Πρόταση WeDo_Scratch

Πρόταση για την διδασκαλία των Η/Υ στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση

Διδασκαλία μέσω Η/Υ με χρήση δομών προγραμματισμού

ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΟΥ WeDo ΜΕΣΩ SCRATCH

Εισαγωγή

Ακόμα και στις πρώτες τάξεις του δημοτικού, οι μαθητές έχουν ήδη εξοικειωθεί με την χρήση και τις λειτουργίες ενός Η/Υ αλλά παραμένει σημαντικό το γεγονός να μπορούν οι μαθητές να κατασκευάζουν την λύση ενός προβλήματος μέσω του Η/Υ.Επίσης, οι μαθητές βρίσκονται σε επίπεδο που μπορούν να κατανοήσουν τις περισσότερες δομές προγραμματισμού (αναμονής, επανάληψης, διακοπής) και να χρησιμοποιήσουν τις δομές αυτές για την επίλυση προβλημάτων μέσω του Η/Υ (π.χ. δημιουργία ενός προγράμματος που κάνει διαίρεση ή πολλαπλασιασμό). Υπάρχουν όμως περιορισμοί στα είδη της γλώσσας προγραμματισμού μέσω της οποίας οι μαθητές θα μπορέσουν να προγραμματίσουν έναν επεξεργαστή ή τον Η/Υ τους, αφού οι μαθητές δεν είναι εξοικειωμένοι στην συγγραφή προγραμμάτων και βέβαια είναι αδύνατο να μάθουν να προγραμματίζουν με κάποια από τις γνωστές γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου (C, C++, java κλπ).Παρόλα αυτά υπάρχουν ειδικά περιβάλλοντα προγραμματισμού ειδικά προσαρμοσμένα ώστε να μπορούν μαθητές αυτών των ηλικιών να συνθέτουν τα δικά τους προγράμματα προκειμένου να ορίσουν συμπεριφορές σε μηχανικές συσκευές που κατασκευάζουν οι ίδιοι. Μια κλασσική εφαρμογή αυτής της μεθόδου είναι ο συνδυασμός του εκπαιδευτικού υλικού LEGO WeDo και του προγραμματιστικού περιβάλλοντος Scratch.

Τι είναι το WeDo…Το WeDo είναι ένα ολοκληρωμένο ΣΕΤ που δίνει την δυνατότητα σε μικρούς μαθητές να κατασκευάσουν και να προγραμματίσουν απλά μοντέλα.Ιδανικό για παιδιά ηλικίας 6+ (έξι ετών και άνω). Το σετ περιέχει περισσότερα από 150 δομικά στοιχεία. Επίσης περιέχει μοτέρ, αισθητήρες φωτός και κλίσης όπως επίσης και ένα προγραμματισμένο επεξεργαστή USB σύνδεση με τον Η/Υ σας.Το εκπαιδευτικό πακέτο WeDO περιλαμβάνει 12 πλήρεις εκπαιδευτικές δραστηριότητες (curriculums) σε CD μέσα από τις οποίες οι μαθητές θα μάθουν να προγραμματίζουν και να κατασκευάζουν μηχανικές κατασκευές που θα τις χρησιμοποιούν ως πρωταγωνιστές σε ιστορίες (παραμύθια) βγαλμένα από την πραγματική ζωή μέσα από τις ανάγκες ανθρώπων και ζώων.

ΔΙΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΜΑΘΗΣΗ Α.Ε.ΓΕΩΡΓΙΟΥ ΒΛΑΧΟΥ 13, 11525 ΑΘΗΝΑ ΤΗΛ 210 6779 800 ΦΑΞ 210 6779 803

WWW .WHY.GR WWW.MINDSTORMSNXT.GR ΕMAIL: [email protected]

mailto:[email protected]

http://WWW.MINDSTORMSNXT.GR/

http://WWW.WHY.GR/

Τι είναι το Scratch…Το Scratch διαθέτει γραφική γλώσσα προγραμματισμού με η οποία καθιστά πιο προσιτό τον προγραμματισμό στα παιδιά (από 7 ετών και άνω), τους εφήβους και άλλους αρχάριους προγραμματιστές.Το πρόγραμμα Scratch είναι πρόγραμμα ανοιχτού κώδικα, και διατείθεται δωρεάν από την σελίδα του Μ.Ι.Τ.:(http :// scratch . mit . edu / ). Η έκδοση η οποία χρησιμοποιούμε στις παρακάτω δραστηριότητες είναι η έκδοση 1.4.

