Περίληψη. Εισαγωγή. Λέξεις κλειδιά: Εκπαιδευτική ρομποτική, Lego WeDo, Scratch,

Transcript

1 10 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής Κατασκευή και προγραμματισμός ενός αυτόματου κάδου απορριμμάτων με χρήση του ρομποτικού πακέτου Lego WeDo και της γλώσσας προγραμματισμού Scratch 2.0 Ιακωβίδου Σοφία 1, Μπέκος Νικόλαος 2, Δόντσου Παρασκευή 2 iakovidou@gmail.com, bekos@sch.gr, pdontsou@gmail.com 1 Εκπαιδευτικός Πληροφορικής ΠΕ19, ΜΒΑ, Msc Επιστήμες Αγωγής, 55 ο Δημοτικό Σχολείο Θεσσαλονίκης 2 Εκπαιδευτικός Πληροφορικής ΠΕ19, 2 ο Γυμνάσιο Χαριλάου 3 Εκπαιδευτικός Πληροφορικής ΠΕ19, Msc Πληροφορικής, 4 ο Δημοτικό Σχολείο Πολίχνης Περίληψη Με το εκπαιδευτικό πακέτο ρομποτικής Lego WeDo οι μαθητές της ΣΤ Δημοτικού, στα πλαίσια του πανελλήνιου διαγωνισμού της WRO Hellas «Η δική μου πόλη» που διεξήχθη το σχολικό έτος , κατασκεύασαν έναν έξυπνο κάδο απορριμμάτων που ανοιγοκλείνει αυτόματα. Για την κατασκευή χρησιμοποιήθηκαν δύο από τα τρία ενεργά στοιχεία του πακέτου Lego WeDo, ο αισθητήρας απόστασης και ο κινητήρας. Για τον προγραμματισμό των Lego WeDo στην προκειμένη περίπτωση δε χρησιμοποιήθηκε η εμπορική ειδική γλώσσα προγραμματισμού που περιέχεται στο πακέτο αλλά η δωρεάν online έκδοση της Scratch 2.0. Ο έξυπνος κάδος έχει δύο αυτοματισμούς. Ο πρώτος αυτοματισμός χρησιμοποιεί τον αισθητήρα του ήχου, δηλαδή το μικρόφωνο. Όταν ένας άνθρωπος φωνάξει δυνατά ή χτυπήσει παλαμάκια τότε ο κάδος ανοίγει αυτόματα για 3 δευτερόλεπτα και μετά κλείνει μόνος του. Ο δεύτερος αυτοματισμός χρησιμοποιεί τον αισθητήρα απόστασης. Αυτός ο αισθητήρας είναι τοποθετημένος στην κορυφή του κάδου και ελέγχει αν γέμισε από σκουπίδια. Όταν ο κάδος γεμίσει, τότε δεν ανοίγει ξανά αλλά ειδοποιεί τον χρήστη με το ακόλουθο ηχητικό μήνυμα: «Είμαι γεμάτος. Πήγαινε σε άλλον κάδο». Λέξεις κλειδιά: Εκπαιδευτική ρομποτική, Lego WeDo, Scratch, Εισαγωγή Η Scratch είναι μια γλώσσα οπτικού προγραμματισμού που επιτρέπει σε μικρά παιδιά δημοτικού να δημιουργήσουν εύκολα, γρήγορα και διασκεδαστικά διαδραστικά προγράμματα. Στα πλεονεκτήματά της συγκαταλέγονται το εξελληνισμένο περιβάλλον καθώς και η χρήση ψηφίδων διαφορετικών χρωμάτων που συνδυάζονται έτσι μεταξύ τους ώστε να μην υπάρχουν συντακτικά λάθη. Το εκπαιδευτικό πακέτο ρομποτικής Lego Wedo αποτελείται από τρία ενεργά στοιχεία, έναν αισθητήρα απόστασης, ένα αισθητήρα κλίσης και έναν κινητήρα. (Νικολός κ.ά, 2011) Τα ενεργά στοιχεία μπορούν να συνδυαστούν με τα συνηθισμένα τουβλάκια lego, να προγραμματιστούν στη Scratch και να δώσουν ζωή στις δημιουργίες των παιδιών. Ο συνδυασμός της χρήσης της Scratch (software) και του πακέτου Lego WeDo (hardware) αποτελεί ένα απτό παράδειγμα εποικοδομιστικής μάθησης, όπου ο μαθητής μετατρέπεται σε πρωταγωνιστή της μαθησιακής διαδικασίας ο οποίος μαθαίνει ενεργώντας ο ίδιος. (Olabe et al, 2011) Πιο συγκεκριμένα, η υποκείμενη θεωρία μάθησης είναι ο κατασκευαστικός εποικοδομισμός ή κονστρουκτιβισμός.(papert, 1991) Ο Papert τόνισε ότι η μάθηση συμβαίνει κυρίως μέσα από το σχεδιασμό και την κατασκευή πραγματικών αντικειμένων που είναι σημαντικά και έχουν νόημα για εμάς προσωπικά. Κατά συνέπεια, όταν ο ηλεκτρονικός υπολογιστής χρησιμοποιείται για εκπαιδευτικούς λόγους, θα πρέπει να θεωρείται ως ένα εργαλείο σχεδιασμού και δημιουργίας σημαντικών αντικειμένων (Resnick, 2002) Σύμφωνα με τον κατασκευαστικό εποικοδομισμό, ο εκπαιδευτικός πρέπει να δημιουργεί ένα μαθησιακό περιβάλλον που ευνοεί την κοινωνική αλληλεπίδραση και παρέχει τη δυνατότητα επίλυσης αυθεντικών προβλημάτων. Ένα άτομο που βρίσκεται σε συνθήκες μάθησης στα πλαίσια του κατασκευαστικού εποικοδομισμού φτιάχνει κατασκευές, ενώ ταυτόχρονα «κατασκευάζει» γνώσεις (Noss & Hoyles, 2006) Ακριβώς επειδή η Εκπαιδευτική Ρομποτική συμβάλλει στην ανάπτυξη ενός πλήθους δεξιοτήτων, τα τελευταία χρόνια κερδίζει έδαφος τόσο στην Πρωτοβάθμια όσο και στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση στη χώρα μας. Τα αποτελέσματα μιας έρευνας δράσης που πραγματοποιήθηκε σε ελληνικό δημοτικό σχολείο καταδεικνύουν ότι η εκπαιδευτική ρομποτική συμβάλει στην ενίσχυση της αυτοεκτίμησης των μαθητών, της δημιουργικότητας καθώς και στην ανάπτυξη κοινωνικών-επικοινωνιακών δεξιοτήτων. (Αναγνωστάκης Σ. & Μακράκης Β., 2010) Επίσης αναπτύσσει την κριτική σκέψη και καλλιεργεί τη διορατικότητα και την πρωτοτυπία. (Καγκάνη κ.ά, 2006) H κατασκευή και o προγραμματισμός ενός ρομπότ εμπεριέχουν µια σειρά από ετερογενείς παραμέτρους όπως: το τεχνικό σχέδιο για την κατασκευή του ρομπότ, τις καλές τέχνες για την αισθητική προσέγγιση της ρομποτικής κατασκευής, την τεχνολογία για το σύνολο της δημιουργίας, κλπ. Συνεπώς, το ρομπότ ως περιφερειακή συσκευή επιτρέπει τη διεύρυνση της αντίληψης που έχουν οι μαθητές για την πληροφορική και τις ΤΠΕ, επιτρέποντάς τους να αναπτύξουν τη λογική τους προγραµµατίζοντας τις κινήσεις του. (Τσοβόλας, 2006)

