”Robotyka i programowanie”
INNOWACJA PEDAGOGICZNA
metodyczno – programowa
Opracowała:
mgr Mariola Helwig
Zajęcia z robotyki i programowania
dla uczniów z klas IV – VI
realizowane na zajęciach dodatkowych
w roku szkolnym 2019-2020
Podstawa prawna:
Ustawa z 7 września 1991 r. o systemie oświaty (tekst jedn.: Dz.U. z 2016 r. poz. 1943 ze zm.).
Ustawa z 14 grudnia 2016 r. – Przepisy wprowadzające ustawę – Prawo oświatowe (Dz.U. z 2017 r. poz. 60) – art. 15 pkt 29b.
Ustawa z 14 grudnia 2016 r. – Prawo oświatowe (Dz.U. z 2017 r. poz. 59) – art. 1 pkt 18, art. 44 ust. 2 pkt 3, art. 55 ust. 1 pkt 4, art. 68 ust. 1 pkt 9, art. 86 ust. 1.
Informacje o szkole
Nazwa szkoły/placówki: Szkoła Podstawowa im. Jana Pawła II w Pigłowicach
Adres do korespondencji: Pigłowice 32a 63-021 Śnieciska
Adres e-mail: szkola@piglowice.pl
Telefon kontaktowy: +48612857204
Nazwisko i imię dyrektora szkoły/placówki: Żaneta Kusik – Wełnicka
Informacja dotycząca autora innowacji
Imię i nazwisko: Mariola Helwig
Kwalifikacje zawodowe: magister geografii, studia podyplomowe z przyrody,
informatyki i technologii informacyjnej
Zajmowane stanowisko w szkole: nauczyciel geografii, przyrody i informatyki
Stopień awansu zawodowego: nauczyciel dyplomowany
Informacje dotyczące innowacji
Temat: Robotyka i programowanie
Rodzaj innowacji: metodyczno – programowa
Zajęcia edukacyjne: kółko informatyczne
Data wprowadzenia: 02.09.2019 r.
Data zakończenia: 19.06.2020 r.
Zakres innowacji:
Adresatami innowacji są uczniowie klas IV, V i VI. Czas realizacji innowacji obejmuje
wrzesień 2019 r. – czerwiec 2020 r. z możliwością jej kontynuowania w następnym roku szkolnym.
Zajęcia innowacyjne odbywać się będą w ramach zajęć kółka informatycznego raz w tygodniu.
Niniejsza innowacja ma na celu wspieranie uczniów w rozpoznaniu i rozwijaniu ich własnych uzdolnień i zainteresowań oraz stanowienie alternatywnej możliwości spędzenia czasu wolnego z wykorzystaniem technologii informacyjno-komunikacyjnych.
Ma ona zachęcać i motywować uczniów do analitycznego myślenia i odwagi
w rozwiązywaniu problemów.
Motywacja wprowadzenia innowacji:
Innowacja „Robotyka i programowanie” jest moją odpowiedzią na potrzebę dostosowania kształcenia do zmian wynikających z postępu naukowo-technicznego. a także wyjście naprzeciw wymogom edukacyjnym zawartym w aktualnej podstawie programowej
dla II etapu edukacyjnego.
Na podstawie wieloletnich obserwacji oraz przeprowadzonych diagnoz w pracy w szkole zauważyłam, że jest dużo uczniów szczególnie zainteresowanych robotyką i automatyką.
Zajęcia tego typu mogą pomóc uczniowi odkryć nową pasję, jaką jest programowanie, dlatego też główną przyczyną opracowania innowacji „Robotyka i programowanie” jest sięganie po treści ciekawe i bliskie uczniowi, aby wspomagać ich w realizacji ciekawych projektów a tym samym rozwijaniu ich własnych uzdolnień i zainteresowań.
