Szkoła Podstawowa im. Żwirki i Wigury w Radoczy

INNOWACJA PEDAGOGICZNA

Robotyka i programowanie

Nazwa szkoły:                     Szkoła Podstawowa im. Żwirki i Wigury w Radoczy

Autor:                                 Dorota Biłka, Katarzyna Graboń

Przedmiot:                           Pozalekcyjne zajęcia robotyki

Rodzaj innowacji:                  metodyczno-programowa

Data wprowadzenia:              luty 2020r.

Data zakończenia:                 czerwiec 2020r.

 

Zakres innowacji:

Adresatami innowacji są uczniowie klasy V-VII.

Czas realizacji innowacji obejmuje luty 2020r-czerwiec 2020r. z możliwością jej kontynuowania w następnym roku szkolnym.

Zajęcia innowacyjne odbywać się będą w ramach kółka informatycznego raz w miesiąca – 2 godz. lekcyjne

 

Motywacja wprowadzenia innowacji:

Innowacja „Robotyka i programowanie” jest odpowiedzią na potrzebę dostosowania kształcenia do zmian wynikających z rozwoju nowoczesnych technologii  i ich wpływu na codzienne życie, a także wyjście naprzeciw wymogom edukacyjnym zawartym w aktualnej podstawie programowej dla II etapu edukacyjnego.

Zajęcia robotyki pomogą uczniom 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 rozwijać ich własne uzdolnienia i zainteresowania.

 

I. 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

1. Innowacja skierowana jest do uczniów klasy V, VI, VII.
2. Główne założenia pracy na innowacyjnych zajęciach:

- rozwijanie kreatywnego i analitycznego myślenia, umiejętności planowania a także polepszania umiejętności manualnych przy samej budowie robotów,

- wykorzystanie środowiska Scratch, EdScratch, EdWare, EdPython, Mindstorms EV3,

- zapoznanie z oprogramowaniem – Scratch, EdScratch, EdWare, EdPython, Mindstorms EV3, umożliwiającym tworzenie własnych algorytmów, jak również korzystanie z prac stworzonych przez innych użytkowników,

- wdrożenie nowych rozwiązań metodycznych i technicznych umożliwiających nabycie przez ucznia kompetencji do realizacji własnych projektów robotów i możliwości ich wykorzystania.

 

III. Cele innowacji

Cel główny:

•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 Scratch, EdScratch, EdWare, EdPython, Mindstorms EV3.

•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:

•tworzy logiczne instrukcje dotyczące codziennych czynności,

•tworzy polecenia do osiągnięcia określonego celu,

•czyta instrukcje (planów budowy robotów),

•konstruuje roboty,

•wykorzystuje programowanie do sterowania robotem lub istotą za pomocą komputera albo smartfonu,

•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 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 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,

•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 – VII będą realizowane na zajęciach pozalekcyjnych.

Założone cele będą realizowane poprzez zadania dla ucznia. Zadania te mają przede wszystkim charakter praktyczny. Będą to zajęcia praktyczne polegające na składaniu robotów Lego WeDo, Edison  i Lego Mindstroms EV3 według instrukcji dostępnej na tkomputerze uczniowskim, a także ćwiczenia, poprzedzone niekiedy krótką pogadanką wprowadzającą, pokazem, instruktażem lub prezentacją z wykorzystaniem Technologii informacyjno-komunikacyjnej (TIK). Uczniowie podczas pracy nad robotem pracować będą w grupach dwu lub trzy-osobowych. Każda grupa będzie miała do dyspozycji stanowiskom komputerowe, zestaw do budowy robota. 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,

•projektu – praca w środowiskach programowania - konstruowanie i programowanie robotów zgotowych planów, ich modyfikacja, a także tworzenie własnych projektów,

•eksponująca – sterowanie robotem, praca z tabletem, komputerem, smartfonem, pokaz, prezentacja prac uczniów.

V. Przewidywane osiągniecia (korzyści wdrożenia innowacji)

Uczniowie w czasie zajęć nabędą umiejętności konstruowania robotów oraz wiedzę z podstaw robotyki i programowania. Będą programować samodzielnie złożone roboty tak, aby zachowywały się zgodnie z oczekiwaniami.

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 Lego WeDo i Mindstroms EV3.

•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?

•Jak zaprogramować robota, który podczas jazdy będzie potrafił ominąć przeszkody na swojej drodze?

•Jak robot wykrywa przeszkody? Jak możemy wykorzystać to do sterowania nim?

•Rozbudowujemy robota poprzez dodanie czujników światła i samodzielnie programujemy  autonomicznie działającego robota “światłoluba”.

•Tworzymy laserową strzelnicę z naliczaniem punktów.

•Konstruujemy robota wykonującego zaprogramowaną sekwencję czynności.

•Tworzymy prosty program do nauki języka obcego.

•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.

•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.

 

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. Oczekiwane 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 możliwość spędzenia czasu wolnego z wykorzystaniem technologii informacyjno-komunikacyjnych.

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.

Robotyka i programowanie autorstwa Katarzyna Grabon