2 2 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Σύντομη περιγραφή του διδακτικού σεναρίου Το συγκεκριμένο σενάριο υλοποιήθηκε με 6 μαθητές της ΣΤ Δημοτικού στα πλαίσια της συμμετοχής τους στον πρώτο Πανελλήνιο Διαγωνισμό της WRO Hellas για μαθητές Δημοτικού με θέμα «Η δική μου πόλη». Οι μαθητές παρέμεναν στο σχολείο μετά το τέλος των μαθημάτων, σε εθελοντική βάση και με την έγγραφη συγκατάθεση των γονέων τους. Το διδακτικό σενάριο σχετίζεται άμεσα τόσο με το Διαθεματικό Ενιαίο Πλαίσιο Προγράμματος Σπουδών (Δ.Ε.Π.Π.Σ.) για την Πληροφορική, όσο και με το πρόγραμμα σπουδών των νέων διδακτικών αντικειμένων που έχουν εισαχθεί στα ολοήμερα δημοτικά σχολεία που λειτουργούν με το Ενιαίο Αναμορφωμένο Εκπαιδευτικό Πρόγραμμα (ΕΑΕΠ) (ΦΕΚ 1139/ ). Σύμφωνα με το αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών για τον Πληροφορικό Γραμματισμό στο Δημοτικό, ο προγραμματισμός του υπολογιστή (Ενότητα: Διερευνώ, ανακαλύπτω και λύνω προβλήματα με ΤΠΕ) περιλαμβάνεται στους βασικούς άξονες μαθησιακών στόχων του Π.Σ. Πληροφορικής. Ειδικότερα, σύμφωνα με το αναλυτικό ΠΣ βασικός στόχος της υποενότητας «Προγραμματίζω τον υπολογιστή μου» (12 ώρες) είναι η κωδικοποίηση αλγορίθμων σε προγραμματιστικό περιβάλλον και η ανάπτυξη μικρών εφαρμογών με χρησιμοποίηση ενός εκπαιδευτικού περιβάλλοντος οπτικού προγραμματισμού. Στο προτεινόμενο εκπαιδευτικό υλικό συγκαταλέγεται και η γλώσσα Scratch. Στην υποενότητα «Υλοποιώ σχέδια έρευνας με ΤΠΕ» (18 ώρες) προτείνεται η διενέργεια ομαδικών και αυθεντικών εργασιών με θεματολογία που εντάσσεται σε ένα νοηματοδοτούμενο πλαίσιο δραστηριοτήτων της σχολικής και κοινωνικής ζωής. Η εκπαιδευτική ρομποτική συγκαταλέγεται στις ενδεικτικές προτάσεις του Π.Σ. για τη συγκεκριμένη υποενότητα. Το παρόν σενάριο μπορεί επίσης να υλοποιηθεί στα πλαίσια της διδασκαλίας των ΤΠΕ στο Ολοήμερο Δημοτικό στις Ε-ΣΤ Δημοτικού και συγκεκριμένα στην θεματική ενότητα «Προγραμματίζω και ελέγχω». Στην ενότητα αυτή προτείνεται η χρήση συστημάτων οπτικοποίησης στα οποία συγκαταλέγεται και η scratch. Για την εφαρμογή του σεναρίου προαπαιτούνται κάποιες γνώσεις σχετικά με τη γλώσσα Scratch και τη χρήση των ενεργών στοιχείων του ρομποτικού πακέτου Lego WeDo. Συγκεκριμένα, ως προς τα Lego WeDo οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν πώς συνδέεται μια κατασκευή Lego με τον υπολογιστή, πώς προγραμματίζεται ο κινητήρας και πώς χρησιμοποιούνται οι αισθητήρες απόστασης και ήχου. Ως προς τη γλώσσα Scratch οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν τις βασικές συνιστώσες της δηλαδή μορφή, κοστούμι, σκηνή, δημιουργία σεναρίων, χρήση απλών εντολών, εκτέλεση εφαρμογής. Το μάθημα πραγματοποιήθηκε στο σχολικό εργαστήριο πληροφορικής. Το πρώτο φύλλο εργασίας που αφορά στην κατασκευή του ρομπότ πραγματοποιήθηκε σε ένα μεγάλο τραπέζι στο εργαστήριο. Με την καθοδήγηση του εκπαιδευτικού, οι μαθητές ανέλαβαν ρόλους. Ορισμένοι έβρισκαν τα απαραίτητα κομμάτια, άλλοι συναρμολόγησαν επιμέρους τμήματα και άλλοι είχαν επιφορτιστεί με την τελική συναρμολόγηση της κατασκευής. Στο δεύτερο φύλλο εργασίας οι έξι μαθητές μοιράστηκαν σε δύο υπολογιστές. Η μία ομάδα ασχολήθηκε με τον προγραμματισμό των αυτοματισμών στη Scratch και η δεύτερη ομάδα με τον προγραμματισμό του αντίστοιχου animation στη Scratch. Με την ολοκλήρωση του δεύτερου φύλλου εργασίας οι μαθητές υλοποίησαν τον αυτοματισμό του ήχου, δηλαδή προγραμμάτισαν τον κάδο απορριμμάτων, καθώς και τη μορφή κάδος στη Scratch, να ανοίγει για 3 δευτερόλεπτα όταν ένας μαθητής μιλήσει δυνατά στο μικρόφωνο. Στην επέκταση του σεναρίου, πρέπει το hub της lego να είναι συνδεδεμένο με τον υπολογιστή, οπότε μόνο ένας υπολογιστής μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Εδώ έγινε χρήση βιντεοπροβολέα προκειμένου όλοι οι μαθητές να βλέπουν το πρόγραμμα και να διατυπώνουν τις προτάσεις τους για την ολοκλήρωσή του. Στην επέκταση του σεναρίου οι μαθητές χρησιμοποίησαν δομή ελέγχου για να ελέγξουν αν ο κάδος γέμισε από απορρίμματα. Στην περίπτωση αυτή, προγραμμάτισαν τον κάδο ρομπότ και το αντίστοιχο animation να μην ανοίγει πλέον αλλά να ειδοποιεί με ηχητικό μήνυμα τον χρήστη ότι γέμισε. Ο ρόλος του εκπαιδευτικού-προπονητή κατά τη διάρκεια υλοποίησης του σεναρίου ήταν υποστηρικτικός-καθοδηγητικός (scaffolding). Όταν συνέβαιναν λανθασμένοι χειρισμοί ο εκπαιδευτικός ενθάρρυνε τους μαθητές να εντοπίσουν τα αίτια του λάθους και τους καθοδηγούσε στην επιδιόρθωσή του. Επιπρόσθετα, λειτουργούσε ως διαμεσολαβητής διαμορφώνοντας μια κουλτούρα αλληλοσεβασμού και συνεργασίας αλλά και παρεμβαίνοντας σε εκείνες τις περιπτώσεις που οι μαθητές δεν μπορούσαν μόνοι τους να επιλύσουν τις διαφωνίες τους. Όσο προχωρούσε η υλοποίηση του σεναρίου και βελτιωνόταν η λειτουργία της ομάδας ο διαμεσολαβητικός ρόλος του εκπαιδευτικού υποχωρούσε. Για την αξιολόγηση των γνωστικών στόχων και των στόχων ανάπτυξης δεξιοτήτων, χρησιμοποιήθηκε η σχάρα (rubric) του σεναρίου, με διαβάθμιση «Μη ικανοποιητικά», «Μέτρια» και «Ικανοποιητικά» αναφορικά με: (α) τη δυνατότητα ακολούθησης των οδηγιών και ολοκλήρωσης μιας κατασκευής lego, (β) τη δυνατότητα ενεργοποίησης του κινητήρα του πακέτου Lego WeDo για συγκεκριμένο χρόνο και προς τη σωστή κατεύθυνση, (γ) τη δυνατότητα πειραματισμού και τροποποίησης τόσο της κατασκευής όσο και του προγράμματος της Scratch με στόχο την επίτευξη του επιθυμητού αποτελέσματος,. Στο τέλος ζητήθηκε η αυτοαξιολόγηση των μαθητών ως προς τη στάση τους απέναντι στη ρομποτική καθώς και ως προς την ομαδικότητα και τη συνεργασία. Οι μαθητές συμπλήρωσαν μια σχετική σχάρα (rubric) με διαβάθμιση «Μη ικανοποιητικά», «Μέτρια» και «Ικανοποιητικά». Συμπεράσματα Οι μαθητές από την αρχή ενθουσιάστηκαν με την ρομποτική. Ήταν ήδη εξοικειωμένοι και αγαπούσαν τα lego, οπότε ο προγραμματισμός των Lego WeDo ήρθε σαν μια φυσική εξέλιξη του παιχνιδιού τους. Ενθουσιάστηκαν με το γεγονός ότι η Scratch μπορεί να δώσει κίνηση και ζωή στα αγαπημένα τους lego. Στο πρώτο φύλλο εργασίας οι μαθητές ένιωθαν ότι έπαιζαν και όχι ότι συμμετείχαν σε μάθημα πληροφορικής. Ωστόσο, παρουσιάστηκαν αρχικά δυσκολίες ως προς το συντονισμό της ομάδας στη φάση της κατασκευής αλλά ξεπεράστηκαν σχετικά γρήγορα. Η υλοποίηση του δεύτερου φύλλου εργασίας δεν παρουσίασε ιδιαίτερες

