ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΠΗΓΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΠΡΑΣΙΝΗ ΠΟΛΗ Green City Ανακαλύψτε την σημασία των Εναλλακτικών πηγών ενέργειας Κατασκευάστε μια σύγχρονη πόλη, ο οποία δεν θα κατασπαταλά τον ορυκτό πλούτο της Γης και δεν θα επιβαρύνει το περιβάλλον Η ιδέα είναι απλή Μπορείς να δημιουργήσεις μια ολόκληρη πόλη η οποία θα είναι ενεργειακά αυτόνομη και δεν θα επιβαρύνει το περιβάλλον με απόβλητα και ρύπους?
Οι μαθητές αρχικά εκπαιδεύονται στη κατασκευή και στον προγραμματισμό των δικών τους ρομπότ. Ακολουθώντας την εκπαιδευτική προετοιμασία μαθαίνουν τόσο να κατασκευάζουν ένα ρομπότ όσο και να το προγραμματίζουν για να εκτελέσει μια συγκεκριμένη δουλειά. Επίσης μπορούν να πειραματιστούν με το πρόγραμμα και να δουν άμεσα τα αποτελέσματα (πχ της αλλαγής μιας μεταβλητής), στη κίνηση του ρομπότ. Αφού η εκπαιδευτική προετοιμασία ολοκληρωθεί ο μαθητής καλείται να εφαρμόσει όλη την προηγούμενη γνώση που έλαβε, στις διάφορες προκλήσεις της Πράσινης Πόλης. Τα διάφορα εκπαιδευτικά σενάρια προκλήσεις της Πράσινης Πόλης, δημιουργούν το σκηνικό (τον περιβάλλοντα χώρο) και οι μαθητές πρέπει να συνεργαστούν (σαν ομάδα) για να λύσουν το πρόβλημα του συγκεκριμένου σεναρίου. Έτσι πρέπει να εφαρμόσουν και προσαρμόσουν όλες τους τις προγραμματιστικές και κατασκευαστικές ικανότητες στην επίλυση της πρόκλησης της Πράσινης Πόλης, που σχετίζεται με θέματα εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Ανάλογα με το επίπεδο δυσκολίας που επιθυμούμε να εισάγουμε στο εκπαιδευτικό σενάριο πρόκληση, έχουμε την δυνατότητα της διαφοροποίησής του με κανόνες, καθιστώντας έτσι το σενάριο εφικτό τόσο σε αρχάριους, όσο και σε μαθητές με προχωρημένες γνώσεις ρομποτικής. Ένα τυπικό παράδειγμα τριών επιπέδων δυσκολίας θα μπορούσε να αποτελέσουν τα παρακάτω: Επίπεδο Δυσκολίας 1 ο (Εύκολο για αρχάριους): Οι μαθητές πρέπει να ολοκληρώσουν τις προκλήσεις, ελέγχοντας τις κινήσεις του ρομπότ τους Επίπεδο Δυσκολίας 2 ο (Μέτριο): Οι μαθητές πρέπει να ολοκληρώσουν τις προκλήσεις, χρησιμοποιώντας εάν επιθυμούν αισθητήρες στο ρομπότ τους σε όσα σημεία αυτοί επιλέξουν. Επίπεδο Δυσκολίας 3 ο (Δύσκολο για προχωρημένους): Οι μαθητές πρέπει χρησιμοποιήσουν αισθητήρες για να ολοκληρώσουν τις προκλήσεις του σεναρίου. Επίσης υπάρχει η δυνατότητα εφαρμογής point system ανάλογα με τις προκλήσεις που ολοκληρώνουν οι μαθητές στο ακέραιο. Οι μαθητές δηλαδή συνεργάζονται σε ομάδες και συναγωνίζονται για το ποια θα ολοκληρώσει καθένα από τα εκπαιδευτικά σενάρια της Πράσινης Πόλης συγκεντρώνοντας όσον το δυνατόν περισσότερους πόντους.