Opis innowacji:
Wstęp
W nauczaniu zarówno informatyki jak i innych przedmiotów ważne jest kształtowanie umiejętności efektywnego wyszukiwania, porządkowania i wykorzystywania informacji
z różnych źródeł. Należy również skłonić młodego człowieka do logicznego, algorytmicznego myślenia oraz kreatywnego rozwiązywania problemów.
Nauka programowania uczy młodego człowieka świadomego korzystania z technologii, logicznego myślenia, analizowania informacji, wykorzystywania wiedzy w praktyce, kreatywności, samodzielności w dochodzeniu do rozwiązań i umiejętności współpracy w zespole niezbędne dzisiaj w niemal każdym zawodzie, pozwala zrozumieć otaczający go świat
i zachodzące w nim zmiany.
II. Założenia ogólne
Innowacja skierowana jest do uczniów klasy IV, V i VI.
Główne założenia pracy na innowacyjnych zajęciach:
– rozwijanie kreatywnego i analitycznego myślenia, umiejętności planowania
a także polepszania umiejętności manualnych przy samej budowie robotów,
– wykorzystanie środowiska Lofi Robot oraz Arduino do konstruowania robotów
i sterowania nimi,
– zapoznanie z oprogramowaniem – Logomocja oraz Scratch, umożliwiającym tworzenie
własnych algorytmów, jak również korzystanie z prac stworzonych przez innych
użytkowników,
– oswojenie ze środowiskiem Kodu Game Lab w celu głębszego zainteresowania szeroko
rozumianą tematyką programowania poprzez nieskomplikowaną oraz swobodną
zabawę,
– wdrożenie nowych rozwiązań metodycznych i technicznych umożliwiających nabycie
przez ucznia kompetencji do realizacji własnych projektów robotów i możliwości ich
wykorzystania oraz tworzenia własnych gier na podstawie istniejących
zasobów środowiska Kodu Game Lab.
III. Cele innowacji
Cel ogólny:
Rozwijanie zainteresowań informatycznych.
Rozbudzenie zainteresowania tworzeniem i programowaniem robotów.
Kształcenie umiejętności określenia konkretnego celu i konsekwentnego dążenia do niego.
Rozwijanie umiejętności kreatywnego i analitycznego myślenia.
Rozwijanie umiejętności planowania.
Poznanie środowiska Lofi Robot i Arduino oraz oprogramowań – Logomocja
i Scratch.Zainspirowanie uczniów programowaniem gier komputerowych za pomocą środowiska Kodu Game Lab w celu zainteresowania ich samodzielną pracą w tym środowisku.
Kształcenie umiejętności czytania instrukcji (planów budowy robotów).
Poznanie mechanizmów działania maszyn.
Poznanie podstawowych struktur programistycznych.
Motywacja do dalszego kształcenia.
Nabycie umiejętności opracowywania prostych algorytmów.
Opracowanie własnych i zadanych rozwiązań problemów technicznych.
Planowanie i realizacja działań technicznych.
Kształtowanie potrzeby eksperymentowania i stawiania pytań.
Rozwijanie zainteresowań technicznych, umiejętności logicznego myślenia
intuicji, wyobraźni i wnioskowania.Bezpieczne posługiwanie się sprzętem technicznym.
Rozwijanie kompetencji społecznych, kształcenie umiejętności pracy zespołowej
i projektowej.Przestrzeganie prawa i zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.