3 3 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές δυσκολίες. Οι μαθητές εύκολα κατανόησαν τη λειτουργία του αισθητήρα ήχου, χρησιμοποίησαν με ευκολία τον τελεστή σύγκρισης και ανταποκρίθηκαν με επιτυχία στην χρήση των εντολών προγραμματισμού του κινητήρα. Στην επέκταση του σεναρίου, οι μαθητές δυσκολεύτηκαν, όπως ήταν αναμενόμενο, με τη χρήση της μεταβλητής. Αναφορές Οι βιβλιογραφικές και δικτυογραφικές αναφορές δίνονται στην ενότητα 15 με τίτλο Χρήση Εξωτερικών Πηγών του Παραρτήματος

4 4 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Σενάριο: Κατασκευή και προγραμματισμός ενός αυτόματου κάδου απορριμμάτων με χρήση του ρομποτικού πακέτου Lego WeDo και της γλώσσας προγραμματισμού Scratch Τίτλος εκπαιδευτικού σεναρίου: Κατασκευή και προγραμματισμός ενός αυτόματου κάδου απορριμμάτων με χρήση του ρομποτικού πακέτου Lego WeDo και της γλώσσας προγραμματισμού Scratch Εκτιμώμενη διάρκεια εκπαιδευτικού σεναρίου 2 διδακτικές ώρες. 3. Ένταξη του διδακτικού σεναρίου στο πρόγραμμα σπουδών/προαπαιτούμενες γνώσεις Το συγκεκριμένο σενάριο εφαρμόστηκε σε 6 μαθητές της ΣΤ Δημοτικού στα πλαίσια της συμμετοχής τους στον πρώτο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Εκπαιδευτικής Ρομποτικής της WRO Hellas για μαθητές Δημοτικού με θέμα «Η δική μου πόλη». Οι μαθητές παρέμεναν στο σχολείο μετά το τέλος των μαθημάτων, σε εθελοντική βάση και με την έγγραφη συγκατάθεση των γονέων τους. Το διδακτικό σενάριο σχετίζεται άμεσα τόσο με το Διαθεματικό Ενιαίο Πλαίσιο Προγράμματος Σπουδών (Δ.Ε.Π.Π.Σ.) για την Πληροφορική, όσο και με το πρόγραμμα σπουδών των νέων διδακτικών αντικειμένων που έχουν εισαχθεί στα ολοήμερα δημοτικά σχολεία που λειτουργούν με το Ενιαίο Αναμορφωμένο Εκπαιδευτικό Πρόγραμμα (ΕΑΕΠ) (ΦΕΚ 1139/ ). Σύμφωνα με το αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών για τον Πληροφορικό Γραμματισμό στο Δημοτικό, ο προγραμματισμός του υπολογιστή (Ενότητα: Διερευνώ, ανακαλύπτω και λύνω προβλήματα με ΤΠΕ) περιλαμβάνεται στους βασικούς άξονες μαθησιακών στόχων του Π.Σ. Πληροφορικής. Ειδικότερα, σύμφωνα με το αναλυτικό ΠΣ βασικός στόχος της υποενότητας «Προγραμματίζω τον υπολογιστή μου» (12 ώρες) είναι η κωδικοποίηση αλγορίθμων σε προγραμματιστικό περιβάλλον και η ανάπτυξη μικρών εφαρμογών με χρησιμοποίηση ενός εκπαιδευτικού περιβάλλοντος οπτικού προγραμματισμού. Στο προτεινόμενο εκπαιδευτικό υλικό συγκαταλέγεται και η γλώσσα Scratch. Στην υποενότητα «Υλοποιώ σχέδια έρευνας με ΤΠΕ» (18 ώρες) προτείνεται η διενέργεια ομαδικών και αυθεντικών εργασιών με θεματολογία που εντάσσεται σε ένα νοηματοδοτούμενο πλαίσιο δραστηριοτήτων της σχολικής και κοινωνικής ζωής. Η εκπαιδευτική ρομποτική συγκαταλέγεται στις ενδεικτικές προτάσεις του Π.Σ. για τη συγκεκριμένη υποενότητα. Το παρόν σενάριο μπορεί επίσης να υλοποιηθεί στα πλαίσια της διδασκαλίας των ΤΠΕ στο Ολοήμερο Δημοτικό στις Ε-ΣΤ Δημοτικού και συγκεκριμένα στην θεματική ενότητα «Προγραμματίζω και ελέγχω». Στην ενότητα αυτή προτείνεται η χρήση συστημάτων οπτικοποίησης στα οποία συγκαταλέγεται και η scratch. Για την εφαρμογή του σεναρίου προαπαιτούνται κάποιες γνώσεις σχετικά με τη γλώσσα Scratch και τη χρήση των ενεργών στοιχείων του ρομποτικού πακέτου lego wedo. Συγκεκριμένα, ως προς τα lego wedo οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν πώς συνδέεται μια κατασκευή lego με τον υπολογιστή, πώς προγραμματίζεται ο κινητήρας και πώς χρησιμοποιούνται οι αισθητήρες απόστασης και ήχου. Ως προς τη γλώσσα Scratch οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν τις βασικές συνιστώσες της δηλαδή μορφή, ενδυμασία, σκηνή, δημιουργία σεναρίων, χρήση απλών εντολών, εκτέλεση εφαρμογής. 4. Σκοποί και στόχοι του εκπαιδευτικού σεναρίου Σκοπός του σεναρίου είναι οι μαθητές να κατασκευάσουν με κομμάτια lego έναν «έξυπνο» κάδο απορριμμάτων. Ο κάδος θα ανοίγει κάθε φορά που οι μαθητές θα του δίνουν αντίστοιχη φωνητική εντολή από το μικρόφωνο και ταυτόχρονα δεν έχει γεμίσει με απορρίμματα. Όταν ο κάδος γεμίσει δε θα πρέπει να ξανανοίξει αλλά να ειδοποιήσει τον χρήστη με ηχητικό μήνυμα ότι είναι γεμάτος. Όλα όσα πραγματοποιεί το ρομπότ-κάδος θα πρέπει να υλοποιούνται ταυτόχρονα και στο πρόγραμμα στη Scratch. (διαδραστικότητα) Οι διδακτικοί στόχοι του σεναρίου διακρίνονται σε γνωστικούς, σε στόχους απόκτησης δεξιοτήτων και σε κοινωνικούς/υιοθέτησης στάσεων. Πιο συγκεκριμένα, Σε επίπεδο γνώσεων οι μαθητές θα πρέπει μετά την ολοκλήρωση της διδασκαλίας να είναι σε θέση: να αναγνωρίζουν τις βασικές εντολές που αφορούν στον προγραμματισμό των ενεργών στοιχείων του lego wedo. να επιλέγουν τις κατάλληλες εντολές στην επίλυση ενός απλού προβλήματος να εξηγούν τα βήματα που ακολούθησαν για την επίλυση ενός απλού προβλήματος Σε επίπεδο δεξιοτήτων οι μαθητές θα πρέπει μετά την ολοκλήρωση της διδασκαλίας να είναι σε θέση : Να ακολουθούν τις οδηγίες με τη σειρά και να κατασκευάζουν έναν κάδο απορριμμάτων με lego.