Προγραμματιστικό υπόδειγμα:Το Scratch είναι ένα περιβάλλον προγραμματισμού στο οποίο οι χρήστες δημιουργούν προγράμματα με βάση το υπόδειγμα της θεατρικής σκηνής. Ο προγραμματιστής έχει στη διάθεση του μια σκηνή (κεντρική οθόνη της εφαρμογής), στην οποία δημιουργούν αντικείμενα (ηθοποιούς και σκηνικά), επιλέγοντας από μια συλλογή ή ζωγραφίζοντας τα δικά τους. Τα αντικείμενα της σκηνής μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με το χρήστη με βάση προκαθορισμένη συμπεριφορά που ορίζει ο χρήστης-προγραμματιστής. Η συμπεριφορά των αντικειμένων ορίζεται με το σύρσιμο δομικών στοιχείων τα οποία αναπαριστούν ενέργειες-εντολές, οι οποίες αναφέρονται σε ένα αντικείμενο. Τα δομικά στοιχεία αυτά αποτελούν τη γλώσσα προγραμματισμού του Scratch. Ο σχεδιασμός με δομικά στοιχεία επιτρέπει τον εύκολο προγραμματισμό με εξάλειψη των λαθών στη σύνταξη, επιτρέποντας ανάδραση από τον χώρο που είναι στοιβαγμένα τα δομικά στοιχεία και δίνοντας δυνατότητες άμεσης εκτέλεσης για πειραματισμό.

Η χρήση του WeDo και του προγράμματος Scratch εισάγει τον μαθητή στην έννοια πλέον του προγραμματισμού, ταυτόχρονα όμως καλείται να κατασκευάσει το “ρομπότ” του.

Σύνολο πακέτου 99,90 €**Όλες οι τιμές δεν περιλαμβάνουν ΦΠΑ**

Στο παράρτημα που ακολουθεί περιγράφεται μια ολόκληρη εκπαιδευτική δραστηριότητα…





http://WWW.WHY.GR/

http://scratch.mit.edu/

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ1η ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

Γνωριμία με την ρομποτική και το υλικό μας (WeDo).

[Χωρίστε τους μαθητές σας σε ομάδες. 3-4 μαθητές ανά ομάδα, ή τόσες ομάδες όσα πακέτα WeDo διαθέτετε. Πάντως φροντίστε η ομάδα να μην ξεπερνά τα 6 άτομα.Μοιράστε στις ομάδες το Φύλλο Εργασίας: ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ WeDo 1Ζητήστε από τους μαθητές να γράψουν στο Φύλλο Εργασίας τα ονόματά τους (η κάθε ομάδα στο δικό της Φύλλο Εργασιών) καθώς και εάν επιθυμούν να γράψουν ένα όνομα για την ομάδα τους. (εάν δεν καταλάβουν τι όνομα πρέπει να βρουν, δώστε τους μερικά παραδείγματα όπως: Ρόμποτεξ, Τουβλο-Ομάδα, ΡομποΤάκης, κτλ) (10 ΛΕΠΤΑ)]

1. Καταιγισμός Ιδεών (BrainStorming) (30 ΛΕΠΤΑ)

Ο εκπαιδευτικός προκαλεί καταιγισμό ιδεών θέτοντας το ερώτημα:

Τι είναι ρομπότ;

Ο εκπαιδευτικός καταγράφει τις προφορικές, αυθόρμητες απαντήσεις των μαθητών και τις αξιοποιεί για να περιγράψει την έννοια του ρομπότ με το παρακάτω σχήμα:

Ρομπότ είναι μια κατασκευή που σκοπό έχει:

Το παραπάνω σχεδιάγραμμα αποτελεί την:

Ο εκπαιδευτικός αναλύει και εξηγεί στους μαθητές το παραπάνω σχεδιάγραμμα και στη συνέχεια ζητάει από τις ομάδες να σκεφτούν ένα ρομπότ ή μια κατασκευή που πληρεί τις παραπάνω προϋποθέσεις και να αντιστοιχίσουν τα τρία αυτά χαρακτηριστικά με το ρομπότ ή την κατασκευή που σκέφτηκαν.

