Fotogrametrija

Damjan Erhatič

Sažetak

U Gimnaziji Franca Miklošiča Ljutomer nastojimo našim studentima ponuditi što više znanja iz tehnologija koje su nove, aktualne i zanimljive. Stoga, koristimo fotogrametriju unutar rednog IT predmeta. A kako radi fotogrametrija? Jednostavno, na osnovi jedne snimke mogu se odrediti dvodimenzijska svojstva objekta, tj. provesti potpuna rekonstrukcija približno ravnog objekta (npr. zemljišta, pročelja zgrade) ili djelomična rekonstrukcija prostornog objekta (npr. obrisa nekog predmeta).

Ključni pojmovi: fotogrametrija, Meshroom, slika, rekonstrukcija.

Fotogrametrija

Fotogrametrija je znanost i tehnologija prikupljanja pouzdanih informacija o fizičkim objektima i okolišu kroz postupak snimanja, mjerenja i interpretacije fotografskih snimki i uzoraka zabilježenog elektromagnetskog zračenja te drugih pojava.

Drugim riječima, stvaranje 3D modela pri kojem snimamo veliki broj slika stvarnog objekta jednostavno je za uporabu, pruža dobre rezultate i može biti potpuno besplatno.

Postoji mnogo inačica fotogrametrije. Fotogrametrija izbliza odnosi se na prikupljanje fotografija s kraće udaljenosti, ali poznajemo i tradicionalnu zračnu (ili orbitalnu) fotogrametriju.

Meshroom/AliceVision

Meshroom predstavlja besplatan softver otvorenog koda za fotogrametriju s prekrasnim korisničkim sučeljem. Temelji se na osnovnom okviru koji nosi naziv AliceVision i rezultat je suradnje između nekoliko sveučilišta, laboratorija (Češko tehničko sveučilište, IMAGINE, INPT, Simula Research Laboratory i Quine) i Mikros Image, francuske postprodukcijske tvrtke.

Slika 1. Korisničko sučelje Meshroom

Osnovna interakcija zapravo je jednostavna kao što izgleda. Povučemo i spustimo slike u Meshroom prozor, pritisnemo START i pričekamo na gotov model. Zahvaljujući softveru Meshroom možete izvesti i proširenu rekonstrukciju. To znači da napola dovršenom rješenju možete dodati više slika ako primijetite (u pregledu) da bi neka područja mogla koristiti više detalja.

Pored svega navedenog, softverom Meshroom možemo izvršiti čak i obnovu uživo. U ovom načinu rada snimimo nizove slika više puta, učitamo ih u mapu i oni se automatski obrade. Prikaže se pregled i mi odlučujemo koji dio modela treba više detalja. Zatim snimimo nekoliko slika i cijeli postupak se ponavlja dok ne obuhvatimo model iz svih točaka gledišta.

Međutim, prije nego što se počnete igrati odnosno koristiti softver Meshroom, morate uzeti u obzir nekoliko važnih koraka prilikom snimanja fotografija za fotogrametriju.

Kako fotografirati za fotogrametriju

Kamera i postavke

Kamera pametnog telefona dobro će raditi, ali ako imate DSLR, snimanje će biti još bolje. Ako namjeravate koristiti DSLR, smanjite otvor blende na barem 5-6 kako biste se fokusirali na cijeli model koji pokušavate snimiti.

Razmislite o snimanju u RAW formatu ako vaš fotoaparat to podržava. JPEG formati obično su sasvim prihvatljivi, ali format RAW datoteke pruža neke bolje mogućnosti za podešavanje postavki slike, npr. svjetline. Ako razvijate RAW slike ili uređujete JPEG, pazite da ne koristite efekte korekcije leće ili sličnih filtera.

Fotografiranje

Morate snimiti barem 30 slika. Imajte na umu da neke slike mogu biti odbačene ako program ne pronađe dovoljno sličnosti s drugim slikama ili ako su zamućene.

1. Pomičite se po ciljnom objektu u krugovima. Nemojte pomicati predmet ili njegovu okolinu između slika.
2. Preklapanje! Želite da svaki dio modela obuhvati najmanje 2 slike. U idealnom slučaju imat ćete pri snimanju sljedećih slika oko 60-80% preklapanja.
3. Izbjegavajte oštre sjene, koristite raspršeno osvjetljenje ili fotografirajte vani tijekom poluoblačnog dana.
4. Objekt mora zauzeti važan dio svake slike.
5. Izbjegavajte vrlo sjajne ili prozirne predmete.

Slika 2. Primjer obuhvaćanja slika

Možete koristiti zoom odnosno zumiranje fotoaparata ili čak miješati slike iz potpuno različitih fotoaparata. Meshroom je zaista sjajan u tom pogledu. Međutim, nemojte nepotrebno mijenjati povećanje nakon svake slike samo zato što to možete učiniti.

Dobro je da se što više fotografija snimi istom kamerom i istim zoom-om (žarišna duljina), jer se time stvaraju potrebna ograničenja za postupak unutarnje kalibracije kamere, što i želimo.

Što bi se dogodilo ako bismo snimili fotografije ispred potpuno bijele pozadine i rotirali model između slika? Djeluje… nekako. Međutim, rezultati će biti lošiji. Na objektu ćemo imati samo točke koje predstavljaju mali dio slike, pa su parametri kamere manje ograničeni, što dovodi do manje preciznih rezultata.

Idealne mete za fotogrametriju predstavljaju teksturirani ili grubi objekti (npr. kipovi). Po mogućnosti možete prekriti sjajne ili prozirne predmete prahom (brašno/kreda u spreju) kako biste izbjegli refleksije. Postoji i opcija prekrivanja sjajne površine slikarskom trakom.

Standardna rekonstrukcija

Pri obradi fotografija koje ste prethodno snimili vani, najvjerojatnije ćete koristiti standardnu ​​rekonstrukciju, tako da ih jednostavno više ne možete snimati. Pretpostavljamo da ste već snimili sve potrebne slike i sada želite rekonstruirati 3D model. Tijek postupka je vrlo jednostavan:

1. Kopirajte sve slike u mapu na tvrdom disku,
2. Povucite i spustite mapu (ili pojedinačne slike) u prozor Meshroom,
3. Spremite projekt koristeći File – Save na odredište koje želite (inače će rekonstrukcija biti spremljena u privremenu mapu),
4. Kliknite na Start ili desnom tipkom miša kliknite na čvor Structure from motion (SFM) node i pritisnite Compute.
5. Bolje je izračunati SFM jer ćete vidjeti pregled za nekoliko minuta.
6. Pričekajte, ova priprema traje neko vrijeme.

• Kada se završe, čvorovi na dnu postat će zeleni jedan za drugim,
• ·U bilo kojem trenutku možete pritisnuti Stop i kasnije nastaviti s rekonstrukcijom.

Čim se čvor Structure from motion završi, prikazat će vam se pregled (dvaput kliknite na čvor da biste učitali pregled ako se ne učita automatski). Sve slike koje su uspješno korištene u rekonstrukciji imat će dodanu zelenu kvačicu.

Ako primijetite da je veliki broj slika odbačen, a da u pregledu vidite samo nekoliko kamera, nema smisla nastaviti rekonstrukciju. Morat ćete snimiti bolje slike, povećati rekonstrukciju s više slika (objašnjeno u sljedećem poglavlju) ili se poigrati s postavkama.

Kada se cjelokupna rekonstrukcija završi, možete dvaput kliknuti na čvor Texturing za pregled konačne mreže.

Desnom tipkom miša kliknite na bilo koji dovršeni čvor i odaberite Open folder. Otvorite mapu Texturing ili MeshFiltering da biste locirali izlaznu datoteku u najčešće korištenom Wavefront .obj formatu.

Iako se izlazna datoteka može uvesti izravno u Slic3r PE, vjerojatno ćete imati potrebu za osnovnim čišćenjem modela prije printanja (ispisa).

Povećana rekonstrukcija

Recimo da nešto skenirate kod kuće, nešto što je kreiralo vaše dijete, npr. vašu omiljenu akcijsku figuru ili vašu gitaru. Napravili ste 60-ak slika i rekonstrukcija se odvija dobro. Međutim, postoji iznimka odnosno jedno područje koje niste dobro snimili, tako da su neke slike odbačene i sada nedostaje mnogo detalja u ovom dijelu modela.

Zahvaljujući softveru Meshroom možete jednostavno snimiti više slika i dodati ih postojećoj rekonstrukciji. Malo je reći da je ova značajka korisna.

Bitno je da ne pomičete objekt između pojedinih serija slika. Ako ga premjestite, više nećete moći povećati rekonstrukciju.

Kada želite fotografirati kako biste ispunili loše snimljeno područje, bolje je snimiti oko 5 do 10 fotografija. Možete pokušati ispuniti više područja odjednom. Nove slike odgovaraju originalnom nizu fotografija. To znači da dodavanje novih slika može čak uzrokovati da prethodno odbačene slike odgovaraju novom nizu odnosno seriji.

Kad god dodate niz slika postojećoj rekonstrukciji, u uređivaču grafikona prikazat će se nova grana. Trebate samo izračunati sve do čvora StructureFromMotion (desnom tipkom miša kliknite na njega i odaberite Compute), što je obično prilično brzo. Čim postane zelen, možete dvaput kliknuti na čvor da ažurirate pregled u prozoru 3D preglednika.

Slika 3. Čvorovi

Kada mislite da imate dovoljno slika za konačnu rekonstrukciju, desnom tipkom miša kliknite na krajnji desni čvor (Texturing) i pritisnite Izračunaj. To može biti dugotrajno, pa je zaista korisno izvršiti cjelokupnu rekonstrukciju samo na posljednjoj grani s uključenim svim slikama.

Slika 4: Tekstura koja se koristi u 3D rekonstrukciji

Obnova uživo

Najzabavniji način rada primjenom fotogrametrije. Postavili ste mapu koju će pratiti Meshroom. Svaki put kada kopirate slike u ovu mapu, one se automatski obrađuju i dodaju u rekonstrukciju. Postupno snimajte više fotografija i promatrajte kako se model poboljšava. Na kraju možete dovršiti izračun cijelog teksturiranog modela zahvaljujući softveru Meshroom.

Prva serija slika trebala bi uključivati ​​najmanje 10-20 slika i usredotočiti se na opći oblik objekta. Ako snimite cijelu prednju stranu objekta, a zatim i cijelu stražnju stranu, vjerojatno ćete morati stvoriti most između ovih serija slika. To možete učiniti snimanjem fotografija koje se kreću od prednje prema stražnjoj strani u malim koracima.

Postavke

1. Odaberite View – Live Reconstruction,
2. Postavite Image folder i najmanji broj slika, koje će biti obrađene u svakom koraku (ovo postavite iznad 4),
3. Kliknite na Start na ploči Live Reconstruction,
4. Počnite kopirati slike u mapu slika.

Minimalni broj slika je prema zadanim postavkama podešen na 4, ali preporučujemo da snimite još više slika u svakoj seriji.

Da biste stvorili teksturirani model, morate ponovno povezati zadnji čvor StructureFromMotion s čvorom PrepareDenseScene.

1. Desnom tipkom miša kliknite na poveznicu između prvog čvora StructureFromMotion i PrepareDenseScene,
2. Odaberite Remove,
3. Povucite novu poveznicu s najnižeg izlaza StructureFromMotion na ulaz PrepareDenseScene,
4. Desnom tipkom miša kliknite na Texturing i pritisnite Compute.