5 5 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Να πειραματίζονται και να αλλάζουν τόσο την κατασκευή όσο και το πρόγραμμα της Scratch για να επιτύχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα. Να ενεργοποιούν τον κινητήρα του πακέτου lego wedo για συγκεκριμένο χρόνο και προς τη σωστή κατεύθυνση Να ενεργοποιούν ή να απενεργοποιούν τον κινητήρα του πακέτου lego wedo ανάλογα με την τιμή του αισθητήρα απόστασης και του αισθητήρα ήχου. Να προγραμματίζουν τη μορφή κάδος στη Scratch η οποία θα ανοιγοκλείνει ταυτόχρονα με τον κάδο-ρομπότ. Σε επίπεδο στάσεων οι μαθητές θα πρέπει μετά την ολοκλήρωση της διδασκαλίας: Να αναπτύξουν θετική διάθεση απέναντι στην ρομποτική Να αναπτύξουν την ομαδικότητα και τη συνεργασία Να αντιληφθούν τη σπουδαιότητα και τις χρήσεις της ρομποτικής στη ζωή του σημερινού ανθρώπου 5. Περιγραφή του εκπαιδευτικού σεναρίου Το σενάριο αποτελείται από 2 φύλλα εργασίας που υλοποιούνται σε δύο διδακτικές ώρες. Το πρώτο φύλλο εργασίας αφορά στην κατασκευή του ρομπότ με τα lego. Ο χρόνος υλοποίησής του εξαρτάται αφενός από την εξοικείωση των μαθητών με τις κατασκευές lego και αφετέρου από το πόσο καλά συνεργάζονται οι μαθητές μεταξύ τους. Ωστόσο τα περισσότερα παιδιά αυτής της ηλικίας είναι επαρκώς εξοικειωμένα με τα lego και αναμένεται να ολοκληρώσουν την κατασκευή σε μια διδακτική ώρα. Το δεύτερο φύλλο εργασίας αφορά στον προγραμματισμό της κατασκευής με Scratch. Οι μαθητές χωρίζονται σε 2 ομάδες. Η μία ομάδα αναλαμβάνει να προγραμματίσει τον κάδο ρομπότ ώστε να ανοιγοκλείνει όταν ο χρήστης μιλήσει δυνατά στο μικρόφωνο. Η δεύτερη ομάδα αναλαμβάνει να αναπαραστήσει ταυτόχρονα τη λειτουργία του ρομπότ με αντίστοιχο animation στη Scratch. Στο δεύτερο φύλλο εργασίας υπάρχουν και επιπρόσθετες δραστηριότητες με στόχο οι μαθητές να προγραμματίσουν τον κάδο να μην ανοίγει όταν ο αισθητήρας απόστασης τους δώσει το μήνυμα ότι ο κάδος είναι γεμάτος από απορρίμματα. 6. Επιστημολογική προσέγγιση και εννοιολογική ανάλυση θέματα θεωρίας του εκπαιδευτικού σεναρίου Η Scratch είναι μια γλώσσα οπτικού προγραμματισμού που επιτρέπει σε μικρά παιδιά δημοτικού να δημιουργήσουν εύκολα, γρήγορα και διασκεδαστικά διαδραστικά προγράμματα. Στα πλεονεκτήματά της συγκαταλέγονται το εξελληνισμένο περιβάλλον καθώς και η χρήση ψηφίδων διαφορετικών χρωμάτων που συνδυάζονται έτσι μεταξύ τους ώστε να μην υπάρχουν συντακτικά λάθη. Το εκπαιδευτικό πακέτο ρομποτικής Lego WeDo αποτελείται από τρία ενεργά στοιχεία, έναν αισθητήρα απόστασης, ένα αισθητήρα κλίσης και έναν κινητήρα. (Νικολός κ.ά, 2011) Τα ενεργά στοιχεία μπορούν να συνδυαστούν με τα συνηθισμένα τουβλάκια lego, να προγραμματιστούν στη Scratch και να δώσουν ζωή στις δημιουργίες των παιδιών. Η συνδυασμένη χρήση του Scratch και WeDo στη δημιουργία των ρομποτικών έργων αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα στο πρότυπο του κατασκευαστικού εποικοδομισμού, όπου ο μαθητής μετατρέπεται σε πρωταγωνιστή της μαθησιακής διαδικασίας ο οποίος μαθαίνει ενεργώντας ο ίδιος. (Olabe et al, 2011) Ακριβώς επειδή η Εκπαιδευτική Ρομποτική συμβάλλει στην ανάπτυξη ενός πλήθους δεξιοτήτων, τα τελευταία χρόνια κερδίζει έδαφος τόσο στην Πρωτοβάθμια όσο και στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. Τα αποτελέσματα μιας έρευνας δράσης που πραγματοποιήθηκε σε ελληνικό δημοτικό σχολείο καταδεικνύουν ότι η εκπαιδευτική ρομποτική συμβάλει στην ενίσχυση της αυτοεκτίμησης των μαθητών, της δημιουργικότητας καθώς και στην ανάπτυξη κοινωνικών-επικοινωνιακών δεξιοτήτων. (Αναγνωστάκης Σ. & Μακράκης Β., 2010) Επίσης αναπτύσσει την κριτική σκέψη και καλλιεργεί τη διορατικότητα και την πρωτοτυπία. (Καγκάνη κ.ά, 2006) Στο ακόλουθο σχήμα (Kabatova, 2010) απεικονίζονται οι δεξιότητες που μπορούν να αναπτύξουν οι μαθητές που ασχολούνται με δραστηριότητες εκπαιδευτικής ρομποτικής.

