За роботе нема граница

Transkript

1 За роботе нема граница Опис рада При реалузацији часова из предмета Информатика и рачунарство за осми разред, коришћењем ЛЕГО робота, прилично сложено и апстрактно градиво, биће приближено ученицима кроз игру и тимски рад. На тај начин они у пракси примењују стечена знања из програмирања (циклусе и услове приказују кроз кретање робота и на тај начин одмах виде шта су програмирали.) Употребом ЛЕГО робота ученицима је приближен концепт визуелног програмирања, као и традиционални концепт програмирања. Роботика развија широк спектар животних вештина за 21.век, као што су тимски рад и сарадња, али и решавање проблема, доношење одлука, постављање проблема и логичко мишљење. Учењем кроз игру ученици примењују стечена знања из физике, инжењерства и математике. Креирањем различитих апликација за манипулисањем роботима, могуће је поставити ученике у активну позицију и мотивисати их не само да уче како да користе технологију, већ и како да је примењују стичу основна знања из програмирања и СТЕМ (акроним за образовање у области науке Science, технологије (Technology), инжењерство (Engineering) и математике (Math)) предмета и како да та стечена знања и вештине примене у свакодневном животу. Кроз овакве часове, ученици се фокусирају на све области (математика, наука, технологија и инжењерство) у целини, не зато што су вештине и знања у свакој од ових области од суштинског значаја за успех ученика, него зато што су ова поља дубоко имплементирана у стварном животу. На овај начин ученици нејефикасније уче. Кроз реализацију ова четири часа, употребом Лего робота и Лего програма на идеалан начин су ученици потпуно ангажовани на часу. Роботика на часовима, даје занимљив доживљај за ученике, али и поставља темеље за самостално учење не само у формалном образовању, већ и током живота. Ако ученици уживају док уче, много је већа могућност да трајно остане оно што су научили. Постоји много едукативних алата помоћу којих су ученици ангажовани, а има и оних који подучавају истрајност, учења заснована на пројектима и сарадњи. Али, роботика је без премца јер комбинује све ове образовне могућости. За што ефикаснију комуникацију коришћена је и платформа Едмодо. Ова платформа је изабрана, зато што је блиска ученицима, подсећа на фејсбук, па самим тим је била веома брзо прихваћена и коришћена на овим часовима. Примена ове платформе имала

2 је за циљ уважавање искуства ученика у раду на друштвеним мрежама, као основу за стицање и унапређивање знања (учење). На овај начин ученици стичу свест о томе да се ИКТ не мора само користити за забаву, и да учење може бити забавно. Разред У реализацији часова учествују ученици осмог разреда специјализованог математичког одељења. Приликом пријаве и подношења рада, нисам била у могућности да са списка школа, изаберем своју школу, Прву крагујевачку гимназију. Како је Прва крагујевачка гимназија школа у којој се обавља настава и за ученике основних школа, она се сматра и основном и средњом школом. На основу те чињенице, али и уз консулатцију са господином Миланом Војводићем из Сектор за информационо друштво, Министарства трговине, туризма и телекомуникација, a због немогућности да за кратко време допуне листу школа, приликом пријаве рад изабрала сам основну школу Станислав Сремчевић из које долази највећи број ученика осмог разреда који имају посебне способности. Наставни предмет Информатика и рачунарство Наставна тема Програмирање изборни модул Услови за реализацију часова За релизацију свих часова потребан је кабинет са приступом интернету, Лего ЕВ3 и инсталиран Лего програм. Организација пројекта Описани делови овог пројекта се реализују са ученицима осмог разреда, специјализованог математичког одељења. На доњој слици приказана је организација сва четири часа. Прва час Попуњавање ЗЖН табеле (попуњавање колона Знам / Желим да знам / Научио сам) о роботима. Мини предавање: Шта је робот?

