ROBOTYKA KONCEPCJA ZAJĘĆ OPRACOWAŁA: IWONA HALBECKA. Zatwierdzona do realizacji dn.

Transkrypt

1 KONCEPCJA ZAJĘĆ ROBOTYKA OPRACOWAŁA: IWONA HALBECKA Zatwierdzona do realizacji dn. Koncepcja zajęć realizowanych w ramach projektu pn. Kreatywni i innowacyjni uczniowie konkurencyjni na rynku pracy dofinansowanego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Pomorskiego na lata

2 I. Informacje wstępne Koncepcja zajęć prowadzonych w Gdańskim Autonomicznej Szkole Podstawowej w ramach projektu Kreatywni i innowacyjni uczniowie konkurencyjni na rynku pracy dofinansowanych w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Pomorskiego na lata nazwa przedmiotu: Robotyka planowana liczba godzin: 30 autor programu: Iwona Halbecka II. Wstęp ogólna charakterystyka zajęć Nauka programowania ma na celu rozbudzić w uczniach potrzebę wytyczania nowych ścieżek rozwoju, kreatywnego wykorzystywania możliwości jakie dają nowoczesne technologie, dzielenia się swoimi pomysłami z całym światem. Zajęcia mają pokazać uczniom, że dzięki TIK nauka może być jeszcze bardziej fascynująca oraz ciekawsza. Zajęcia przełamują stereotypowe myślenie o kodowaniu, jako dziedzinie trudnej i wymagającej dużego doświadczenia.uczniowie tworzą programy komputerowe, co uczy kreatywnego oraz innowacyjnego rozwiązywania problemów oraz pozwala wypracować umiejętność efektywnego myślenia o rzeczach niezwiązanych z informatyką. Nauka programowania ma na celu naukę algorytmów, zadań logicznego myślenia oraz samodzielnego poszukiwania rozwiązań. Istnieje możliwość realizacji poszczególnych tematów na więcej niż jednej godzinie lekcyjnej, w związku z czym realizacja koncepcji może być wydłużona,

3 charakterystyka odbiorcy Zajęcia skierowane są do uczniów klas szóstych szkoły podstawowej. W większości przypadków umiejetności programistyczne uczniów są niewystarczające. Dzięki umiejętności pisania programów komputerowych dla ozobotów, uczniowie w przyszłości w łatwy sposób znajdą pracę lub zdobędą podstawy do założenia własnej firmy informatycznej. Umiejętność logicznego myślenia i analizy zdobywa się między innymi poprzez pisanie programów. niezbędne warunki realizacji programu (lokal, wyposażenie, pomoce dydaktyczne itp.) Zajęcia powinny odbywać się w sali lekcyjnej ze stałym dostępem do Internetu oraz wyposażonym w sprzęt multimedialny. W trakcie zajęć wykorzystywana będzie mobilna pracownia ipadowa lub pracownia komputerowa, ozobot dla każdego ucznia. III. Cele edukacyjne cele ogólne zgodne z założeniami projektu 1. Podnoszenie u uczniów podstawowych umiejętności i kompetencji kluczowych niezbędnych na rynku pracy. 2. Podniesienie kompetencji związanych z umiejętnością wykorzystania narzędzi TIK 3. Podniesienie kompetencji w zakresie kreatywności i innowacyjności cele szczegółowe 1. Poznanie pojęcia robot. 2. Wykorzystanie kodu obrazkowego do programowania robota. 3. Poznanie zasad obsługi Ozobotów i środowiska pracy edytora Ozoblockly. 4. Poznanie polecenia kopiuj i zasad jego wykorzystania. 5. Doskonalenia umiejętności poprawnego interpretowania zadań wykonywanych na komputerze i realizowanych przez roboty. 6. Wprowadzenie instrukcji warunkowej. 7. Prezentowanie efektów pracy komputera z wykorzystaniem Ozobotów.