6 6 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Να σχεδιάζω (κατασκευή, μηχανική, τέχνη) Να προγραμματίζω (αλγοριθμική) Να ελέγχω Να επανασχεδιάζω Η κατασκευή ενός ρομπότ σημαίνει Σκέψη εντός πλαισίου ακρίβεια οπτικοποίηση σχεδιασμός δοκιμή χειρισμός δεδομένων μεταγνωστικές δεξιότητες Η Εκπαιδευτική Ρομποτική αναπτύσσει συνεργασία ομαδική εργασία αυτοεκτίμηση υπευθυνότητα αμοιβαία μάθηση Κοινωνικές δεξιότητες Επίλυση προβλημάτων ορισμός προβλήματος επαναληψιμότητα αποσφαλμάτωση ανάλυση προβλήματος εύρεση αναλογιών ευριστικοί αλγόριθμοι μαθαίνω από τα λάθη δοκιμή και σφάλμα Σχήμα 1: Οι δραστηριότητες της ΕΡ μπορούν να αναπτύξουν πολλές ικανότητες H κατασκευή και o προγραμματισμός ενός ρομπότ εμπεριέχουν µια σειρά από ετερογενείς παραμέτρους όπως: το τεχνικό σχέδιο για την κατασκευή του ρομπότ, τις καλές τέχνες για την αισθητική προσέγγιση της ρομποτικής κατασκευής, την τεχνολογία για το σύνολο της δημιουργίας, κλπ. Συνεπώς, το ρομπότ ως περιφερειακή συσκευή επιτρέπει τη διεύρυνση της αντίληψης που έχουν οι μαθητές για την πληροφορική και τις ΤΠΕ, επιτρέποντάς τους να αναπτύξουν τη λογική τους προγραµµατίζοντας τις κινήσεις του. (Τσοβόλας, 2006) 7. Χρήση Η.Υ. και γενικά ψηφιακών μέσων για το εκπαιδευτικό σενάριο Το σενάριο υλοποιήθηκε στο σχολικό εργαστήριο πληροφορικής. Οι μαθητές είχαν ανά τρεις έναν υπολογιστή και ένα πακέτο Lego WeDo ήταν διαθέσιμο για όλους. Το κόστος ενός πακέτου Lego WeDo ανέρχεται σε 150 (πλέον ΦΠΑ) Επίσης υπήρχε ένας κεντρικός υπολογιστής με βιντεοπροβολέα ο οποίος χρησιμοποιήθηκε στις δραστηριότητες επέκτασης του σεναρίου. Σε όλους τους υπολογιστές υπήρχε εγκατεστημένο το περιβάλλον προγραμματισμού Scratch 2.0 καθώς και ένας λογαριασμός στην online έκδοση της Scratch Αναπαραστάσεις των μαθητών/πρόβλεψη δυσκολιών στο εκπαιδευτικό σενάριο Οι μαθητές είχαν ήδη παρακολουθήσει 6 ωριαίες (60λεπτες) συνεδρίες εκπαιδευτικής ρομποτικής ενώ γνώριζαν σε ικανοποιητικό βαθμό τη Scratch Οι μαθητές αναμένεται να δυσκολευτούν να κατανοήσουν την έννοια της μεταβλητής. Επίσης αναμένεται μικρή δυσκολία στην χρήση του λογικού τελεστή και. Επιπρόσθετα μπορεί να προκύψουν τεχνικές δυσκολίες κυρίως ως προς τη χρήση του κινητήρα στη Scratch. Γι αυτό προτείνεται η χρήση της online έκδοσης της Scratch 2.0 σε web browser Mozilla Firefox. 9. Διδακτικό συμβόλαιο Δεδομένου ότι υπήρχε μόνο ένα ρομποτικό πακέτο με το οποίο έπρεπε να εργαστούν και οι έξι μαθητές, κρίθηκε απαραίτητος ο χωρισμός τους σε ομάδες για την υλοποίηση των δύο πρώτων φύλλων εργασίας. Στο πρώτο φύλλο εργασίας η μία ομάδα αναλαμβάνει την εύρεση των κατάλληλων κομματιών lego ενώ η δεύτερη ομάδα τα συναρμολογεί. Στο δεύτερο φύλλο εργασίας συγκροτούνται πάλι δύο ομάδες μαθητών. Η πρώτη ομάδα επιφορτίζεται με τον προγραμματισμό του animation στη Scratch ενώ η δεύτερη ομάδα με τον προγραμματισμό του κάδου. Στο τρίτο φύλλο εργασίας πρέπει το hub της lego να είναι συνδεδεμένο με τον υπολογιστή οπότε μόνο ένας υπολογιστής μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Εδώ συνίσταται η προβολή της οθόνης του υπολογιστή με βιντεοπροτζέκτορα προκειμένου όλοι οι μαθητές να βλέπουν το πρόγραμμα και να διατυπώνουν τις προτάσεις τους για την ολοκλήρωσή του. Η αποδοχή των ρόλων των μαθητών είναι ιδιαίτερα σημαντική για την υλοποίηση του σεναρίου. Συνήθως η ανάθεση των ρόλων γίνεται σύμφωνα με τα ενδιαφέροντα των μαθητών χωρίς να προκύψουν ιδιαίτερες δυσκολίες. Σε περίπτωση όμως που δεν υπάρχει αποδοχή των προτεινόμενων ρόλων προτείνεται η κλήρωση των ρόλων, διαδικασία που εκλαμβάνεται ως δίκαιη και άρα αποδεκτή