Cele szczegółowe:
Uczeń:
porządkuje obrazki i teksty tworząc historyjki,
tworzy logiczne instrukcje dotyczące codziennych czynności,
tworzy polecenia do osiągnięcia określonego celu,
czytania instrukcje (planów budowy robotów),
konstruuje roboty,
wykorzystuje programowanie do sterowania robotem lub istotą za pomocą komputera
albo tabletu,podpatruje, jak pracują inni uczniowie, wymienia się z nimi pomysłami i swoimi doświadczeniami,
w algorytmicznym rozwiązywaniu problemu wyróżnia podstawowe kroki: określenie celu do osiągnięcia, znalezienie rozwiązania problemu dla przykładowych danych, opracowanie rozwiązania, zaprogramowanie rozwiązania i przetestowanie poprawności programu na przykładach,
testuje na komputerze swoje programy pod względem zgodności z przyjętymi założeniami,
potrafi przesuwać oraz obracać obiekty na scenie/ekranie,
potrafi konstruować proste skrypty reagujące na naciśnięcie klawisza,
rozumie i umie stosować instrukcję pętli w celu kilkukrotnej iteracji pojedynczego bloku instrukcyjnego,
rozumie i umie stosować pętlę warunkową,
potrafi kontrolować zachowanie obiektów na podstawie jego położenia,
potrafi zmieniać i edytować tło sceny,
potrafi zmieniać i edytować właściwości obiektów,
potrafi wykorzystać losowość w programie,
potrafi konstruować skrypty zawierające zmienną,
umie wysyłać komunikaty i programować reakcje na ich otrzymanie,
rozumie pojęcia zmiennej globalnej i lokalnej,
potrafi zaprojektować prostą grę, w której występują procesy wykonywane równolegle,
potrafi zaimplementować animację, grę w różnych środowiskach,
stosuje różne sposoby przedstawiania algorytmów np. w języku naturalnym, w postaci schematów blokowych, listy kroków,
stosuje przy rozwiązywaniu problemów podstawowe algorytmy wyszukiwania
i porządkowania na zbiorach różnego rodzaju elementów,porównuje efektywność różnych algorytmów, rozwiązań danego problemu,
prezentuje przykłady powiązania informatyki z innymi dziedzinami w sferze pojęć, obiektów oraz algorytmów,
w programach stosuje: instrukcje wejścia/wyjścia, wyrażenia arytmetyczne i logiczne, instrukcje iteracyjne, instrukcje warunkowe, funkcje i procedury z parametrami i bez parametrów oraz odpowiednie struktury danych, zmienne i tablice,
uczeń zna fazy powstawania aplikacji (projektu) takie jak planowanie, opracowywanie rozwiązań dedykowanych konkretnemu użytkownikowi, wdrażanie i testowanie oraz dystrybucja gotowego produktu,
uczeń potrafi wyodrębnić proces powstawania aplikacji (projektu) oraz współpracować przy wieloetapowym przedsięwzięciu.
IV. Metody i formy
Zajęcia z robotyki i programowania dla uczniów z klas IV – VI będą realizowane na zajęciach dodatkowych w ramach kółka informatycznego.
Założone cele będą realizowane poprzez zadania dla ucznia. Zadania te mają przede wszystkim charakter praktyczny. Będą to zajęcia praktyczne polegające na składaniu robotów Lofi według instrukcji dostępnej na tablicy interaktywnej i w tablecie uczniowskim, a także ćwiczenia przy komputerze, poprzedzone niekiedy krótką pogadanką wprowadzającą, pokazem, instruktażem lub prezentacją z wykorzystaniem Technologii informacyjno-komunikacyjnej (TIK). Uczniowie podczas pracy nad robotem pracować będą w grupach trzy-osobowych. Każda grupa będzie miała do dyspozycji trzy tablety oraz oddzielne stanowiska pracy przy komputerach dla każdego ucznia. Jednak najczęściej stosowaną metodą przy wielu zadaniach w celu znalezienia optymalnego rozwiązania będzie zespołowe działanie, czyli praca w grupach.
Głównym zadaniem nauczyciela będzie ukierunkowywanie uczniów w wykonywanych zadaniach, udzielanie wskazówek, zachęcanie uczniów do samodzielnego zdobywania umiejętności programistycznych, kształcenie umiejętności logicznego myślenia u uczniów oraz koordynacja pracą grupy.
