Robotyka

Projekt zespołowy robota wykonującego zadanie

Klasy VII i VIII 45 minut Lekcja otwarta, bez logowania

Zespół rozbija zadanie transportowe na etapy, dzieli role, buduje i programuje robota oraz przechodzi trasę testową, zapisując wyniki kolejnych prób.

Sprzęt na lekcję: zestawy robotyczne z silnikami i czujnikami, na przykład LEGO SPIKE Prime lub inny zestaw z programowaniem blokowym, jeden zestaw na zespół trzyosobowy, laptopy szkolne z aplikacją lub wersją przeglądarkową zestawu, taśma malarska do wyznaczenia trasy na podłodze, kartonowe pudełko lub klocek jako ładunek, miarka i stoper

Podstawa programowa

Informatyka · Szkoła podstawowa, klasy VII i VIII

Cele kształcenia, wymagania ogólne

II Programowanie i rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem komputera oraz innych urządzeń cyfrowych: układanie i programowanie algorytmów, organizowanie, wyszukiwanie i udostępnianie informacji, posługiwanie się aplikacjami komputerowymi.
IV Rozwijanie kompetencji społecznych, takich jak komunikacja i współpraca w grupie, w tym w środowiskach wirtualnych, udział w projektach zespołowych oraz zarządzanie projektami.

Treści nauczania, wymagania szczegółowe

II.2 steruje robotem lub innym obiektem na ekranie; Uwaga na brzmienie. Wersja z 2024 r. (Dz.U. 2024 poz. 996) mówi wyłącznie "steruje robotem lub innym obiektem na ekranie". Pierwotne brzmienie z 2017 r. brzmiało "projektuje, tworzy i testuje oprogramowanie sterujące robotem lub innym obiektem na ekranie lub w rzeczywistości" i zostało skrócone. Lekcja z robotem fizycznym mieści się w tym punkcie co do sterowania robotem, ale odwołanie do "w rzeczywistości" nie ma już oparcia w obowiązującym tekście.
IV.1 bierze udział w różnych formach współpracy, jak: programowanie w parach lub w zespole, realizacja projektów, uczestnictwo w zorganizowanej grupie uczących się, projektuje, tworzy i prezentuje efekty wspólnej pracy; Pełne pokrycie wątku pracy zespołowej, podziału ról i prezentacji efektów wspólnej pracy.
II.1 projektuje, tworzy i testuje programy w procesie rozwiązywania problemów. W programach stosuje: instrukcje wejścia / wyjścia, wyrażenia arytmetyczne i logiczne, instrukcje warunkowe, instrukcje iteracyjne, funkcje oraz zmienne i tablice. W szczególności programuje algorytmy z działu I pkt 2; Podstawa dla programowania robota: instrukcje warunkowe i iteracyjne, zmienne, testowanie programu w procesie rozwiązywania problemu.

Czego uczy ta lekcja

Rozbicie zadania na etapy i podział ról
Testowanie i poprawianie programu robota

To jest lekcja otwarta.

Cały komplet widzicie bez logowania: scenariusz, prezentacja, karta pracy, materiały dla ucznia i quiz. Tak samo wygląda każda lekcja w katalogu po uruchomieniu szkoły.

Film dla nauczyciela

Lektor omawia każdy slajd i podpowiada, na co uważać w klasie. Głos lektora jest syntetyczny, wygenerowany przez AI.

Materiały lekcji

Każdy materiał otwieracie w przeglądarce albo pobieracie jako PDF gotowy do wydruku.

Scenariusz lekcji PDF: Scenariusz lekcji, plik do pobrania
Prezentacja na tablicę Otwórz: Prezentacja na tablicę PDF: Prezentacja na tablicę, plik do pobrania
Karta pracy do druku Otwórz: Karta pracy do druku PDF: Karta pracy do druku, plik do pobrania
Materiały dla ucznia Otwórz: Materiały dla ucznia PDF: Materiały dla ucznia, plik do pobrania
Kartka dla rodzica PDF: Kartka dla rodzica, plik do pobrania
Quiz Otwórz: Quiz PDF dla ucznia: Quiz, plik do pobrania PDF z odpowiedziami: Quiz, plik do pobrania

Wszystko w jednym pliku

Scenariusz, prezentacja, karta pracy, materiały dla ucznia i quiz w obu wersjach.