3 Тестирање апликације Креирање апликације Пројектни задатак Упознавање ученика са Лего роботом. (У групи истражују компоненте Лего робота) Тестирање компоненти Лего робота. (Испитивање функционалности свих делова Лего робота) Ревидирање табеле ЗЖН Квиз постављен на Едмоду Домаћи рад: Претрага интернета о различитим моделима робота. Тестирање апликације Основни блокови Домаћи рад Креирање апликације Лего програм Циклус Други час Тестирање апликације Подела ученика ЗЖН табела Четвр ти час Роботика нема граница Први час Мини-предавање Лего робот Презентација Едмодо квиз Трећи час Дискусија Услов Креирање апликације Тестирање апликације Други час Дискусија о домаћем задатку. Упознавање ученика са основама Лего софтвера. Креирање првог програма.

4 Демонстрација блока циклуса. Домаћи задатак - Креирање програма. (Постављени задатак на Едмоду) Трећи час Дискусија о постављеним решењима на Едмоду. Подела ученика у групе. Демонстрација блока услова. Израда једноставних примера. Ревидирање примера са предходних часова. Додатни рад за ученике: Конструисање робота - овај корак се реализује на додатној настави. Четврти час Подела ученика у четворке. Израда проблемских задатака (Свака четворка добија проблем, који решава) Презентација урађених решења. Оцењивање ученика Добит Реализацијом свих планираних активностима, ученици пројекта задовољство и успех. креирају активности, испоље и задовоље своја интересовања. изграде самопоуздање и самопоштовање. развијају свој идентитет и осећај независности стекну животне вештине и повећају могућност за запослење развијају поштовање према другима висок степен аутономије ученика и суштинска измена ученикове позиције у настави, сарадња између ученика и наставника и ученика међусобно школа без пасивних ученика - школа активних ученика ученици оспособљени за коришћење различитих извора знања креативне радионице која учи ученике да уче Први час Наставна тема Програмирање

5 Наставна јединица Тип часа Облици рада Циљ Наставне методе Наставна средства и материјали Резултати часа- исходи Корелација Коришћена литература Место реализације Прилози Упознавање ученика са компонентама Лего робота обрада новог градива индивидуални, рад у пару, фронтални рад Јачање свести код ученика о примени науке, технологије, машинства и математике (СТЕМ) у свакодневном животу. Увођењем робота побољшава се настава СТЕМ предмета. Роботи су алат за учење. Они дају ученицима могућност да започну да уче основне визуелног програмирања као и традиционалне концепте као што су услови и понављања. Специфични циљеви: подстицање креативности и иновативног размишљања. дијалошка метода, учење путем игре, демонстрација, минипредавања, дискусија Лего робот, Рачунар, Пројектор, Едмодо платформа, радни листови за изазовима Ученици су подстакнути да размишљају о роботици и примени робота у свакодневном животу. Разумеју начин како робот ради. Умеју да објасне принцип рада компоненти робота (сензора, мотора, процесора). Свесни су да принципе рада робота могу пронаћи у свету који их окружује (аналогија сензора даљине са слепим мишем) Математика, Физика, Технико образовање, Биологија Материјал са интернета Информатички кабинет Табела ЗЖН Предавање наставника о роботима Материјал за истраживање (Компоненете робота) Активности ученика Прва активност је да сваки ученик појединачно попуњава колоне табеле ЗЖН (Знам Желим да знам) o томе колико знају о роботима и њиховој примени у свакодневном животу.ученици појединачно попуљавају прве две колоне. Табела Знам Желим да знам - Научио/ла сам Питања Знам Желим да знам Научио/ла сам Робот је вештачки програмиран мозак који контролише тело?

6 Роботика је наука о роботима, њиховом дизајну, изради и примени. Основни делови робота су покретни делови, мотори, процесор, напајање и сензори. Робот се дефинише као машина која има улаз - информација која долази од сензора. Робот се дефинише као машина која има програм сет инструкција Робот се дефинише као машина која има понашање одговор са улаза или окружења Робот се дефинише као машина која има излаз резултат или производ улаза и програма Робот се дефинише као машина која има тело физички објекат Исак Асимов у чувеној научно - фантастичној новели Ја, робот, из 1942, је дефинисао три закона роботике. Карел Чепек је прва у свету особа која је употребила реч робот у драми Р. У. Р (Rossumovi Univerzální Roboti). После мини предавања наставника о роботима, ученици ревидирају ЗЖН табелу (попуљавају колону Научио/ла сам). На овај начин стичу основна знања о настанку, развоју и примени робота у свакодневном животу. Води се дискусија о примени робота у савременом друштву. Ученици кроз дискусију проналазе примере из свакодневног живота. Следећа активност је заједнички рад на Лего роботу (увођењем Лего робота у предмет Информтика и рачунарство, ученици конкретно примењују знања из програмирања (резултат циклуса, например може бити кретање робота за 2 секунде, или 2 ротације,...)). У групи (од по 6 ученика) упознају се са компонентама Лего робота (мотори, сензори, процесор), истражујући материјал који им је наставник дао. Води се дискусија у групама о проналажењу сличности са природом и природним појавама које нас окружује (где се у природи могу наћи принцип рада сензора.)