7 7 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές από τους μαθητές. Σε ιδανικές συνθήκες πάντως, το σενάριο προτείνεται να υλοποιηθεί με ένα ρομποτικό πακέτο ανά 3 μαθητές, προκειμένου όλοι οι μαθητές να εμπλακούν ενεργά σε όλα τα στάδια υλοποίησης του σεναρίου 10. Υποκείμενη θεωρία μάθησης Η υποκείμενη θεωρία μάθησης είναι ο εποικοδομισμός και πιο συγκεκριμένα ο κατασκευαστικός εποικοδομισμός ή κονστρουκτιβισμός.(papert, 1993) Ο Papert τόνισε ότι η μάθηση συμβαίνει κυρίως μέσα από το σχεδιασμό και την κατασκευή πραγματικών αντικειμένων που είναι σημαντικά και έχουν νόημα για εμάς προσωπικά. (1980). Κατά συνέπεια, όταν ο ηλεκτρονικός υπολογιστής χρησιμοποιείται για εκπαιδευτικούς λόγους, θα πρέπει να θεωρείται ως ένα εργαλείο σχεδιασμού και δημιουργίας σημαντικών αντικειμένων (Resnick, 2002) Σύμφωνα με τον κατασκευαστικό εποικοδομισμό, ο εκπαιδευτικός πρέπει να δημιουργεί ένα μαθησιακό περιβάλλον που ευνοεί την κοινωνική αλληλεπίδραση και παρέχει τη δυνατότητα επίλυσης αυθεντικών προβλημάτων. Ένα άτομο που βρίσκεται σε συνθήκες μάθησης στα πλαίσια του κατασκευαστικού εποικοδομισμού φτιάχνει κατασκευές, ενώ ταυτόχρονα «κατασκευάζει» γνώσεις (Noss & Hoyles, 2006) Οι κατασκευές αυτές λειτουργούν ταυτόχρονα ως εργαλείο οικοδόμησης της γνώσης (object-to-think-with) αλλά και ως εργαλείο επικοινωνίας της γνώσης (object-to-communicate-with) Ο ρόλος του εκπαιδευτικού-προπονητή κατά τη διάρκεια υλοποίησης του σεναρίου είναι υποστηρικτικός-καθοδηγητικός (scaffolding). 11. Οργάνωση της τάξης εφικτότητα σχεδίασης Το μάθημα πραγματοποιείται στο σχολικό εργαστήριο πληροφορικής. Το πρώτο φύλλο εργασίας που αφορά στην κατασκευή του ρομπότ πραγματοποιείται σε ένα μεγάλο τραπέζι στο εργαστήριο. Με την καθοδήγηση του εκπαιδευτικού, οι μαθητές αναλαμβάνουν ρόλους. Ορισμένοι βρίσκουν τα απαραίτητα κομμάτια, άλλοι συναρμολογούν επιμέρους τμήματα και άλλοι έχουν επιφορτιστεί με την τελική συναρμολόγηση της κατασκευής. Στο δεύτερο φύλλο εργασίας οι έξι μαθητές μοιράζονται σε δύο υπολογιστές. Η μία ομάδα ασχολείται με τον προγραμματισμό των αυτοματισμών στη Scratch και η δεύτερη ομάδα με τον προγραμματισμό του αντίστοιχου animation στη Scratch. Ο εκπαιδευτικός λειτουργεί υποστηρικτικά, εμψυχώνει, καθοδηγεί αλλά αφήνει στους μαθητές το περιθώριο να αυτενεργήσουν και να συνεργαστούν μεταξύ τους. Ωστόσο, οφείλει να παρέμβει για να επιλύσει τυχόν συγκρούσεις. Ο ρόλος του εκπαιδευτικού-προπονητή κατά τη διάρκεια υλοποίησης του σεναρίου ήταν υποστηρικτικός-καθοδηγητικός (scaffolding). Όταν συνέβαιναν λανθασμένοι χειρισμοί ο εκπαιδευτικός ενθάρρυνε τους μαθητές να εντοπίσουν τα αίτια του λάθους και τους καθοδηγούσε στην επιδιόρθωσή του. Επιπρόσθετα, λειτουργούσε ως διαμεσολαβητής διαμορφώνοντας μια κουλτούρα αλληλοσεβασμού και συνεργασίας αλλά και παρεμβαίνοντας σε εκείνες τις περιπτώσεις που οι μαθητές δεν μπορούσαν μόνοι τους να επιλύσουν τις διαφωνίες τους. Όσο προχωρούσε η υλοποίηση του σεναρίου και βελτιωνόταν η λειτουργία της ομάδας ο διαμεσολαβητικός ρόλος του εκπαιδευτικού υποχωρούσε. 12. Αξιολόγηση Η αξιολόγηση των μαθητών γίνεται διαμορφωτικά καθ όλη τη διάρκεια υλοποίησης του διδακτικού σεναρίου. Ενδεικτικά παρατίθεται η ακόλουθη σχάρα αξιολόγησης: Παράμετρος που αξιολογείται Καθόλου ικανοποιητικά Μέτρια Άριστα Να μπορούν να ακολουθούν τις οδηγίες με τη σειρά και να ολοκληρώνουν μια κατασκευή lego. Οι μαθητές δεν κατασκεύασαν τον κάδο. Οι μαθητές κατασκεύασαν τον κάδο, αλλά με παραλείψεις που τον καθιστούν δυσλειτουργικό. Οι μαθητές κατασκεύασαν με απόλυτη ακρίβεια τον κάδο. Να ενεργοποιούν τον κινητήρα του πακέτου lego wedo για συγκεκριμένο χρόνο και προς τη σωστή κατεύθυνση Οι μαθητές δεν ενεργοποίησαν τον κινητήρα. Οι μαθητές ενεργοποίησαν τον κινητήρα αλλά είτε προς λανθασμένη κατεύθυνση είτε για λανθασμένο χρονικό διάστημα. Οι μαθητές ενεργοποίησαν τον κινητήρα προς την κατάλληλη κατεύθυνση και για τον σωστό χρόνο Να πειραματίζονται και να τροποποιούν τόσο την κατασκευή όσο και το πρόγραμμα της Scratch για να επιτύχουν το Οι μαθητές δεν τροποποίησαν τις ρυθμίσεις. Οι μαθητές τροποποίησαν την κατασκευή ή/και το πρόγραμμα αλλά χωρίς τα επιθυμητά Οι μαθητές έκαναν τις κατάλληλες τροποποιήσεις στην κατασκευή ή/και στο πρόγραμμα και είχαν τα επιθυμητά

