Zespół Szkół nr 1 im. Tadeusza Kościuszki w Lubiczu Górnym Sprawozdanie z realizacji: Innowacji pedagogicznej na zajęciach dodatkowych Programowanie obiektowe robotów Rodzaj innowacji Innowacja metodyczno organizacyjna Uczestnicy Uczniowie klas IV-VI Czas realizacji: Data rozpoczęcia innowacji: grudzień 2016 r. Data zakończenia innowacji: czerwiec 2019 r. Opracował mgr Jacek Pilarski 1
Wprowadzenie Komputer towarzyszy człowiekowi już od najmłodszych lat jego życia, a poszukiwanie, gromadzenie i przetwarzanie informacji stało się głównym nurtem globalnej cywilizacji. W związku z powyższym współczesna szkoła stanęła przed nowym wyzwaniem przygotowaniem absolwenta do życia w społeczeństwie informacyjnym, co znalazło odzwierciedlenie w ogólnych zadaniach szkoły zapisanych w podstawie programowej kształcenia ogólnego. Jednym z głównych celów nauczania nie tylko informatyki, lecz wszystkich przedmiotów jest nabywanie umiejętności poszukiwania, porządkowania i wykorzystywania informacji z różnych źródeł oraz kształtowanie algorytmicznego myślenia w rozwiązywaniu problemów. W tym ostatnim niezmiernie przydatna okazuje się nauka programowania. Języki programistyczne nie są już domeną informatyków, lecz narzędziem, które pozwala uczniom rozwijać myślenie kreatywne, doskonalić umiejętności analityczne, nadążać za postępem techniki i z owoców tego postępu świadomie korzystać. Programowanie stało się obok języka ojczystego i jednego języka obcego trzecim językiem, który każdy człowiek powinien znać choć na podstawowym poziomie, by rozumieć otaczający go świat i zachodzące w nim zmiany. Ponadto zgodnie z tym, co powiedział Bill Gates: Nauka pisania programów to gimnastyka dla mózgu. Pozwala wypracować umiejętność efektywnego myślenia o rzeczach niezwiązanych z informatyką. Charakterystyka innowacji. Pomysł realizowania innowacji pedagogicznej na zajęciach koła informatycznego dla uczniów szkoły podstawowej narodził się w związku z przystąpieniem szkoły do Pilotażowego wdrażania programowania w edukacji formalnej w oparciu o innowacje pedagogiczne w szkołach. Podczas zajęć podopieczni nauczą się programowania w intuicyjnym języku Scratch. Scratch to edukacyjny język obiektowy, stworzony jako środek do nauczania dzieci i młodzieży podstaw programowania oraz środowisko programistyczne służące do tworzenia i uruchamiania programów w tym języku. Scratch umożliwia łatwe tworzenie interaktywnych historyjek, animacji, gier, muzyki. Programowanie odbywa się w sposób wizualny elementy języka mają kształt puzzli, a poprzez przeciąganie mogą być układane w określonym porządku. W ten sposób tworzy się kod przypisany określonemu obiektowi. Obiekty mogą reagować na zdarzenia zewnętrzne. Wygląd postaci przypisanych do obiektów można wybierać z zasobnika, tworzyć lub importować z zewnątrz. Scratch to także serwis społecznościowy, pozwalający każdemu na umieszczanie stworzonych w tym języku programów, dyskutowanie o nich oraz oglądanie i pobieranie prac stworzonych przez innych użytkowników tego serwisu. 2
Cel innowacji Głównym celem innowacji Programowanie obiektowe robotów jest rozwijanie umiejętności programistycznych uczniów klas IV - VI. Realizacja tego celu pozwoli również skierować uwagę uczniów na pożyteczne zastosowanie komputera i Internetu oraz zagospodaruje ich czas wolny. Cele szczegółowe Przygotowanie do życia w społeczeństwie informacyjnym; Rozwijanie zainteresowań informatycznych; Zapoznanie ze środowiskiem Scratch; Nabycie kompetencji tworzenia prostych programów, gier i animacji w Scratchu; Nabycie zdolności opracowywania prostych algorytmów; Doskonalenie umiejętności pracy w grupie; Rozwijanie zdolności wytrwałego dążenia do celu; Doskonalenie umiejętności rozwiązywania