005: Arduinations

Ονοματεπώνυμο Εκπαιδευτικού/ων: Ιάκωβος Μαστρογιάννης, Σοφία Σωτηρίου
Σχολική/ες Μονάδα/ες: Πειραματικό ΓΕ.Λ Μυτιλήνης του Παν/μίου Αιγαίου

Στοιχεία συμμετεχόντων μαθητών/τριών
Τάξη: Α Λυκείου Αριθμός: 16 (6 κορίτσια, 10 αγόρια)

Χρονική Περίοδος Υλοποίησης: Σεπτέμβριος έως Δεκέμβριος 2015

Περιγραφή του έργου

Το παρόν βίντεο παρουσιάζει το τελικό αποτέλεσμα ενός έργου όπου αξιοποιήθηκαν οι μικροελεγκτές Arduino και το οποίο εξελίχθηκε στο πλαίσιο του μαθήματος της ερευνητικής εργασίας. Η ιδέα προτάθηκε από τους υπεύθυνους εκπαιδευτικούς που υλοποιούν προγράμματα ρομποτικής στο σχολείο τα δύο τελευταία διδακτικά έτη (2104-16). Οι συμμετέχοντες μαθητές, όμως, επέλεξαν αυτόβουλα να συμμετέχουν, καθότι ότι η συγκεκριμένη δράση προτάθηκε στο πλαίσιο του μαθήματος της ερευνητικής εργασίας και κλήθηκαν να επιλέξουν ανάμεσα σε τέσσερα προτεινόμενα προγράμματα διαφορετικής θεματολογίας.

Οι μαθητές/τριες που συμμετείχαν δεν είχαν καμία προηγούμενη εμπειρία με την εκπαιδευτική ρομποτική. Ένας από τους μαθητές είχε μικρή εμπειρία με την γλώσσα προγραμματισμού C++ και κάποιοι με το εκπαιδευτικό πακέτο Scartch.

Επιλέχτηκε η εκπαιδευτική πλατφόρμα Arduino επειδή είναι μια ηλεκτρονική πλατφόρμα ανοικτού κώδικα και σχεδιασμού, που βασίζεται σε ευέλικτο και σχετικά εύχρηστο υλικό και λογισμικό και, επιπλέον, εξασφαλίζει:

Μικρό κόστος που δίνει τη δυνατότητα αγοράς πολλαπλών πακέτων
Ευκολία στη χρήση ακόμα και για αρχάριους χρήστες
Υποστήριξη στο διαδίκτυο από πολλές εφαρμογές

Ως προγραμματιστικό περιβάλλον επιλέχτηκε το λογισμικό Scratch for Arduino (S4A) ούτως ώστε να αξιοποιηθεί η -έστω και περιορισμένη- εμπειρία των μαθητών με το Scratch αλλά και επειδή από προηγούμενα έργα είχε καταγραφεί δυσκολία των μαθητών να εργαστούν στη C++.

Η συγκεκριμένη διδακτική προσέγγιση ακολούθησε το θεωρητικό πλαίσιο του «κατασκευαστικού» εποικοδομητισμού προσφέροντας στους συμμετέχοντες δυνατότητες παραγωγής και δημιουργίας με πολλούς βαθμούς ελευθερίας. Η προσέγγιση ενισχύθηκε μέσω της συνεργατικής πρακτικής έτσι ώστε κάθε ομάδα να αναλάβει να δημιουργήσει ένα τελικό προϊόν που η ίδια επέλεξε, καλλιεργώντας παράλληλα στάσεις συνεργασίας και ευθύνης μεταξύ των μελών.

Οι κύριοι στόχοι της παρέμβασης ήταν οι μαθητές/τριες να:

διατυπώσουν υποθέσεις, να πειραματιστούν και να ελέγξουν την αποτελεσματικότητά τους
συσχετίσουν, να αναλύσουν και να συνθέσουν τις δεδομένα-πληροφορίες, να εξάγουν συμπεράσματα και να προβούν στην ερμηνεία τους
δημιουργήσουν πρωτότυπα έργα αναπτύσσοντας δεξιότητες δημιουργίας και καλλιτεχνικής έκφρασης
συνεργαστούν μεταξύ τους για την επίτευξη κοινού στόχου αναπτύσσοντας προσωπική και συλλογική ευθύνη ως μέλη μιας ομάδας

Οι κύριες φάσεις υλοποίησης του έργου ήταν:

Φάση οργάνωσης και προετοιμασίας: Οι μαθητές/τριες χωρίστηκαν σε ομάδες των 4 ατόμων. Για την αποφυγή αποκλεισμών και για να εξασφαλισθεί η ισοδυναμία μεταξύ των ομάδων ως προς τις γνώσεις/δεξιότητες, οι μαθητές/τριες συμπλήρωσαν ερωτηματολόγιο αυτοαξιολόγησης που αφορούσε τις γνώσεις/δεξιότητες σχετικά με τον χειρισμό Η/Υ, την Αγγλική, τη γνώση του Scratch, την οργάνωση και τις καλλιτεχνικές δημιουργίες. Την επεξεργασία των ερωτηματολογίων και τον καταμερισμό σε ομάδες ολοκλήρωσαν οι διδάσκοντες. Οι μαθητές συνεδρίασαν και κάθε ομάδα πρότεινε τίτλο για την ερευνητική εργασία, ο τελικός τίτλος της οποίας επιλέχθηκε μετά από ψηφοφορία. Μαζί με τους διδάσκοντες διαμορφώθηκε το εκπαιδευτικό συμβόλαιο.

