Természetszerűleg itt elsőrendű fontosságú a problémamegoldó képesség fejlesztése, de nem elhanyagolható a valós rendszerek modellezése, a rendszerszintű gondolkodás fejlesztése sem. A modellezés mellett szükségesek a modellek működtetésével kapcsolatos ismeretek is. A modellek mellett a valóság sem „elhanyagolható”, a számítógép és a valós világ kapcsolatát legjobban a robotokon, robotok használatán, programozásán keresztül tapasztalhatjuk meg.
A problémamegoldáskor első szinten eszközöket kell tudnunk választani, szükség esetén eszközöket összeépíteni, s a legmagasabb szinten új eszközöket létrehozni a megoldás érdekében.
A problémák mérete előbb-utóbb megköveteli a csoportmunkát, a projektekben való részvételt, a projektek tervezését és irányítását.
Ebben a korban a kellő alapok és motiváció híján szóba sem kerülhet komolyabb gyakorlati problémák megoldása. Az első korosztályokban a problémák megoldásra mindig rendelkezésre áll egy célprogram, a tanulónak még ezek közül sem kell választani, hanem a tanár által adott eszközt használja a probléma megoldására. Éppen ezért e korosztályokban ez az ismeretkör csak egyszerű robotok vezérlésén keresztül jelenik meg.
Kétféle robottal is találkozhatnak. Ilyen lehet például egy padlón guruló számítógép nélkül is programozható robot, amellyel különféle feladatokat tudnak megoldani. A másik terület pedig a manipulátorok köre, amelyekkel képesek leszünk tárgyakat megfogni, mozgatni.
A robotok a külvilágból jeleket érzékelhetnek: ütközés érzékelő, hang- és fényérzékelő segítségével, a mozgáson kívül jeleket adhatnak ki (hang, fény).
Ebben a korosztályban jelenhet meg – elsősorban természetismereti jellegű órákon – a szimulációs programokkal történő „kísérletezés”, demonstráció. A modellek használata mellett fontos a modellek működésének megértése, saját modellek alkotása is.
Itt jelenik meg (a következő korosztályban erősítendő), hogy az adott problémához eszközt kell választani. Sokszor az adott eszköz által kínált lehetőségekből is választani kell.
Itt a számítógép, mint demonstrációs eszköz vethető be a tanórán, de úgy, hogy ezzel a programmal a diákok is aktívan kísérletezhessenek. Fontos tehát, hogy a programok a demonstráción túl lehetővé tegyék a vizsgált jelenséget befolyásoló paraméterek beállítását! E programok felhasználásában tehát minden szakterületről és annak tanárairól van szó.
A robotika az egyszerű vezérlés mellett kibővülhet érzékeléssel, érzékelőktől függő tevékenységekkel, azaz a szabályozás világába lépünk. Sok bonyolult eszközt vezérelhetünk egyszerű gombnyomással (pl. lift, termosztátos fűtés), aminek könnyen megismerhető az informatikai háttere. Ebben a korban már számítógéppel programozható robotokkal is találkozni kell!
A csoportmunka előkészítésére elképzelhetőnek tartjuk azt, hogy önállóan dolgozzanak azonos feladatokon, majd egymás termékeit felhasználva együtt készítsenek valamilyen alkalmazást. Ilyen lehet például, hogy mindenki fényképez, előkészít fényképeket, amelyeket utána egy közös fényképalbumba helyeznek el. Hasonló feladatok: iskola alaprajzából mindenki más tanterem alaprajzát készíti, verstárba mindenki saját verset tesz, mozaikot különböző tanulók alapképeiből készítenek.
A cél itt kettős. Egyrészt megjelenhetnek a modellezési ismeretek alapjai, másrészt pedig az egyszerű, nem azonos feladattal foglalkozó résztvevők csoportmunkái.
Fontos megfigyelni, hogy a problémák összetettségének növekedésével előfordulhat az, hogy egyes részeit az egyik, más részeit pedig egy másik eszközzel oldunk meg. A végső megoldást (mint egy projektmunkát) pedig ezekből a részekből kell összeépíteni.
Hasznos lehet a matematika, fizika, kémia tantárgyakban előforduló számítások algoritmusainak felismerése, megértése, kiszámítása számítógéppel. Ez nem csak a programozási vagy táblázatkezelési ismeretek elsajátítása miatt lehet hasznos. A másik tantárgy anyagát az érti igazán mélyen, aki az ott megszerzett tudást alkalmazni is tudja. Erre az informatika kiváló lehetőség.