4 8. Wprowadzenie pojęcia algorytm i wskazanie przykładów algorytmów z różnych dziedzin życia. 9. Doskonalenia umiejętności pisania procedur minimalizujących długość i czas działania robotów. 10. Wprowadzenie zmiennej lokalnej i zmiennej globalnej IV. Treści nauczania: zagadnienie ogólne tematy z uwzględnieniem zagadnień liczba IK/IT szczegółowych godzin Ewaluacja 1. Ewaluacja 1 1. IT Wprowadzenie. 1. Pierwsze kroki z ozobotem. 2. Tworzymy labirynty komendy obrazkowe IK/IT 2. IK/IT Polecenia Movement i Light Effects. 1. Poznajemy Ozoboty i środowisko ich pracy. 2. Komunikowanie się z komputerem za pomocą ozobotów gra dydaktyczna. 3. Projektujemy zadania dla Ozobota polecenie kopiuj. 4. Ćwiczenia utrwalacjące polecenia Movemnet i Light Effects IK/IT 2. IK/IT 3. IK/IT 4. IK/IT Pętle 1. Programowanie Ozobotów polecenia powtarzające się. 2. Pętle gra dydaktyczna. 3. Tabliczka mnożenia. 4. Przechodzimy labirynty IK/IT 2. IK/IT 3. IK/IT 4. IK/IT 5. IK/IT

5 5. Sześcian, trapez a może równoległobok ćwiczymy geometrię. Odległości 1. Odległości ze zmianą kolorów. 2. Wędrówki po Polsce. 3. Droga, czas, prędkość IK/IT 2. IK/IT 3. IK/IT Ewaluacja 4. Ewaluacja IT razem 30 godzin IK innowacyjność i kreatywność IT zajęcia przy wykorzystaniu sprzętu IT, również tego zakupionego w projekcie V. Procedury osiągania celów metody pracy: wykład, prezentacja, projekt, gry dydaktyczne, burza mózgów, ćwiczenia. formy pracy: dominującą formą powinna być praca indywidualna lub w grupach. techniczne środki nauczania (IT): prezentacje multimedialne, materiały z serwisów internetowych, aplikacja Kahoot. VI. Procedury ewaluacji kompetencje zyskane przez uczniów Uczeń: 1. Zna pojęcie robot. 2. Wie w jaki sposób Ozobot postrzega swoje otoczenia i porusza się w nim. 3. Potrafi wydawać polecenia Ozobotowi.

6 4. Potrafi wykorzystać klocki programu do konstruowania algorytmów i sprawdzić poprawność ich działania z wykorzystaniem Ozobota 5. Potrafi przewidywać wyniki działania algorytmów, wskazywać błędy i samodzielnie je poprawiać. 6. Zna i umie stosować instrukcje pętli. 7. Rozumie i umie stosować instrukcję warunkową. 8. Prawidłowo interpretuje kolejność poleceń, zastosowanych w procedurze, realizowanej przez roboty 9. Potrafi wyciągać poprawne wnioski wynikające z pracy z programem. 10. Potrafi wielokrotnie wykorzystać klocki programu do budowania powtarzających się czynności. sposoby i metody ewaluacji na początku realizacji i na końcu projektu Ewaluacja będzie polegać na przeprowadzeniu testu kompetencji na początku realizacji projektu oraz na zakończenie realizacji projektu w danym roku szkolnym. Wyniki powinny wskazać podniesienie kompetencji w zakresie umiejętności uczniów w obszarze kreatywności i innowacyjności oraz umiejętności uczniów w obszarze wykorzystania narzędzi TIK w procesie uczenia się. Testy ewaluacyjne wraz z kluczami są opracowywane i zostaną opublikowane po zakończeniu realizacji zajęć.