1. Formy pracy: indywidualna, w grupach trzy-osobowych, międzygrupowe.
2. Metody pracy będą obejmować:
podająca – wykład, pogadanka, dyskusja,
problemowa – praca z komputerem w środowisku programistycznym, analiza kodu programu, burza mózgów, wyszukiwanie na stronach WWW pomocnych informacji, korzystanie z materiałów dostępnych na portalach do nauki programowania m. in.: wiki.mistrzowiekodowania.pl, logomocja.pl, scratch.mit.edu.,
projektu – praca w środowisku Lofi z robotami – konstruowanie i programowanie robotów z gotowych planów, ich modyfikacja, a także tworzenie własnych projektów,
eksponująca – sterowanie robotem, praca z tabletem, tablicą interaktywną, pokaz, prezentacja prac uczniów.
V. Przewidywane osiągnięcia (korzyści wdrożenia innowacji)
Uczniowie w czasie zajęć koła informatycznego nabędą umiejętności konstruowania robotów oraz wiedzę z podstaw robotyki i programowania. Będą programować samodzielnie złożone roboty Lofi tak, aby zachowywały się zgodnie z oczekiwaniami oraz tworzyć animację
z wykorzystaniem robotów w środowisku Scratch, jak również grę czy prostą animację
w programach Scratch i Logomocja oraz Kodu Game Lab.
Uczniowie nauczą się jak planować, podejmować decyzje, oceniać możliwości
i konsekwentnie realizować określone działania oraz jak współpracować
z grupą dzieląc się swoją wiedzą z rówieśnikami przy realizacji określonego zadania.
Ponadto uczniowie rozwiną swoje umiejętności w zakresie korzystania z różnych źródeł informacji oraz prezentowania wyników swojej pracy w formie elektronicznej.
Programowanie rozwija intelekt, przyczynia się do wzrostu samooceny
i kreatywności dzieci, co w dalszej perspektywie może ułatwić im znalezienie dobrej pracy
w różnych dziedzinach.
VI. Tematyka zajęć
Zagadnienia zostały opracowane w oparciu o podstawę programową kształcenia ogólnego dla II etapu edukacyjnego. Szczegółowa tematyka zajęć zostanie dostosowana do grupy zajęciowej. Zależeć będzie od ilości uczestników, ich preferencji, a także wieku. W grupach młodszych mniejszy nacisk kładziony będzie na programowanie robotów – tworzone algorytmy będą prostsze, a zajęcia skupią się na konstrukcji i poznawaniu działania maszyn. W grupach starszych zaś, programowaniu poświęcona będzie większa uwaga, a tworzone algorytmy zawierać będą pętle, instrukcje warunkowe oraz używać będą zmiennych.
Na zajęciach planowane są następujące projekty:
Składamy własnego pierwszego robota poruszającego się na kołach.
Zapoznanie się z elementami zestawów Lofi Robot.
Zapoznanie z działaniem czujników, jakich będziemy używali podczas budowy robotów.
Poznanie podstawowych modułów elektronicznych i roli jaką rolę pełnią w robocie elementy elektroniczne.
Zapoznanie się ze sposobem programowania robotów.
Jak zaprogramować sterowanie pojazdem w aplikacji LOFI Blocks?
Jak zaprogramować robota, który podczas jazdy będzie potrafił ominąć przeszkody na swojej drodze?
Jak robot wykrywa przeszkody? Jak możemy wykorzystać to do sterowania nim?
Sprawdzimy, które elementy przewodzą przy pomocy własnoręcznie zbudowanego miernika przewodności.
Rozbudowujemy robota poprzez dodanie czujników światła i samodzielnie programujemy w LOFI Blocks autonomicznie działającego robota “światłoluba”.
Tworzymy laserową strzelnicę z naliczaniem punktów.
Konstruujemy robota wykonującego zaprogramowaną sekwencję czynności.
Tworzymy prosty program do nauki języka obcego.
Rozmawiamy z robotem w każdym języku!
Konstruujemy automatycznie otwierającą się bramę.
Konstruujemy prawdziwy sonar, którego używa się na łodziach podwodnych.
Konstruujemy robota, który kieruje głowę do światła.
Konstruujemy prawdziwie praktyczny czujnik parkowania.