Egyszerű véletlen jelenségek modellezése számítógéppel (pl. kockadobás, bolyongás képernyőn, véletlenszerű ábrák előállítása) azért lehet hasznos, mert a számítógép alkalmas a kísérletek sokszori elvégzésére és ezáltal az egyedi jelenségekből általános következtetések levonására. Ez egyben szükségessé teszi a táblázatkezelésben a szimuláció eredményeinek kiértékelésével kapcsolatos számításokat.
A robotikában a vizuális felületen való irányítás mellett megjelenik a robotok programozása, például Lego-robotok építése és „programozása”. Érdekes lehet a robotok tájékozódása (valamely pontok megkeresése), pályakövetés (pl. gyógyszerszállító robotok a kórházakban), akadályok kikerülése.
Egyszerű szenzorokkal sok érdekes jelenséget mérhetünk: hőmérsékletet, folyadék ph-értékét, sótartalmát, UV-sugárzást.
Itt kezdhetjük a tanulókkal a projektmunkákat. Lehet ez az iskolaújság készítése (hagyományos papíros, illetve elektronikus változatban), ballagás, osztálykirándulás megtervezése és lebonyolítása, iskolai versenyek támogatása stb. A korosztály jellegzetessége az, hogy ezekben a projektekben nem minden tanuló képes mindenféle feladat elvégzésére. Emiatt ezt sokszor csak a legtehetségesebbekkel lehet megoldani szakköri foglalkozás keretében. Itt is fontos azonban, hogy minden gyerek számára megoldható, érdekes feladatot kapjon, s egymás munkája megfigyelésével megtapasztalhassák, hogyan működik a csoport, hogyan készül el a teljes mű.
A projektmunka egyes részei – bár a diákokkal megbeszélhetők – a tanárra maradnak: feladat részekre osztása, részekhez munkavégző kijelölése, az elkészítés ütemtervének kialakítása és ellenőrzése, a részeredmények összeépítése és a végső értékelés. Azaz itt a tanulói élmény még a „részt vettünk benne” és nem a „mi csináltuk meg”.
Itt célként tűzhetjük ki a tantárgyi modellezés erősítését, a modellek megvalósítását, s a kapott eredmények elemzését. Másik cél lehet a projekt tervezési és értékelési ismeretek bővítése.
A fizika, kémia, biológia tantárgyakhoz kapcsolódó egyszerű szimulációs algoritmusok megértése, szimulációs programok alkalmazása az előző korcsoportnál jóval szélesebb lehet. A szimuláció során kapcsolatok, viselkedési minták felismerése, a modell működését jellemző szabályok felfedezése lehet cél. A tanuló a szimuláció során ellenőrizheti a jelenségre megfogalmazott hipotéziseit!
Számítógépes mérések megjelenhetnek a természettudományos órákon. A tanulók ezáltal megérthetik, hogy a számítógép képes különböző más berendezéseket vezérelni, érzékelők által a külvilágból adatokat szerezni. A – sokszor nagyon érdekes – számítógépes mérések nem mindig végezhetők el a mérő személy közvetlen jelenlétében (pl. Mars-jármű, mélytengeri mérések). Ebben az esetben segíthetnek a mérésekre kifejlesztett robotok. Itt kapcsolódik ehhez a témakörhöz az infokommunikáció: a mért adatoknak el kell jutniuk a mérő személyekhez.
A valós világban sokszor találkozhatunk automatizált rendszerekkel: sötétedésre kigyulladó lámpák, automatikus öntözőrendszerek, mozgásérzékelős riasztórendszerek. Ezek hátterében egyszerű szabályozási körök állnak.
Szakmai képzést adó iskolákban itt jelenhetnek meg a szakmai alapképzéssel kapcsolatos feladatok, s az ezek megoldására szolgáló egyszerű programok.
Alapvetően fontos azonban, hogy eddig a korosztályig csak olyan feladatok megoldására kerüljön sor, amely az iskolai életükkel kapcsolatos, s még ne válasszunk a majdani munkahelyek lehetséges igényeivel kapcsolatos problémákat.