Slika 5. Kip (statua)

Priprema modela za tisak – zatvaranje rupa i popravak

Gotovo sve mreže koje su stvorene 3D skeniranjem ili fotogrametrijom imaju rupe na dnu. Na našu sreću treba nam ravna podloga koju bi bilo lako postaviti na površinu za ispis, tako da se može napraviti jednostavna ravnina izrezana u Meshmixeru, Blenderu, 3D builderu (ili bilo kojem drugom programu koji vam je draži).

Također, opseg modela bit će prilično nasumičan, stoga se nemojte iznenaditi ako je model nakon uvoza zaista mali. Samo ga povećajte.

Zaključak

Zahvaljujući Meshroomu, fotogrametrija je sada lakša nego ikad. Izlazne mreže nisu spremne za trenutni ispis, ali uz nekoliko manjih ispravaka možete dobiti apsolutno zapanjujuće rezultate kako za 3D grafiku tako i za industriju igara/animacije. Pri tome je sve otvorenog koda. Naravno, postoje i druga rješenja koja donose iste ili čak bolje rezultate. Jasno je da sve ovisi o našim potrebama odnosno o svrsi uporabe 3D modela.

Literatura

1. Best Photogrammetry Software in 2021 (b.d.) Na all3dp.com. Dostupno na internetskoj adresi: https://all3dp.com/1/best-photogrammetry-software/ (pristupljeno 10.11.2021.).
2. Photogrammetry (b.d.) Na en.wikipedia.org. Dostupno na internetskoj adresi: https://en.wikipedia.org/wiki/Photogrammetry (pristupljeno 13.11.2021.).
3. Photogrammetry 2 – 3D Scanning simpler, better than ever! (b.d.) Na blog.prusaprinters.org. Dostupno na internetskoj adresi: https://blog.prusaprinters.org/photogrammetry-2-3d-scanning-simpler-better-than-ever_29393/ (pristupljeno 10.11.2021.).

Igramo se i programiramo

Matea Paljuca

Uvod

U Kurikulum za nastavni predmet Informatike (MZO, 2018.) jedna od domena je i Računalno razmišljanje i programiranje. Ova domena za cilj ima razvijanje vještina logičkoga zaključivanja, modeliranja, apstrahiranja te rješavanja problema (MZO, 2018.). Programiranje je uvijek izazov kako za učenike mlađe školske dobi tako i za one starije. Ono kod učenika razvija samopouzdanje, upornost i preciznost u ispravljanju pogrešaka te sposobnost komunikacije i zajedničkoga rada usmjerenoga prema postizanju određenoga cilja (MZO, 2018.). Učenici mlađe školske dobi prošle su školske godine (2020./2021.), na teritoriju Republike Hrvatske, dobili priliku za razvijanje vještina računalnog razmišljanja i programiranja unutar školskih prostora kroz izbornu nastavu predmeta Informatike.

Ključne riječi: igra, programiranje, Run Marco, Code Monkey, Europski tjedan programiranja.

Središnji dio

Korisnosti učenja i poučavanja programiranja su višestruke. Osim što se programiranjem razvija logičko mišljenje, ono pomaže učenicima shvatiti svijet oko sebe, proširiti svoje razumijevanje o tome kako funkcionira tehnologija te razviti inovativnost i kreativnost.

Europski tjedan programiranja je društvena inicijativa čiji je cilj na zabavan i angažirajući način svima približiti programiranje i digitalnu pismenost. Ovogodišnji Europski tjedan programiranja provodio se u vremenskom razdoblju od 9. do 24. listopada 2021. godine. Učenici 2., 3., i 4. razreda Osnovne škole Đuro Pilar u Slavonskom Brodu pod moderatorstvom učiteljice informatike Matee Paljuce, sudjelovali su u događanju kroz različite aktivnosti upisavši iste na kartu događanja: https://codeweek.eu/view/390193/igram-se-i-programiram.

U ovom važnom događanju sudjelovalo je 140 učenika spomenutih razreda obje škole (Područne škole Kolonija i Matične škole Vinogorje). Budući da je cilj ovog događanja kroz igru svladati nastavne sadržaje vezane uz računalno razmišljanje i programiranje, same aktivnosti bile su tome prilagođene.

Učenici drugih razreda su ovaj događaj obilježili koristeći igru Run Marco. Igru Run Marco osmislili su grafički stručnjaci tvrtke Allcancode. Marco ili Sofia glavni su likovi ove igre koje učenici samostalno odabiru upuštajući se u uzbudljivu avanturu programiranja. Programiranje u ovoj igri na jednostavan i vrlo blizak način učenicima kroz vizualne naredbe pomaže savladati nastavni sadržaj računalnog razmišljanja i programiranja. Koristeći ovu igru učenici su otvarali ishode nastave Informatike koji se odnose na domenu Računalno razmišljanje i programiranje. Ishodi koje su učenici drugoga razreda ostvarili su analiziranje niza uputa kojima se izvodi jednostavan zadatak te po potrebi ispravljanje pogrešnog redoslijeda (B.2.1.), ali i ishod stvaranja niza uputa u kojemu se upotrebljava ponavljanje (B.2.2).

Slika 1. Učenici drugog razreda usvajaju nastavni sadržaj programiranja kroz igru Run Marco

Učenici 3. i 4. razreda za razvijanje vještina logičkog razmišljanja i programiranja koristi su platformu Code Monkey. Code Monkey je zabavna i edukativna platforma koja nudi mogućnost kroz nekoliko različitih igara savladavanje programiranja bez prethodnog iskustva. Uzevši u obzir da su sve dostupne igre na engleskom jeziku na početku sata učenici su ponovili značenje fraza i riječi engleskog jezika koja će im biti potrebna za pojedinu igru. Učenici su kroz igru bili vođeni korak po korak, ali vrlo brzo samostalno odvažili u avanturu zvanu programiranje. Tako su učenici trećih razreda ostvarili su ishode B.3.1 (stvara program korištenjem vizualnoga okruženja u kojem se koristi slijedom koraka, ponavljanjem i odlukom te uz pomoć učitelja vrednuje svoje rješenje) i B.3.2 (slaže podatke na koristan način) programirajući u igri Braver Achiver.

Učenici četvrtih razreda igrom Block Jumper ostvarili su ishode B.4.1 (stvara program korištenjem vizualnog okruženja u kojem koristi slijed, ponavljanje, odluku i ulazne vrijednosti) i B.4.2 (rješava složenije logičke zadatke s uporabom računala ili bez uporabe računala.)

Budući da, je ovaj događaj bio upisan na kartu Europskog tjedan programiranja za kraj nam je stigla potvrda o sudjelovanju.

Slika 2. Potvrda o sudjelovanju

Na kraju nastavnog sata u razredu je vlada pozitivna atmosfera te izrazi oduševljenja učenika, što je svakako stvorilo motivirajuće i zanimljivo iskustvo programiranja učenicima.

Zaključak

Igra je učenicima najveći poticaj za usvajanje nastavnih sadržaja. Kao takva ona uvijek treba biti prilagođena učenikovoj dobi i mogućnostima. Koristeći igru kao primarno sredstvo za ostvarivanje ishoda računalnog razmišljanja i programiranja, učenici su na jedan nadasve kreativan i zanimljiv način razvijajući logičko razmišljanje, postupnost i sistematičnost, ali i samopouzdanje, upornost i preciznost iskusili nastavu programiranja.

Literatura

1. Code Week, < https://codeweek.eu/> . Pristupljeno 24. listopada 2021.
2. Run Marco, < https://runmarco.allcancode.com/> . Pristupljeno 24. listopada 2021.
3. Code Monkey. Pristupljeno 24. listopada 2021.
4. Ministarstvo znanosti i obrazovanja (2018.). Odluka o donošenju kurikuluma za nastavni predmet Informatike  za osnovne škole i gimnazije u Republici Hrvatskoj, <https://narodne-novine.nn.hr/clanci/sluzbeni/2018_03_22_436.html> . Pristupljeno 24. listopada 2021.

Poučavanje programiranja izradom igara

Coding4Girls

Martina Holenko Dlab

Sažetak

U radu su predstavljeni rezultati Erasmus+ projekta Coding4Girls. Projektom se potiče razvoj vještina programiranja kod djevojčica i dječaka izradom igara u programskom jeziku Snap!. Prezentirani su i rezultati istraživanja provedenog u osnovnim školama u Hrvatskoj koji su pokazali primjenjivost ovog pristupa i zadovoljstvo sudionika istraživanja pristupom i razvijenim materijalima.

Ključne riječi: programiranje, obrazovne igre, STEM, Snap!, online nastava.

Uvod

Odjel za informatiku Sveučilišta u Rijeci svojim znanstvenim i stručnim aktivnostima nastoji pridonijeti razvoju računalnog razmišljanja i vještina programiranja kod učenika pristupima koji se temelje na obrazovnim igrama.

Nakon uspješno završenog Erasmus+ projekta GLAT – Games for Learning Algorithmic Thinking koji je Odjel za informatiku koordinirao, Odjel se uključio u Erasmus+ projekt Coding4Girls. Projekt GLAT je bio usmjeren edukaciji učitelja razredne nastave za primjenu inovativnih metoda za razvoj računalnog i algoritamskog razmišljanja kod mlađih učenika u nastavi različitih predmeta, a projekt Coding4Girls (C4G) je usmjeren učiteljima i nastavnicima informatike te učenicima u dobi od 10 do 16 godina.

Glavni cilj projekta C4G je prevladati nerazmjer žena i muškaraca koji se obrazuju te odabiru zanimanja u području računalne znanosti i informacijsko-komunikacijskih tehnologija (IKT). Svrha projekta je uvođenjem atraktivnih metoda učenja i poučavanja potaknuti djevojke da zavole programiranje te da biraju karijere iz ovih područja u kojima tradicionalno prevladavaju muškarci.

Projekt je trajao od rujna 2018. do prosinca 2020. godine. Koordinator projekta je bilo Sveučilište u Ljubljani, a uz Odjel za informatiku Sveučilišta u Rijeci partneri su bili Virtual Campus (Portugal), Sveučilište u Tesaliji (Grčka), EU-Track (Italija), Istanbul Valiligi (Turska) i Jugozapadno sveučilište „Neofit Rilski“ (Bugarska).

Rezultati projekta Coding4Girls

Ostvareni rezultati projekta su navedeni u nastavku.

Metodološki okvir za poučavanje programiranja koji se temelji se na obrazovnim igrama i pristupu design thinking. Učenici se suočavaju s problemima iz stvarnog života koje rješavaju programirajući u vizualnom programskom jeziku Snap! a pritom surađuju i razmjenjuju ideje.

Pristup razvoju vještina programiranja korištenjem i izradom igara koji predviđa da djevojčice i dječaci izrađuju igre koje se odnose na probleme iz stvarnog života, ali i igrajući igre. U tu svrhu je razvijena 3D igra – avantura za igru iz prvog lica u okviru koje se kombinira logičke mini igre koje preferiraju djevojčice (npr. labirinti, slagalice i sl.) i projekti izrade igara u Snap!-u.

Obrazovni sadržaji za nastavnike koji su razvijeni s ciljem olakšavanja integracije predložene metodologije u postojeće prakse. Uključuju vodič za primjenu pristupa Coding4Girls, scenarije učenja, tekstualne priručnike, video upute, materijale za samostalan rad i programski kôd svih projekata.

Istraživanje u hrvatskim školama

S ciljem vrednovanja pristupa za poučavanje programiranja izradom igara na temelju razvijenih scenarija, osmišljene su aktivnosti za implementaciju u školama.

