Počítačové laboratoře bez tajemství aneb naučme se učit algoritmizaci a programování s využitím robotů

Zkrácený název projektu: Počítačové laboratoře
Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.3.12/04.0006

Příjemcem podpory je Institut rozvoje evropských regionů, o.p.s., Univerzita Pardubice je partnerem s finanční spoluúčastí

Poskytovatel: Pardubický kraj - Výzva č. 4 pro GP
Prioritní osa: 7.1 Počáteční vzdělávání
Oblast podpory: 7.1.3 Další vzdělávání pracovníků škol a školských zařízení
Trvání projektu: 1.7.2011- 31.12.2012

Cílem projektu je zvýšit kompetence pedagogických pracovníků ve speciální oblasti IT – výuka algoritmizace, programování a modelování fyzikálních, matematických, geometrických principů pomocí jednoduchých strojů a ovládání programovatelných robotů. K naplnění tohoto cíle bude vytvořen vzdělávací program a realizována individuální výuka tohoto programu pro malé skupiny 3 - 6 pedagogů ZŠ a SŠ škol v Pardubickém kraji, a to přímo ve školách, kde působí učitelé z cílové skupiny.

Univerzita Pardubice jako partner projektu bude garantem odborné úrovně vzdělávacího programu, který vznikne během realizace projektu, akademičtí pracovníci univerzity budou lektory, dále bude zajišťovat materiálové zabezpečení z prostředků projektu (provede výběrová řízení a nákupy zařízení).

• Vytvoření výukových materiálů a kompletace výukových pomůcek
• Realizace kursů: Základy algoritmizace a úvod do vizuálního programování, Využití programování pro praktickou výuku v předmětech fyzika, matematika a geometrie a environmentální výchova, Algoritmizace a programování s využitím robotů
• Vyhodnocení uskutečněných aktivit, úprava vytvořených materiálů a akreditace studijního programu na MŠMT

Úroveň: Pro pedagogy základních škol:

Základy algoritmizace a úvod do vizuálního programování

Cílem kurzu je seznámit učitele s vhodným způsobem výuky základů algoritmizace a programování na základních školách. V průběhu kurzu budou probrány základy algoritmizace a účastníkům bude představen programovací nástroj Scratch, který je vhodný pro výuku programování pro úplné začátečníky na základě poutavého vizuálního programovacího prostředí. V tomto nástroji jsou jednotlivé úlohy řešeny jednoduchým vkládáním odpovídajících grafických ikon do projektu a vyplňováním samotné logiky do grafických prvků, ze kterých se skládá vytvářený program. U účastníků kurzu nejsou požadovány žádné předchozí znalosti některého programovacího jazyka. Volba ukázkových a motivačních příkladů je přizpůsobena úrovni žáků ZŠ.

Podpora pro praktickou výuku M/F/G

Cílem kurzu je seznámit učitele základních škol s mechatronickými stavebnicemi, které mohou výrazně pomoci při výuce matematiky, fyziky a chemie na základních školách. Práce s mechatronickými stavebnicemi je vhodná pro laboratorní práce, demonstraci ve výuce nebo praktické činnosti skupin žáků. Jednotlivé lekce kurzu jsou zaměřeny na výuku látky probírané od 6. třídy do 9. třídy na základních školách. V průběhu kurzu bude probrána problematika energie, práce, mechaniky, statiky, experimentování a výpočty související s teplotou, silou, rovnoměrných a zrychleným pohybem apod. Vybrané lekce (zejména pro 8. a 9. třídu ZŠ) budou také zaměřeny na úlohy využívající programovatelné jednotky, přičemž pro programování bude využito vizuální programování.

Vizuální programování se zaměřením na robotiku

Cílem kurzu je seznámit učitele základních škol s možnostmi zatraktivnění výuky pomocí robotiky. Po seznámení s vývojovým prostředím umožňující vývoj řídících aplikacích pomocí visuálního programování je pozornost přesunuta k vlastní stavbě a oživení demonstračních robotů. Jde především o roboty využívající ke své činnosti vstupní informace z různých senzorů, jako jsou ultrazvukový dálkoměr, senzor pro měření intenzity zvuku, či osvětlení, rozeznávání barev, stisknutí, otáček a dalších.

Vizuální programování se zaměřením na robotiku, sběr a vyhodnocení dat

Cílem kurzu je seznámit účastníky se základními postupy jak naměřit a vyhodnotit údaje, které poskytují senzory robotických stavebnic. V jednotlivých lekcích bude nejdříve ukázáno, jak lze pomocí programů v řídicích jednotkách robotů zaznamenat údaje ze senzorů, jako jsou měření vzdálenosti, osvětlení, magnetického pole, zrychlení nebo rychlosti otáčení do datových souborů. Poté bude ukázáno jak tyto soubory dat zpracovat pomocí tabulkového programu (např. Excel) do grafů a jednoduchých statistik jako je např. průměrná, maximální nebo minimální hodnota. Úroveň kurzu bude pro základní školy. Programování bude pouze ve vizuálních programovacích jazycích stavebnic Lego nebo Fisher .