Konstruujemy zaawansowany alarm, który wykryje każdego intruza.
Konstruujemy interaktywną lampkę, która będzie zapalać się sama kiedy jest ciemno.
Najmłodsi programują: – Pierwsze kroki w programie Scratch.
Zapoznanie z programem Scratch, poznanie poszczególnych elementów okna programu, ustalenie, czym będziemy się zajmować podczas zajęć. Zapisywanie i otwieranie programu, nadawanie i zmiana nazwy stworzonego skryptu. Uruchamianie i zatrzymywanie skryptu.
Poznanie środowiska pracy:
Poznanie bloczków do tworzenia programu. Korzystanie z szybkiej pomocy.
Podstawowe polecenia programu (wybór duszka, próby stworzenia własnego duszka, wybór gotowego tła, tworzenie, wgrywanie tła, programowanie tła).
Poznanie narzędzi umożliwiających edycję duszka (duplikowanie, wycinanie, zmiana rozmiaru, ukrywanie duszka).
Zmiana wyglądu duszka, dodawanie dźwięków.
Tworzymy swój pierwszy program komputerowy (poruszanie duszka po ekranie, zmiana kolorów, budowanie podstawowych figur geometrycznych).
Tworzymy animowaną kartkę w programie Scratch.
Przygotowanie projektu kartki w edytorze grafiki.
Przeniesienie elementów grafiki do programu Scratch.
Dodanie animacji wybranym elementom grafiki.
Tworzymy grę edukacyjną z zakresu wybranego przedmiotu przez ucznia.
Opracowanie algorytmu na podstawie którego zostanie stworzona gra w programie
Scratch.
Opracowanie zasad rozgrywki.
Przygotowanie mechanizmów i szaty graficznej gry.
Przeniesienie teorii do programu.
Algorytmika i programowanie:
Programowanie w języku Logo.
Poznanie środowiska programu Logomocja – „Żółwiem po ekranie”.
Zapoznanie z budową okna programu Logomocja.
Poznanie Edytora postaci – tworzenie przykładowych rysunków.
Tworzenie animacji w Edytorze postaci.
Poznanie podstawowych poleceń języka Logo i funkcji programu.
Pisanie prostych programów: rysowanie figur geometrycznych, kształtów tj. kwadrat, krzyż. klepsydra; ustawianie kolorów, właściwości pisaka; wypełnianie narysowanych figur.
Tworzenie i zastosowanie procedur – „Od wielokąta do rozety”.
Użycie pętli na przykładzie procedury „Powtórz”.
Tworzenie procedur z parametrami i bez parametrów w języku Logo: przykład rysowania kwadratu, wielokąta, koła.
Poznanie dodatkowych funkcji -„zmieniamy postać żółwia”, „więcej żółwi”, programowanie „Przycisków” – rysowanie domku.
Wykorzystanie zmiennych w programowaniu.
Przykłady procedur wtórnych wzajemnie zależnych – rysowanie gwiazdy, serwety, posadzki, rozety.
Tworzenie animacji z użyciem polecenia „Czekaj”, rysowanie losowo wybranym kolorem.
Stosowanie polecenia „jeżeli” do sprawdzania sytuacji warunkowych.
Samodzielne rysowanie nowej postaci w Edytorze postaci.
Sterowanie więcej niż jedną postacią w programie Logomocja.
Tworzenie własnych gier na podstawie istniejących zasobów środowiska Kodu Game Lab.
Własny projekt: konstrukcja i program zależny wyłącznie od ucznia. W każdym przypadku zbudowane roboty będą programowane w celu wykonywania określonych funkcji
i interakcji z uczniem.
Podstawy robotyki mają na celu rozwijanie kreatywnego i analitycznego myślenia, umiejętności planowania a także polepszania umiejętności manualnych przy samej budowie robotów.
Programując roboty, uczniowie poznają podstawowe idee tworzenia i działania algorytmów oraz działania na zmiennych.