Sudionici

U aktivnostima implementacije je sudjelovalo 8 učitelja informatike iz osnovnih škola na području grada Rijeke koji su imenovani mentorima za nastavnu praksu iz informatike. U izvođenje aktivnosti s učenicima se uz mentore aktivno uključilo i 35 studenata Sveučilišta u Rijeci – budućih učitelja informatike. U istraživanju je ukupno sudjelovalo 773 učenika viših razreda osnovne škole iz razrednih odjela mentora. Najviše učenika bilo je iz 6. razreda (40%). U istraživanju je sudjelovalo i troje vanjskih eksperata kako bi vrednovali korisnost i primjenjivost pristupa.

Scenariji učenja

Scenariji učenja uključuju probleme iz stvarnog života koji su interesantni i za djevojčice i za dječake (npr. zbrinjavanje napuštenih životinja, razvrstavanje otpada, planiranje izleta i sl.). Izrađeno je ukupno 22 scenarija a za svaki je navedeno potrebno predznanje te ishodi učenja s popisom koncepata koji se izradom igre savladavaju. Tako nastavnici mogu odabrati scenarije u skladu s ishodima učenja koje žele ostvariti i interesima učenika. U svakom scenariju su opisani su koraci rješavanja problema programiranjem uz prikaze iz sučelja alata Snap!. Učenike se potiče na aktivnost ali i kreativnost. Za neke scenarije su dostupna i polugotova rješenja.

Slika 1. Slikovni prikazi iz igara izrađenih u Snap!-u

Procedura

Aktivnosti implementacije su u svakom razrednom odjelu uključivale:

• predstavljanje pristupa i motivaciju za rad
• rješavanje inicijalnog upitnika od strane učenika, uključujući samoprocjenu trenutne razine vještine programiranja
• učenje programiranja izradom igara u Snap!-u (četiri scenarija po izboru učitelja)
• rješavanje završnog upitnika s ciljem prikupljanja stavova o provedenim aktivnostima i samoprocjene trenutne razine vještine programiranja
• prikupljanje komentara učenika, učitelja i eksperata.

U Hrvatskoj je implementacija inicijalno zamišljena za redovnu nastavu u učionicama no uslijed zatvaranja škola pristup je prilagođen za online nastavu. Aktivnosti su se odvijale u virtualnim učionicama te su razvijeni dodatni materijali koji prate scenarije učenja kao što su interaktivni sadržaji i video upute koje su dostupne na web stranici projekta i YouTube kanalu.

Aktivnosti su održane u razdoblju od ožujka do svibnja 2020. te su u pojedinom razrednom odjelu trajale otprilike 5 tjedana.

Rezultati

Rezultati inicijalnog upitnika pokazali su da za učenje programiranja učenike u najvećoj mjeri motivira želja da uspješno savladaju nastavno gradivo (71% djevojčica, 50% dječaka) te što uživaju rješavati logičke zadatke (18% djevojčica, 24% dječaka). Dječake više motivira želja da postanu programeri (23%) nego djevojčice (6%). Prema rezultatima inicijalnog upitnika, dječaci u prosjeku provode više vremena (11 sati tjedno) igrajući video igre nego djevojčice (3 sata). Na temelju tih rezultata se može zaključiti kako je djevojčice potrebno zainteresirati za igranje igara pristupima koji su prilagođeni njihovim preferencijama te kako postoji potreba za razvojem metodologije koja će potaknuti djevojčice da biraju buduće profesije povezane s programiranjem.

Većina učenika je u inicijalnom upitniku svoju razinu vještine programiranja prije sudjelovanja u aktivnostima procijenila razinom 1 – Početnik sam i imam samo osnovna znanja (33%), odnosno 2 – Mogu izraditi samo jednostavne programe (33%). Nešto manje ih je bilo koji su odabrali razinu 3 – Mogu izraditi i nešto složenije programe (21%), a vrlo mali broj razinu 4 – Mogu izraditi program kojim će se riješiti zadani problem (5%). Dio učenika je naveo i kako nikad nisu programirali – razina 0 (8%).

Rezultati završnog upitnika su pokazali ad su učenici (i djevojčice i dječaci) zadovoljni ovakvim načinom učenja programiranja. Naveli kako smatraju ove aktivnosti prikladnima i zabavnima. Izrazili su zadovoljstvo materijalima i načinom prezentacije koncepata koje su trebali savladati. Više od 40% učenika smatra da je napredovalo, najviše njih za jednu razinu (29.39%, i to nešto više djevojčica nego dječaka). U svojim komentarima su naveli: „Sjajno sam se proveo izrađujući ove igre.“, „Nije mi bilo jako teško jer sve je bilo napisano, samo treba pažljivije pročitati i pratiti upute.“, „Meni je bilo puno lakše riješiti zadatak kad je bilo dostupno polugotovo rješenje.“.

Učitelji i eksperti su ocijenili ovaj pristup primjerenim i pogodnim za više razrede osnovne škole, uključujući primjenu u online okruženju. Smatraju kako su učenici u potpunosti prihvatili metodologiju, naučili predviđene koncepte i bili motivirani riješiti zadatke do kraja kako bi igrali igre koje su izradili. Primijetili su kako se učenicima svidjelo što se u igrama pojavljuju problemi iz stvarnog života. Učitelji planiraju ovaj pristup koristiti i ubuduće. Problem koji je uočen tijekom implementacije u online okruženju je nedostatak aplikacije Snap! za Android tablete pa je zbog otežanog korištenja alata u web pregledniku u zamjenu korišten alat Scratch.

Zaključak

Rezultati provedenog istraživanja u osnovnim školama pokazuju primjenjivost metodologije Coding4Girls u praksi te zadovoljstvo učenika i učitelja aktivnostima i materijalima koji se mogu koristiti i za online nastavu. Razvijeni rezultati su dostupni za korištenje svim zainteresiranim učiteljima.

Znanstvenici s Odjela za informatiku Sveučilišta u Rijeci će i u budućem radu nastojati pridonijeti razvoju obrazovanja potpomognutog IKT tehnologijama te prenijeti hrvatskim učiteljima primjere dobre prakse. Ovo istraživanje će se nastaviti u okviru znanstvenog projekta Digitalne igre na Odjelu za informatiku Sveučilišta u Rijeci koji će rezultirati suvremenim pedagoško-tehnološkim okvirom za primjenu obrazovnih igara za učenje i poučavanje programiranja.

Programirano natjecanje automobila

Igor Pangrčič

Sažetak

Naša Osnovna škola Frana Metelka Škocjan sudjelovala je u dvogodišnjem projektu Erasmus+ pod naslovom Minds on Hands on STEM Goes on koji je preveden Uključi mozak, zasuči rukave, postani znanstvenik. S učenicima smo prisustvovali na nekoliko projekata mobilnosti. Tijekom jedne razmjene učenika u sklopu projekta Erasmus+ u Estoniji učenici su napravili vozilo na temelju Arduino platforme koje se na stazi utrkivalo putem pametnog Android uređaja. Svaka reli-momčad ima sljedeće članove tima:

• Mehaničara koji je izradio cijelu šasiju vozila i instalirao potrebnu opremu, dijelove itd.
• Elektroničara koji je napravio električni krug za konačno vozilo (instalirao i spojio žice za elektroničke blokove).
• Programera koji je prilagodio kretanje vozila i fino prilagodio njegovo ponašanje (npr. ako se kretalo samo u jednom smjeru, ili ako je vozilo bilo vrlo osjetljivo ili previše tromo pri vožnji itd.).
• Natjecatelji su bili svi članovi ekipe koji su se natjecali na stazi i davali povratne informacije koje su trebali poboljšati. Suradnja između članova tima osigurala je bolji krajnji rezultat i uspjeh na stazi.

Ključne riječi: Arduino, Erasmus+, mehaničar, elektroničar, programer, natjecanje.

Shema za mehaničare

Mehaničari su sklopili okvir vozila prema crtežu. Jednom kad je okvir vozila bio spreman, čekali su da elektroničari i programeri pripreme prototip elektroničkog dijela vozila i program upravljanja motorom. Nakon testa na vozilo su ugrađene elektroničke komponente.

Slika 1. Shema konstrukcije vozila

Shema za elektroničare

Priključili su mikrokontroler, napajanje, regulator motora i motor. Budući da snaga računala iz USB utičnice nije bila dovoljna za pokretanje motora, morali su upotrijebiti dodatno napajanje (baterija od 9 V). Upravljač motora L298N je H most koji omogućuje promjenu polariteta struje koja djeluje na motor, a time i smjer vrtnje motora. Uz to, upravljač motora L298N omogućuje uklanjanje napona od 5 V za napajanje Arduino mikrokontrolera. Ako su željeli promijeniti brzinu motora, žice motora morale su se spojiti na Arduino ploču s pomoću PWM pina (Pulse Width Modulation). Ploča je bila označena simbolom ~.

Slika 2. Shema i skica za Arduino 1

Kod za programere

Služeći se definicijom »analogWrite« u kodu, napon od 5 V povezan sa žicama motora može se podijeliti na 255 jedinica. To je moguće samo s pomoću PWM pina.

Na primjer, vrijednost 150 znači da je signal PWM (Pulse Width Modulation ili modulacija širine impulsa) (150 × 5) / 255 volti (ili 2,9 V). Zbog nižeg napona motor se sporije okreće.

Definicija »digitalWrite« odnosi se samo na situaciju u kojoj struja postoji ili ne postoji, tj. upišite 1 ili 0 (HIGH ili LOW).

Slika 3. Kod programa 1

Daljnjim razvijanjem cijeli tim napravio je sljedeće:

• Dodali su još jedan motor.
• Dopunili su programski kôd podacima za drugi motor i provjerili jesu li oba motora odgovarala kretanju po želji korisnika.
• Izradili su vozilo na dva kotača i programirali ga tako da se kreće naprijed, natrag, zaokreće naglo ili mirno te se može zavrtjeti na mjestu.

SVI gore navedeni događaji ostali su slobodan izbor i otkrili su da razvoj uvelike ovisi o vremenu koje tim ima na raspolaganju.

Ispitivanja vozila

Prvo su povezali Arduino s pametnim uređajem putem Bluetooth signala.

Natjecatelj je upravljao vozilom putem Android pametnog uređaja (mogao se koristiti i

svojim osobnim uređajem). Svaka je momčad dobila ispitno vozilo koje je prethodno bilo spremno za trening, ali sve su se ekipe natjecale s vozilom koje su sami izradili. Za vožnju su upotrebljavali aplikaciju Arduino Bluetooth RC Car.

Softveru se pristupalo preko ove poveznice.

Slika 4. QR kod aplikacije

Vozač je instalirao softver u odgovarajući uređaj i naučio ga upotrebljavati. Aplikacija je prenijela signal s pametnog telefona na Arduino, što im je omogućilo daljinsko upravljanje vozilom.

Slika 5. Aplikacija Bluetooth RC Controller

Elektroničar je povezao Arduino BT modul (HC-05 ili HC-06). Da bi primio signal, BT modul mora biti spojen na Arduino tako da je VCC pin BT modula povezan s napajanjem od 5 V. GND pin povezan je s masom, a TXD pin na ploči Arduino 12.

Slika 6. Shema i skica za Arduino 2

Programer je povezao pametni uređaj i Arduino putem BT veze kao što je prikazano na slici programskog koda. Ako se u aplikaciji ne pritisne nijedna tipka, prikazuje se simbol S (Stop), a simbol F prikazuje se ako se pritisne strelica prema naprijed.

.Slika 7. Kod programa 2

Imali su mogućnost služiti se monitorom serijskog priključka smještenim u softveru (naveden u nastavku) za provjeru veze Tools ­ Serial monitor.

Kako bi se elektromotor provukao kroz signalni znak u kôd se moraju dodati odgovarajući redovi koda.