Programování se zaměřením na robotiku s využitím bezdrátových technologií

Cílem kurzu je seznámit účastníky jak lze využít bezdrátové technologie v robotice. Protože mobilní modely robotů jsou autonomní jednotky, je nepraktické je ovládat přes kabely. Je několik možných způsobů jak robotu předat povely, a to pomocí radiových vln nebo infračerveného záření. Proto v rámci tohoto kurzu budou nejdříve účastníci seznámeni s vlastnostmi radiových vln a s jejich využití k přenosu informací pomocí Bluetooth. Další lekce kurzu budou poté zaměřeny na praktické programování bezdrátových komunikací, jak na řídicí jednotce robotů, tak na straně ovládacích zařízení jako jsou notebooky, tablety nebo mobilní telefony. Kurz bude zaměřen na úroveň žáků základních škol. Programy pro řídicí jednotku robotů budou sestaveny pomocí vizuálních programovacích jazyků pro stavebnice Lego nebo Ficher. Programy pro ovládací jednotky budou v jazyce Java.

Výuka se zaměřením na obnovitelné zdroje energie i s využitím robotů

Cílem kurzu je seznámit učitele základních škol s možnostmi zatraktivnění výuky pomocí robotiky se zaměřením na životní prostřední a obnovitelných zdrojů energie. Po seznámení s vývojovým prostředím umožňující vývoj řídících aplikacích pomocí visuálního programování je pozornost přesunuta k vlastní stavbě robotů/zařízení s využitím komponent, které spadají do oblasti obnovitelných zdrojů energie, jako jsou fotovoltaické články, generátory či komponenty pro měření elektrické energie a výkonu.

Úroveň: Pro pedagogy středních škol

Základy algoritmizace a úvod do vizuálního programování

Cílem kurzu je seznámit učitele s vhodným způsobem výuky algoritmizace a programování na středních školách. V průběhu kurzu budou probrány základy algoritmizace a účastníkům bude představen programovací nástroj Scratch, který je vhodný pro výuku programování pro úplné začátečníky na základě poutavého vizuálního programovacího prostředí. V tomto nástroji jsou jednotlivé úlohy řešeny jednoduchým vkládáním odpovídajících grafických ikon do projektu a vyplňováním samotné logiky do grafických prvků, ze kterých se skládá vytvářený program. U účastníků kurzu nejsou požadovány žádné předchozí znalosti některého programovacího jazyka. Volba ukázkových a motivačních příkladů je přizpůsobena úrovni žáků SŠ.

Podpora pro praktickou výuku M/F/G

Cílem kurzu je seznámit učitele středních škol s mechatronickými stavebnicemi, které mohou výrazně pomoci při výuce matematiky, fyziky a chemie na středních školách (odborných školách, průmyslových školách i gymnáziích). Jednotlivé lekce kurzu jsou zaměřeny na výuku látky probírané na středních školách. V průběhu kurzu bude probrána problematika rychlosti, zrychlení, principu gyroskopu, síly (např. třecí, práce se siloměrem), měření dráhy s využitím různých druhů vozidel apod. Vybrané lekce budou také zaměřeny na úlohy využívající programovatelné jednotky, přičemž pro programování bude využito vizuální programování, případně i jiný programovací jazyk (např. Java dle volby účastníků kurzu).

Vizuální programování se zaměřením na robotiku

Cílem kurzu je seznámit učitele středních škol s možnostmi zatraktivnění výuky pomocí robotiky. Po seznámení s vývojovým prostředím umožňující vývoj řídících aplikacích pomocí vizuálního programování, je pozornost přesunuta k vlastní stavbě a oživení demonstračních robotů. Jde především roboty využívající ke své činnosti vstupní informace z různých senzorů, jako jsou ultrazvukový dálkoměr, senzor pro měření intenzity zvuku, či osvětlení, rozeznávání barev, otáček, magnetického pole, náklonu, zrychlení a dalších.

Vizuální programování se zaměřením na robotiku, sběr a vyhodnocení dat

Cílem kurzu je seznámit účastníky se základními postupy jak naměřit a vyhodnotit údaje, které poskytují senzory robotických stavebnic. V jednotlivých lekcích bude nejdříve ukázáno, jak lze pomocí programů v řídicích jednotkách robotů zaznamenat údaje ze senzorů, jako jsou měření vzdálenosti, osvětlení, magnetického pole, zrychlení nebo rychlosti otáčení do datových souborů. Poté bude ukázáno jak tyto soubory dat zpracovat pomocí tabulkového programu (např. Excel) do grafů a statistik. Úroveň kurzu bude pro střední školy. Programování bude ve vizuálních programovacích jazycích stavebnic Lego nebo Fisher nebo běžných programovacích jazycích jako je Java nebo C.