7 SCENARIUSZ ZAJĘĆ Temat: Pierwsze kroki z Ozobotem Czas trwania: 90 minut Cele lekcji: Cele ogólne: podniesienie kompetencji związanych z umiejętnością wykorzystania narzędzi TIK podniesienie kompetencji w zakresie kreatywności i innowacyjności podążanie za linią i wykrywanie kolorów. zagadnienia z zakresu optyki. wykorzystanie kodu obrazkowego do programowania robota Cele szczegółowe: Jakiego typu robotem jest Ozobot? W jaki sposób Ozobot postrzega swoje otoczenia i porusza się w nim? Jak można wydawać polecenia Ozobotowi? Metody pracy: demonstracja, ćwiczenie Formy organizacyjne: zbiorowa, indywidualna Środki dydaktyczne: Ozoboty (1 na grupę 2-3 uczniów), naładowane. Czyste białe kartki papieru (kilka na grupę). Mazaki i kredki w kolorach czarnym, czerwonym, jasnoniebieskim i jasnozielonym - najlepiej jeżeli są to kolory zbliżone do RGB (zaleca się używanie mazaków o grubości 3-4 mm - szerokie ze ściętą końcówką lub klasyczne mazaki (jeden zestaw na grupę). Wydruki #1-4, jeden zestaw na grupę oraz kilka zapasowych #2 i 4 na wypadek błędów uczniów. Wydruk tabeli znaczenia Ozokodów ( language), jeden na grupę. Przebieg lekcji:

8 Wprowadzenie zapoznanie z budową robota Nawiązujemy do roli robotów w codziennym życiu. Uczniowie wymieniają, gdzie stosuje się roboty. Pytamy, jak sobie wyobrażają robota, czy wiedzą, na jakiej zasadzie on działa? Wyzwanie - labirynt Użyj kodów obrazkowych, aby właściwie wskazać ścieżkę i zapewnić robotowi dotarcie do celu. Materiały Przewidywany czas trwania 45 min, może zostać rozciągnięty na dwie lekcje LEKCJA Czym jest Ozobot? Ozobot jest miniaturowym robotem, najmniejszym swego rodzaju, który może jednak robić wiele rzeczy: 1. Ozobot może jeździć po liniach. Możecie narysować linię, umieścić na niej Ozobota, a on będzie podążał jej śladem. Narysujcie czarną linię (ok. 6mm szerokości) na białej kartce papieru. Włączcie Ozobota wciskając przycisk zasilania umieszczony na jego boku. Postawcie Ozobota na linii. Jak to działa? Obróćcie Ozobota i sprawdźcie, co znajduje się pod spodem. Widzicie tam 5 otworów, z których wydobywa się światło. W każdym z tych otworów jest umieszczony czujnik optyczny. Te czujniki, to oczy Ozobota. Każdy z czujników wykrywa jak jasny jest papier znajdujący się pod nim. W ten sposób, Ozobot widzi, gdzie papier jest biały, a gdzie czarny i w konsekwencji może rozpoznać, gdzie jest linia. 2. Jak dbać o Ozobota? Może się zdarzyć, że Ozobot zacznie się dziwnie zachowywać. Na przykład, może przestać podążać za liniami. Aby temu zapobiec, za każdym razem gdy rozpoczynacie zabawę z Ozobotem, zmieniacie miejsce zabawy lub rodzaj podłoża, wykonajcie następujące czynności: a) Skalibruj Ozobota Co to znaczy? Oczy Ozobota (czujniki) są bardzo wrażliwe na otaczające światło. Są wrażliwe do tego stopnia, że gdy zmienia się rodzaj papieru lub znajdujecie się bliżej

