiamy aplikację Blockly i łączymy nasze roboty (opcjonalnie robota) z programem. Zanim przystąpimy do programowania, poinformujmy uczniów, że Dash może poruszać się na odległości, które są wielokrotnością 10 centymetrów. Uczniowie będą musieli dostosować swoje tory przeszkód, jeśli znajduje się w nich odległość np. 35 centymetrów. Po dokładnym przeanalizowaniu przez uczniów, czy Dash ma możliwość pokonania toru z użyciem aplikacji, opisujemy odpowiednie kroki w Blockly. Poinstruuj uczniów, aby napisali cały algorytm przed wypróbowaniem go. W następnych krokach będą modyfikować algorytm tak, aby osiągnąć zamierzony cel, czyli dotrzeć do METY.

9 Pozwól, aby uczniowie wypróbowali swoje algorytmy kilka razy i w razie potrzeby dokonali korekt kodu lub trasy przeszkód. Niech jedna osoba w grupie zapisze swoje obserwacje z tego, co rzeczywiście dzieje się po uruchomieniu programu. Pozwoli to na łatwiejsze ustalenie kodu lub kursu. Przejdź po klasie i zaoferuj pomoc grupom, które mają trudności. Niektóre grupy będą musiały uprościć ich tor przeszkód, aby ukończyć zadanie. Upewnij się, że każda grupa zakończyła wyzwanie. Jeśli pozostanie czas, możesz polecić grupom, aby zaprogramowały Dasha tak, aby poruszał się po torze przeszkód innej grupy. WNIOSKI Z DOŚWIADCZEŃ: Po przeprowadzeniu doświadczeń przeanalizujmy wnioski z uczniami prowadząc dyskusję zgodnie z propozycją pytań poniżej: Jakie trudności napotkaliście podczas realizacji zadania? Ile razy musieliście modyfikować tor? Ile razy musieliście modyfikować algorytm? Lekcja 4 Zmniejsz ilość bloczków.

10 Wstęp: zaprojektujemy algorytmy do konkretnych obrazków prezentujących drogę, zapiszemy algorytmy przy użyciu możliwie najmniejszej liczby bloczków. Czas na doświadczenia! Uczniowie przeprowadzą eksperyment polegający na skonstruowaniu dowolnego algorytmu, dzięki któremu nasz robot pokona drogę pokazaną na rysunku, zaczynając z punktu start do punktu meta. Kolejnym etapem będzie próba zmodyfikowania, poprawienia algorytmu przez uczniów tak, aby ilość wykorzystanych bloczków w wersji pierwszej była mniejsza (budowanie krótkich skryptów). Eksperyment 1: Podziel klasę na grupy kilkuosobowe, wydrukuj Kartę Pracy 4 - drogi, wytnij pojedyncze obrazki i rozdaj po jednym każdej grupie. Poproś o podanie przez wybraną grupę ustnej instrukcji opisującej drogę. Zapytaj, czy nie słychać w opisie elementów, które się powtarzają. Poproś o zaznaczenie fragmentu drogi, który będzie się powtarzał na naszym rysunku. Przykład drogi 1: Prosimy uczniów o komendy słowne: jedź prosto 60 cm skręć w prawo 90 stopni jedź prosto 60 cm skręć w prawo 90 stopni jedź prosto 60 cm skręć w prawo 90 stopni jedź prosto 30 cm stop Poproś o zaprojektowanie drogi, podobnie jak w lekcji 3. Opisany wcześniej algorytm przyjmie następująca formę w Blockly:

11 Wykorzystując bloczek powtórzeń tak, aby miał mniej bloczków niż wersja pierwsza. zaprojektuj własny algorytm Po zaprojektowaniu dwóch przygotowanych dróg przez każdy zespół, możemy wspólnie z uczniami zaprojektować własną drogę. Ciekawą formą zabawy dla uczniów będzie podzielenie ich na 2 grupy, gdzie grupa 1. projektuje drogę dla grupy 2. i odwrotnie. WNIOSKI Z DOŚWIADCZEŃ:

12 Po przeprowadzeniu doświadczeń przeanalizujmy wnioski z uczniami prowadząc dyskusję zgodnie z propozycją pytań poniżej: Jaką drogę wybierasz idąc do szkoły? Naprowadzasz uczniów na odpowiedź, że najkrótszą. Ile dróg prowadzi do szkoły od Twojego domu? Która z tych dróg jest dla ciebie najlepsza? Dlaczego? Dlaczego w programowaniu są istotne krótkie algorytmy?