problemów; Kreowanie naukowego stylu działania i myślenia uczniów; Kształtowanie umiejętności podejmowania planowanych działań. I Etap Nauka podstaw programowania Uczniowie w czasie zajęć nabywali podstawowe umiejętności tworzenia prostych skryptów, samodzielnie proste instrukcje w programie Scratch oraz programowali swojego duszka tak, aby zachowywał się zgodnie z oczekiwaniami. Tworzyli proste scenariusze akcji które realizował duszek na ekranie komputera i tworzyli według nich instrukcje programu. W początkowym etapie były to proste programy w których duszek przemieszczał się z jednego punktu do drugiego zaplanowaną trasą. 3
II Etap Poznawanie programu i instrukcji mblock. Program ten jest tożsamy z programem Scratch. Większość instrukcji jest identyczna. Panel programu jest wzbogacony o kilka dodatkowych funkcji m.in. zakładkę robot. 4
Uczniowie dzięki znajomości programu Scratch nie mieli żadnych problemów z tworzeniem instrukcji w mblock. III Etap Roboty mblock W III Etapie realizacji Programu Pilotażowego do naszej Szkoły zostały zakupione roboty typu trobot, 9 zestawów do własnoręcznego montażu. Uczniowie uczestniczący w zajęciach nauki programowania samodzielnie zmontowali roboty. Zgodnie z instrukcją skonfigurowali połączenia oraz łączność z komputerem. Teraz zamiast programowania duszka uczniowie skupili się na programowaniu ruchów robota. Programowanie rozpoczęliśmy od najprostszych instrukcji umożliwiających zdalne sterowanie robotem za pomocą klawiszy kierunkowych klawiatury komputera 5
6
w kolejnym kroku uczniowie zaczęli wykorzystywać czujniki będące na wyposażeniu Robota. Czujnik odległości oraz czujnik identyfikujący linieścieżkę. Roboty zaczęły realizować programy napisane przez uczniów jeżdżąc i wykrywając przeszkody oraz poruszały się zgodnie z namalowaną lub naklejoną ścieżką, korzystając z sensorów. Po okresie poznawania zasad prostych programów i działania sensorów, nadszedł czas na programy bardziej skomplikowane. Były to programy w czasie realizacji których roboty poruszały się po z góry zadanych trasach i wykonywały instrukcje dodatkowe np. grając zaprogramowane melodie 7
lub sygnalizując światłami LED które są wbudowane w urządzenie. Ukoronowaniem pracy uczniów były programy które zamieniały Boty w autonomiczne urządzenia poruszające się po zadanych trasach i rozwiązujące problemy napotkane na swej drodze np. przeszkody które roboty potrafiły omijać. Ukoronowanie tego etapu były pokazy dla całej społeczności szkolnej w czasie finału WOŚP. Uczniowie uczestniczący w programie zorganizowali również pokazy dla uczniów klas 1-3 naszej szkoły aby zaznajomić ich oraz zainteresować programowaniem. Serwisy internetowe z których korzystaliśmy w czasie realizacji programu scratch.mit.edu wiki.mistrzowiekodowania.pl www.mistrzowiekodowania.pl 8
Ewaluacja: Badanie efektów zakładanych w procesie innowacji wykazała że: Użyteczność innowacji: programowanie w językach obiektowych np. mblock jest znakomitą metodą do zrozumienia przez uczniów idei programowania. Trafność przedsięwzięcia: oparcie nauki programowania o programowalne roboty znakomicie skraca proces nauczania zasad programowania Efektywność: uczniowie bardzo szybko opanowują materiał nauczania i są zainteresowani dalszym pogłębianiem i rozwojem swoich osiągnięć w tej dziedzinie Interaktywność: Program jest obecnie na początku realizacji i na tym etapie uczniowie sygnalizują możliwości praktycznego wykorzystania robotów w różnych dziedzinach np. jako mobilne platformy dla kamery lub aparatu fotograficznego. Trwałość. Roboty typu mbot są wykonane z trwałych materiałów i mimo ekstremalnych metod wykorzystania ani jeden robot nie został uszkodzony. Opracował: Mgr Jacek Pilarski 9