*** Εάν οι μαθητές είναι στις πρώτες τάξεις του δημοτικού, το παραπάνω να γίνει προφορικά. Εάν οι μαθητές είναι στις μεσαίες τάξεις του δημοτικού τότε να χρησιμοποιήσουν τα αντίστοιχα πεδία στο Φύλλο Εργασίας τους ***



Να συλλέγει δεδομένα από το

περιβάλλονΕΙΣΟΔΟΣ

Να επεξεργάζεται τα δεδομένα και να παίρνει αποφάσεις

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ

Να εκτελεί τις αποφάσεις

ΕΞΟΔΟΣ

ΑισθητήρεςΠρογραμματισμός

ΕπεξεργαστήςΕνεργοποιητέςΠχ κινητήρες

ΒΑΣΙΚΗ φιλοσοφία της Ρομποτικής



http://WWW.WHY.GR/

2. Γνωριμία με το Υλικό μας

[Ο εκπαιδευτικός μοιράζει στις ομάδες μαθητών από ένα κουτί WeDo.Στη συνέχεια τους προτρέπει να ανοίξουν το κουτί και να δημιουργήσουν μια δική τους κατασκευή με τα τουβλάκια LEGO. Η κάθε ομάδα είναι ελεύθερη να δημιουργήσει μια ή και παραπάνω κατασκευές με τα τουβλάκια LEGO. (20 ΛΕΠΤΑ)]

[Ζητήστε από τους μαθητές να ζωγραφίσουν στο αντίστοιχο πεδίο του Φύλλου Εργασίας (2Α) τους την κατασκευή που φτιάξανε. (10 ΛΕΠΤΑ)]

Κινήστε τους την περιέργεια για το τι μπορεί να είναι τα “άγνωστα εξαρτήματα” με τα καλώδια, και αφήστε τους μαθητές να προσπαθούν να μαντέψουν. Στη συνέχεια ξεκινήστε να αναλύετε τα παρακάτω, με όποια σειρά θέλετε, κατά προτίμηση με αυτό που οι μαθητές πλησίασαν περισσότερο.*** Ενώ αναλύετε, λύστε οποιαδήποτε απορία δημιουργείται στους μαθητές επιτόπου ***

USB HubΤο USB Hub ελέγχει τους αισθητήρες και τους κινητήρες μέσα από το πρόγραμμα Scratch. Η σύνδεση USB μεταφέρει δεδομένα και ρεύμα. Ρεύμα από τον υπολογιστή προς το Hub για να δουλέψουν κινητήρες και αισθητήρες και μεταφορά δεδομένων από τον υπολογιστή προς το Hub και αντίθετα. Το USB Hub αναγνωρίζεται αυτόματα από τον υπολογιστή σας.

Κινητήρας (μοτέρ)Ο κινητήρας μπορεί να προγραμματιστεί να γυρνάει από “την μία” ή “την άλλη” κατεύθυνση καθώς επίσης και για το μέγεθος της ισχύς του. Τροφοδοσία (ρεύμα) παρέχεται στον κινητήρα από το USB Hub που είναι συνδεδεμένο στον υπολογιστή σας (5V). Μπορείτε να συνδέσετε άξονες ή άλλα στοιχεία LEGO στον κινητήρα σας.

Αισθητήρας Κλίσης (tilt sensor)Ο αισθητήρας κλίσης “αισθάνεται” την κατεύθυνση κατά την οποία αυτός “κλίνει”. Αναγνωρίζει αλλαγές στην κλίση σε έξι διαφορετικές καταστάσεις: Κλίση από την μία, κλίση από την άλλη, κλίση πάνω, κλίση κάτω, καθόλου κλίση, οποιαδήποτε κλίση.

Αισθητήρας Υπερύθρων (απόστασης)Ο αισθητήρας υπερύθρων μπορεί να εντοπίζει στο οπτικό του πεδίο αντικείμενα που βρίσκονται σε μια απόσταση 15 εκατοστών (ανάλογα με το σχήμα και το μέγεθος του αντικειμένου).