Slika 8. Kod programa 3

Daljnjim razvijanjem cijeli tim napravio je sljedeće:

• Vozilo su programirali logično slijedeći kontrolne tipke mobilne aplikacije.
• Oni kojima je ostalo malo vremena imali su mogućnost nadograditi vozilo tako da se upali jedno LED svjetlo kad pritisnete svjetlo u mobilnoj aplikaciji.
• LED treba električni otpor od 220 Ω i pravi polaritet.

Slika 9. Shema i skica za Arduino 3

Primjer koda za LED rasvjetu:

Slika 10. Kod programa 4

Trkaća staza

Za natjecanje između pojedinih momčadi koristili su predložak iz Lego EV3 seta. Momčad koja je najbrže završila stazu pobijedila je (svaki prelazak crte dovodio je do kaznenih bodova što je momčadi značilo dodatne sekunde). Natjecanje je održano pod budnim okom sudaca.

Slika 11. Staza.

Zaključak

Učenici jako vole stvarati ili programirati proizvode s Arduinom. Zanimljiv im je jer ga mogu upotrebljavati na svim operativnim sustavima, a ne ovisi o brzini, memoriji ili RAM-u računala. U našoj smo školi odlučili djeci ponuditi što više različitih interesantnih aktivnosti kroz Erasmus+ projekt, a jedna od njih je i aktivnost gdje se, osim robota, programiraju i različita vozila LEGO MINDSTORMS Education EV3 i LEGO Education WeDo te programira uz Arduino.

Literatura

1. http://www2.arnes.si/~sspjplav/Sola/Predmeti/Leto/PRAKTICNO%20PROGRAMIRANJE/2_Programiranje%20Arduina.pdf
2. https://ucilnica.fri.uni-lj.si/mod/page/view.php?id=16122
3. https://svet-el.si/literatura/arduino/programiranje-z-arduino-1-3/
4. http://www.elektronika-start.com/arduino/

Tamagotchi u nastavi programiranja

Zoran Hercigonja

Sažetak

Programiranje u nastavi informatike u smislu usvajanja osnovnih programskih struktura, zanimljivije je kada se doda stvarni kontekst. Konkretizacija znanja i vještina učenika postiže se kroz realni kontekst u kojem je moguće izraditi program to jest algoritam s jasnim i opipljivim rezultatom. Učenici dodatne nastave informatike pomoću micro:bit tehnologije, odlučili su se za programiranje povijesnog digitalnog uređaja vrlo atraktivnog 90-ih godina prošlog stoljeća. Radi se o Tamagotchi uređaju koji se zbog svoje popularnosti zadržao sve do 2000. godine. Animirani pokreti i primitivna umjetna inteligencija digitalnih kućnih ljubimaca učenicima se svidjela kao ideja za kreiranje vlastitih digitalnih ljubimaca sa željenim pokretima i ponašanjima. Tako se krenulo u izradu vlastitog Tamagotchi kućnog ljubimca preko micro:bit uređaja koji je u ovome dobio ulogu digitalnog uređaja nalik Tamagotchi uređaju.

Ključne riječi: Tamagotchi uređaj, digitalni kućni ljubimac, programske rutine.

1. Uvod

Kako su učenici na samom početku učenja programiranja i usvajanja osnovnih programskih koncepata iskazali izniman interes i oduševljenje učenjem preko micro:bit-a rodila se ideja da se u nastavu programiranja uključi i ponešto noviji povijesni kontekst programiranja digitalnih uređaja koji su se u počecima razvoja igara kroz samostalne igrače konzole razvijali i preko popularnog uređaja Tamagotchi. Tamagotchi je bio vrlo popularan uređaj 90-ih godina koji je predstavljao programiranog ručnog kućnog ljubimca poput psa, zeca, mačke o kojem je trebalo brinuti koristeći se s nekoliko tipki na samom uređaju. Njegovim utemeljiteljima smatraju se Akihiro Yokoi iz WiZ-a i Aki Maita iz Bandaija. Bandai ga je objavio 23. studenog 1996. u Japanu i 1. svibnja 1997. u ostatku svijeta, ubrzo postajući jedan od najvećih igračaka za zabavu s kraja 1990-ih i početka 2000-ih.

Slika 1. Primjer klasičnog Tamagotchi uređaja s crno bijelim monitorom (preuzeto)

Tamagotchi nije bio samo hit u smislu novog uređaja nego i programiranih rutina koje su digitalnog kućnog ljubimca pretvarale u inteligentno biće koje je u određenim vremenskim razmacima odrađivalo neke radnje. Tako je tog digitalnog ljubimca bilo moguće dresirati, voditi u šetnju, hraniti, liječiti jednom riječju brinuti o njemu kao o pravom kućnom ljubimcu.

Ova ideja u nastavi programiranja učenike je zainteresirala prije svega iz istraživačkog aspekta jer su prije samog programiranja rutina ponašanja digitalnog kućnog ljubimca trebali istražiti Tamagotchi uređaj i njegove rutine. To je metodički bilo opravdano jer su učenici učili i usvojili osnovne programske strukture, njihovu funkcionalnost i zadaće. Stoga su ih mogli identificirati na temelju naučene funkcionalnosti. Tako su učenici pretraživali Internet u potrazi za objašnjenjima.

Pregledavali su slike, a ponajviše video materijale iz kojih su mogli uočiti osnovne programske strukture na temelju rutina ponašanja digitalnih kućnih ljubimaca.

Zajedno s učiteljem informatike učenici su na dodatnoj nastavi informatike identificirali neke od osnovnih programskih struktura i detaljno raspravili algoritme ponašanja digitalnih kućnih ljubimaca. Nakon toga su utvrdili nekoliko najjednostavnijih algoritama ponašanja digitalnih kućnih ljubimaca koje će isprogramirati pomoću micro:bit aplikacije koristeći se gotovim programskim blokovima.

2. Programiranje vlastitog Tamagotchi digitalnog kućnog ljubimca

Na dodatnoj nastavi informatike, dogovoreno je nekoliko ključnih elemenata koji su predstavljali smjernice u izradi i programiranju vlastitog Tamagotchi digitalnog kućnog ljubimca.

Ponajprije učenici su trebali odlučiti kojeg će kućnog ljubimca izraditi pomoću matrice dioda samog micro:bit uređaja. Zbog jednostavnijeg digitalnog prikaza učenici su odabirali za digitalnog kućnog ljubimca psa ili žirafu jer je na taj način pomoću matrice led dioda bilo moguće stvoriti efekt pokreta tijela digitalnog ljubimca.

Učenici su trebali konstruirati dva algoritma ponašanja odabranog kućnog ljubimca koristeći se osnovnim programskim strukturama (programskim petljama, programskim odlukama i programskim slijedom). Kada bi na micro:bit uređaju odabrali tipku A pokrenuo bi se jedan algoritam ponašanja; odabirom tipke B aktivirao bi se drugi algoritam ponašanja kućnog ljubimca znatno različit od prvog.

Za izradu algoritama ponašanja, učenici su imali četiri školska sata. Algoritme su razvijali samostalno uz mogućnost konzultacija s učiteljem informatike. Većina učenika se odlučila za psa kao digitalnog kućnog ljubimca i razvoj algoritama za ponašanje psa. No prije same izrade algoritama i programiranja učenici su temeljem matrice dioda micro:bit uređaja na papiru izradili presliku te matrice da bi mogli nacrtati likove digitalnog ljubimca psa u pokretu. Također u bilježnicama su razradili i dijagram tijeka njihovog programa. Učenici su morali odrediti početni položaj svojeg digitalnog kućnog ljubimca da bi se nakon toga mogla vidjeti razlika prilikom primjene odnosno aktivacije algoritama pokreta. Jedan od boljih primjera programiranog micro:bit digitalnog kućnog ljubimca je pas koji laje prilikom pritiska na tipku A i odlazi prilikom pritiska na tipku B.

Slika 2. Početni položaj digitalnog kućnog ljubimca psa (prikaz u simulatoru)

Početni položaj psa sa slike 2 je sjedeći položaj koji se pojavljuje svaki puta kada nije pritisnuta ni jedna tipka. Drugim riječima početni položaj ostaje tako dugo dok se pomoću tipke A ili B na samom micro:bit uređaju fizički ne aktiviraju programske rutine. Dakle micro:bit uređaj sada predstavlja Tamagotchi digitalni uređaj koji u ovom slučaju ima dvije tipke: A i B za pokretanje programskih rutina.

Slika 3. Aktivirana programska rutina odabirom tipke A na micro:bit uređaju

Položaj psa se mijenja pritiskom tipke A na micro:bit uređaju. Stvara se dojam pokreta psa koji laje, a čije se čeljusti miču tako dugo dok je tipka A aktivirana.

Slika 4. Aktivirana programska rutina odabirom tipke B na micro:bit uređaju

Druga programska rutina predstavlja algoritam odlaska psa do potpunog iščeznuća s matrice led dioda micro:bit uređaja. Na slici 4 prikazano je početno kretanje psa prema lijevoj strani matrice led dioda micro:bit uređaja. Cijelo vrijeme kako je uključena tipka B na uređaju, pas odlazi na lijevu stranu uređaja dok potpuno ne iščezne čime se stvara dojam pokreta. Naravno to nisu precizni pokreti jer je uređaj micro:bit ograničen led diodama koje ne daju prevelike mogućnosti animiranja pokreta.

Slika 5. Oznaka završetka programske rutine

Kada završi algoritam aktiviran tipkom B uključuju se četiri diode kojima je označen odlazak psa. Naravno tako dugo dok je tipka B uključena, rutina se iznova i iznova ponavlja u zatvorenoj petlji.

Slika 6. Prikaz početnog stanja i aktivacija programskih rutina na fizičkom micro:bit uređaju

Programski kod sastavljen od gotovih blokova čini se prilično jednostavan jer se koristi samo while petlja u kombinaciji sa if-else odlukom i simulacijskom pločom dioda na kojima se mogu kreirati likovi. No slijed naredbi je nešto kompleksniji jer je trebalo razmišljati o redoslijedu izvršavanja naredbi i o uvjetima koji se postavljaju da bi određeni blokovi mogli biti aktivirani.

Slika 7. Programske rutine u gotovim programskim blokovima

Tako je trebalo za postavljanje logičkih uvjeta odabirati i neke dosad nepoznate gotove blokove poput button pressed. Naravno ovdje je trebalo razmišljati i o intenzitetu pokreta. Na primjer pas koji laje treba imati nekoliko položaja koje je potrebno izraditi pomoću simulacijske ploče dioda i odrediti redoslijed. Primjerice prvi položaj kada su usta psa zatvorena i položaj kada su usta otvorena. U algoritam je trebalo uključiti oba položaja i odrediti im redoslijed izvršavanja. Kod kretanja digitalnog ljubimca psa prema lijevom rubu micro:bit uređaja bilo je potrebno preko simulacijske pločice izraditi nekoliko položaja kako bi se stvorio dojam pokreta.

Sami učenici bili su zadovoljni postignutim jer su samostalno uspjeli kreirati programsku rutinu odnosno algoritme koji oponašaju vrlo primitivnu umjetnu inteligenciju.

3. Zaključak

Primjenom micro:bit uređaja učenici su programirali zadani scenarij u nekom stvarnom kontekstu što je još više pojačalo dojam i doživljaj programiranja. Učenici su na zabavan i zanimljiv način osvijestili funkcionalnosti temeljnih programskih struktura. Ovakav način rada je pokazao dosta velik interes učenika za još ponekim realnim kontekstom u kojem je potrebno izraditi algoritam. Ono što se učenicima jako svidjelo je sama ideja da će sami moći izraditi uređaj koji simulira kućnog ljubimca nalik Tamagotchi digitalnom uređaju što predstavlja konkretizaciju njihovog znanja, vještine i logičkog razmišljanja. Programiranje kao radnja, kao aktivnost im je kroz ovu ideju dalo određenu svrhu i krajnje opipljiv rezultat.

