Rozwijanie kompetencji informatycznych - Konferencje...

Podejście inżynierskie w nauczaniu

Wojciech Zuziak

RODN „WOM” w Bielsku-Białej

Seminarium szkoleniowo-kontaktowe „Programowanie z eTwinning”

Opole, 15 listopada 2019 r.1.1

Plan wystąpienia

1. Uczeń: kreatywny myśliciel i twórca

2. Konstruktywizm i konstrukcjonizm Seymoura Paperta

3. Podejście inżynierskie w nauczaniu (w edukacji)

4. Modele implementacji podejścia inżynierskiego

5. Myślenie komputacyjne i kompetencje kluczowe 2

UCZEŃ:KREATYWNYMYŚLICIEL I TWÓRCA

3

Nadrzędny cel edukacji

W dzisiejszym społeczeństwie mniej przecież chodzi o to, co i ile człowiek wie, ale o to,czy myśli twórczo, czy potrafi znajdować nowe rozwiązania w nowych sytuacjach.

Kreatywne myślenie wymaga angażowania innych.

Mitchel ResnickMIT, USA

4

na podstawie: Przedszkola zamiast szkół, 2011, https://www.focus.pl/artykul/przedszkola-zamiast-szkol

foto: http://web.media.mit.edu/~mres/mres-photos.html

Nadrzędny cel edukacji

Wykształcenie kreatywnych myślicieli…

5

…mając dziś do dyspozycji (jak nigdy wcześniej)rewelacyjne narzędzia ICT (TIK)!

Współczesne narzędzia ICT

7

LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 Robot mobilny i graficzne środowisko programowania

LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 Robot mobilny

Współczesne narzędzia ICT

8Arduino Education

CTC 101 (Creative Technologies in the Classroom 101)

KONSTRUKTYWIZMIKONSTRUKCJONIZMSEYMOURAPAPERTA

9

Nadzieje konstruktywizmu

10

1. Uczenie należy rozumieć jako aktywny proces, podczas którego istniejąca indywidualna wiedza i umiejętności są zmieniane oraz personalizowane na podstawie nowych, własnych doświadczeń.

na podstawie: Hans Berner, Współczesne kierunki pedagogiczne [w:] Bogusław Śliwerski (red.), Pedagogika, Tom 1, Podstawy nauk o wychowaniu, GWP, Gdańsk 2015

Nadzieje konstruktywizmu

11

2. Duże znaczenie ma zespołowe, autoregulacyjne uczenie się w formie dyskusji.

3. Błędy są istotne – konfrontacje z błędami mają na celu wspieranie rozumienia i przyczyniają się do lepszej konstrukcji zrozumianej wiedzy.

na podstawie: Hans Berner, Współczesne kierunki pedagogiczne [w:] Bogusław Śliwerski (red.), Pedagogika, Tom 1, Podstawy nauk o wychowaniu, GWP, Gdańsk 2015

Nadzieje konstruktywizmu

12

na podstawie: Hans Berner, Współczesne kierunki pedagogiczne [w:] Bogusław Śliwerski (red.), Pedagogika, Tom 1, Podstawy nauk o wychowaniu, GWP, Gdańsk 2015

4. Treści nauczania należy ukierunkowywać na wcześniejsze doświadczenia i zainteresowania uczniów.

5. Istotne są uczucia i osobiste identyfikacje z treściami kształcenia.

W stronę konstrukcjonizmu

Wykonanie czegoś – to dobry sposób na naukę; najlepiej się uczymy poprzez specjalny rodzaj działania, polegający na konstruowaniu czegoś przez siebie:

• budowanie przez dziecko wieży,

• pisanie opowieści (storytelling),

• konstruowanie robota lub

• opracowanie gier wideo.