Αφού ολοκληρώσουν όλοι οι μαθητές την συγκεκριμένη πρόκληση της Πράσινης Πόλης, μετά καλούνται να ερευνήσουν τι ήταν αυτό που στο συγκεκριμένο σενάριο έπρεπε να φτιάξουν ή να καταστρέψουν ή να διορθώσουν, προκειμένου η πόλη να γίνει πιο Πράσινη. Στη συνέχεια καλούνται να ανακαλύψουν παρόμοια προβλήματα με αυτά που αντιμετώπισαν στο σενάριό τους, στην δική τους πόλη, γειτονιά ή δήμο, και να συζητήσουν εάν και κατά πόσο θα μπορούσε να εφαρμοστεί η λύση που οι ίδιοι δώσανε στο εκπαιδευτικό τους σενάριο. Γενικά σαν εκπαιδευτικό πρόγραμμα η Πράσινη Πόλη, είναι ένα ολοκληρωμένο πακέτο με το οποίο από μικρή κιόλας ηλικία ο μαθητής όχι μόνο εκπαιδεύεται στη χρήση νέων τεχνολογιών, αλλά ταυτόχρονα μαθαίνει να βρίσκει λύσεις στο πώς αυτήν την τεχνολογία μπορεί να την εκμεταλλευτεί και να την εφαρμόσει στα διάφορα μεγάλα προβλήματα του τόπου του, με απώτερο σκοπό μια πιο Πράσινη Πόλη για αυτόν και τον συνάνθρωπό του. Η μεγάλη επιτυχία ενός τέτοιου προγράμματος σε σχολείο έγκειται στο γεγονός ότι παρότι τα θέματα αυτά αγγίζονται από ηλικίες πολύ μεγαλύτερες, είναι πραγματοποιήσιμο ακόμη και σε μαθητές του δημοτικού. Φανταστείτε πώς μια οργανωμένη ομάδα μαθητών μπορούν να ασχοληθούν, να παρουσιάσουν και να λύσουν θέματα αντίστοιχα με αυτά που πραγματοποιούν φοιτητές πανεπιστημίων!
**Παράδειγμα εκπαιδευτικού σεναρίου - Πράσινη Πόλη Δημιουργήστε ένα βιώσιμο μέλλον για την Πράσινη Πόλη ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Η Πράσινη Πόλη είναι μια όμορφη και ευημερούσα πόλη, με πολλές ιδέες για τη δημιουργία ενός καλύτερου περιβάλλοντος για τις οικογένειες και για τις επιχειρήσεις. Όλοι οι κάτοικοι της πόλης έχουν προσπαθήσει όλα αυτά τα χρόνια για την ανάπτυξη ενός συστήματος αποβλήτων της πόλης καθώς και για την εφαρμογή εναλλακτικών (ανανεώσιμων) πηγών ενέργειας για να εξασφαλίσουν στην πόλη τους ένα πραγματικά βιώσιμο μέλλον. Η αποστολή σας είναι να κατασκευάσετε και στη συνέχεια να προγραμματίσετε ένα ρομπότ που να μπορεί να συλλέξει τα ειδικά Ενεργειακά Τούβλα που θα απελευθερώνονται κάθε φορά που αναβαθμίζετε ενεργειακά την πόλη. Συλλέξτε τουλάχιστον 4 από αυτά και χρησιμοποιήστε τα για να ενεργοποιήσετε την Πράσινη Πόλη. Μπορείτε να βοηθήσετε τους κατοίκους της πόλης; Οι μαθητές καλούνται να κατασκευάσουν την πόλη όπως ακριβώς τους υπαγορεύουν οι οδηγίες του σεναρίου, ακολουθώντας βήμα βήμα τις εικόνες κατασκευής.