VII. Ewaluacja
W celu uzyskania informacji zwrotnej nauczyciel przeprowadzi:
– ankietę dotyczącą efektywności zajęć,
– rozmowy indywidualne i grupowe z uczniami,
– rozmowy z rodzicami.
Szczegółowa analiza wyników ankiety, przeprowadzonych rozmów oraz wyników klasyfikacji pozwoli ocenić stopień realizacji zamierzonych celów. Działania te pomogą wyciągnąć wnioski, zaplanować pracę i ewentualnie zmodyfikować metody pracy. Podjęta zostanie także decyzja o ewentualnej kontynuacji innowacji w tej grupie.
Wszystkie wyniki i uwagi zostaną opracowane w sprawozdaniu, przedstawione jako podsumowanie działań Radzie Pedagogicznej.
VIII. Spodziewane efekty
Wpływ na uczniów
Zajęcia z robotyki i programowania wpłyną na rozwój uczniów, zachęcą i zmotywują do analitycznego myślenia. Dzieci rozwiną swoje uzdolnienia i zainteresowania, a atrakcyjne zajęcia będą dla nich stanowi
alternatywną możliwoś
spędzenia czasu wolnego z wykorzystaniem technologii informacyjno-komunikacyjnych. Dzieci chętnie będą w nich uczestniczyć. Większość będzie chciała w przyszłym roku kontynuować przygodę z programowaniem.
Wpływ na pracę szkoły
Zajęcia z robotyki i programowania wzbogacą ofertę edukacyjną szkoły. Przyczynią się do budowania pozytywnego wizerunku szkoły wśród dzieci i rodziców, jako nowoczesnej placówki dbającej o rozwój swoich wychowanków, sięgającej po treści ciekawe i bliskie uczniowi, aby wspomagać go w realizacji ciekawych projektów, a tym samym rozwijaniu jego własnych uzdolnień i zainteresowań z wykorzystaniem nowoczesnych technologii. Innowacja podniesienie jakoś
pracy szkoły, pomoże uczniowi odkryć nową pasję, jaką jest programowanie. Dzięki takim programom, szkoła postrzegana będzie jako miejsce przyjazne dziecku dostosowujące się do jego potrzeb.
IX. Podsumowanie
Niniejsza innowacja ma na celu zaprezentowanie korzyści płynących z nauczania robotyki
i programowania na etapie szkoły podstawowej. Zajęcia z robotyki i programowania uczą zaradności, odpowiedzialności za podejmowane decyzje, samodzielności w rozwiązywaniu problemów, a przede wszystkim – kreatywności.
Innowacja zdecydowanie poprawi jakość pracy szkoły. Dzięki takiemu programowi, szkoła postrzegana będzie jako miejsce przyjazne dziecku, gdyż proponuje wzbogaconą ofertę edukacyjną dostosowaną do zmian wynikających z postępu naukowo-technicznego
i przygotowuje absolwenta do życia w społeczeństwie informacyjnym. Wszystko to wpływa na budowanie pozytywnego wizerunku szkoły wśród dzieci i rodziców.
Bibliografia/Netografia:
Ustawa z 7 września 1991 r. o systemie oświaty (tekst jedn.: Dz.U. z 2016 r. poz. 1943 ze zm.)
Kęska Michał „Lubię to!” Podręcznik do informatyki dla klasy czwartej szkoły podstawowej wyd. Nowa Era,
Kęska Michał „Lubię to!”. Podręcznik do informatyki dla klasy piątej szkoły podstawowej” wyd. Nowa Era,
Kęska Michał „Lubię to!” Podręcznik do informatyki dla klasy szóstej szkoły podstawowej wyd. Nowa Era Sp. z o.o.
Grażyna Koba „Lubię to!” Podręcznik do informatyki dla klasy siódmej szkoły podstawowej wyd. Nowa Era Sp. z o.o.
Grażyna Koba „Lubię to!” Podręcznik do informatyki dla klasy ósmej szkoły podstawowej
wyd. Nowa Era Sp. z o.o.