Φάση εξοικείωσης και πειραματισμού: Στη φάση αυτή οι μαθητές/τριες εξοικειώθηκαν με βασικές ηλεκτρονικές διατάξεις (διαιρέτης τάσης, ροοστάτης, φωτοαντίσταση, ποτενιόμετρο, led, κ.ά.) που περιλαμβάνονται στο πακέτο του Arduino, μέσα στο πλαίσιο αυθεντικών καταστάσεων (πραγματοποίησαν απλές μικρές κατασκευές: led που αναβοσβήνουν, μεταβαλλόμενη ένταση φωτοβολίας, αισθητήρας μέτρησης θερμοκρασίας και αποστολή της ένδειξης σε αναλογική οθόνη, κ.ά.). Στη διαδικασία πειραματισμού δόθηκε έμφαση στον προγραμματισμό μέσω του S4A. Σε κάθε ομάδα υπήρχε τουλάχιστον ένας μαθητής που είχε εμπειρία χρήσης του Scratch από το γυμνάσιο.

Φάση διερεύνησης: Οι μαθητές σχηματοποίησαν το προς επίλυση πρόβλημα και το τελικό έργο της ομάδας τους. Οι ιδέες που εξέφρασαν στην πρώτη φάση έγιναν πιο σαφείς και συγκεκριμένες μετά από την εμπειρία που απέκτησαν στη Φάση εξοικείωσης και πειραματισμού. Οι μαθητές αξιοποίησαν πηγές του Διαδικτύου προκειμένου να καταλήξουν σε μια τελική απόφαση.

Φάση δημιουργίας: Σε αυτή τη φάση οι μαθητές ανέλαβαν την υλοποίηση του τελικού προϊόντος. Το πιο χρονοβόρο τμήμα που χρειάστηκε πολλές διορθώσεις, πειραματισμούς, επαναλήψεις φάνηκε ότι ήταν η φάση του προγραμματισμού.

Φάση παρουσίασης: Το τελικό προϊόν της ερευνητικής εργασίας που αποφασίσθηκε να δημιουργηθεί ήταν η παραγωγή ενός πεντάλεπτου βίντεο. Όλοι οι συμμετέχοντες ανταποκρίθηκαν θετικά. Κάθε ομάδα αποφάσισε τον τρόπο με τον οποίο θα παρουσιάσει το έργο της, τρεις μαθητές ανέλαβαν την βιντεοσκόπηση και δύο μαθητές ολοκλήρωσαν την επεξεργασία και δημιουργία του τελικού βίντεο.

Αξιολόγηση

Η παρούσα ερευνητική εργασία είχε μεγάλη απήχηση και υποστήριξη από τους συμμετέχοντες μαθητές. Στο τέλος του τετράμηνου, οι συμμετέχοντες συμπλήρωσαν ερωτηματολόγιο αξιολόγησης. Κατά τη εξέλιξη των μαθημάτων, που ήταν δίωρης διάρκειας σε εβδομαδιαία βάση, οι συμμετέχοντες έδειχναν αμείωτο ενδιαφέρον και συμμετοχή. Οι ομάδες ανέπτυξαν σύστημα αλληλοϋποστήριξης των μελών τους και, ως αποτέλεσμα, οι εκπαιδευτικοί ανέλαβαν ρόλο οργανωτικό ως προς τις διαδικασίες, ενθαρρυντικό ως προς τη συμμετοχή και υποστηρικτικό ως προς τις αναζητήσεις των μαθητών. Η μεγαλύτερη δυσκολία των μαθητών φάνηκε να είναι ο προγραμματισμός ενώ κάθε είδους κατασκευή (ηλεκτρονικά κυκλώματα ή σύνθεση αντικειμένων) ήταν εύκολα και ιδιαίτερα ευχάριστα για τους συμμετέχοντες.

Από τους υπεύθυνους καθηγητές υπάρχει προβληματισμός ως προς την αρχική επιλογή των μαθητών. Για το συγκεκριμένο project επιλέχθηκαν με κλήρωση οι 16 από τους 35 μαθητές/τριες της Α’ Λυκείου του σχολείου που εκδήλωσαν ενδιαφέρον για συμμετοχή στο πρόγραμμα ρομποτικής. Είναι πιθανόν σε ένα επόμενο πρόγραμμα να τεθεί ως κριτήριο η απόδοση των μαθητών στο μάθημα της πληροφορικής λόγω της διαπίστωσης ότι κάποιοι μαθητές δηλώνουν τη συμμετοχή τους λόγω της δημοφιλίας που κατέχει η ρομποτική στους νέους.