Pobierz komplet lekcji (PDF)

Lista kontrolna przed lekcją

Do odhaczenia dzień wcześniej i 10 minut przed dzwonkiem. Zaznaczenia zostają tylko w tej przeglądarce i nigdzie się nie zapisują.

Dzień wcześniej: naładujcie huby lub baterie wszystkich zestawów i sprawdźcie, że każdy zestaw ma dwa silniki, koła i kilka płaskich elementów na ściankę do zgarniania ładunku.
Dzień wcześniej: uruchomcie na jednym laptopie szkolnym aplikację zestawu (dla LEGO SPIKE Prime aplikacja SPIKE, bezpłatna) i połączcie się z hubem, żeby sprawdzić, że parowanie działa bez logowania ucznia.
Dzień wcześniej: wydrukujcie kartę pracy, jedna na zespół, plus dwie zapasowe, w wersji czarno białej, bo żadne polecenie nie opiera się na kolorze.
Dzień wcześniej: przygotujcie ładunek dla każdego zespołu, na przykład małe kartonowe pudełko albo duży klocek, taki sam dla wszystkich.
10 minut przed lekcją: wyklejcie trasę taśmą malarską, jeden prosty odcinek około 60 centymetrów, jeden skręt i drugi odcinek, ze strefą startu i mety wyraźnie oznaczoną napisem na kartce.
10 minut przed lekcją: połóżcie przy każdym stanowisku miarkę i stoper (może być telefon nauczyciela lub stoper w laptopie), bo zadanie 3 z karty pracy wymaga pomiaru.
10 minut przed lekcją: zapiszcie na tablicy listę sześciu etapów z etapu Pokaz i zasadę „jedna zmiana, jedna próba, jeden zapis”, żeby wisiały przez całą lekcję.
Tuż przed lekcją: przećwiczcie sami pomiar drogi na jeden obrót na jednym zestawie i zapiszcie wynik, żeby móc porównać go z wynikami zespołów.

Rozgrzewka na start

Bez sprzętu 3 min

Powiedzcie uczniom: macie przenieść kubek z jednego końca ławki na drugi, ale wolno Wam używać tylko poleceń wypowiedzianych do kolegi, który wykonuje dokładnie to, co usłyszy, i niczego się nie domyśla. Jedna para pokazuje przed klasą, reszta liczy, po ilu poleceniach kubek dojechał i przy którym poleceniu coś poszło nie tak.

Czego się spodziewać: Uczniowie zauważają, że polecenie „przenieś kubek” nie wystarcza i trzeba je rozbić na małe kroki: sięgnij, chwyć, unieś, przesuń o tyle a tyle, postaw. Padnie też uwaga, że wykonawca zrobił coś nie tak, bo polecenie było niejednoznaczne. To jest wejście do listy etapów i do zasady jednej zmiany naraz.

Przebieg lekcji

5 min

Wejście

Nauczyciel pokazuje trasę wyklejoną taśmą na podłodze i stawia zadanie: robot ma zabrać ładunek ze strefy startu, przejechać trasę i zostawić ładunek w strefie mety, bez dotykania ręką po starcie. Ogłasza kryteria oceny: działające etapy, także bez pełnej trasy, trzy próby zapisane w karcie oraz przejazd, który da się powtórzyć. Zespoły dobierają się w trójki i przydzielają role: konstruktor, programista, tester (osoba od testów i zapisu wyników).
10 min

Pokaz

Nauczyciel pokazuje przy jednym stanowisku trzy rzeczy. Po pierwsze, rozbicie zadania na etapy zapisane na tablicy: dojedź do ładunku, chwyć lub zgarnij ładunek, przejedź odcinek, skręć, dojedź do mety, zostaw ładunek. Po drugie, minimalny program z dwóch bloków ruchu (jedź do przodu o zadaną liczbę obrotów, zatrzymaj się) i pomiar miarką, ile centymetrów robot przejeżdża na jeden obrót silnika, bo bez tej liczby zespoły będą zgadywać. Po trzecie, zasadę pracy: jedna zmiana, jedna próba, jeden zapis. Zapowiada, że zespół, który zmieni naraz konstrukcję i program, nie będzie wiedział, co zadziałało.
20 min