Seymour Papert (1928-2016)

13

na podstawie: Logo Philosophy and Implementation, 1999,http://www.microworlds.com/company/philosophy.pdf

Seymour Papert: Osiem wielkich idei konstrukcjonistycznych

14

na podstawie: A. Walat, O konstrukcjonizmie i ośmiu zasadach skutecznego uczenia się według Seymoura Paperta, MERITUM 4 (7) / 2007

1. Uczenie się przez działanie –learning by doing

2. Technologia jako tworzywo

3. Ostra zabawa – satysfakcja z dobrze wykonanej pracy – hard fun

4. Uczymy, jak się uczyć –learning how to learn

Seymour Papert: Osiem wielkich idei konstrukcjonistycznych

15

na podstawie: A. Walat, O konstrukcjonizmie i ośmiu zasadach skutecznego uczenia się według Seymoura Paperta, MERITUM 4 (7) / 2007

1. Uczenie się przez działanie –learning by doing

2. Technologia jako tworzywo

3. Ostra zabawa – satysfakcja z dobrze wykonanej pracy – hard fun

4. Uczymy, jak się uczyć –learning how to learn

Seymour Papert: Osiem wielkich idei konstrukcjonistycznych

16

na podstawie: A. Walat, O konstrukcjonizmie i ośmiu zasadach skutecznego uczenia się według Seymoura Paperta, MERITUM 4 (7) / 2007

5. Daj sobie czas – taking time

6. Nie ma sukcesu bez niepowodzeń

7. Praktykuj sam, co zalecasz uczniom

8. Cyfrowy świat, mikroświat –digital world, microworld(zagłębienie w środowisko)

Seymour Papert: Osiem wielkich idei konstrukcjonistycznych

17

na podstawie: A. Walat, O konstrukcjonizmie i ośmiu zasadach skutecznego uczenia się według Seymoura Paperta, MERITUM 4 (7) / 2007

5. Daj sobie czas – taking time

6. Nie ma sukcesu bez niepowodzeń

7. Praktykuj sam, co zalecasz uczniom

8. Cyfrowy świat, mikroświat –digital world, microworld(zagłębienie w środowisko)

PODEJŚCIE INŻYNIERSKIEW NAUCZANIU (W EDUKACJI )

18

Podejście inżynierskie (geneza)

Obszary zainteresowań badawczych:

1. Miejsce zajęć z robotyki we współczesnej dydaktyce szkół polskich (od 2010 r., także w kontekście podstawy programowej kształcenia ogólnego z 2017 r.)

2. Metody pracy z dziećmi i młodzieżą podczas zajęć z robotyki lub programowania

3. Zagadnienie organizacji pracy uczniów w grupie na zajęciach z robotyki lub programowania

19

Logo projektu Laboratorium Robotyki

http://www.roboty.bielsko.pl

Podejście inżynierskie (geneza)

Obszary zainteresowań badawczych:

4. Problem doboru środowisk programistycznychdo wieku i możliwości uczniów

5. Problem wymiany pomysłów w obrębie współpracującej grupy młodych twórców

6. Kwestia uznania autorstwa koleżanki lub kolegi oraz kulturę remix’uw rozumieniu prof. Mitchel’a Resnick’a

20Logo projektu Laboratorium Robotyki

http://www.roboty.bielsko.pl

Podejście inżynierskie (komponenty)

21• Narzędzia ICT (TIK)

• Graficzne środowiska programowania

• Uznanie autorstwa kolegi (koleżanki)

• Użyteczność pracy wykonywanej przez ucznia

• Metodyka zwinna Scrum

• Praca zespołowa

• Rola błędu w dydaktyce

• Kompetencje kluczowe

• Robotyka i programowanie w podstawie programowej

formalno-prawne

naukowo-metodyczne

techniczno-technologiczne

psychologiczno-pedagogiczne

Autorką schematu jest dr hab. Eugenia Smyrnova-Trybulska, UŚ Cieszyn

Podejście inżynierskie (dziś)

• strategia dydaktyczno-wychowawcza

• zakłada tworzenie nowej wiedzy przez uczniów pracujących w zespołach (na podstawie wniosków z prowadzonych badań własnych)

• zakłada dzielenie się z rówieśnikami wynikami prowadzonych badań własnych

22

Podejście inżynierskie (dziś)

• powoduje zmianę dotychczasowej roli nauczyciela w procesie nauczania/uczenia się:Sage on the Stage → Guide on the SideAlison King, College Teaching, Vol. 41, No. 1 (Winter, 1993), pp. 30-35, Taylor & Francis, Ltd.