4. Literatura

1. https://images.app.goo.gl/JqJAEq9RRnLzS9858
2. https://pcchip.hr/gaming/vraca-nam-se-tamagotchi/

Radi li se samo o sastavljanju robota?

Damjan Erhatič

U Gimnaziji Franca Miklošiča Ljutomer nastojimo našim učenicima pružiti što više znanja o tehnologijama koje su nove, aktualne i zanimljive. To uključuje 3D modeliranje s Solidworksom, Arduino platformom i senzorima, 3D ispis i skeniranje, virtualnu stvarnost, robotiku i mogućnost dobivanja Cisco CCNA certifikata iz računalnih mreža. Također smo napravili vlastiti 3D printer, stroj za crtanje, CNC uređaj i hologram. Robotika se ukorijenila u mnogim industrijskim procesima posljednjih desetljeća, a u novije vrijeme i kao dio našeg svakodnevnog života. Koristi znanje iz mnogih područja, kao što su senzori, mjerenja, pogoni, obrada signala, kinematika, dinamika i kontrola robota, virtualno okruženje, robotski vid, informatičke i računalne tehnologije itd. (Robotika itd.).

Ključne riječi: robotika, tehnologija, Lego Mindstorms Education EV3.

Zbog toga koristimo Lego Mindstorms Education EV3 kao izborni predmet iz informatike. EV3 softver angažira i motivira učenike, omogućuje im dizajniranje i programiranje, istovremeno im pružajući mogućnost eksperimentiranja bez prethodnog znanja ili iskustva u programiranju ili dizajnu. To je programski jezik, prilagođen za upotrebu, kojeg učenici vrlo brzo nauče i razumiju. Intuitivni programski jezik, u kombinaciji s pratećim materijalom, omogućava studentima brz i jednostavan prijelaz na robotiku. Ovo je područje, koje nam pruža mnogo mogućnosti za povezanost s ostalim predmetima poput matematike, fizike i engleskog jezika. Početni učitelji u ovom polju mogu se poslužiti priručnikom Uvod u robotiku, koji je dostupan u sklopu njihove verzije obrazovanja.

Sadrži i nastavni plan i primjere različitih vježbi. Duljina svake vježbe prilagođava se u kontinuitetu i ovisi o težini vježbe. Vježbe su dugačke od 45 do 180 minuta, a podijeljene su u različite kategorije: vježbanje, vježbanje i izazov za učenje, majstorski izazov i izazov za dizajn. Kroz udžbenike učenici uče o različitim senzorima, koje koriste na svojim robotima. Osnovni senzori u kompletu su ultrazvučni senzor, žiroskop, senzor osjetljiv na dodir i senzor u boji. Pored toga, može se kupiti infracrveni senzor i temperaturni senzor. Potrebni su nam i dodatni materijali (papir, ljepljiva vrpca, olovke od filca, kutomjer itd.), da napravimo različite staze odnosno pruge, koje sadrže različite prepreke i izazove za studente, koji ih nakon toga pokušavaju uspješno riješiti. Softverski koncept Lego Mindstorms Education EV3 uključuje nekoliko načina za ocjenu rada učenika. Praktičan pristup na osnovu izazova, koji nudi jednostavnu metodu promatranja, je li robot sposoban izvršiti zadatak, učinkovit je način izazivanja vještina rješavanja problema učenika i integriranja alata za ocjenu učenika i nastavnika. Kada učenici imaju poteškoće u ispunjavanju izazova upotrebe svog robota, motivirani su, da poboljšaju svoj dizajn ili program i na taj način mogu uspješno upravljati nečim, što su sami izradili. To je proces, pojačan povratnim informacijama (Uvod u robotiku, b.d.). Učenici stalno dokumentiraju svoj rad. Ovako razmišljaju i dokumentiraju ono, što su naučili i kako se mogu izraziti tijekom komunikacije. Za dokumentiranje toga postoji nekoliko različitih načina:

• opišu svoje radne procese,
• naprave slike i videozapise robota u akciji,
• naprave snimak zaslona softvera EV3.

Nakon vježbi odabiremo tim učenika, koji će predstavljati našu školu na natjecanju Lego Masters. Ovo je natjecanje, koje organizira Laboratorij za automatizaciju i kibernetiku na Elektrotehničkom fakultetu Sveučilišta u Ljubljani. Tamo se suočavaju s drugim timovima iz cijele Slovenije.

Postoje i druga natjecanja, poput. FLL – Prva Lego liga. FIRST LEGO liga je program, koji značajno doprinosi i pomiče granice u obrazovanju.

To je obrazovni i istraživački program, koji svake godine ima nove izazove – projekt, koji opskrbljuje djecu i mlade s znanjem i kompetencijama 21. stoljeća, upoznaje ih sa znanošću i tehnologijom i završava turnirima. Program temelji na robotiziranju i istraživanju. Svake godine tim stručnjaka odabire novu temu izazova, što je jedan od trenutnih globalnih problema.

Ciljevi:

• potaknuti djecu i mlade da uče o nauci i tehnologiji, približiti STEAM (znanost, tehnologiju, inženjerstvo, umjetnost i matematiku),
• opremiti sudionike idejom timskog duha,
• potaknuti djecu i mlade za rješavanje složenih zadataka na kreativan način.

Prijavljeni timovi mogu sudjelovati na regionalnim turnirima nakon otprilike 10 tjedana rada, predstavljajući svoj rad i sebe i tako dobiju korisne povratne informacije.Turniri se održavaju u posebnoj, pozitivnoj atmosferi. Timovi trebaju riješiti složenu misiju uz pomoć robota, predstaviti svoj istraživački put, koji su prošli u posljednjih nekoliko mjeseci uz pomoć pripremljenog materijala. Posebno su naglašene vrijednosti, koje su prisutne svuda i svugdje.

U školama i organizacijama, koje rade u okviru programa FIRST LEGO League, mladi ljudi imaju priliku iskusiti i naučiti sve korake stvarnog procesa razvoja proizvoda: rješavanje problema pod vremenskim pritiskom, s nedovoljnim resursima i nepoznatim konkurentima. (Što je FLL, b.d.)

Da bi ovaj skup predavanja imao smisla, možemo se povezati s bilo kojom tvrtkom, koja se bavi automatizacijom u industrijskim procesima i usavršavanjem svog osoblja. To studentima olakšava predstavu o tome, kako se roboti i senzori koriste u drugim područjima. Studenti, koji pokažu veliku količinu znanja, mogu također sudjelovati s njima, prvo počevši s podučavanjem ostalih, a kasnije tako, da dobiju priliku za posao.

Literatura

1. Robotika. (b. d.) Na fe.uni-lj.si. Pridobljeno dne 22. 3. 2019: http://www.fe.uni-lj.si/izobrazevanje/2_stopnja/elektrotehnika/predstavitev/robotika
2. Uvod v robotiko (b. d.) Na ucilnice.arnes.si. Pridobljeno dne 22. 3. 2019: https://ucilnice.arnes.si/pluginfile.php/1033269/mod_resource/content/0/Uvod%20v%20robotiko%20EV3.pdf
3. Kaj je FLL? (b.d.) Na fll.si. Pridobljeno dne 14. 4. 2019: http://www.fll.si/program/kaj-je-fll

Očuvajmo kontrolu u Minecraft svijetu

Gordana Sokol i Gordana Lohajner

Sažetak

Dobra priprema Minecraft svijeta važan je preduvjet za zadržavanje kontrole nad učenicima prilikom provođenja nastavnih aktivnosti upotrebom aplikacije Minecraft: Education Edition. U tome će vam pomoći posebni blokovi koji dolaze upravo u ovoj obrazovnoj inačici Minecrafta.U ovom članku upoznati ćemo vas s mogućnostima kontrole Minecraft svijeta upotrebom Allow i Deny blokova kao i vidljivih/nevidljivih granica izrađenih pomoću Border blokova kao i jednostavnu upotrebu Command blokova.

Ključne riječi: Minecraft: Education Edition, obrazovna inačica, suradnja, komunikacija, učenje kroz igru

Uvod

Kada učenicima spomenemo Minecraft nerijetko će doći do općeg veselja i brzog zaboravljanja svih postavljenih pravila. Bojite li se gubljenja kontrole nad učenicima i neizvršavanja zadanih zadataka kao i ostvarivanja postavljenih ishoda učenja tada je ovo pravi tekst za vas.

Uz pravilnu pripremu infrastrukture unutar Minecraft svijeta učenicima ćete u startu onemogućiti nepoštivanje pravila, rastrčavanje po čitavom svijetu, namjerno ili nenamjerno rušenje, plavljenje ili miniranje i dizanje u zrak tuđih radova/građevina. Stoga osmislite izgled svog svijeta, postavite rubne točke važnih dijelova svijeta, izradite plan parcela za samostalni rad svakog učenika te se poslužite s nekoliko zgodnih trikova.

Polazna točka svijeta

Ishodišno mjesto na kojem će se vaši učenici prikazati nakon prijave u zajednički svijet osmišljeno je kao jedna staklena prostorija u kojoj je postavljena World Spawn točka. Ovdje učenike dočekuje pozdravna poruka s jasnom uputom o njihovom prvom koraku, a to je odabir prostora za rad, odnosno ograđene parcele.
World Spawn točku postavljate pomoću naredbe Set World Spawn koja se nalazi u Chat prozoru kojeg otvarate pritiskom na tipku T.

U našem svijetu izrađeno je deset parcela koje su međusobno odijeljene ogradama. Kako bi samo jedan učenik mogao pristupiti samo jednoj parceli iz ulazne sobe učenici mogu ući u sporedne sobe. Nakon što jedan učenik uđe u sporednu sobu, soba se zatvara staklenim blokovima što će onemogućiti ostalim učenicima da uđu u već zauzetu sobu. Nakon ulaska u sobu učenik će automatsko biti teleportiran na teren pod istim brojem kao i soba u koju je učenik ušao.
Kako zatvoriti prolaz i teleportirati učenike pročitajte u nastavku teksta.

Na ovaj način svaki učenik bira svoj teren kao i susjede koji će biti na terenima lijevo i desno od njega.

Onemogućimo rušenje i omogućimo gradnju

Kako biste zaštitili strukturu svojeg svijeta i onemogućili učenicima da promijene ili sruše vaše građevine upotrijebite Deny blokove. Radi se o sivim blokovima koji će onemogućiti učenicima rušenje blokova koji se nalaze iznad i ispod ovih blokova.
Ukoliko radite na ravnom terenu (koji je dubine 4 bloka) najjednostavnije je da Deny blokove sakrijete ispod tla, odnosno da ih postavite na dubinu prvog ili drugog bloka. Dubina tri je ustvari površina vašeg svijeta.

Na slici možete vidjeti Dany blokove koji se nalaze na dubini dva bloka u ravnom svijetu.

Kada preko ovih bokova postavite blokove koji predstavljaju vaš teren učenici ih neće moći vidjeti, no blokovi će onemogućiti svakome tko nema ulogu World Buildera bilo kakvo rušenje.

Mjesta u vašem svijetu na kojima želite omogućiti učenicima gradnju popločite Allow blokovima. Ove blokove također možete sakriti u ispod tla.

Postavljanje velikog broja ovakvih specijalnih blokova može biti vrlo naporan posao, no upotrijebite li naredbu /fill vrlo brzo možete postaviti velike količine blokova bez da rušite gornji sloj terena ispod njega postavljate wwww blokove te opet prekrivate teren travom ili nekim drugim blokovima.