Μετά το γενικό πλάνο του σεναρίου που τους δίνεται, τους δίνονται και όλες οι αποστολές που μπορούν να ολοκληρώσουν. Να ενεργοποιήσουν την ανεμογεννήτρια για να απελευθερώσουν το Τουβλάκι ενέργειας 10 πόντοι Να τοποθετήσουν το φωτοβολταϊκό πάνελ πάνω στη σκεπή του σπιτιού για να πάρουν το Τουβλάκι ενέργειας 10 πόντοι. Εάν το Φωτοβολταϊκό πάνελ δεν παραμείνει πάνω στη σκεπή, αφού απελευθερωθεί το Τουβλάκι ενέργειας αλλά πέσει, τότε 5 πόντοι Να αποφύγουν την κυρία με τα Λουλούδια καθ όλη τη διάρκεια των αποστολών μέχρι να ενεργοποιηθεί η Πόλη για να πάρουν το Τουβλάκι ενέργειας 5 πόντοι Να ταξινομήσουν τα σκουπίδια τοποθετώντας το κίτρινο καπάκι πάνω στον κίτρινο κάδο και το μαύρο καπάκι πάνω στον μαύρο κάδο. Εάν τα καπάκια παραμείνουν πάνω στους κάδους μέχρι το πέρας της αποστολής τότε 15 πόντοι για καθένα από τα 2 καπάκια. Εάν κάποιο καπάκι δεν παραμείνει πάνω στο κάδο αφού απελευθερώσει το Τουβλάκι ενέργειας τότε 5 πόντοι. Να κλείσουν το φράγμα χρησιμοποιώντας το ειδικό τουβλάκι για να κλείσουν την τρύπα στο φράγμα. Το ειδικό τουβλάκι πρέπει να τοποθετηθεί στην θέση που είναι σημειωμένη πάνω στο χάρτη στης πόλης μας. Στη συνέχεια το ρομπότ μας πρέπει να συλλέξει το ειδικό τουβλάκι και να το τοποθετήσει στο φράγμα έτσι ώστε να απελευθερωθεί το Τουβλάκι ενέργειας. Εάν το Τουβλάκι ενέργειας απελευθερωθεί από το φράγμα 15 πόντοι, εάν το ειδικό τουβλάκι ακουμπήσει το φράγμα αλλά δεν απελευθερώσει το Τουβλάκι ενέργειας τότε 5 πόντοι. Να αφοπλίσουν το ρυπογόνο εργοστάσιο. Το ρομπότ πρέπει να σηκώσει το καινούριο (λευκό) φουγάρο και να ρίξει το παλιό (μαύρο). Στη συνέχεια συλλέγουμε το Τουβλάκι ενέργειας. Εάν όλα γίνουν σωστά τότε 15 πόντους. Εάν καταφέρουμε μόνο να ρίξουμε τον παλιό ή μόνο να σηκώσουμε τον καινούριο τότε 5 πόντους. Να ενεργοποιήσετε την Πράσινη Πόλη. Για να γίνει αυτό πρέπει το ρομπότ σας να τοποθετήσει τουλάχιστον 4 Τουβλάκια ενέργειας στη σωστή θέση της Πράσινης Πόλης και να πατήσει στη συνέχεια το κόκκινο μοχλό για να ενεργοποιήσει τη Πράσινη Πόλη. 15 πόντοι
Στη συνέχεια αφού γνωρίζουμε τις αποστολές που μπορούμε να πραγματοποιήσουμε, μας γνωστοποιούνται και οι κανόνες τους οποίους πρέπει να τηρήσουμε και να λάβουμε υπόψιν μας: Οι μέγιστοι βαθμοί που μπορεί να συγκεντρώσει η κάθε ομάδα είναι 100 Μπορείτε να ολοκληρώσετε όσες αποστολές θέλετε όσο πιο γρήγορα μπορείτε Μπορείτε να αποφασίσετε την σειρά με την οποία θα εκτελέσετε τις αποστολές Μπορείτε να δοκιμάσετε κάθε αποστολή για παραπάνω από μια φορά Το ρομπότ σας πρέπει πάντα να ξεκινάει από την ΑΡΧΗ (αρχική θέση του ρομπότ όπως προβλέπεται πάνω στον χάρτη του σεναρίου) Η