7 Упознавањем са компонентама Лего робота ученици продубљују своја знања из биологије, физике и технике. (Кретање мотора, карактеристике сензора (на пример: објашњавање сензора за даљину и упоређивање са слепим мишем)) Објашњење рада ултразвучног сензора: Аналогија оријентације у простору слепог миша и робота Завршна активност на часу је решавање квиза који је наставник поставио на Едмоду. (5 једноставних питања типа спајања појмова, тачно/нетачно и вишеструки избор). Активности наставника Мини предавање у вези са роботима и роботиком. Демонастрација Лего робота. Креирање наставних материјала, креирање квиза.

8 Други час Наставна тема Наставна јединица Тип часа Облици рада Циљ Програмирање Креирање једноствних програма кретање робота (уз коришћење циклуса). комбиновани комбиноновање групног, тимског и индивидуалног Дизајнирање и програмирање робота даје могућност ученицима да уче СТЕМ предмете кроз истраживање дизајна, и различитог понашања акције робота (сложени системи). Примена СТЕМ концепта се заснива на решавању проблема учења. Коришћењем Лего робота, ученици су активно укључени у процесу учења (изналазе проблеме и решавају их), и у току тог процеса код њих се развијају вештине које су неопходне за квалитетан живот и рад у 21. веку. Применом робота и апликација за сакупљање предмета и различитих кретање робота (кретање право, назад, скретања лево десно,...) ученици стичу праву слику о раду индустријских робота. Специфични циљ: подстицање ученика на стицање трајних знања, оспособљавање ученика да стечена теоријска знања успешно и самостално примењују, подстицање ученика да афирмишу сопствена постигнућа. Наставне методе Наставна средства и материјали Резултати часа- исходи Корелација Коришћена литература демонстрација, мини-предавања, дискусија, решавање проблема, практичан рад (израда апликације), СТЕМ концепт Лего робот, Лего програм, Рачунар, Пројектор, Едмодо платформа Ученици знају да креирају једноставну апликацију којом се робот покреће, знају важност провере кода. Уочавају разлику између лошег и добро осмишљеног проблема. Знају да објасне кораке приликом решавања проблема. Свесни су да сваки проблем треба да поделе на мање целине. Знају да презентују нове проблемске ситуације. Сналазе су у претраживању интернета, преузимању ресурса. Математика, Физика, Технико образовање, Енглески језик Материјал са интернета:

9 Место реализације Прилози Информатички кабинет Материјал за изазове Предавање наставника о роботима Материјал за истраживање (Компоненете робота) Домаћи задатак Активности ученика Прва активност која је предвиђена за овај час је анализа домаћег задатка (претрага модела Лего робота). Ученици приказују моделе које су преузели са интернета, износе идеје о употреби и начину коришћења истих. После тога, наставник даје ученицима материјал за овај час у вези са блоковима кретања и приказивања и блок циклуса (повезују знања из седмог разреда). Након проучавања материјала ученици решавају дате проблемске ситуација. На основу датих проблема ученици креирају своје проблемске ситуације и решавају их. Ученици решавају проблеме као што су различита кретања робота која могу представљати симулацију рад индустријских робота у свакодневном животу. Све ове активности ученици раде у групама од 3 ученика. Пример неколико задатака које ученици раде у групама:

10 1. Креирати програм којим ће се робот најпре кретати малом брзином, а затим ће убрзавати. 2. Креирати програм у коме ће се користити три Move Steering блока како би се покренуо робот да се креће три секунде снагом од 50, затим да се окрене за 180 степени, а затим да се врати на почетну тачку. 3. Крерати програм којим ће се робот кретати тако да исцрта квадрат. Решавањем наједноставнијих задатака ученици праве везу између стратегија које користе у решавању свакодневних проблема са стратегијама за решавање задатака које је дао наставник (дељењем проблема на мање целине). На доњој слици дата су нека решења проблема. Креирањем робота који треба да уради најједноставније задатке, ученици показују велику креативност и способност за решавање најразличитијих проблема. Ученици, користе СТЕМ принципе како би решили постављене проблем. Уједно, рад на оваквим задацима код ученика развија тимски дух и осећај припадања. Као чланови тима заједнички изналазе решења проблема, проверавају решења, анализирају и дискутују о могућим решењима, креирају коначно унапређено решење. Приликом решавања проблема ученици развијају стратегију решавања проблема коју карактеришу пет процеса: учествовање у решавању проблема, истраживање проблема, испитивање, креирање решења, и дељење решења. Активности наставника Наставним материјал у вези са блоковима кретања и циклуса. Прати рад ученика.

11 Креирање наставних материјала. Трећи час Наставна тема Наставна јединица Тип часа Облици рада Циљ Наставне методе Наставна средства и материјали Резултати часа- исходи Корелација Коришћена литература Место реализације Прилози Програмирање Креирање једноствних програма - Истраживање околине (употреба сензора и блока услов) вежбање комбиноновање групног, тимског и индивидуалног Примена ЛЕГО ЕВ3 робота у настави пружа могућност да ученици кроз игру и тимски рад на практичан начин примењују стечена знања из програмирања. Ученици креирају једноставан роботски програм и тестирају извршавање креираног програма на ЛЕГО ЕВ3 робота, чиме се код ученика развијају логичко мишљења и разумевање рада појединих практичних склопова и механизама кроз конструкцију и програмирање робота. демонстрација, мини-предавања, дискусија, решавање проблема, практичан рад (израда апликације), СТЕМ концепт Лего робот, Лего програм, Рачунар, Пројектор, Едмодо платформа Ученици уочавају разлику између линијског и разгранатог кода. Знају да објасне разлику између коришћења опција сензора додира, сензора за боју, ултразвучног сензора. Свесни су разлике између блокова Wait и опција сензора. Разумеју сврху ревидирања кода програма.знају да разликују шта су улазне, а шта излазне вредности. Математика, Физика, Технико образовање, Енглески језик Материјал са интернета Информатички кабинет Материјал за изазове Материјал за истраживање (Компоненете робота) Активности ученика Прва активност је да се дискутује и да се демонстрирају решења постављених проблема (Нека од питања за дискусију: Зашто сте користили MOTOR ON за ове изазове? Зашто се користили WAIT FOR блок за ове изазове? Која је разлика између PRESSED, RELEASED and BUMPED? Коришћењем материјала које је постављен на платформи Едмодо ученици у групама израђују једноставније проблеме, ревидирајући решења проблема са прошлог часа.

12 (примена блока петље и услов). Осим решавања једноставних проблема кретања робота ученици креирају апликације којима се демонстрира акција робота након читања различитих вредности постојећих сензора (На овај начин ученици практично могу да виде значење излазних, односно улазних података На пример: Креирати апликацију којим се робот креће пет секунди (улаз 5 секунди, излаз виде кретање робота које траје 5 секунди). У овој активности ученици су подељене у три групе тако да: једна група решава проблем, креира апликацију и демонстрира кретање робота у облику круга или квадрата, друга група решава проблем, креира апликацију и демонстрира кретање робота после употребе сензора додира, трећа решава проблем, креира апликацију и демонстрира кретање робота после употребе ултразвучног сензора. Сви задаци треба да буду повезани са реалним животним искуствима и ангажују ученике у сложенијим активностима (апликације кретања робота, и реакције робота на улазне податке добијене из сензора симулирају рад индустријских робота (заваривање, трака за сортирање), рад робота у војној индустрији, рад савремених помоћних уређаја за особе са инвалидитетом). Осим тога, сложеност проблема ствара потребу да ученик сарађује са другима, где је сваком учесник пружена прилика да одигра улогу у тиму (дизајнер, конструктор, програмер и слично). Активности наставника