8 8 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές επιθυμητό αποτέλεσμα. αποτελέσματα. αποτελέσματα. Να προγραμματίσουν με δομή ελέγχου ταυτόχρονα για αισθητήρα ήχου και απόστασης. Οι μαθητές δεν κατάφεραν να χρησιμοποιήσουν καθόλου δομές ελέγχου Οι μαθητές χρησιμοποίησαν δομές ελέγχου χωρίς επιτυχία Οι μαθητές προγραμμάτισαν με επιτυχία την κατασκευή Να προγραμματίζουν μια μορφή κάδος στη Scratch η οποία θα ανοιγοκλείνει ταυτόχρονα με τον κάδορομπότ. Οι μαθητές δεν κατάφεραν να προγραμματίσουν την μορφή κάδο να ανοιγοκλείνει. Οι μαθητές κατάφεραν να προγραμματίσουν τη μορφή κάδος να ανοιγοκλείνει αλλά όχι ταυτόχρονα με τον κάδο-ρομπότ. Οι μαθητές κατάφεραν να προγραμματίσουν τη μορφή κάδος να ανοιγοκλείνει ταυτόχρονα με τον κάδο-ρομπότ. Να αναπτύξουν θετική στάση απέναντι στην ρομποτική Οι μαθητές δήλωσαν ότι δεν θέλουν να ασχοληθούν ξανά με ρομποτική Οι μαθητές δήλωσαν ότι κάποια στιγμή θα ήθελαν να ασχοληθούν ξανά με τη ρομποτική Οι μαθητές εξέφρασαν τον ενθουσιασμό τους και ρώτησαν ποιο είναι το επόμενο ρομπότ που θα κατασκευάσουν. Να αναπτύξουν την ομαδικότητα και τη συνεργασία. Τα μέλη της ομάδας δε συνεργάστηκαν μεταξύ τους. Τα μέλη της ομάδας συνεργάστηκαν μεταξύ τους αλλά χρειάστηκε η παρέμβαση του εκπαιδευτικού για την επίλυση συγκρούσεων. Τα μέλη της ομάδας συνεργάστηκαν άριστα μεταξύ τους 13. Το επιμορφωτικό σενάριο Θα δοθούν δύο φύλλα εργασίας τα οποία δίνονται στην ενότητα 16. Αναλυτική περιγραφή του σεναρίου καθώς και των φύλλων εργασίας γίνεται στην ενότητα 5 του παραρτήματος. 14. Προτάσεις για περαιτέρω δραστηριότητες προτεινόμενες εργασίες Με την ολοκλήρωση του δεύτερου φύλλου εργασίας, έχει υλοποιηθεί ένας κάδος-ρομπότ που ανοίγει όταν ο χρήστης μιλήσει δυνατά στο μικρόφωνο. (χρήση αυτοματισμού ήχου) Ο κάδος ανοίγει ακόμη και αν έχει γεμίσει από σκουπίδια. Ως επέκταση του σεναρίου προτείνεται να προγραμματιστούν οι κατάλληλοι έλεγχοι, ώστε αν ο κάδος είναι γεμάτος να μην ανοίγει πια αλλά να ειδοποιεί τον χρήστη με αντίστοιχο ηχητικό μήνυμα (χρήση αυτοματισμού απόστασης) 15. Χρήση εξωτερικών πηγών 1. Hoyles, C. and Noss R. (2006). What can digital technologies take from and bring to research in mathematics education? In A.J. Bishop, M.A. Clements, C. Keitel, J. Kilpatrick and F.K.S. Leung (eds). Second international handbook of research in mathematics education. Dordrecht: Kluwer, pp Kabátová, M. & Pekárová, J. (2010). Learning how to teach robotics. In Clayson, J. E., Clayson, J. E., & Kalas, I. (2010). Constructionism 2010: Constructionist approaches to creative learning, thinking and education: lessons for the 21st century: proceedings for Constructionism 2010 The 12th EuroLogo conference, August, Paris, (France). 3. Olabe, J. C., Olabe, M.A, Basogain, X., Maiz, I., Castano, C. (2011). Programming and Robotics with Scratch in Primary Education. In A. Mendez-Vilas (Ed.), Education in a technological world: communicating current and emerging research and technological efforts. Extremadura (Spain): Formatex Publications, pp Papert Seymour. (1991). Νοητικές Θύελλες: Παιδιά, ηλεκτρονικοί υπολογιστές και δυναμικές ιδέες. Αθήνα: Οδυσσέας. 5. Resnick, M. (2002). Rethinking learning in the digital age. In G. Kirkman (ed.) The global information technology report: readiness for the networked world. Oxford University Press, pp Νικολός, Δ., Μισιρλή, Α., Δαβράζος, Γ., Μπακόπουλος, Ν., Κόμης, Β. (2011). Εξοικείωση με τη γλώσσα προγραμματισμού Scratch και το ρομποτικό πακέτο LegoWeDo., 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο: Ένταξη και χρήση των ΤΠΕ στην εκπαιδευτική διαδικασία. Πάτρα /4/2011, σ Τσοβόλας, Σπύρος. (2006). Η ρομποτική στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση: μια μελέτη περίπτωσης στην ευέλικτη ζώνη του δημοτικού σχολείου. Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία. Πανεπιστήμιο Πατρών, Σχολή Κοινωνικών και Ανθρωπιστικών Σπουδών, Τμήμα Επιστημών Εκπαίδευσης και Αγωγής στην Προσχολική Ηλικία.

9 9 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές 8. Αναγνωστάκης Σ., Μακράκης Β. (2010). Η Εκπαιδευτική Ρομποτική ως εργαλείο ανάπτυξης τεχνολογικού εγραμματισμού και περιβαλλοντικής βιωσιμότητας: Μια έρευνα δράσης σε μαθητές Δημοτικού, Πρακτικά Εργασιών 7 ου Πανελλήνιου Συνεδρίουμε Διεθνή Συμμετοχή «Οι ΤΠΕ στην Εκπαίδευση», τόμος ΙΙ, σ , Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου, Κόρινθος, Σεπτεμβρίου 2010 Ανακτήθηκε 26/3/2016 από 9. Καγκάνη Κ., Δαγδιλέλης Β., Σατρατζέμη Μ., Ευαγγελίδης Γ. (2006). Μία Μελέτη Περίπτωσης της Διδασκαλίας του Προγραμματισμού στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση με τα LEGO Mindstorms. 3ο Πανελλήνιο Συνέδριο Διδακτική της Πληροφορικής, Κόρινθος. Ανακτήθηκε 26/3/2016 από Φύλλα Εργασίας ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1 Κατασκευή του ρομποτικού κάδου απορριμμάτων Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα κομμάτια του Lego WeDo 1. Βάση κατασκευής (x1) 2. LEGO USB Hub (x1) 3. Κινητήρας (x1) 4. Αισθητήρας απόστασης (x1) 5. Μοχλός μεγέθους 3 (x2) 6. Μοχλός μεγέθους 8 (x2) 7. Γρανάζι γκρι σκούρο (x1)

10 10 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές 8. Γρανάζι γκρι ανοιχτό (x1) 9. Λάστιχο κίτρινο (x2) 10. Ρόδα πράσινη (x2 11. Τουβλάκι κόκκινο με 5 οπές (x1) 12. Τουβλάκι κόκκινο με 2 κάθετες οπές (x2) 13. Λευκό τουβλάκι (x1) 14. Λευκό τουβλάκι (x1) Επιπρόσθετα θα χρειαστείτε κομμάτια,, για να κατασκευάσετε τον κάδο. Τέλος, για το καπάκι του κάδου θα χρειαστείτε δύο κομμάτια Επειδή πρόκειται για πιο σπάνια κομμάτια, αν δεν τα έχετε μπορείτε να τα δημιουργήσετε ενώνοντας άλλα κομμάτια. Ο στόχος είναι να φτιάξετε με flat κομμάτια ένα καπάκι με διαστάσεις 10x6