πρόκληση του σεναρίου ολοκληρώνεται μόνο όταν η Πράσινη Πόλη ενεργοποιηθεί Το ρομπότ πρέπει να επιστρέψει στην ΑΡΧΗ για να θεωρηθεί η αποστολή επιτυχής Ακουμπώντας το ρομπότ οπουδήποτε εκτός της αρχικής του περιοχής (πχ για διόρθωση διαδρομής ή για να μη βγει εκτός Πόλης) επιτρέπεται ΑΛΛΑ θα έχετε ποινή 5 πόντων και το ρομπότ επανατοποθετείται στην ΑΡΧΗ Εάν ακουμπήσετε το ρομπότ ενώ μεταφέρει κάποιο αντικείμενο σχετικό με την αποστολή, έχετε ποινή 5 πόντων, το ρομπότ πάει στην ΑΡΧΗ και το αντικείμενο που κουβαλούσε στην αρχική του θέση Υπεύθυνος για την βαθμολογία αλλά και για την αιτιολόγηση αυτής είναι ο εκάστοτε εκπαιδευτής Από αυτό το σημείο και μετά, οι μαθητές ακολουθούν τις οδηγίες του εκπαιδευτή για τη κατασκευή τόσο των αντικειμένων του χάρτη (την ανεμογεννήτρια, το φράγμα, κτλ) εάν δεν έχουν ακόμα ολοκληρωθεί. Στη συνέχεια ξεκινούν την κατασκευή του ρομπότ τους ακολουθώντας τις οδηγίες κατασκευής. Μέχρι να φτάσουν στο τελικό αποτέλεσμα Οι μαθητές σε αυτό το στάδιο έχουν φτάσει στην κατασκευή του Κεντρικού Ρομπότ. Από δω και πέρα για κάθε διαφορετική αποστολή θα χρειαστεί να τροποποιήσουν το Κεντρικό αυτό ρομπότ τόσο κατασκευαστικά όσο και προγραμματιστικά για να ολοκληρώσει με επιτυχία την κάθε αποστολή.
Για κάθε μια από τις διαφορετικές αποστολές υπάρχουν ξεχωριστές κατασκευαστικές οδηγίες ακόμα και για καθένα από τα διαφορετικά επίπεδα δυσκολίας (Επίπεδο 1, 2, 3) καθώς και τα αντίστοιχα προγραμματιστικά υποδείγματα. Όλες οι οδηγίες βρίσκονται σε μορφή pdf και μπορούν είτε να εκτυπωθούν και να μοιραστούν στα παιδιά, ή ακόμα καλύτερα να τις έχουν στον υπολογιστή τους και να κατασκευάζουν προγραμματίζουν το ρομπότ τους ακολουθώντας τις οδηγίες και πάντα υπό την καθοδήγηση του εκπαιδευτή. Οι ομάδες στη συνέχεια συνεργάζονται για να ρυθμίσουν το ρομπότ τους πάνω στην πίστα έτσι ώστε να μπορούν να ολοκληρώσουν κάποια αποστολή. Ό,τι λάθος προκύψει, το διορθώνουν σαν ομάδα, μέχρις ότου το ρομπότ τους καταφέρνει να ολοκληρώσει την τρέχουσα αποστολή. Τότε ζητούν από τον εκπαιδευτή να δοκιμάσουν την αποστολή από την αρχή και να βαθμολογηθούν. Το ίδιο συμβαίνει για όλες τις υπόλοιπες αποστολές του σεναρίου. Όταν όλες οι ομάδες ολοκληρώσουν τουλάχιστον 4 αποστολές (γιατί βάσει σεναρίου πρέπει να συγκεντρώσουν τουλάχιστον 4 Τουβλάκια ενέργειας ) μπορούν να δοκιμάσουν και την τελευταία αποστολή, να ενεργοποιήσουν την Πράσινη Πόλη. Μετά από την τελευταία αυτό αποστολή η ομάδα η οποία έχει συγκεντρώσει τους περισσότερους πόντους είναι και η νικήτρια. Στη συνέχεια ακολουθεί ο πίνακας βαθμολογίας των ομάδων