Ζητήστε από τις ομάδες σας να σκεφτούν ποια από τα παραπάνω θα μπορούσαν να τα αντιστοιχίσουν στα τρία χαρακτηριστικά ενός ρομπότ. (Είσοδος, Επεξεργασία, Έξοδος).(Φύλλο Εργασίας 2Β)





http://WWW.WHY.GR/

Δείξτε τους την παρακάτω εικόνα:

Στους μαθητές σας έχει δημιουργηθεί η απορία ποιος παίζει το ρόλο του ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗ δηλαδή που είναι το “κεφάλι”, ποιος επεξεργάζεται τα δεδομένα και παίρνει τις αποφάσεις στο πακέτο WeDo;

Υπενθυμίστε τους ότι:Το USB Hub ελέγχει τους αισθητήρες και τους κινητήρες μέσα από το πρόγραμμα Scratch. Το USB Hub συνδέεται με τον υπολογιστή τους.

Άρα ο ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ είναι ο υπολογιστής, και την ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ των δεδομένων την κάνει ο υπολογιστής αφού όμως πρώτα τον ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΟΥΜΕ με την βοήθεια ενός ειδικού προγράμματος, το πρόγραμμα Scratch.

Εξηγήστε τώρα ολοκληρωμένα ότι οι αισθητήρες του WeDo, συλλέγουν δεδομένα από το περιβάλλον (πχ ο αισθητήρας της απόστασης μετρά πόσο κοντά η μακριά είναι ένα αντικείμενο).Στη συνέχεια τα δεδομένα αυτά περνάνε στον υπολογιστή όπου τα επεξεργάζεται. Με την βοήθεια ενός ειδικού προγράμματος (του Scratch) ο υπολογιστής παίρνει μία απόφαση (πχ να κινήσει έναν κινητήρα).Έτσι ο υπολογιστής στέλνει σήμα στον κινητήρα και ο κινητήρας εκτελεί την απόφαση αυτή (και περιστρέφεται ή σταματάει).





http://WWW.WHY.GR/

3. Γνωριμία με το πρόγραμμα Scratch

Εγκαταστήστε το πρόγραμμα Scratch στον υπολογιστή της κάθε ομάδας.

Για να προγραμματίσετε τους κινητήρες:

Συνδέστε το USB Hub με τον υπολογιστή σας.

Στη συνέχεια συνδέστε το USB Hub με τον κινητήρα

Ανοίξτε το πρόγραμμα Scratch και από το πλαίσιο “Διόρθωσε” επιλέγετε “Εμφάνιση εντολών κινητήρων”.

Από το σημείο αυτό και έπειτα εμφανίζονται στην οθόνη του Η/Υ σας όλα τα προγραμματιστικά εργαλεία για να προγραμματίσετε τους κινητήρες του LEGO WeDo.





http://WWW.WHY.GR/





http://WWW.WHY.GR/

Για να προγραμματίσετε τους αισθητήρες:Επιλέγετε αισθητήρες από τα εργαλεία προγραμματισμού και από την στήλη των εργαλείων που σας εμφανίζεται επιλέγετε την προ-τελευταία εντολή:

Και για να επιλέξετε ανάμεσα στους αισθητήρες που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε (απόστασης ή κατακόρυφης περιστροφής) επιλέγετε από το μενού γραμμής κύλισης.

Προσοχή !Το συγκεκριμένο πλαίσιο είναι μια εντολή από την οποία το Scratch ζητάει να του επιστρέψει απλώς μια τιμή. Για να χρησιμοποιηθεί σε ένα πρόγραμμα πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με έναν αριθμητικό τελεστή (μενού εντολών τελεστές) και με μία εντολή ελέγχου (από το μενού εντολών έλεγχος). Χαρακτηριστικό είναι το επόμενο παράδειγμα προγράμματος που λέει να επαναλαμβάνει έναν ήχο για όσο η απόσταση του αισθητήρα από ένα εμπόδιο είναι μικρότερη από 50!





http://WWW.WHY.GR/

4. Χρησιμοποιείστε το πρόγραμμα Scratch και τον Αισθητήρα απόστασης για να ελέγξετε το μέγεθος μιας εικόνας

Βήμα 1 : Βάλτε τον αισθητήρα και ελέγξτε ότι δουλεύει κανονικά

Βήμα 2 : Μετακινήστε το χέρι σας για να αλλάζετε το μέγεθος της εικόνας





http://WWW.WHY.GR/

5. Κατασκευάστε έναν κροκόδειλο που να ανοιγοκλείνει τα σαγόνια του όταν κάτι πλησιάζει στο στόμα του

Ακολουθήστε τις οδηγίες κατασκευής που βρίσκονται στο αρχείο pdf ΚΡΟΚΟ.