11 11 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές

12 12 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές

13 13 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 2 Χωριστείτε σε 2 ομάδες των 3 ατόμων. Η μία ομάδα θα ασχοληθεί με τη δημιουργία του animation στη Scratch και η δεύτερη ομάδα με τον προγραμματισμό των αυτοματισμών. Η δεύτερη ομάδα θα πρέπει να συνδέσει το ρομπότ-κάδος στη θύρα USB του υπολογιστή της. Και οι δύο ομάδες έχουν συνδέσει το μικρόφωνο στον υπολογιστή τους. Στο τέλος οι δύο ομάδες θα συνεργαστούν για να ενοποιηθούν οι εργασίες τους και να προκύψει το τελικό πρόγραμμα. Ομάδα δημιουργίας animation 1. Εισάγετε στο σκηνικό το υπόβαθρο playground στη Scratch. 2. Εισαγωγή της μορφής κάδος_κλειστός.jpg που βρίσκεται στην επιφάνεια εργασίας. Εισάγετε την εναλλακτική μορφή κάδος_ανοιχτός.jpg που βρίσκεται στην επιφάνεια εργασίας σας. 3. Από την καρτέλα εντολών Αισθητήρες προσπαθήστε να εμφανίσετε στη σκηνή την τιμή του αισθητήρα ένταση. Βεβαιωθείτε ότι έχετε συνδεδεμένο το μικρόφωνο στον υπολογιστή σας. 4. Πειραματιστείτε με το μικρόφωνο. Τι παρατηρείτε; Ποιες τιμές εμφανίζει ο αισθητήρας ένταση; 5. Για να ελέγξουμε την ένταση της φωνής θα χρειαστούμε κάποιες από τις εντολές σύγκρισης (καρτέλα τελεστές). Σε ποιες τιμές του αισθητήρα πιστεύετε ότι θα πρέπει να ενεργοποιείται ο κινητήρας; 6. Εισάγετε τη μορφή girl2-walking-a. Δημιουργήστε μια νέα ενδυμασία με όνομα girl2-walking-a2, η οποία θα προκύψει αντιγράφοντας την προηγούμενη ενδυμασία και αλλάζοντας την κατεύθυνση προς την οποία κοιτάζει η μορφή. Στη συνέχεια δίνεται ο ακόλουθος πίνακας και για τις 2 ομάδες. Χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες εντολές ελέγχου υλοποιήστε όσα περιγράφονται παρακάτω. Ομάδα Animation Ομάδα προγραμματισμού Η νεαρή κοπέλα Η μορφή κάδος Ο κάδος-ρομπότ Αρχική κατάσταση Θα πηγαίνει στην αρχική της θέση και θα κοιτάζει τον κάδο Θα ξεκινάει με την αρχική ενδυμασία κλειστός Ηχητικό ερέθισμα Όταν ο χρήστης μιλήσει δυνατά ή χτυπήσει παλαμάκια η κοπέλα κατευθύνεται προς τον κάδο Όταν ο χρήστης μιλήσει δυνατά ή χτυπήσει παλαμάκια αλλάζει σε ενδυμασία ανοιχτός Όταν ο χρήστης μιλήσει δυνατά ή χτυπήσει παλαμάκια ενεργοποιείται ο κινητήρας για να ανοίξει ο κάδος Μετά από 3 δευτερόλεπτα η κοπέλα επιστρέφει στην αρχική της θέση Μετά από 3 δευτερόλεπτα ο κάδος αλλάζει σε ενδυμασία κλειστός Μετά από 3 δευτερόλεπτα ο κινητήρας ενεργοποιείται προς την αντίθετη κατεύθυνση για να κλείσει ο κάδος Αλλιώς Απενεργοποιήστε τον κινητήρα

14 14 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Προσοχή: Η ομάδα προγραμματισμού του ρομπότ ίσως χρειαστεί να τροποποιήσει την κατασκευή προκειμένου να δουλεύει σωστά το άνοιγμα και το κλείσιμο του κάδου. Εισάγετε μία νέα μεταβλητή και ονομάστε την άνοιγμα. Αυτή η μεταβλητή θα λειτουργεί όπως ο διακόπτης του ηλεκτρικού ρεύματος μιας λάμπας. Όταν η λάμπα έχει ρεύμα η τιμή της μεταβλητής θα είναι 1 και όταν η λάμπα είναι σβηστή η τιμή της μεταβλητής θα είναι 0. Αντίστοιχα όταν ο κάδος θα είναι ανοιχτός θα έχει τιμή 1 και όταν θα είναι κλειστός θα έχει τιμή 0. Εμφανίστε την τιμή της μεταβλητής στην σκηνή. Προσθέστε τις εντολές και στα κατάλληλα σημεία του προγράμματος ΕΠΕΚΤΑΣΗ Μέχρι στιγμής έχουμε φτιάξει έναν κάδο ρομπότ που ανοίγει όποτε ο χρήστης μιλήσει δυνατά. Ο κάδος ανοίγει ακόμη και αν έχει γεμίσει από σκουπίδια. Θα πρέπει να γίνουν οι κατάλληλοι έλεγχοι, ώστε αν ο κάδος είναι γεμάτος να μην ανοίγει πια αλλά να ειδοποιεί τον χρήστη με αντίστοιχο ηχητικό μήνυμα. Δίνεται το ακόλουθο μισοτελειωμένο πρόγραμμα. 1. Μέσα στο «στόμα» της εντολής αλλιώς θα πρέπει να ειδοποιήσετε τον χρήστη ότι ο κάδος είναι γεμάτος.

15 15 Η Πληροφορική στην Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Ρόλος και Εφαρμογές Χρησιμοποιείστε το μικρόφωνο του υπολογιστή σας για να ηχογραφήσετε το μήνυμα που θέλετε να ακούει ο χρήστης όταν ο κάδος είναι γεμάτος με σκουπίδια. Με τις παρακάτω εντολές παίξτε τον ήχο που μόλις ηχογραφήσατε και εμφανίστε το αντίστοιχο μήνυμα στην οθόνη ώστε ο χρήστης να καταλαβαίνει ότι ο κάδος είναι γεμάτος σκουπίδια και άρα δεν πρόκειται να ανοίξει. Απενεργοποίηστε τον κινητήρα. Ορίστε την τιμή της μεταβλητής άνοιγμα σε 0 (κλειστός) 2. Πειραματιστείτε με τον κάδο παρατηρώντας την τιμή της μεταβλητής ανοιχτός, την τιμή του αισθητήρα απόστασης και την τιμή της έντασης. Τι παρατηρείτε; Λειτουργεί ο κάδος με τον τρόπο που θέλουμε; Αν όχι τι αλλαγές πρέπει να γίνουν;