ΠΙΝΑΚΑΣ ΒΑΘΜΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΚΛΗΣΗΣ 1 ΠΡΑΣΙΝΗ ΠΟΛΗ Αποστολές & Περιγραφή αποστολής Ενεργοποιώντας την ανεμογεννήτρια Η ανεμογεννήτρια όταν ενεργοποιηθεί απελευθερώνει το Ενεργειακό Τουβλάκι Πόντοι 10 Τοποθετώντας το Φωτοβολταϊκό Πάνελ Το φωτοβολταϊκό πάνελ απελευθερώνει το Ενεργειακό Τουβλάκι και παραμένει στην οροφή Πόντοι 10 Το φωτοβολταϊκό πάνελ απελευθερώνει το Ενεργειακό Τουβλάκι αλλά δεν παραμένει στην οροφή του σπιτιού Αποφεύγοντας την κυρία με τα Λουλούδια Η κυρία με τα Λουλούδια παραμένει όρθια και στη θέση της μετά το πέρας της ενεργοποίησης της Πράσινης Πόλης Ταξινομώντας τα σκουπίδια Το κίτρινο καπάκι παραμένει πάνω στον κάδο μετά την απελευθέρωση του Ενεργειακού Τούβλου. Πόντοι 15 Το κίτρινο καπάκι δεν παραμένει πάνω στον κάδο μετά την απελευθέρωση του Ενεργειακού Τούβλου. Το μαύρο καπάκι παραμένει πάνω στον κάδο μετά την απελευθέρωση του Ενεργειακού Τούβλου. Πόντοι 15 Το μαύρο καπάκι δεν παραμένει πάνω στον κάδο μετά την απελευθέρωση του Ενεργειακού Τούβλου. Επισκευή του φράγματος Κατά την τοποθέτηση του ειδικού τούβλου απελευθερώνεται το Ενεργειακό Τουβλάκι Πόντοι 15 Το ειδικό τουβλάκι ακουμπά το φράγμα αλλά δεν απελευθερώνει το Ενεργειακό Τουβλάκι Αφοπλίζοντας το εργοστάσιο Ρίχνουμε το παλιό φουγάρο και σηκώνουμε το νέο Πόντοι 15 Ρίχνουμε το παλιό φουγάρο ή σηκώνουμε το νέο Ενεργοποιούμε την Πράσινη Πόλη Τα Ενεργειακά Τουβλάκια τοποθετούνται στη σωστή θέση και η Πόλη ενεργοποιείται Πόντοι 15 ΣΥΝΟΛΙΚΟΙ ΠΟΝΤΟΙ ΠΡΟΚΛΗΣΗΣ 1 ΠΡΑΣΙΝΗ ΠΟΛΗ 1 2 3 4 5 6
Περαιτέρω διερεύνηση της Πράσινης Πόλης. Μπορείτε να διαβάσετε αυτές τις λέξεις, γιατί υπάρχει φως γύρω σας! Ίσως είναι το φως του ήλιου που έρχεται μέσα από το παράθυρο. Ο ήλιος, μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, είναι ουσιαστικής σημασίας για όλες τις μορφές της ζωής στη Γη. Ίσως είναι το φως που προέρχεται από τις λάμπες στην τάξη σας. Σε αυτή την περίπτωση, εσείς και οι συμμαθητές σας, κατά μεγάλη πιθανότητα καταναλώνετε ενέργεια που προέρχεται από μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, με τη μορφή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από την καύση άνθρακα, πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Η Πράσινη Πόλη είναι μια πόλη όπου οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας χρησιμοποιούνται περισσότερο από τις συμβατικές μορφές ενέργειας, όπως πχ το πετρέλαιο, και τα θέματα ή καλύτερα οι περιβαλλοντικές ανησυχίες ενδιαφέρουν τον καθένα ξεχωριστά αλλά και ομαδικά. Επίσης, σε μια Πράσινη Πόλη, θέματα όπως η: ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας εξοικονόμηση ενέργειας μείωση