Ονοματεπώνυμο Εκπαιδευτικού/ων: Δεσποινίδης Χρήστος
Σχολική/ες Μονάδα/ες:
5ο Δημοτικό Σχολείο Κιλκίς

Στοιχεία συμμετεχόντων μαθητών/τριών
Στ1: 2 κορίτσια, 4 αγόρια, σύνολο: 6
Στ2: 1 κορίτσι, 1 αγόρι, σύνολο: 2

Χρονική Περίοδος Υλοποίησης: Νοέμβριος – Ιανουάριος 2015

Περιγραφή του έργου

Στα πλαίσια του μαθήματος πληροφορικής, στην ενότητα «εισαγωγή στον προγραμματισμό» τα παιδιά ασχολήθηκαν με τον προγραμματισμό ρομποτικού οχήματος, με στόχο την εκμάθηση των βασικών δομών του προγραμματισμού (Ακολουθία, Επιλογή, Επανάληψη).

Βασικός σκοπός είναι να αποκτήσουν οι μαθητές τις απαραίτητες γνώσεις και δεξιότητες ώστε να αναλύουν σύνθετα προβλήματα και να προγραμματίζουν απλές εφαρμογές. Για την επίτευξή του χρησιμοποιήθηκε μία καθαρά εποικοδομιστική και ανακαλυπτική προσέγγιση όπου οι μαθητές μέσα από τον πειραματισμό, την δοκιμή και την επαλήθευση ή διάψευση σταδιακά ανακαλύπτουν την γνώση.

Χρησιμοποιήθηκε ένα scratch-like περιβάλλον το οποίο δίνει την δυνατότητα σε κάθε ομάδα να δημιουργήσει το πρόγραμμά της και έπειτα ο εκπαιδευτικός να μεταφέρει αυτό το πρόγραμμα στο ρομποτικό όχημα για να εκτελεστεί. Κατά την εκτέλεσή του οι μαθητές έχουν την δυνατότητα να δουν την πορεία του οχήματος, να κατανοήσουν τα λάθη τους και να προβούν στην διόρθωσή τους.

Μετά από συζήτηση αποφασίστηκε ότι στόχος της εργασίας μας θα είναι το ρομποτικό όχημα να μπορεί να παρκάρει αυτόματα είτε δεξιά είτε αριστερά σε κενό χώρο που υπάρχει σε κάποιο πάρκινγκ. Το ρομποτικό όχημα δεν γνωρίζει εκ των προτέρων σε ποια μεριά βρίσκεται ο κενός χώρος ούτε την απόστασή του, και θα χρησιμοποιεί τους αισθητήρες του για να βρει τον κατάλληλο χώρο για παρκάρισμα.

Για επίτευξη του στόχου το πρόβλημα χωρίστηκε σε απλούστερα, τα οποία υλοποιήσαμε ένα προς ένα. Έπειτα έχοντας τις κατάλληλες γνώσεις για το κάθε ένα, τα συνδυάσαμε δημιουργώντας το τελικό πρόγραμμα που επιτρέπει στο ρομποτικό όχημα να παρκάρει αυτόνομα είτε αριστερά είτε δεξιά. Τα παιδιά εργάστηκαν σε ομάδες, των 2 ή τριών ατόμων.

Αν και δεν είχαν πρότερη εμπειρία στην χρήση ρομποτικών συσκευών τα πήγαν πολύ καλά και η όλη εμπλοκή τους με τον προγραμματισμό του ρομποτικού οχήματος ήταν ευχάριστη και διασκεδαστική.

Τεχνική περιγραφή υλικού και λογισμικού

Το ρομποτικό όχημα είναι δημιουργία του εκπαιδευτικού, με ηλεκτρονικά μέρη που αγοράστηκαν κατά κύριο λόγο από το εξωτερικό και συνδυάστηκαν ώστε να παρέχουν το βασικό πλαίσιο για την διδασκαλία των βασικών αρχών του προγραμματισμού. Περιλαμβάνει μικροελεγκτή Arduino mega 2560, ο οποίος ελέγχει το ρομποτικό όχημα, 4 μοτέρ κίνησης, αισθητήρα απόστασης με δυνατότητα περιστροφής 180 μοιρών για τον έλεγχο εμποδίων, αισθητήρες αναγνώρισης μαύρου και άσπρου χρώματος στο έδαφος, γυροσκόπιο για να μπορεί να στρίβει με ακρίβεια, μετρητή απόστασης, ηχείο, laser χαμηλής έντασης, Bluetooth για ασύρματη επικοινωνία με την εφαρμογή προγραμματισμού, οθόνη LCD 16 χαρακτήρων και 2 γραμμών για την εμφάνιση μηνυμάτων, επαναφορτιζόμενη μπαταρία ιόντων λιθίου με αυτονομία περίπου 120 λεπτών και ένδειξη τάσης λειτουργίας.

Η εφαρμογή που χρησιμοποιούν οι μαθητές για να προγραμματίσουν το ρομποτικό όχημα χρησιμοποιεί μπλοκ εντολών τα οποία σύρονται και ενώνονται με άλλα ώστε να δημιουργήσουν το τελικό πρόγραμμα. Οι μαθητές δημιουργούν το πρόγραμμα στα μηχανήματά τους και ο εκπαιδευτικός έχει την δυνατότητα να το μεταφέρει στο δικό του επιλέγοντας τον σταθμό εργασίας της ομάδας και δίνοντας την κατάλληλη εντολή. Έπειτα ασύρματα με την χρήση Bluetooth το πρόγραμμα μπορεί να μεταφερθεί στο ρομποτικό όχημα για εκτέλεση. Η εφαρμογή δεν χρειάζεται καμιά ρύθμιση για να λειτουργήσει σε περιβάλλον τοπικού δικτύου. Ο λόγος που επιλέχθηκε η αρχιτεκτονική πελάτη – εξυπηρετητή είναι διότι έχουμε ένα μόνο ρομποτικό όχημα και αρκετά μηχανήματα στα οποία δημιουργούν προγράμματα οι μαθητές, τα οποία όμως δεν έχουν και δυνατότητα Bluetooth, και προφανώς μόνο ένα από αυτά μπορεί κάθε στιγμή να εκτελεί το πρόγραμμά του στο ρομποτικό όχημα.

Αξιολόγηση

Οι μαθητές απέκτησαν βασικές γνώσεις αλγοριθμικής, είδαν τον τρόπο που λειτουργούν οι ρομποτικές κατασκευές και το πώς τελικά αποκτούν κάποια λογική με την βοήθεια του προγράμματος. Τα παιδιά έδειξαν ενθουσιασμό και ενδιαφέρον για το αντικείμενο και η συνεργασία τους ήταν πολύ καλή.

Θα βοηθούσε λόγω χώρου αν το ρομποτικό όχημα ήταν μικρότερο και είχαμε περισσότερα από ένα ώστε οι μαθητές να μπορούν να ελέγχουν το πρόγραμμά τους πιο γρήγορα.