13 Материјал у вези са блоком услова. Демонастрација Лего робота. Креирање наставних материјала, креирање квиза. Четврти час Наставна тема Наставна јединица Тип часа Облици рада Циљ Наставне методе Наставна средства и материјали Резултати часа- исходи Корелација Коришћена литература Место реализације Прилози Програмирање Решавање коплекснијих проблема кретање по задатој путањи, сакупљање различитих предмета. вежбање комбиноновање групног, тимског и индивидуалног Коришћењем робота у настави даје ученицима могућност да примене знања која су већ научили, да их вербализују, и да у пракси користе нови вокабулар и писменост коју су изграђивали током часова. Циљ сваког оваквог часа је да ученици решавају проблеме из реалног живота и да науче да сарађују са другима, и тиме развијају и предузетничке вештине које су неопходне младима у данашњем друштву. Прилагођавањем наставе програмирања, увођењем робота у наставу креира се идеално место за потпуно ангажовање ученика на часу. демонстрација, мини-предавања, дискусија, решавање проблема, практичан рад (израда апликације), СТЕМ концепт, вршњачко учење Лего робот, Лего програм, Рачунар, Пројектор, Едмодо платформа Ученици су оспособљени за самостално доношење одлука и преузимање одговорности за сопствени рад и представљање својих постигнућа, оспосебљени су да израде и комплекснију апликацију. Свесни су рада у тиму и јавног представљања својих знања и вештина. Знају да изнесу и креативна и иновативна решења проблема Математика, Физика, Технико образовање, Енглески језик Материјал са интернета Информатички кабинет Материјал за изазове Табела за оцењивање

14 Активности ученика Први корак је анализа и дискусија активности која се реализовала на часу додатне наставе где су ученици конструисали роботе. Дискутује се о проблемима које су имали приликом конструисања робота. После тога почиње креирање комплекснијих проблема. Наставник задаје проблем (један од проблема): Метеор "КингСтоне" се креће ка Земљи и године у 1315 удариће Земљу. Према прорачунима које су урадиле ЕСА и НАСА метеор ће ударити у северну хемисферу. Удар ће бити толико јак да ће се према проценама научника, људска популација смањити за 48%. Како је на Месецу и Марсу откривена вода, и стекли су се услови за колонизацију, биће послата два робота, да испитају терен у циљу одређивања локације за постављање насеља, где ће се преселити људи са угрожених подручја.

15 На основу овог проблема ученици покушавају да: - разумеју проблем - да га поделе на делове - да креирају могуће решење - демонстрирају решење Кроз овакве и сличне примере ученици ће бити спремни за реалне проблемске ситуацијама са којима се могу срести у будућем животу и раду. Ученици креирају од наједноставнијих до сложенијих роботских програма и тестирају извршавање креираних програма на роботу, тиме себи на лакши начин приближавају решавање проблема, јер сваки корак свог решења могу одмах да виде, на тај начин што робот нешто уради (креће се, скреће, подиже руку, стаје на боју, прати линију). Сваки тим бира задатак који симулира коришћење робота у свакодневном животу (било у индустрији, медицини,...), који ће затим презентовати другима. Завршна активност је презентација урађених решења. После презентације, сваки тим на основу утврђених критеријума оцењују друге тимове. Активности наставника Креирање наставних материјала. Прати рад сваког ученика у групи коришћењем табеле за оцењивање. Приликом пријаве и подношења рада, нисам била у могућности да са списка школа, изаберем своју школу, Прву крагујевачку гимназију. Како је Прва крагујевачка гимназија школа у којој се обавља настава и за ученике основних школа, она се сматра и основном и средњом школом. На основу те чињенице, али и уз консулатцију са господином Миланом Војводићем из Сектор за информационо друштво, Министарства трговине, туризма и телекомуникација, a због немогућности да за кратко време допуне листу школа, приликом пријаве рад изабрала сам основну школу Станислав Сремчевић из које долази највећи број ученика осмог разреда који имају посебне способности.