• ma sprzyjać znajdowaniu dowodów na użyteczność wiedzy i umiejętności matematyczno-techniczno-informatycznych w życiu codziennym 23

Cechy podejścia inżynierskiego

Cecha 1.

Wyrazistość stawianych celów

Znaczenie cechy w procesie nauczania/uczenia się:

Uczeń od początku zajęć wie,

co jest oczekiwanym produktem końcowym24

Cechy podejścia inżynierskiego

Cecha 2.

Wolność dostępu do źródeł informacji

Znaczenie cechy w procesie nauczania/uczenia się:

Sieć Internet jako źródło inspiracji: transfer idei, nie gotowych rozwiązań

25

Cechy podejścia inżynierskiego

Cecha 3.

Różnorodność możliwych rozwiązań

Znaczenie cechy w procesie nauczania/uczenia się:

Istnieje więcej niż jedno prawidłowe rozwiązanie postawionego problemu

26

Cechy podejścia inżynierskiego

Cecha 4.

Otwartość na popełniane błędy

Znaczenie cechy w procesie nauczania/uczenia się:

Błąd i zrozumienie jego przyczyn jako drogowskazprowadzący do celu

27

Zgoda na popełnianie błędów!

Zofia Krygowska (1904-1988) • twórca dydaktyki matematyki

jako dyscypliny naukowej w Polsce• twórca koncepcji czynnościowego

nauczania matematyki • Wyższa Szkoła Pedagogiczna, Kraków

Ulubione określenie: błogosławiony błąd.

Doświadczony nauczyciel zamiast czekać na taki „błogosławiony” błąd, celowo go prowokuje (Stefan Turnau, 1978).

28foto: BIOGRAFIK. Bibliografia źródeł informacji biograficznych o pracownikach Uniwersytetu Pedagogicznego im. Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie, http://www.bg.up.krakow.pl/biografik/foto/Krygowska_Zofia.jpg

Zgoda na popełnianie błędów!Andrzej Walat• dydaktyk informatyki • autor podręczników do informatyki

W dydaktyce, której istotą jest rozwiązywanie drobnych izolowanych zadań, polegających na powtórzeniu wyuczonego sposobu postepowania, każdy błąd ucznia jest jego porażką.

W dydaktyce, w której jest miejsce na samodzielne poszukiwania uczniów i twórczość błąd jest elementem pozwalającym lepiej zrozumieć problemy i istotę zjawisk, a także lepiej zrozumieć własne strategie rozwiązywania problemów.

29na podstawie: Andrzej Walat, O konstrukcjonizmie i ośmiu zasadach skutecznego uczenia się według Seymoura Paperta, MERITUM 4 (7) / 2007

Zgoda na popełnianie błędów!

Ethan Danahy

• LEGO® Engineering

• CEEO, Tufts University, Medford, USA

Zwraca uwagę na konieczność stosowania takich strategii prowadzenia zajęć, które wprost zakładają jawną zgodę na popełnianie przez uczniów błędów podczas zajęć. 30

Zgoda na popełnianie błędów!

o. Michele Pellerey SDB (Salesiani di Don Bosco) • dydaktyk matematyki• Università Pontificia Salesiana, Rzym, Włochy

Osoby wystawione na ryzyko błędów to te, które dokonują odkryć, osoby wystawione na ryzyko pomyłekto te, które nie mają czego odkrywać – po prostu nieuważnie stosują algorytm.