Praca uczniów

Zespoły pracują przy stanowiskach. Najpierw zapisują w karcie pracy listę etapów i przydział ról, dopiero potem sięgają po klocki. Budują część chwytającą lub zgarniającą, programują przejazd pierwszego etapu i testują go osobno, zanim przejdą do kolejnego. Każda próba trafia do tabeli: numer próby, co zmieniono, wynik. Nauczyciel chodzi między stanowiskami i pilnuje dwóch rzeczy: żeby zespoły nie próbowały uruchomić całej trasy przed przetestowaniem pierwszego etapu i żeby osoba od testów faktycznie zapisywała wyniki, a nie przejmowała klawiatury. Jeśli zespół utknie na chwytaku, nauczyciel przypomina, że zgarnianie ładunku ścianką jest dozwolone.
5 min

Sprawdzenie

Dwa zespoły pokazują przejazd na trasie, pozostałe obserwują. Nauczyciel pyta każdy z pokazujących zespołów o jedną rzecz: która zmiana między próbami dała największą poprawę. Jeśli wybrany zespół nie zdążył z pełną trasą, pokazuje działający pierwszy etap i mówi, co zmienił między próbami, bo w tej lekcji liczy się także etap ukończony. Pozostałe zespoły oddają karty pracy z tabelą prób, na jej podstawie nauczyciel ocenia ich wynik.
5 min

Podsumowanie

Nauczyciel zbiera od zespołów po jednym zdaniu o tym, co zrobiliby inaczej, gdyby zaczynali od nowa. Nazywa dwa wnioski: zadanie rozbite na etapy da się testować po kawałku, a program zmieniany w jednym miejscu naraz daje wiedzę, czego zmieniany w pięciu miejscach nie daje. Zapowiada, że następna lekcja dotyczy czujników i kalibracji, czyli tego, dlaczego ten sam program raz działa, a raz nie.

Do powiedzenia na głos

„Zanim dotkniecie klocków, zapiszcie etapy. Zespół, który zaczyna od budowania, buduje zwykle nie to, co trzeba.”

„Testujemy pierwszy etap osobno. Cała trasa naraz nie powie Wam, gdzie jest błąd.”

„Jedna zmiana, jedna próba, jeden zapis. Dwie zmiany naraz i przestajecie wiedzieć, co pomogło.”

„Nieukończona trasa z trzema opisanymi próbami jest lepszym wynikiem niż przejazd, którego nikt nie potrafi wyjaśnić.”

Typowe błędy uczniów

Zespół zaczyna od budowania efektownej konstrukcji, zanim ustali etapy zadania. Wymagajcie wypełnienia listy etapów przed wydaniem zestawu.
Zespół programuje całą trasę naraz i nie potrafi wskazać, gdzie robot się gubi. Zatrzymajcie ich i każcie uruchomić sam pierwszy etap.
Uczniowie ustawiają ruch na czas zamiast na obroty silnika, przez co wynik zmienia się wraz z poziomem naładowania baterii. Pokażcie wersję z obrotami i zmierzcie drogę na jeden obrót.
Jeden uczeń przejmuje laptop i pracuje sam, a dwóch patrzy. Egzekwujcie role z karty pracy i zmieńcie osobę przy klawiaturze po pierwszej próbie.
Zespół zmienia naraz konstrukcję chwytaka i parametry programu, więc nie wie, co dało poprawę. Przypomnijcie zasadę jednej zmiany i każcie cofnąć jedną z nich.

Warianty lekcji

Bez sprzętu i internetu

Zespoły planują robota na papierze i przechodzą trasę same. Jeden uczeń jest robotem i wykonuje wyłącznie polecenia zapisane wcześniej na kartce, bez improwizacji, drugi czyta polecenia, trzeci zapisuje, w którym kroku trasa się rozjeżdża. Zespół poprawia listę poleceń i próbuje ponownie, zapisując trzy próby. Ćwiczenie uczy dokładnie tej samej rzeczy co wersja ze sprzętem: zadanie rozbite na etapy oraz jedna zmiana na jedną próbę.