Primjerice, naredbom /fill -37 4 -33 -34 4 -37 deny postaviti će Deny blokove na ravni teren počevši od koordinata -37 4 -33 do dijagonalno nasuprotnog kuta koji se nalazi na koordinatama -34 4 -37.

(Ne)vidljive ograde

Kako učenici ne bi mogli prelaziti u tuđe dijelove terena te slučajno ili namjerno mijenjati ili rušiti građevine drugih učenika ispod ograda izgrađenih pomoću Wall blokova jednostavno postavite Border blokove koji će onemogućiti učenicima kretanje preko njih.

Ovi blokovi predstavljaju vidljivih/nevidljivih granica. Vidljiva granica se prikazuje isijavanjem crvenih zvjezdica iznad Border bloka. Ako pak ne želite da se vidi gdje se nalaze ovi blokovi u postavkama svijeta jednostavno isključite mogućnost Show Border Effect.

Naredbe na klik gumba

Pravu snagu u pripremi Minecraft svijeta učiteljima pružaju mogućnosti Command blokova. Upravo su ovi blokovi zaduženi za zatvaranje prolaza na vratima sporednih soba pomoću staklenih blokova i teleportaciju učenika.

Na samom prolazu u razini terena postavljen je Command blok koji se aktivira nagaznom pločom koju smo postavili na njega. U svaki Command blok možemo postaviti jednu ili pak više naredbi koje se izvršavaju kada aktiviramo blok, u našem slučaju kada učenik stane na potisnu ploču.

Za zatvaranje prolaza staklenim blokovima upotrijebili smo komandu:
/fill ~ ~1 ~ ~ ~2 ~ glass.

Kako bi učenika teleportirali na njegov teren uz prvi Command blok postavili smo još jedan blok koji se aktivira nakon prvog bloka te se u njemu nalazi komanda:
/tp @p[r=2] 3 4 8

Pomoću ovih vrlo korisnih blokova možete izraditi lance naredbenih blokova pomoću kojih ćete učenicima dijeliti elemente potrebne za gradnju. Svakako preporučamo da se poigrate s mogućnostima Command blokova jer će vam uvelike pomoći u praćenju rada učenika i opremanju i punjenju učeničkih inventara unutar vašeg zajedničkog svijeta.

Zaključak

Na kraju prije izrade samog svijeta razmislite koje radnje ćete dopustiti učenicima u vašem svijetu, a što će biti ograničeno. Hoće li učenici raditi samostalno svaki u svom privatnom dijelu svijeta ili će moći surađivati u zajedničkom svijetu bez barijera. Uz dobro pripremljene Minecraft svjetove učitelj će zadržati kontrolu unutar Minecraft svijeta, vrlo jednostavno će nadgledati i kontrolirati rad učenika te ih usmjeravati ka postizanju postavljenih ciljeva učenja.

Literatura

1. J. Blagus, G. Sokol: Minecraft priručnik za učenje programiranja, Školska knjiga, Zagreb 2020.
2. N. Žibert, G. Sokol: Minecraft: Education Edition – Korisnički priručnik, https://education.microsoft.com/hr-hr/resource/7f6db778

Programiranje za najmlađe – I. dio

Kristina Slišurić

Uvod

Tijekom listopada obilježava se raznim aktivnostima Europski tjedan programiranja, a cijeli listopad radi se na promicanju programiranja i davanju poticaja učenicima za aktivnim uključivanjem u različite vidove programiranja i povezivanje s drugim ljudima zaljubljenima u programiranje. U okviru projekta Meet and Code udruge, u ponedjeljak 12. 10. 2020. održana je online interaktivna radionica Programiranje za najmlađe koji je održala učiteljica Kristina Slišurić. U radionici su sudjelovali je učenici trećeg razreda Osnovne škole u Ogulinu sa svojom učiteljicom Valentinom Blašković.

Ključne riječi: programiranje, djeca, Meet and Code, code, EU Code Week

Središnji dio

Aktivnosti:

• Uvod – Tko je programer?
• Uvod u programiranje – grafičko programiranje
• Algoritamske strukture u programiranju
• Završno ponavljanje
• Samovrednovanje

Interaktivna online radionica  se održala korištenjem alata MS Teams. U njemu smo koristili mogućnost videoprijenosa u realnom vremenu te istovremene komunikacije slikom i govorom koristeći kameru i mikrofon te pisanjem koristeći mogućnosti Čavrljanja.

Nakon uvodnog pozdrava učiteljica je koristeći prezentaciju (slika 1.) pitala učenike jesu li se ikad susreli s pojmom programiranja i prepoznaju li osobu koja je programer na slici. Učenici su koristeći pripremljenu digitalnu ploču (slika 2), označili sliku na kojoj je programer. Digitalnu ploču učiteljica je pripremila koristeći alat Padlet i nalazi se ovdje.

Koristili smo je za komunikaciju i kao mjesto sa svim poveznicama koje su tijekom webinara potrebne. Nakon što smo ponovili što znači programirati, što je program i tko su programeri, krenuli smo u svoje prve programerske korake. Za to je učiteljica odabrala mrežnu stranicu code.org (slika 3.) i Tečaj 2 (slika 4.). Tečaj je zamišljen za samostalni rad učenika koji znaju čitati, a nemaju prethodnog programerskog iskustva. Učiteljica je učenika vodila kroz nivoe tečaja u kojem su kroz igru i pomaganje likovima iz priče, naredbama u obliku blokova koristili različite algoritamske strukture: slijed, ponavljanje i grananje.

Za uvođenje u rad napravili smo nekoliko zadataka grafičkog programiranja i algoritama iz svakodnevnog života (slika 5.).

Nakon toga započeli smo sa slijednim naredbama gdje su učenici poput slagalici tehnikom  „povuci i spusti“ nizali svoje prve naredbe u slijed, a pritom vježbali orijentaciju u prostoru i pomagali ptičici kako bi stigla do svinje (slika 6.), i pčelici kako bi stigla do cvijeta i pokupila nektar.

Nakon toga uveli smo algoritamsku strukturu ponavljanja i blok za ponavljanje uz pomoć koje su učenici uvidjeli da njome mogu skratiti sami program  (slika 7.).

Na kraju smo u naše programe uveli i  odluke te algoritamsku strukturu grananja, kada je pčelica provjeravala ima li na cvijetu nektara i samo ako ga ima (ako je nektar=1) onda je pokupila isti sa cvijeta (slika 8.).

Završno ponavljanje napravili smo vježbom na digitalnoj ploči gdje smo ponovili sve tri algoritamske strukture. Učiteljica je postavila slikovno pitanje, a učenici su svoje odgovore pisali u komentare.
Samovrednovanje na kraju webinara provedeno je na način da učenici na digitalnu ploču napišu ili nacrtaju kako se osjećaju nakon webinara. Svi su se osjećali sretno što su napisali, a neki su učenici i nacrtali. (slika 9.)

Zaključak

Uključivanje učenika u ovaj vid suradničkog poučavanja u kojem je jedna učiteljica u razredu s učenicima, a druga učiteljica na udaljenoj lokaciji i kroz online radionicu vodi učenike i razgovara s njima, korak je naprijed prema uspješnoj integraciji informacijsko komunikacijske tehnologije u svakodnevni rad i život učenika. Za učenike je ovaj vid rada bio motivirajuće i  zanimljivo iskustvo. Učenici su također mogli iskusiti kako je programiranje kreativan i nadasve zanimljiv proces koji razvija naš mozak i naše logičko razmišljanje, uči nas postupnosti, sistematičnosti, a uz to se i igramo i zabavljamo te upoznajemo nove ljude i mogućnosti.

Programiranje za najmlađe – prezentacija s interaktivne radionice Programiranje za najmlađe, 1. dio

Programiranje za najmlađe – II. dio

Valentina Blašković

Sažetak

Prve korake programiranja djeca mogu započeti već u predškolskoj dobi, a istu priliku su dobili učenici Republike Hrvatske od ove školske godine 2020./2021., ulaskom predmeta Informatika u 1. razred osnovne škole. Poanta nije „gurati“ svu djecu u svijet programiranja već je bit zainteresirati ih, pokazati koliko je programiranje zanimljivo i „navući“ ih na programiranje, računalno razmišljanje i logičko zaključivanje i time kod učenika razvijati inovativnost, stvaralaštvo i poduzetnost, te formirati vrijedna znanja koja se mogu ugraditi u budući profesionalni život učenika.

Ključne riječi: programiranje, program, zmije i ljestve, naredbe, igra.

Interaktivna online radionica Programiranje za najmlađe održan je 16. listopada 2020. u organizaciji Udruge Suradnici u učenju , a uvršten je i kao događaj incijative Meet and Code s ciljem da se pokaže učenicima koliko programiranje može biti zabavno i na koji način može pomoći u ostvarivanju i primjeni ideja, a u konačnici ohrabrit će učenike da razvijaju svoje digitalne vještine koje su im potrebne u današnjem svijetu. U spoju klasične igre (Zmije i ljestve) učenici su kroz rješavanje zadataka u suvremenim programima pomoću blokova naredbi razmišljali, rješavali probleme i poticali kreativnost. Programiranjem učenici će se zabavljati i učiti, otkrivati nove načine rješavanja problema i razmišljati izvan okvira. Inovacija i posebnost prikazana je upravo u spoju starih igara na novi/ moderniji način.

Interaktivnu online radionicu vodila je učiteljica Informatike Valentina Blašković iz Prve osnovne škole Ogulin preko online platforme Microsoft Teams. Na radionici su sudjelovali učenici 5. razreda iz Osnovne škole „Matija Gubec“ Cernik sa svojom učiteljicom Informatike Kristinom Slišurić koji su radionicu pratili iz svoje učionice dok su se iz svojih domova kroz online nastavu uključili učenici 5. razreda Osnovne škole Popovača s učiteljem Darkom Rakićem (Slika 1).

Radi lakšeg snalaženja tijekom webinara učiteljica je podijelila s učenicima poveznicu na Padlet ploču na kojoj se nalazi popis svih aktivnosti i pripadajućih poveznica na igru/zadatak. (Slika 2)

U uvodnom dijelu učenici su otkrivali temu sata tako da su slagali puzzle, a time i ovladati vještinom slaganja elemenata koja će im biti potreban u ostalim aktivnostima. Učiteljica Valentina pokazivala im je potom različite oblike labirinta te su zajedno tražili izlaz koristeći se naredbom idi naprijed, okret udesno, okret ulijevo. Sve što su otkrili i isprobali u prethodnim aktivnostima učenici su iste iskazivali u jednostavnom slaganju naredbi zabavne igre programiranja Run Marco. Nakon igre učiteljica je upoznala učenike sa slaganjem programa blokom naredbi u online programu Scratch i Makecode microbit i time ih upoznala kojom lakoćom stvaramo program te kako program možemo „iščitati“ prema redoslijedu slaganja naredbi. Naredbe u jednom i drugom programu prepoznajemo prije svega po boji, kojoj kategoriji pripada a time čemu ona služi – za kretanje, izmjenu izgleda, dodavanje zvuka, upravljanje likom, odnosno osnovne naredbe, ulazne vrijednosti, led svjetleće diode micro:bita i slično.

Upoznavanjem s prethodnim programima učenici su spremno krenuli i u glavni dio sata koji se odnosi na igru Zmije i ljestve izrađenu u alatu Genial.ly (Slika 3).

Igranje igre je zamišljena tako da učiteljica baca kocku i pomiče lika po ploči. Ovisno o tome na koje polje lik stane otvara se pitanje ili se lik penje po ljestvama gore ili se zbog zmije na koju stane spušta dolje. Pitanja se odnose na programe izrađene tokom sata na kojima učenici predviđaju što će lik ili micro:bit učiniti ili npr. na koju stranu će se Marco okrenuti. Učenici prate pitanja a svoje odgovore upisuju preko Tricider ankete. Nakon uspješnog dolaska do kraja igre, učenici su igrali Google igru izrađenu povodom 50 godina dječjeg programiranja.