Dobra szkoła to taka, która pozwala popełniać uczniom więcej błędów niż pomyłek.

31

na podstawie: Aleksander Pawlicki , Szczęśliwe błędy (1), Edunews.pl, 2017

Zgoda na popełnianie błędów!Manu Kapur

• inżynier, nauczyciel matematyki, wykładowca akademicki

• ETH, Zurich, Szwajcaria

Wnioski z badań:

Uczniowie samodzielnie rozwiązujący problemy często sobie nie radzili, w przeciwieństwie do tych, którym pomagał nauczyciel.

Zarazem jednak: lepiej rozumieli zagadnienie, kiedy je im później wyjaśniono – potrafili tłumaczyć mechanizmy tam, gdzie ich rówieśnicy jedynie sprawnie reprodukowali „ścieżkę dostępu” do rozwiązania.

32

na podstawie: Aleksander Pawlicki , Szczęśliwe błędy (2), Edunews.pl, 2017

Zgoda na popełnianie błędów!Manu Kapur

• inżynier, nauczyciel matematyki, wykładowca akademicki

• ETH, Zurich, Szwajcaria

Wnioski z badań:

Uczniowie samodzielnie rozwiązujący problemy często sobie nie radzili, w przeciwieństwie do tych, którym pomagał nauczyciel.

Co jeszcze ważniejsze: lepiej rozwiązywali potem problemy bez wyraźnej struktury, czyli takie, które spotykamy w życiu codziennym.

33

na podstawie: Aleksander Pawlicki , Szczęśliwe błędy (2), Edunews.pl, 2017

Cechy podejścia inżynierskiego

Cecha 5.

Responsywność – szybka reakcjana zmianę warunków

Znaczenie cechy w procesie nauczania/uczenia się:

Nauczyciel jest organizatorem zajęć, ale musi szybko reagować na proponowane przez uczniów zmiany planu 34

Cechy podejścia inżynierskiego

Cecha 6.

Zespołowość

Znaczenie cechy w procesie nauczania/uczenia się:

Najlepsze wyniki są osiągane podczas pracy w zespołach złożonych z 2 lub 3 uczniów

35

Cechy podejścia inżynierskiego

Cecha 7.

Użyteczność produktu

Znaczenie cechy w procesie nauczania/uczenia się:

Pracę zespołu kończy udokumentowanie etapów tworzenia robota (zdjęcia lub instrukcja 3D); z dokumentacji mogą w przyszłości skorzystać inni 36

MODELE IMPLEMENTACJIPODEJŚCIA INŻYNIERSKIEGO

37

Implementacja

Pod pojęciem „implementacja” rozumiemy:

• materializację określonej idei

• urzeczywistnienie obranej strategii

• sam proces poszukiwania środków, które umożliwiłyby osiągnięcie wyznaczonych celów

38na podstawie: S. Ubermanowicz: Implementacja [w:] S. Dylak (red.) i S. Ubermanowicz (red.): Strategia nauczania-uczenia się infotechniki, Fundacja Wolnego i Otwartego Oprogramowania, Poznań 2014

SWOI: Strategia Wolnych i Otwartych Implementacji

39

Creative Commons BY-SA wersja 3.0 Polska

Model klasyczny

40

Wprowadzenie. Wspólne warsztaty dla dyrektorów i nauczycieli

Praktyka obserwacyjna; przygotowanie do zajęć (każda szkoła odrębnie)

Praktyka czynna – prowadzenie zajęć z pomocą konsultanta (każda szkoła odrębnie)

Konsultacje z nauczycielami w szkołach (dla chętnych nauczycieli, każda szkoła odrębnie)

Model małej sieci współpracujących nauczycieli

41

Wprowadzenie. Wspólne warsztaty dla dyrektorów i nauczycieli

Wspólne warsztaty dla nauczycieli, obserwacja wzajemna (co miesiąc w innej szkole z sieci)