Οι μαθητές μπορούν βήμα - βήμα να κατασκευάσουν τον κροκόδειλο με τα τουβλάκια LEGO.

Επιβλέψτε και βοηθήστε όπου κρίνετε αναγκαίο.

Στο τέλος υπάρχουν και οι εντολές προγραμματισμού για το Scratch.





http://WWW.WHY.GR/

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ WeDo 1(σελίδα 1/4)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ΟΝΟΜΑ ΟΜΑΔΑΣ:

ΟΝΟΜΑΤΑ ΜΑΘΗΤΩΝ:

1.

2.

3.

4.

5.

1. Καταιγισμός ΙδεώνΤι είναι Ρομπότ;…………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Σκεφτείτε ένα Ρομπότ (ρομποτική κατασκευή).Ποια είναι τα τρία εκείνα χαρακτηριστικά που το κάνουν Ρομπότ;

ΕΙΣΟΔΟΣ ……………………………………………………………………….

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ……………………………………………………………………….

ΕΞΟΔΟΣ ………………………………………………………….……………

2. Γνωριμία με το Υλικό μαςΑ) Ζωγραφίστε την κατασκευή που φτιάξατε με τα LEGO WeDo





http://WWW.WHY.GR/

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ WeDo 1(συνέχεια σελίδα 2/4)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Β) Αντιστοιχίστε τα παρακάτω:Συμβουλή: (Προσοχή! Μπορεί να μην αντιστοιχούν με όλα της δεξιάς στήλης)

Κινητήρας (Μοτέρ) ΕΙΣΟΔΟΣ

Αισθητήρας Κλίσης ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ

Αισθητήρας Υπερύθρων (απόστασης) ΕΞΟΔΟΣ

Απαντήστε τις παρακάτω ερωτήσεις με την σειρά. Χρησιμοποιείστε την απάντηση κάθε ερώτησης, για να συμπληρώσετε την αμέσως επόμενη (ερώτηση).

Γ) Ποιο χαρακτηριστικό της δεξιάς στήλης δεν αντιστοιχεί με κάποιο από την αριστερή;

………………………………………………………… (α)

Δ) Ποιος παίζει το ρόλο του χαρακτηριστικού αυτού, δηλαδή της ……………………. (α); (του χαρακτηριστικού της παραπάνω απάντησης)

………………………………………………………… (β)

Ε) Με ποιον τρόπο καταφέρνει ο ………………………………………… (β)

να κάνει την ………………...…………………………(α);

(κυκλώστε τη σωστή απάντηση)

a. Με χρήση του διαδικτύου (internet) c. Με χρήση ειδικού προγράμματος

b. Με χρήση μπαταριών d. Τα καταφέρνει από μόνος του

ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 1ου ΦΥΛΛΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ρομπότ είναι μια κατασκευή που μπορεί να:Συλλέγει δεδομένα από το περιβάλλον (ΕΙΣΟΔΟΣ)Επεξεργάζεται τα δεδομένα και να παίρνει αποφάσεις (ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ)Εκτελεί τις αποφάσεις (ΕΞΟΔΟΣ)





http://WWW.WHY.GR/


-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ΣΤ. Παρακολουθήστε τον δάσκαλο ή την δασκάλα σας, πως προγραμματίζουμε στο Scratch.

Ζ. Ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα με τη βοήθεια του δασκάλου/δασκάλας σας για να χρησιμοποιείστε το πρόγραμμα Scratch και τον Αισθητήρα απόστασης για να ελέγξετε το μέγεθος μιας εικόνας.

Βήμα 1:

Βήμα 2:





http://WWW.WHY.GR/


-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Η. Ακολουθήστε τις οδηγίες κατασκευής που βρίσκονται στο αρχείο (pdf ΚΡΟΚΟ), για να κατασκευάσετε τον κροκόδειλο με τα τουβλάκια LEGO.

Θ. Προσπαθήστε να τον προγραμματίσετε να ανοιγοκλείνει τα σαγόνια του, όταν κάτι πάει κοντά στο στόμα του.





http://WWW.WHY.GR/

Documents

Πρόταση WeDo_Scratch