9 okna, wpływa to na to, co Ozobot widzi pod sobą. Aby zaznajomić Ozobota z jego nowym otoczeniem należy go za każdym razem skalibrować (użyj wydruku #1 i postępuj zgodnie z instrukcją, aby skalibrować Ozobota). Po skalibrowaniu, Ozobot wie jak ciemne są czarne linie, jak biały jest papier w tle i jak dużo światła jest w pomieszczeniu. Czasami sama kalibracja nie wystarczy i zajdzie potrzeba wyczyszczenia kół. b) Dbaj o koła Ozobot jest malutki, więc nawet odrobina kurzu lub tłuszczu może dostać się do jego napędu. To tak jak jazda samochodem przez brudny, zabłocony teren. Dlatego nie rysuj tras kredkami świecowymi bo okruszki mogą dostać się do napędu. Najlepsze są flamastry lub zwykłe kredki mające żywe kolory. Nie próbujcie czyścić Ozobota wodą i mydłem, to mogłoby zepsuć Ozobota. Zamiast tego, weźcie czystą białą kartkę papieru i poruszajcie po niej delikatnie kołami Ozobota, w tę i z powrotem. Zrobione, koła Ozobota są już czyste! c) Ładownie Baterii Silnik Ozobota jest napędzany malutką baterią, podobną do tych w telefonach komórkowych, ale mniejszą. Jeśli Ozobot mruga czerwonym światłem, oznacza to, że bateria jest na wyczerpaniu. Podłączcie specjalny kabel USB do komputera oraz Ozobota do drugiej strony kabla. Kiedy bateria będzie prawie naładowana Ozobot zacznie mrugać zielonym światłem. Ozobot będzie świecił ciągłym zielonym światłem kiedy bateria będzie w pełni naładowana. 3. Ozobot widzi kolory Dorysujcie do linii kolejne odcinki w różnych kolorach: niebieskim, zielonym i czerwonym. Pozwólcie Ozobotowi przejechać po tej linii i przekonaj się jak Ozobot odczytuje kolory najeżdżając na nie i zapalając lampkę LED w odpowiednim kolorze na swojej kopule. Jak to działa? Właściwie, sensorem wykrywającym kolor jest sensor umieszczony na środku. Może on wykrywać czerwony, zielony i niebieski kolor. Te trzy kolory są kolorami podstawowymi, w związku z tym można z nich utworzyć każdy inny kolor, dzięki temu Ozobot widzi niemal wszystkie kolory.

10 4. Możecie wydawać Ozobotowi polecenia Za pomocą kolorów możecie wydawać Ozobotowi konkretne polecenia. Zacznijcie od najprostszych poleceń określających szybkość z jaką ma się poruszać Ozobot. Wykorzystajcie wydruk #2. Pokolorujcie puste kratki kolorami [czerwony, czarny, czerwony], [niebieski, czarny, niebieski], [czerwony, niebieski, czerwony], [niebieski, zielony, niebieski] - daną kombinację kolorów wpiszcie w dowolne 3 kratki. Umieśćcie Ozobota na linii i przekonajcie się jak Ozobot rozumie te zestawy kolorów. Właśnie narysowałeś na papierze komendy (kody), które Ozobot może zrozumieć. Ozobot jadąc po linii zauważa sekwencje kolorów - odczytuje ją jako polecenie jedź wolno, ponieważ tak został zaprogramowany w fabryce. Jak już pewnie zauważyliście, pozostałe kody oznaczają jedź szybko, pauza 3 sek. oraz turbo prędkość. (Uwaga dla Nauczyciela: Jeżeli kody zostaną użyte naprzemiennie - jedź wolno, jedź szybko będzie widać wyraźną różnicę w prędkości poruszania się Ozobota. Istnieje jeszcze wiele innych kodów, które rozumie Ozobot. Spójrzcie na tablicę oznaczeń OzoCode, aby poznać niektóre z nich. Opcjonalnie: weźcie czystą kartkę papieru i wypróbujcie niektóre z tych kodów. Pamiętajcie, aby przed i po każdym kodzie narysować czarną linię. Więcej wskazówek możecie znaleźć w pliku Ozobot Wskazówki, który możecie pobrać ze strony (ozobot.com/learnzone/). 5. Kolejność ma znaczenie Wykorzystajcie wydruk #3: Postawcie Ozobota na torze w dowolnym miejscu i zaobserwujcie, które ruchy Ozobot odczytuje. Te 4 kody stanowią tak zwane super- ruchy z tablicy z zestawieniem OzoKodów. Zauważcie, że kod tornado jest odwróceniem ruchu rotacja, a ruch zygzak odwróceniem ruchu spacer w tył. Możecie zobaczyć na przygotowanym torze, jak to działa: jeśli Ozobot odczytuje kod [czerwony, zielony, czerwony, zielony] wtedy wykonuje ruch tornado. Jeśli Ozobot widzi kod z odwróconymi kolorami zaczyna się obracać (ruch rotacja). Niektóre kody są symetryczne, na przykład jedź wolno lub jedź szybko wtedy nie ma znaczenia, od której strony Ozobot będzie je odczytywał, jednak