Praktyka czynna. Zajęcia z własnymi uczniami w danej szkole (każda szkoła odrębnie)

Konsultacje z nauczycielami w szkołach (dla chętnych nauczycieli, każda szkoła odrębnie)

Model małej sieci współpracujących zespołów kros-pokoleniowych

42

Wprowadzenie. Wspólne warsztaty dla dyrektorów i zespołów (nauczyciel i 2-3 uczniów)

Wspólne warsztaty dla zespołów (nauczyciel i 2-3 uczniów), obserwacja wzajemna (każde spotkanie w innej szkole z sieci)

Praktyka czynna. Zajęcia z własnymi uczniami w danej szkole prowadzone przez zespół (każda szkoła odrębnie)

Konsultacje z nauczycielami w szkołach (dla chętnych nauczycieli, każda szkoła odrębnie)

Modele implementacji

43

• Projekt „Nie taki robot straszny!” (2017-2018)

• Projekt „Nie taki robot straszny!” Druga edycja (2017-2018)

model klasyczny

• Projekt „Klockiem w matematykę!” (2018-2019)

model małej sieci współpracujących

nauczycieli

• Sieć szkół kształcących w zawodach mechatronik i informatyk (2019-2020)

model małej sieci współpracujących

zespołów kros-pokoleniowych

Projekty zrealizowane lub zaplanowane do realizacji w RODN „WOM” w Bielsku-Białej we współpracy z Fundacją ALE Nauczanie z Przeźmierowa (koło Poznania)

MYŚLENIE KOMPUTACYJNE(COMPUTATIONAL THINKING)

44

Myślenie komputacyjne (1)

• Myślenie komputacyjne – pojęcie użyte po raz pierwszy przez Seymoura Paperta

• Idee wykorzystujące umiejętności związane z myśleniem komputacyjnym rozwijały się od połowy XX w.

• Powtarzalny kilkustopniowy proces myślowy polegający na znajdowaniu rozwiązań dla złożonych problemów.

45Jacek Stańdo, Monika Spławska-Murmyło, Sposoby kształtowania u uczniów zdolności algorytmicznego rozwiązywania problemów (Zestaw 7, Zeszyt 1) [w:] Zestawy materiałów dla nauczycieli szkół ćwiczeń – informatyka, ORE, Warszawa 2017

Myślenie komputacyjne (2)Etapy procesu:

1. Dekompozycja: sformułowanie problemu i rozłożenie go na części składowe

2. Analiza: rozpoznanie prawidłowości właściwych problemowi

3. Abstrahowanie: eliminowanie elementów nieistotnych przez uogólnianie

4. Tworzenie algorytmu: rozwiązanie problemu

46Jacek Stańdo, Monika Spławska-Murmyło, Sposoby kształtowania u uczniów zdolności algorytmicznego rozwiązywania problemów (Zestaw 7, Zeszyt 1) [w:] Zestawy materiałów dla nauczycieli szkół ćwiczeń – informatyka, ORE, Warszawa 2017

Myślenie komputacyjne (3a)Myślenie komputacyjne wpływa na rozwój poniższych postaw i nawyków:

• poszukiwanie alternatywnych rozwiązań,

• zaufanie do rozwiązania,

• akceptacja rozwiązań przybliżonych,

• akceptacja braku rozwiązań lub istnienia rozwiązań niezadowalających,

47Jacek Stańdo, Monika Spławska-Murmyło, Sposoby kształtowania u uczniów zdolności algorytmicznego rozwiązywania problemów (Zestaw 7, Zeszyt 1) [w:] Zestawy materiałów dla nauczycieli szkół ćwiczeń – informatyka, ORE, Warszawa 2017

Myślenie komputacyjne (3b)Myślenie komputacyjne wpływa na rozwój poniższych postaw i nawyków:

• kreatywność i pomysłowość,

• udoskonalanie,

• wytrwałość i cierpliwość,

• umiejętność pracy w grupach, podejmowanie współpracy.