Učenici zajedno s učiteljicom igraju prva dva nivoa, a nastavak su učenici igrali ili za domaću zadaću ili na sljedećem satu Informatike. Online interaktivna radionica završila je zajedničkim crtanjem u alatu Aggie.io gdje su učenici ostavljali poruke ili crteže kao povratne informacija cjelokupne radionice.

Programiranje danas poprimilo je potpuno noviji, moderniji, zanimljiviji i zabavniji izgled te učenici kroz različite programe na zabavan način koriste naredbe i slažu svoje prve programe. Povezati programiranje s već tradicionalnim igrama je moguće a ova radionica je dokaz toga. Ne treba bježati od starih društvenih igara realnog svijeta i tražiti zabavu isključivo u virtualnom svijetu, već je veća zabava u povezivanju ta dva svijeta zajedno, ravnomjerno ali odgovorno i pažljivo, i naravno, umjereno.

Programiranje za najmlađe (2) – prezentacija s interaktivne radionice Programiranje za najmlađe, 2. dio

Programi(g)ranje – I. dio

Kristina Slišurić

Uvod

Jedna od aktivnosti koju je Udruga suradnici u učenju provela tijekom mjeseca listopada, a povodom obilježavanja Europskog tjedna programiranja bila je i interaktivna online radionica pod nazivom Programi(g)ranje u kojoj su učenici početnici u programiranju koristeći vizualno jednostavno okruženje programirali svoje prve samostalne igre – od početne ideje, razvijanja iste do konačne realizacije,  i uvodili se u zanimljiv i nadasve kreativan proces programiranja.

Interaktivna online radionica je održana u ponedjeljak 19. 10. 2020., a vodila ga je učiteljica Kristina Slišurić, a sudionicu su bili učenici trećeg razreda Osnovne škole u Ogulinu sa svojom učiteljicom Valentinom Blašković.

Ključne riječi: programiranje, igra, Meet and Code, code, EU Code Week, Scratch

Središnji dio

Interaktivna radionica se održala korištenjem alata MS Teams uz pomoć kojeg smo se vidjeli, čuli i uspješno komunicirali i ostvarivali dijalog iako smo se fizički nalazili daleko jedni od drugih.

Glavni cilj ove interaktivne radionice bio je da učenici stvore programe koristeći vizualno okruženje Scratcha, a u kojem će se koristiti slijedom, ponavljanjem i odlukom te ulaznim vrijednostima uz poticanje učenika na kreativnost i inovativnost u rješavanju problemskih zadataka i korištenje informacijsko komunikacijske tehnologije u njihovom rješavanju.
Nakon uvodnog pozdrava učiteljica je ponovila s učenicima tri osnovne algoritamske strukture koje smo naučili i uvježbali  na prošloj online interaktivnoj radionici Programiranje za najmlađe, 1. dio koja je održan tjedan dana ranije. Nakon toga smo koristeći digitalnu ploču zajedno pogledali što će biti cilj današnjeg rada odnosno kako će izgledati program koji ćemo zajedno napraviti. Digitalnu ploču učiteljica je pripremila koristeći alat Padlet i nalazi ovdje.

Učiteljica je pokazala učenicima simulaciju igre koju planiramo izraditi. Igra je dostupna na poveznici.

Nakon pogledane igre učiteljica je učenicima pokazala algoritam za izradu programa uz objašnjavanje zašto se u pojedinim koracima rješavanja problema trebaju koristiti određene algoritamske strukture. Učenici su pratili učiteljicu i odgovarali na pitanja koja je učiteljica postavljala kako bi pratila njihovo razumijevanje algoritma.

Nakon analize algoritma slijedilo je prevođenje algoritma u program, kada smo korak po korak, uz detaljnu analizu, tražili blokove naredbi u skriptama i dovodili ih u naš program, a prije toga odabrali smo željeni lik i pozornicu za provođenje igre.

Posebnu pažnju posvetili smo pojmu ulaznih vrijednosti i varijabli jer je to prvi puta da se učenici susreću s istim. Zamislili smo ih kao kućice u kojima spremamo brojeve koje program mora zapamtiti. Cijeli program može se pogledati i na slici.

Nakon izrade programa slijedilo je njegovo testiranje, a na kraju i izazov. Učiteljica je pozvala učenike da na ovaj način izrade igru s drugačijim pitanjima ili da animiraju svoje ime, izrade priču i animiraju lektiru ili realiziraju neku drugu svoju ideju.

Samovrednovanje na kraju radionice proveli smo čarobnim kotačem u kojem su učenici svaki za sebe zavrtili kotač te redom eliminirali izjave koje su sadržavale aktivnosti provedene tijekom radionice. Učenici su iz kotača eliminirali sve izjave što je značilo da su sve zamišljene aktivnosti uspješno odradili. Posebno bih istaknula kako su svi dobili neku novu ideju za izradu programa.

Zaključak

Početno programiranje u razrednoj nastavi od iznimne je važnosti za stvaranje temelja logičkog razmišljanja i rješavanja problema iz svakodnevnog života koji zahtijevaju preciznost, sustavnost i analizu. Vježbanje računalnog razmišljanja od malih nogu i poticanje učenika na kreativnost u izradi jednostavnih programa kao u ovom slučaju edukativne igre priprema učenike od malih nogu na cjelokupan programerski proces koji uključuje ideju, dizajn, odabir likova i pozornice i sve to uz igru. Učenici uz to razvijaju svoje samopouzdanje, surađuju u online okruženju, testiraju jedni drugima programe i zajednički su usmjereni prema postizanju istog cilja.

Program(i)granje – prezentacija s interaktivne radionice Program(i)granje, 1. dio

Program(i)granje – II. dio

Valentina Blašković

Sažetak

Djeca nove tehnologije primaju na drugačiji način od nas odraslih, jer odrastaju s novim izazovima. Uloga nas učitelja je usmjeriti učenike kako kreativno koristiti informacijsku tehnologiju te njome podignuti razinu obrazovanja u cjelini, a pri tome se zabaviti, uživati i naravno razvijati vještine koje su nužne za cjeloživotno učenje, poput logičkog, stvaralačkog i apstraktnog mišljenja, kreativnosti,… Programiranje nije samo pisanje računalnih programa. Programiranje je rješavanje problema, otklanjanje grešaka, razvijanje logičkog razmišljanja i računalnog razmišljanja, razvoj strategija i upravo zbog toga možemo reći da programiranje mijenja način razmišljanja.

Ključne riječi: programiranje, program, naredbe, micro:bit.

Interaktivna online radionica Program(i)granje održan je 23. listopada 2020. u organizaciji Udruge Suradnici u učenju, a uvršten je i kao događaj incijative Meet and Code. Namijenjen je učenicima koji će raditi s osnovnim edukacijskim materijalima i po prvi put upoznati se s programiranjem i micro:bitom. Polaznici će po principu drag-and-drop izrađivati animacije i igrice, a projekti/programi će se sačuvati. Učenje programiranja pomaže djeci u razvijanju vještine rješavanja problema, logike i kreativnosti, što je ujedno i cilj ovog webinara. Onaj tko zavoli programiranje, možda nastavi učiti i mnogo dulje.

Interaktivnu radionicu vodila je učiteljica Informatike Valentina Blašković iz Prve osnovne škole Ogulin preko online platforme Microsoft Teams. Na radionici su, iz svoje učionice, sudjelovali učenici 5. razreda iz Osnovne škole „Matija Gubec“ Cernik sa svojom učiteljicom Informatike Kristinom Slišurić  (Slika1).

Radi lakšeg snalaženja tijekom webinara učiteljica je podijelila s učenicima poveznicu na Padlet ploču na kojoj se nalazi popis svih aktivnosti i pripadajućih poveznica na igru/zadatak. U uvodnom dijelu učenici su otkrivali temu sata tako da su rješavali križaljku pišući dijelove računala kao i nazive digitalnih uređaja i opreme (Slika2 ). Tema sata je micro:bit odnosno izrada programa za micro:bit uređaj.

Učiteljica je upoznala učenike sa samim uređajem micro:bit – gumbi, izvodi, mjesto za priključivanje baterije, USB utor za spajanje na računalo i ostalo.  Učenici su programe izrađivali i njegov tijek promatrali na simulatoru te nisu prolazili kroz postupak prebacivanja programa na uređaj. Glavni dio interaktivne radionice odvija se u online programu Makecode micro:bit kojeg im je učiteljica na početku kratko objasnila (područje s naredbama, područje gdje se slažu naredbe/programi i mjesto micro:bita). Prvi, jednostavniji, program nosio je naziv Križić kružić i cilj mu je osuvremeniti tradicionalnu i već poznatu igru. Za to je potrebno na 9 micro:bit uređaja prebaciti izrađen program (Slika3).

U drugom programu učenici su izrađivali program pod nazivom Bingo koji pokazuje slučajni broj od 1 do 25 te tražeći iste brojeve u predloženim tablicama, učenici uvode moderne izmjene u već poznatu igru. Treći program je zamjena za tradicionalno bacanje kocke u društvenim igrama s obzirom da se ista često izgubi. Kada se micro:bit protrese on pokazuje brojeve od 1 do 6. Program koji su učenici izrađivali u Makecode microbitu  pod nazivom Kamen, škare i papir izrađen je u svrhu kako bi se već poznata igra osuvremenila, a istovremeno zainteresirala učenike za stvaranje novih programa i kako bi uvidjeli koliko su programiranje i igranje usko povezani i kako većinu već poznatih igara možemo programirati u raznim programima i dobiti jedan drugačiji pristup i uvid u igru. Za kraj programiranja izradili su program pod nazivom Utrka likova a uz nju je vezana PowerPoint prezentacija Utrka likova u kojoj se cjelokupna utrka i odvija.

Učenici su na kraju interaktivne radionice popunili izlaznu karticu (Slika4) u kojoj su odabirali svoje raspoloženje nakon sata, koji program im je bio najlakši a koji najteži za izraditi/ programirati te su obojali uređaj micro:bit i time ostavili poruku.

Programiranje se ne promatra samo kao vještina koju je danas poželjno svladati, već kao alat pomoću kojeg kod učenika razvijamo sposobnosti koje su temelj uspješnosti u daljem školovanju. Učenje programiranja pomoću micro:bita potiče djecu na razmišljanje, kreiranje te oživljavanje i realiziranje svojih ideja, daje im samopouzdanje i vjeru kako mogu postati dizajneri i stvaratelji jer programiranje kao digitalna vještina predstavlja novu pismenost koju je potrebno učiti od malih nogu baš kao učenje čitanja, pisanja i računanja.

Programi(g)ranje – prezentacija s interaktivne radionice

Platforma Arduino iz perspektive učitelja

Antonio Svedružić

Sažetak

U suvremenom obrazovanju sve je više računalnih alata i platformi za učenje i pomoć u učenju. Međutim, omogućuje li računalna tehnologija optimalno postizanje očekivanih ishoda učenja. Zbog toga je važno vrednovanje računalnih resursa u obrazovanju ponajprije od obrazovnih praktičara. Smatra se da je vrijednost obrazovnog računalnog alata ispunjena ako omogućuje konstruktivističko, samoregulirano, kontekstualno i suradničko učenje, a njeno tehničko oblikovanje podupire navedene oblike učenja. U tom kontekstu u radu se prikazuju didaktičke i tehnološke mogućnosti platforme Arduino za učenje programiranja i korištenja mikrokontrolera iz perspektive učitelja i nastavnika.