11 nie wszystkie takie są (podobnie jak te, których przed chwilą używaliście). Pamiętajcie, aby ustawić je zgodnie z tym jak Ozobot je odczytuje. W tabeli wszystkie kody są zapisane od lewej do prawej. 6. Czy istnieją też inne roboty podążające za linią? Tak, bardzo dużo robotów tego typu jest używanych w fabrykach, magazynach, szpitalach a nawet w restauracjach! Niektóre z najwcześniej zbudowanych Pojazdów Automatycznie Sterowanych (AGVs) były właśnie robotami podążającymi za linią (Line Follower). Mogą one podążać za linią namalowaną lub wbudowaną w podłogę, sufit, lub za przewodem elektrycznym w podłodze. Edu- Sense Sp. z o.o. Lubelski Park Naukowo- Technologiczny ul. Dobrzańskiego Lublin sense.pl Strona 4 Pierwsze AGVs zostały wynalezione w latach 50. XX wieku i były to holowniki, podążające za przewodami umieszczonymi w podłodze. Dzisiaj roboty AGVs są używane w prawie każdym przemyśle do transportu materiałów na linie produkcyjne, przemieszczania produktów w magazynach, ale także przy dostarczaniu jedzenia w restauracjach lub leków w szpitalach. Ćwiczenie - Labirynt Aby powtórzyć wszystko czego się dzisiaj nauczyliście, spójrzcie na wydruk #4. Czy potraficie pomóc Ozobotowi odnaleźć drogę do sklepu po drugiej stronie rzeki? Po prawej znajduje się wasz dom - Ozobot musi was zabrać z domu do sklepu. Uważajcie, bo może się zdarzyć, że Ozobot utknie przed rzeką i nie będzie miał dokąd pójść. Zatem to od Was zależy jak, za pomocą kodów poprowadzicie, Ozobota. Upewnijcie się, że zawsze, gdy Ozobot rozpocznie podróż w domu, dotrze do sklepu. Aby wykonać to zadanie, wpiszcie kody umieszczone na wydruku #4 na dole po lewej stronie, w odpowiednie miejsca na torze. Musicie wykorzystać wszystkie kody, ale każdy z nich możecie użyć tylko raz. Gdy już wypełnicie wszystkie miejsca, włączcie Ozobota i postawcie go w miejscu oznaczonym Zacznij tutaj. Czy robot dotarł do sklepu? Powtórzcie zadanie kilka razy. Jeśli widzicie, że popełniliście błąd weźcie zapasową kopię labiryntu i spróbujcie przypisać kody inaczej. Na koniec zajęć spróbujcie wykonać własne labirynty.

12 Wydruk 1

13 Wydruk 2

14 Wydruk 3

15 Wydruk 4

16 SCENARIUSZ ZAJĘĆ Przedmiot: Robotyka Temat: Poznajemy Ozoboty i środowisko ich pracy. Czas trwania: 90 minut (Moduł I 45 minut i Moduł II 45 minut) Podstawa programowa: Bezpieczne posługiwanie się komputerem i jego oprogramowaniem. Uczeń: komunikuje się z komputerem za pomocą ikon, przycisków, menu i okien dialogowych. Cele lekcji Cele ogólne: podniesienie kompetencji związanych z umiejętnością wykorzystania narzędzi TIK podniesienie kompetencji w zakresie kreatywności i innowacyjności Poznanie zasad obsługi Ozobotów i środowiska pracy edytora Ozoblockly. Wyjaśnienie pojęcia robot. Wprowadzenie pojęcia algorytm i wskazanie przykładów algorytmów z różnych dziedzin życia. Cele szczegółowe: uczeń potrafi z pomocą nauczyciela i samodzielnie kalibrować Ozobota, uczeń wie co to jest robot, algorytm i wskazuje ich przykłady z życia codziennego, uczeń potrafi wykorzystać klocki programu do konstruowania prostych algorytmów i sprawdzić poprawność ich działania z wykorzystaniem Ozobota, uczeń potrafi przewidywać wyniki działania algorytmów, wskazywać błędy i samodzielnie je poprawiać. Metody pracy: demonstracja, film instruktażowy, ćwiczenia z Ozobotami. Forma organizacyjna: praca indywidualna. Środki dydaktyczne: komputery z dostępem do Internetu, Ozoboty dla każdego ucznia. Instrukcja wprowadzająca dla nauczyciela. Moduł I