48Jacek Stańdo, Monika Spławska-Murmyło, Sposoby kształtowania u uczniów zdolności algorytmicznego rozwiązywania problemów (Zestaw 7, Zeszyt 1) [w:] Zestawy materiałów dla nauczycieli szkół ćwiczeń – informatyka, ORE, Warszawa 2017

Myślenie komputacyjne (4)

Jeannette Wing (2006):

użyteczne postawy i umiejętności, jakie każdy, nie tylko informatyk, powinien starać się wykształcić i stosować

49Maciej M. Sysło, MYŚLENIE KOMPUTACYJNE Nowe spojrzenie na kompetencje informatyczne [w:] Materiały konferencji „Informatyka w Edukacji, XI”, UMK Toruń, 2014, str. 15-32

Myślenie komputacyjne (5)

Maciej M. Sysło (2014):

obejmuje szeroki zakres intelektualnych narzędzi, przydatnych przy rozwiązywaniu problemów z różnych dziedzin, z wykorzystaniem komputera i metod mających swoje źródło w informatyce

50Maciej M. Sysło, MYŚLENIE KOMPUTACYJNE Nowe spojrzenie na kompetencje informatyczne [w:] Materiały konferencji „Informatyka w Edukacji, XI”, UMK Toruń, 2014, str. 15-32

KompetencjeKompetencje są definiowane jako połączenie:

● wiedzy

fakty i liczby, pojęcia, idee i teorie, które są już

ugruntowane i pomagają zrozumieć określoną dziedzinę

lub zagadnienie

● umiejętności

zdolność i możliwość realizacji procesów i korzystania

z istniejącej wiedzy do osiągania wyników

● postaw

gotowość i skłonność do działania lub reagowania na

idee, osoby lub sytuacjeKompetencje kluczowe w procesie uczenia się przez całe życie. Europejskie ramy odniesienia.

Załącznik do Zalecenia Rady z dnia 22 maja 2018 r.

51

KompetencjeKompetencje są definiowane jako połączenie:

● wiedzy

fakty i liczby, pojęcia, idee i teorie, które są już

ugruntowane i pomagają zrozumieć określoną dziedzinę

lub zagadnienie

● umiejętności

zdolność i możliwość realizacji procesów i korzystania

z istniejącej wiedzy do osiągania wyników

● postaw

gotowość i skłonność do działania lub reagowania na

idee, osoby lub sytuacjeKompetencje kluczowe w procesie uczenia się przez całe życie. Europejskie ramy odniesienia.

Załącznik do Zalecenia Rady z dnia 22 maja 2018 r.

52

Kompetencje kluczowe 20181. kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji

2. kompetencje w zakresie wielojęzyczności

3. kompetencje matematyczne oraz kompetencje

w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii

4. kompetencje cyfrowe

5. kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności

uczenia się

6. kompetencje obywatelskie

7. kompetencje w zakresie przedsiębiorczości

8. kompetencje w zakresie świadomości i ekspresji kulturalnej

Kompetencje kluczowe w procesie uczenia się przez całe życie. Europejskie ramy odniesienia.

Załącznik do Zalecenia Rady z dnia 22 maja 2018 r.

53

Zamiast zakończenia…

Chcę, aby moi uczniowie [kończyli naukę] z wiedzą oraz umiejętnością samodzielnego myślenia, gromadzenia dowodów, aby potrafili zmierzyć się z problemem i go rozwiązać.

Chcę rozwijać u moich uczniów wytrwałość, sceptycyzm, ciekawośći wyobraźnię.

Breigh Rodosnauczycielka w szkole Rollins Place Elementary,Zachary (Luizjana), USA

54

Źródło: https://education.lego.com/en-us (luty 2017 r.)

Podejście inżynierskie w nauczaniu

Dziękuję za uwagę!

Wojciech Zuziakw.zuziak@gmail.com

502 077 19155