Ključne riječi: Arduino, didaktička vrijednosti, tehnička vrijednosti, vrednovanje.

1. Uvod

Vrednovanje računalnih alata koji pomažu učenju općenito se dijele na didaktičke i tehnološke elemente (Matijević i Topolovčan, 2017). U didaktičkom smislu obrazovni alat mora omogućiti konstruktivističko, samoregulirano, kontekstualno i suradničko učenje. Ako računalni alat omogućuje aktivno učenje koje kod učenika potiče interaktivno istraživanje, rješavanje problema, kreiranje nove vrijednosti ili suradničku konstrukciju znanja smatra se da podržava konstruktivističko učenje. Njegovu didaktičku vrijednost dodatno uvećava mogućnost individualizacije rada i samostalnog učenje uz odgovarajuću podršku virtualnog vođenja. Korisno je da računalni alat osigurava poveznicu s realnim okruženjem te da sadržaje prikazuje u stvarnom životnom kontekstu. Konačno, didaktički potencijal računalnog alata je veći ako omogućuju suradničko učenje kroz online aktivnosti u smislu dijeljenja sadržaja i suradnje s korisnicima. Podrška didaktičkim elementima učenja putem računalnog alata su njegova tehnološka obilježja kao što su: interaktivnost, intuitivno oblikovanje, mrežno funkcioniranje, jednostavno upravljanje i nadograđivanje. U tom svjetlu korisno je saznati koje su didaktičke i tehnološke vrijednosti Arduino platforme.

2. O platformi Arduino

Arduino je platforma za učenje programiranja i korištenja mikrokontrolera (Zenzerović, 2016). Osmišljena je kao „open-source“ platforma sa slobodnom razmjenom hardverskih i softverskih komponenti te programskog kôda. Uz mogućnost nadogradnje s modulima, senzorima i tzv. “shields-ovima“ može obavljati različite funkcije te postaje dostupna eksperimentalna oprema za mjerenje. No njena najveća dobrobit platforme je integracija tehničkih i prirodnih znanosti u jedinstvenu cjelinu danas objedinjeni pod pojmom STEM. Rad s platformom zahtjeva međupredmetnu integraciju koja uključuje znanja iz raznih znanstvenih disciplina od elektrotehnike, programiranja do matematike i fizike. Osnova Arduina je mikrokontroler i sklopovlje za komunikaciju dok se programiranje se izvodi pomoću uređivača u koji se unose C/C++ programski kôdovi koji dolaze uz okruženje s mogućnosti modifikacije. Nakon što se upoznaju osnovni principi programiranja uz dostupnost gotovih biblioteka na mreži rad s platformom postaje jednostavan što omogućuje velikom broju učenika rad s platformom. U literaturi postoji značajan broj stručnih radova koji opisuju primjenu platforme Arduino, međutim malo ih je koji evaluiraju njen obrazovni kapacitet. Stoga su ispitani učitelji i nastavnici koji imaju iskustva u radu s platformom o njenim didaktičkim i tehničkim mogućnostima. Vrednovanje je provedeno intervjuom sa STEM učiteljima i nastavnicima prema smjernicama procjene obrazovnog softvera iz literature (Matijević i Topolovčan, 2017).

3. Didaktička vrijednost platforme Arduino

S obzirom na konstruktivistički cilj učenja učitelji ukazuju da platforma Arduino potiče aktivno učenje što smatraju iznimno važnim korakom prema samostalnom učenju. Uz to, dodaju da u aktivnom istraživanju primjenjuju znanja u realnom okruženju čime se ostvaruje dobrobit značenja onoga što se istražuje i uči. Ukazuju na mogućnost istraživanja kroz eksperiment sa svim istraživačkim elementima od opažanja, razumijevanja kako se pojava zbiva i pronalaženja povezanosti između pojava i varijabli. Ukazuju na mogućnost rješavanja problema uz uvjet, poznavanje činjenica o pojavi koja se istražuje i temeljna znanja iz većine STEM disciplina. Što se tiče izrade i dizajna novih materijala ukazuju da je platforma dizajnirana s ciljem modifikacije, poboljšanja postojećih rješenja i realizacije novih ideja. Ipak, smatraju da je za kreiranje autentičnih projekata nužno veće iskustvo u radu s platformom.

U pogledu samostalnog upravljanja učenjem učitelji smatraju da platforma omogućuje individualizaciju rada tako što učenik samostalno odabire njemu interesantne projekte, prilagođava ih svojem predznanju, težini i mogućnosti primjene. Time aktivno upravlja i organizira vlastito učenje kao preduvjet za kvalitetno buduće samoučenje. Međutim, smatraju da je učenje bez vođenja teško ako ne postoji neki oblik podrške bilo informacijama na mreži ili podrškom učitelja. Što se tiče sadržaja i načina istraživanja učitelji ukazuju na bezbrojne mogućnosti odabira sadržaj u bazi projekata na mreži diferenciranih prema temi i složenosti projekta. Tako učenici imaju slobodu u odabiru sadržaja i njihove složenosti. Međutim, u radu s platformom nije moguće preskakanje radnji, kao u edukacijskim softverima, budući da sve radnje čine jedinstvenu cjelinu od konstrukcije i uparivanja npr. senzora i mikrokontrolera do unosa programskog kôda, mjerenja i vrednovanja dobivenih podataka.

Nadalje, učitelji smatraju da platforma ima veliki potencijal kad je u pitanju mogućnost kontekstualnog učenja odnosno povezivanje sa stvarnim situacijama i simuliranje realnih problema u radu s platformom. Potkrepljuju to činjenicom da su kreatori platforme na čelu sa suosnivačem Massimom Banzi zamislili platformu kao jednostavan i pristupačan alat za povezivanje STEM sadržaja sa stvarnim životnim kontekstom. Smatraju da rješavanje problema u stvarnom okruženju motivira učenike pružajući im uvid u rad uređaja koji će imati stvarnu funkciju u realnim životnim okolnostima. Dodaju da tehničke mogućnosti platforme omogućavaju zoran prikaz dobivenih rezultata mjerenja što je osigurano jednostavnim konvertiranjem podataka u druge audio i vizualne aplikacije.

Suvremene metode učenja promiču aktivnosti i komunikaciju manjih skupina učenika kroz interdisciplinarni kontekst. U pogledu suradničkog učenja učitelji smatraju da je platforma upravo osmišljena kako bi afirmirala slobodan pristup sadržajima i aktivnostima, a time i suradnju u učenju. Ističu da je platforma otvorenog tipa čime se potiče dijeljenje podataka o platformi, softverskih komponenti i programskog kôda. Štoviše, otvaranjem korisničkog računa na službenoj internetskoj stranici Arduina projekte je moguće dijeliti sa zajednicom. U to se uključuje još jedan oblik suradničkog učenja kroz rasprave na forumima. Učitelji ukazuju na korisnost tog tipa suradnje kojim se ukazuje na probleme u radu s platformom i moguće modifikacije projekata što budućim korisnicima značajno olakšavaju rad s platformom. O mogućnosti timskog rada učitelji smatraju da je suradnja moguća kroz interdisciplinarne projekte što učenicima pruža razmjenu znanja i iskustva. Pritom predlažu unaprijed formiranje funkcionalnih grupa i pripremu za timski rad kako bi svi učenici bili jednako uključeni u aktivnost. Ukazuju da suradnja pomaže u aktiviranju i motiviranju učenika za rad. Alternativa za rad u timu je suradnja kroz forume i druge oblike online komunikacije.

4. Tehnička vrijednost platforme Arduino

Preduvjet za ostvarivanje didaktičke vrijednosti platforme Arduino određuju njena tehnička (hardverska) obilježja. Neke od preporuke za tehničko oblikovanje su: interaktivnost, jednostavnost upravljanja, dizajn i organizacija programskog sučelja, dostupnost priručnika s uputama, mrežno funkcioniranje, instalacija na razne operativne sustave i uređaje, mogućnost dizajniranja vlastitih sadržaja i nadogradnje programskog sučelja, veliki broj primjera na mreži, niska cijena i jednostavnost nabave. U pogledu tehničke vrijednost platforme intervjuirani učitelji su ukazali na mnoge aspekte tehničkog oblikovanja platforme od kojih izdvajamo samo najzanimljivije. Tako učitelji ukazuju da je programsko sučelje moguće nadograditi za različite mikroupravljače čime je olakšana njihova upotreba i potreba za instalacijom kompajlera i softwarea za programiranje mikroupravljača. Isto tako, ukazuju na slabu procesnu moć Arduina u usporedbi s računalom, ali više mogućnosti u pogledu spajanja senzora kao i podrške periferije (npr. sabirnicu I2C, A/D converter). Što se tiče mrežnog funkcioniranja pokazuju da neke verzije platforme nemaju integrirani mrežni hardver što je potrebno nadomjestiti spajanjem WiFi-a, Ethernet-a ili GSM-gprs modula. U pogledu jednostavnosti rukovanja s platformom smatraju da nije jednostavno za početnike jer treba poznavati programski jezik premda postoje gotove funkcije i biblioteke koje ipak olakšavaju rad. IDE programsko sučelje je primjereno oblikovano premda se i dalje razvija. Na pitanje o primjerima za učenje i bazi projekata na mreži učitelji ukazuju na podršku Arduino Project Huba na kojoj su projekti razvrstani prema kategorijama (projekti s LE diode, svjetlosti, zvukom, razni gadgeti i igre) što predstavlja pomoću u učenju. Na kraju ističu nisku cijenu platforme i njenu dostupnost na tržištu.

Zaključak

U radu su ukratko prikazana iskustva učitelja i nastavnika u radu s platformom Arduino. Kriteriji za evaluaciju računalnog programa bila je njegova didaktička i tehnološka vrijednost. Oba vrednovana elementa pokazuju pozitivnu procjenjuju didaktičkih i tehnoloških vrijednosti platforme. Ukratko, platforma omogućuje:

a) konstruktivističko učenje jer učenik uči aktivno u realnom okruženju uz mogućnost dorade postojećih rješenja,
b) kontekstualno učenje na što ukazuju projekti povezani sa svakodnevnim životom koji pozitivno utječu na motivaciju i interes,
c) suradničko učenje jer se podaci o platformi, programski kôda i softverske komponente mogu dijeliti raznim komunikacijskim kanala što potiče suradnju,
d) samoregulirano učenje što podržava velika baza dostupnih projekata diferenciranih sadržajno i težinski.

Tehničko oblikovanje platforme Arduino smatraju učitelji izvrsno omogućuje ispunjavanje opisanih didaktičkih kriterije učenja. Platforma je kompatibilna s većinom mikroupravljača, posjeduje podršku periferije za spajanje senzora i jednostavno sučelje, upravljiva je na daljinu, posjeduje gotove funkcije, biblioteke i baze projekata, jednostavna je za upravljanje i niske je cijene. Prikazane didaktičke i tehnološke vrijednosti platforme mogu biti korisne informacije ostalim korisnicima u realizaciji projekata s Arduinom.

5. Literatura

1. Matijević, M., Topolovčan, T. (2017). Multimedijska didaktika. Zagreb: Školska knjiga.
2. Zenzerović, P. (2016). Arduino kroz jednostavne primjere. Zagreb: Hrvatska zajednica tehničke kulture.

---

[1] Antonio Svedružić je magistar odgojnih znanosti, profesor fizike, učitelj savjetnik, i doktorand na Učiteljskom fakultetu u Zagrebu. Znanstveni interes vezan mu je uz cjeloživotno obrazovanje i obrazovne znanosti, a stručni uz popularizaciju znanosti. Objavio je više od trideset znanstvenih i stručnih radova u časopisima i drugim publikacijama.