A tanulók ismerjék fel, hogy a problémájuk megoldására létezik-e kész célprogram vagy általános alkalmazói rendszer! Ha több ilyen van, akkor tudjanak választani közöttük, ha ilyen nem lenne, akkor pedig tudják elkészíteni, illetve (ha a probléma „nagyságánál” fogva ez elképzelhetetlen, akkor) a megoldással kapcsolatos problémákat szakember számára érthető formában legyenek képesek megfogalmazni!
Itt az előző korosztálynál nagyobb szerepet játszhat a projektmunka, a megoldandó feladatok köre azonban nem nagyon bővül, itt elsősorban a feladatok nagyságrendje és a csoportok mérete nő, a megoldásban használt eszközök köre bővül. Meg lehet próbálkozni azzal is, hogy a csoportbeli vezető-, illetve irányító szerepeket is a diákokra osztjuk. Részt vehetnek a feladat részekre bontásában, az egyes részek munkaerőigényének felmérésében, az egyes részek megoldásának ütemezésében és későbbi összeépítésében.
A három fő érintett réteg miatt a célkitűzés itt is háromféle lehet. Az informatikus pályára készülőknél megjelenhetnek a szoftverfejlesztő projektek; a más pályára készülőknél a tantárgyi modellezést erősíthetjük, míg a tovább nem tanulóknak hasznosak lehetnek a várható munkahelyi projektekkel kapcsolatos ismeretek.
Cél az, hogy e korosztálybeliek tudjanak megoldani számítógéppel egyszerű matematikai feladatokat, természettudományos szimulációs problémákat, általában a középiskolai tantárgyakkal kapcsolatos egyszerű feladatokat! Legyenek képesek ilyen feladatok megoldásának tervezésére, kódolására, dokumentálására!
Vizsgálják meg egyszerű számítógépes modellek segítségével, hogy az adatok és szabályok változtatása milyen következményekkel járhat (például egy ökológiai modellben a környezet mesterséges megváltoztatása, közlekedési modellekben a szerkezet – mondjuk úthálózat – megváltoztatása stb.)! A szimuláció itt már nem demonstrálási, megértési célú, hanem kifejezetten előrejelzésre, rendszerek működési alternatíváinak vizsgálatára szolgál.
Meg kell érteni, hogy a veszélyes, költséges vagy nem könnyen mérhető jelenségeket számítógépes programokkal szimulálhatjuk, s a szimuláció eredményeit a valós rendszerben felhasználhatjuk.
Ebben a korosztályban fordulhat elő jellemzően, hogy egy probléma megoldására szolgáló számítógépes és hagyományos eszközöket együttesen használunk, adatokat át kell vinnünk egyik rendszerből a másikba! Itt az alapvető probléma a számítógép digitális világa és a valós rendszerek folytonos, sokszor nem is elektromos jelekkel leírt világának kapcsolata.
Velünk közvetlen fizikai kapcsolatba lépő intelligens rendszerek (pl. számítógép által vezetett metrószerelvény, vagy ami még „félelmetesebb” számítógép által vezetett autó) egyre gyakrabban fordulnak elő. Ha nem ismerjük ezek működési elveit, korlátait, akkor komoly félelmek alakulhatnak ki ezen, egyébként nagyon hasznos technológiákkal szemben. Automatizált, rugalmas gyártórendszerekben intelligens gépek veszik át az embertől a mechanikus, futószalag melletti munkát. Ezek a rendszerek a tömegtermelés mellett képessé válnak az egyedi igényeknek megfelelő termékek gyártására is. Ezek modelljei (szervomotorokkal, szenzorokkal, a robot és a számítógép különböző technológiájú kapcsolatával) iskolai robotikával is megvalósítható.
Ebben a korosztályban teljesedhet ki a projektmunkák köre. Itt már létrehozhatunk a valódi munkahelyi környezetekhez hasonló munkacsoportokat, sőt a csoporton belüli munka értékelését is rájuk bízhatjuk.
A szoftverfejlesztő projektmunkákban megjelenhetnek a szoftverfejlesztő csoportok jellegzetes tagjai: pl. a tervezők, kódolók, tesztelők.
Bármilyen projektről is van szó, a végeredmény egy termék legyen, ami terméket természetesen „el is kell adni”!
  |
 |
 |
A tananyag az ELTESCORM keretrendszerrel készült