της ρύπανσης ανακύκλωση υλικών απόρριψη σκουπιδιών και η διαχείρισή τους καθώς και η πρόσβαση σε πόσιμο νερό λαμβάνονται σοβαρά υπόψιν κατά τη λήψη σημαντικών αποφάσεων. Εσείς ζείτε σε μια Πράσινη Πόλη ; Διερευνήστε και να αναπτύξτε μια πρόταση για τον τρόπο εφαρμογής των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας κατά τέτοιο τρόπο ώστε να κάνετε το σχολείο σας, την τοπική κοινότητα, την πόλη, την χώρα σας, φιλικότερη προς το περιβάλλον, όπως δηλαδή μια Πράσινη Πόλη. Πρώτον, θα πρέπει να γνωρίζετε τι είναι η ενέργεια και ποιες πηγές ενέργειας είναι ανανεώσιμες και ποιες όχι. Συζητήστε στην τάξη όλα τα είδη ενέργειας που ξέρετε. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε τη συζήτηση ως σημείο εκκίνησης για την περιγραφή της ενέργειας που χρησιμοποιείται στο σχολείο σας, στην τοπική κοινότητα, στη πόλη, στο σύνολο της χώρας. Για να σας βοηθήσουμε να το κάνετε αυτό, μπορείτε να σκεφτείτε απαντήσεις στα ερωτήματα αυτά: Ποια είναι η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείτε από πού προέρχεται; Ποιες πηγές ανανεώσιμης ενέργειας υπάρχουν στην περιοχή σας; Ποιες πηγές μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας υπάρχουν στην περιοχή σας; Πώς μπορείτε να εξοικονομήσετε ενέργεια; Πού καταλήγουν τα σκουπίδια σας; Στη συνέχεια, προσδιορίστε ένα πρόβλημα που θέλετε να διερευνήσετε περαιτέρω. Αναπτύξτε το και μοιραστείτε τις σκέψεις σας με την υπόλοιπη τάξη, εξηγώντας πώς η λύση σας θα μπορούσε να εφαρμοστεί και πώς θα επηρέαζε (θετικά ή και αρνητικά) το σχολείο σας, την τοπική κοινότητα, την πόλη, ή ακόμα και το σύνολο της χώρας σας.
Είναι φανερό ότι το πρόγραμμα εκπαίδευσης αυτό, απαιτεί αρκετές ώρες για την υλοποίησή του. Χρειάζεται τουλάχιστον 8 μαθήματα από 2 ώρες το καθένα ώστε να προσφέρει τα ελάχιστα στους μαθητές. Σε επίπεδο μαθητών που δεν έχουν ασχοληθεί καθόλου με παρόμοια προγράμματα ρομποτικής η εκπαίδευση θα πραγματοποιηθεί σε μια αποστολή στα πλαίσια δύο (2) διδακτικών ωρών. Άρα για την ολοκλήρωση του εκπαιδευτικού σεναρίου θα χρειαστούν τουλάχιστον 8 μαθήματα. Σε επίπεδο μαθητών εξοικειωμένων με χρήση προγραμμάτων ρομποτικής έχουμε 2 επιλογές. Είτε ανεβάζουμε το επίπεδο δυσκολίας του σεναρίου (επίπεδο 1 ο, 2 ο, 3 ο ) και ολοκληρώνουμε τις ίδιες με την προηγούμενη περίπτωση μαθητών αποστολές (αλλά σε δυσκολότερο επίπεδο). Είτε ολοκληρώνουμε στο εύκολο επίπεδο όλες τις αποστολές του σεναρίου. Σε κάθε περίπτωση το πρόγραμμα Πράσινη Πόλη μπορεί και προσαρμόζεται ανάλογα με τις απαιτήσεις των μαθητών σε συνάρτηση με τις συνολικές ώρες που μπορεί (ή ενδιαφέρει) να διαθέσει το κάθε σχολείο.