17 Poznajemy program Games Ozoblockly. Kurs Ozoblockly Podstawy kierowany jest do uczniów od klasy IV szkoły podstawowej. Obejmuje on informacje dotyczące podstawowej obsługi Ozobotów, znajomości poleceń oraz pisania programów dla robotów. Umieją posługiwać się komputerem w podstawowym zakresie, posługują się wybranymi programami oraz dostrzegają elementy aktywne i nawigują po stronie internetowej. Język i edytor Ozoblockly służy do tworzenia algorytmów, pozwalających na realizację zadań zobrazowanych graficznie na ekranie komputera. Praca w nim uczy myślenia analitycznego, formułowania problemów i szukania dróg ich rozwiązania. Faza wprowadzająca 1. Przypomnienie uczniom budowy ozobota. 2. Sprawdzenie, czy monitor komputera ma maksymalnie ustawioną jasność ekranu. 3. Wprowadzenie pojęcia algorytm. Algorytm przepis postępowania służący rozwiązaniu zadania. Wskazywanie przez uczniów przykładów algorytmów stosowanych na co dzień (przygotowanie jajecznicy, kupno biletu do kina, rozwiązywanie zadania a matematyki, uczenie się wiersza na pamięć itp.). Edytor Ozoblockly służy do tworzenia algorytmów (programów) wykonywanych przez Ozoboty. Faza realizacyjna 1. 1.Uruchomienie programu poprzez wpisanie w polu adresu: 2. Przejście do pierwszego poziomu zadaniowego (Shape Tracer level 1)

18 3. Opis interfejsu użytkownika. Objaśnienie znaczenia klocków z bloku Movement (ruch) i Light Effects (lampka)

19 4. Wspólne wykonanie pierwszego ćwiczenia. Pokazanie w jaki sposób wybrać klocki z bloku Movement (ruch) i Light Effects (lampka) oraz ułożyć spójny algorytm działania Ozobota. Wykonanie programu wciśnięcie przycisku Run (uruchom).

20 5. Wykonanie programu przez robota - instrukcja obsługi Ozobota: a. opis budowy robota (przód i tył z wejściem do ładowania, przycisk włączania/wyłączania), b. kalibracja najwygodniej pokazać i przećwiczyć kroki zgodnie z filmem Robot - OzoBot - jak zacząć ( na Youtube kanał edu- sense.com wciśnięcie włącznika i trzymanie 2 sek. do momentu pojawienia się migającego światła białego; przyłożenie Ozobota we właściwe miejsce na ekranie do momentu zaświecenia światła zielonego (gdy robot zaświeci się na inny kolor, czynność należy powtórzyć), c. włączenie robota (wciśnięcie włącznika tylko raz) i wczytanie algorytmu (klikniecie na ekranie przycisku Load Ozobot ). Podczas ładowania programu Ozobot miga światłem zielonym (gdy zaświeci się kolor czerwony czynność należy powtórzyć),

21 d. sprawdzenie poprawności działania algorytmu na płaszczyźnie (po załadowania programu wciśnij włącznik dwa razy raz po razie, tak jak to robisz używając myszki komputerowej). Faza podsumowująca Moduł I Sprawdzenie stopnia zrozumienia omawianych zagadnień. Samodzielne wykonanie przez uczniów ćwiczenia 2. Sprawdzenie poprawności działania algorytmu na ekranie monitora i na płaszczyźnie. Moduł II Samodzielne wykonanie przez uczniów Zakończenie zajęć i uporządkowanie miejsca pracy.

22