Ονοματεπώνυμο Εκπαιδευτικού: Νότιος Νεκτάριος
Σχολική Μονάδα: 2ο ΓΕΛ Θερμαϊκού

Στοιχεία συμμετεχόντων μαθητών/τριών
Τάξη/τμήμα, αριθμός, φύλο, σύνολο:
Γ5: 3 κορίτσια, 3 αγόρια, σύνολο: 6

Λέξεις / κλειδιά: (
Χρονική Περίοδος Υλοποίησης: Οκτώβριος 2014 –Μάιος 2015

Περιγραφή του έργου

Στα πλαίσια του μαθήματος Ερευνητική Εργασία της Β’ Λυκείου και σε συνδυασμό με το μάθημα Εισαγωγή στις Αρχές της Επιστήμης των Η/Υ Β’ ΓΕΛ, οι μαθητές γνώρισαν τον μικροελεγκτή arduino, το περιβάλλον προγραμματισμού του, καθώς και τους διάφορους αισθητήρες και τις δυνατότητες που προσφέρουν. Εργαζόμενοι σε ομάδες και με μια σειρά φύλλων εργασίας κατάφεραν σε σύντομο χρονικό διάστημα να εξοικειωθούν με τον τρόπο λειτουργίας και το περιβάλλον του μικροεπεξεργαστή και να δημιουργήσουν τις πρώτες αυτόματες και αυτόνομες κατασκευές.

Κατά την διάρκεια του Β’ τετραμήνου, οι μαθητές έπρεπε να προχωρήσουν στη δημιουργία και παράδοση ενός έργου. Για το σκοπό αυτό και μετά από συζήτηση χωρίστηκε το τμήμα σε ομάδες των 5 -6 ατόμων προκειμένου να αναπτύξουν εργασίες όπου κύριο ρόλο θα έχει ο μικροελεγκτής Arduino. Σε κάθε ομάδα υπήρχαν «Κατασκευαστές», «Προγραμματιστές», «Γραμματέας» και «Συντονιστής». Κάθε ομάδα αναζήτησε το δικό της θέμα εργασίας. Όλες οι ομάδες αναζητούσαν πληροφορίες και ιδέες γύρω από τον μικροελεγκτή, ενώ ο καθηγητής εξηγούσε τον ρόλο των αισθητήρων και τη διαθεσιμότητά τους τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Όταν αναφέρθηκε η διαθεσιμότητα του επαγωγικού αισθητήρα αναγνώρισης μετάλλου, η συγκεκριμένη ομάδα με αφορμή ένα project που εντοπίστηκε στο internet και έκανε διαχωρισμό αντικειμένων με βάση το χρώμα, αποφάσισε να υλοποιήσει το συγκεκριμένο έργο. Στόχος του τελικού έργου ήταν να ξεχωρίσει τα μεταλλικά αντικείμενα από όλα τα υπόλοιπα. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιώντας απλά υλικά και πάντα με την επίβλεψη κηδεμόνα, ανέλαβαν να δημιουργήσουν έναν αυτοσχέδιο ιμάντα πάνω στον οποίο θα τοποθετούνταν τα διάφορα προς διαχωρισμό υλικά. Οι προγραμματιστές χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα μετάλλου, ένα servo κινητήρα και μερικούς αισθητήρες φωτός δημιούργησε το αντίστοιχο πρόγραμμα, που διαχειριζόταν την κατασκευή. Οι γραμματείς κατέγραφαν την προσπάθεια της υπόλοιπης ομάδας με σκοπό την δημιουργία του τελικού παραδοτέου καθώς και της παρουσίασής του. Ο συντονιστής βρισκόταν σε άμεση επικοινωνία με τον καθηγητή, τον ενημέρωνε για την πορεία της εργασίας και ζητούσε την βοήθεια του, όπου ήταν απαραίτητη. Κατά τη διάρκεια της υλοποίησης του έργου χρειάστηκε να γίνουν αρκετές αλλαγές και βελτιώσεις κυρίως στο κομμάτι της κατασκευής. Αντίθετα, οι προγραμματιστές δεν συνάντησαν ιδιαίτερες δυσκολίες και μόνο σε ένα τμήμα χρειάστηκε να δοθεί λύση από τον καθηγητή. Για την ολοκλήρωση του έργου η ομάδα συναντήθηκε με τον καθηγητή και σε ώρες εκτός σχολικού ωραρίου στο εργαστήριο πληροφορικής του σχολείου.