Programování se zaměřením na robotiku a využití bezdrátových technologií

Cílem kurzu je seznámit účastníky jak lze využít bezdrátové technologie v robotice. Protože mobilní modely robotů jsou autonomní jednotky, je nepraktické je ovládat přes kabely. Je několik možných způsobů jak robotu předat povely a to pomocí radiových vln nebo infračerveného záření. Proto v rámci tohoto kurzu budou nejdříve účastníci seznámeni s vlastnostmi radiových vln a s jejich využití k přenosu informací pomocí Bluetooth. Další lekce kurzu budou poté zaměřeny na praktické programování bezdrátových komunikací, jak na řídicí jednotce robotů, tak na straně ovládacích zařízení jako jsou notebooky, tablety nebo mobilní telefony. Kurz bude na úrovni pro střední školy. Programy pro řídicí jednotky robotů budou sestaveny pomocí programovacích jazyků Java nebo C pro stavebnice Lego nebo Ficher. Programy pro ovládací jednotky budou v jazyce Java.

Programování se zaměřením na robotiku s využitím jazyka C

Předpokládá se, že účastníci kurzu mají základní znalosti programovacího jazyka C. Cílem kurzu je seznámit učitele středních škol s možnostmi zatraktivnění výuky (především z oblasti informatiky a programování) pomocní robotiky. Prvotně jsou posluchači seznámeni s vývojovým prostředím umožňující vývoj řídících aplikací pomocí programovacího jazyka založeného na platformě jazyka C. Dále je pozornost přesunuta k vlastní stavbě a oživení demonstračních robotů. Jde především roboty využívající ke své činnosti vstupní informace z různých senzorů, jako jsou ultrazvukový dálkoměr, senzor pro měření intenzity zvuku, či osvětlení, rozeznávání barev, otáček, magnetického pole, náklonu, zrychlení a dalších.

Programování se zaměřením na robotiku s využitím jazyka Java

Cílem kurzu je seznámit učitele středních škol s možnostmi zatraktivnění výuky (především z oblasti informatiky a programování) pomocní robotiky. Prvotně jsou posluchači seznámeni s vývojovým prostředím umožňujícím vývoj řídících aplikací pomocí programovacího jazyka Java. Dále je pozornost přesunuta k vlastní stavbě a oživení demonstračních robotů. Jde především o roboty využívající ke své činnosti vstupní informace z různých senzorů, jako jsou ultrazvukový dálkoměr, senzor pro měření intenzity zvuku, či osvětlení, rozeznávání barev, otáček, magnetického pole, náklonu, zrychlení a dalších. V případě zájmu účastníků kurzu je možné projít také základy programovacího jazyka Java v úvodu kurzu.

Obnovitelné zdroje energie i s využitím robotů

Cílem kurzu je seznámit učitele středních škol s možnostmi zatraktivnění výuky pomocí robotiky se zaměřením na životní prostřední a obnovitelných zdrojů energie. Po seznámení s vývojovým prostředím umožňující vývoj řídících aplikacích pomocí visuálního programování je pozornost přesunuta k vlastní stavbě robotů/zařízení s využitím komponent, které spadají do oblasti obnovitelných zdrojů energie, jako jsou fotovoltaické články, generátory či komponenty pro měření elektrické energie a výkonu.

Informace o Evropském sociálním fondu v ČR: www.esfcr.cz

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy: www.msmt.cz

Příjemce dotace: http://www.irer.cz/informace/cinnost.htm

Poskytovatel dotace (Zprostředkující subjekt):

Pardubický Kraj http://www.pardubickykraj.cz/op-vzdelavani-pro-konkurenceschopnost

Kurzy pro pedagogy základních škol:

• Základní škola Dobrovského Lanškroun, Dobrovského 630, Lanškroun
• Základní škola a mateřská škola, Sokolovská 1, Svitavy
• Základní škola Chrudim, Dr. Jana Malíka 958, Chrudim
• Základní škola Prachovice, Chrudimská 57, Prachovice, okres Chrudim 
• Základní škola Pardubice, nábřeží Závodu míru 1951, Pardubice
• Základní škola Pardubice – Studánka, Pod Zahradami 317, Pardubice 

Kurzy pro pedagogy středních škol:

• Vyšší odborná škola a střední škola technická Česká Třebová, Habrmanova 1540, Česká Třebová
• Průmyslová střední škola a střední odborné učiliště Letohrad, Ústecká 36, Letohrad
• Střední škola automobilní Holice, Nádražní 301, Holice
• Střední odborná škola a Střední odborné učiliště Lanškroun, Kollárova 445, Lanškroun
• Střední průmyslová škola elektrotechnická a Vyšší odborná škola, Pardubice, Karla IV. 13, Pardubice
• Gymnázium, Moravská Třebová, Svitavská 310, Moravská Třebová
• Gymnázium, Pardubice, Dašická 1083, Pardubice