Η παιδαγωγική μέθοδος που ακολουθήθηκε βασίστηκε στη θεωρία του εποικοδομητισμού (constructivism) (Piaget, 1974) και ειδικότερα του «κατασκευαστικού» εποικοδομητισμού (constructionism) (Papert, 1991). Σύμφωνα με την εποικοδομητική αντίληψη, το μαθησιακό περιβάλλον παρέχει αυθεντικά προβλήματα που συνδέονται με την καθημερινή εμπειρία και τα ενδιαφέροντα των μαθητών, εμπλέκοντάς τους ενεργά στις εκπαιδευτικές διαδικασίες. Οι μαθητές συνεργάζονται στο πλαίσιο της μικρής ομάδας, αλλά και στο σύνολο της τάξης. Στόχος είναι η ενεργή συμμετοχή τους σε διαδικασίες όπως η κατασκευή και ο χειρισμός εργαλείων, αλλά και σε νοητικές διεργασίες όπως η διατύπωση ερωτήσεων, η επιλογή στρατηγικών και η διατύπωση συμπερασμάτων. Ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι καθοδηγητικός, διαμορφώνει το πλαίσιο που συμβαίνει η εποικοδομητική θεωρία, διευκολύνει τον διάλογο υποστηρίζοντας την ανάπτυξη των δεξιοτήτων και την οικοδόμηση της γνώσης.

Στόχοι :

  • Να κατανοήσουν τις εντολές Analogread, Digitalread και Digitalwrite του μικροελεγκτή Arduino.
  • Να γνωρίσουν τον τρόπο λειτουργίας βασικών αισθητήρων που πλαισιώνουν μια ρομποτική κατασκευή.
  • Να κωδικοποιούν έναν αλγόριθμο σε προγραμματιστικό περιβάλλον της γλώσσας wiring.
  • Να αξιοποιούν τεχνικές επίλυσης προβλήματος.
  • Να αναπτύσσουν ομαδοσυνεργατικές δεξιότητες.
  • Να σέβονται την προσωπικότητα του καθενός και τις απόψεις του.

Αξιολόγηση

Οι μαθητές με την ολοκλήρωση του έργου κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα έργο, στο οποίο ένωσαν το κατασκευαστικό μέρος με το προγραμματιστικό και δημιούργησαν ένα αποτέλεσμα το οποίο λειτούργησε απροβλημάτιστα. Ανέπτυξαν ομαδοσυνεργατικό πνεύμα και καλλιέργησαν τη διαδικασία επίλυσης προβλημάτων μέσα από τη συζήτηση και την ανταλλαγή απόψεων. Σε επίπεδο προγραμματισμού κατανόησαν την αναγκαιότητα και την σπουδαιότητα της δομής επιλογής καθώς και της δομής επανάληψης και κατάφεραν να τις συνδυάζουν και τις εφαρμόσουν στις κατάλληλες περιπτώσεις. Το τελικό αποτέλεσμα δικαιώνει την προσπάθεια τόσο των μαθητών όσο και του καθηγητή. Μοναδικό σημείο του συγκεκριμένου έργου που χρήζει βελτίωσης και θα πρέπει να ληφθεί υπόψη για οποιαδήποτε παρόμοια μελλοντική δράση είναι η σωστή διαχείριση του χρόνου. Διάφορα τεχνικά προβλήματα, αλλά και η ανάγκη εκτεταμένων δοκιμών έθεσαν το έργο εκτός χρονικού προγραμματισμού με αποτέλεσμα να χρειαστούν αρκετές συναντήσεις εκτός του σχολικού ωραρίου.

Βιβλιογραφία, Πηγές, Παραπομπές

  • Papert, S. (1991). Constructionism. (Ablex Publishing Corporation, 1991).
  • Piaget, J. (1974). To understand is to invent. New York.
  • https://www.arduino.cc/