Dla szybszych uczniów

Zespół dokłada do zadania warunek: po dowiezieniu ładunku robot ma wrócić do strefy startu bez ponownego uruchamiania programu przez człowieka. Dodatkowo zespół zapisuje, ile sekund zajmuje pełny przejazd, i próbuje skrócić ten czas o co najmniej piątą część, nie tracąc pewności działania. Każda próba skrócenia czasu trafia do tabeli jako osobny wiersz.

Przy trudnościach

Uczeń pracuje na skróconej trasie z jednym prostym odcinkiem i jednym skrętem, bez części chwytającej, a ładunek jedynie popycha. Listę etapów dostaje gotową i tylko przydziela do niej role oraz zapisuje wyniki dwóch prób zamiast trzech.

Klucz do karty pracy

Klucz odpowiedzi do karty pracy jest w koncie nauczyciela i w PDF dla nauczyciela.

Kryteria oceny

Trzy poziomy dla każdej umiejętności. Opis mówi, co uczeń pokazuje, a nie ile punktów dostaje.

Kryteria oceny: umiejętność i opis trzech poziomów, podstawowego, dobrego i bardzo dobrego
Umiejętność	Podstawowy	Dobry	Bardzo dobry
Rozbicie zadania na etapy i podział ról	Uczeń z pomocą nauczyciela rozpisuje zadanie na co najmniej trzy etapy w kolejności wykonania i wpisuje w kartę trzy role z imionami.	Uczeń samodzielnie rozpisuje zadanie na etapy, z których każdy da się uruchomić osobno, przypisuje do ról konkretne etapy i zapisuje zmianę ról, jeśli nastąpiła.	Uczeń dodatkowo przy każdym etapie umie powiedzieć, po czym pozna, że etap się udał, a gdy etap nie wychodzi, rozbija go na mniejsze zamiast zgadywać.
Testowanie i poprawianie programu robota	Uczeń zapisuje w tabeli co najmniej dwie próby z numerem, zmianą i wynikiem oraz zmierzył drogę robota na jeden obrót silnika.	Uczeń zapisuje trzy próby, przed każdą zmienia dokładnie jedną rzecz, opisuje wynik liczbą i wskazuje próbę z największą poprawą.	Uczeń dodatkowo używa drogi na jeden obrót do przeliczenia odcinków, a gdy robot jedzie krzywo lub za krótko mimo poprawnego programu, sprawdza najpierw konstrukcję i potrafi wrócić do ustawień z najlepszej próby.

Pytania do dyskusji

Na podsumowanie lekcji. Nie mają jednej poprawnej odpowiedzi, chodzi o uzasadnienie.

Zespół A przejechał całą trasę raz i nie umie tego powtórzyć. Zespół B ma dwa etapy działające za każdym razem i tabelę trzech prób. Który zespół jest bliżej gotowego robota i dlaczego zdania w klasie mogą się tu różnić?
Zasada „jedna zmiana, jedna próba” wydłuża pracę, bo nie wolno poprawić kilku rzeczy naraz. Kiedy warto ją złamać, a kiedy złamanie kosztuje więcej, niż daje?
Rola testera wygląda na najmniej efektowną z trzech. Co by się stało z pracą zespołu, gdyby tej roli nie było, i jak podzielić ją sprawiedliwie, żeby nikt nie siedział przy karcie całą lekcję?

Częste pytania uczniów

Nasz robot jedzie krzywo mimo prostego programu. Co robimy?

Czy możemy poprawić przejazd, poprawiając robota, zamiast programu?

Nie zdążymy z całą trasą. Czy to oznacza, że zadanie jest niezaliczone?

Mini projekt na kolejne lekcje

Na 2 do 3 kolejne lekcje albo na kółko. Buduje na tym, co uczniowie zrobili dzisiaj.

Robot dostawczy na dwie trasy

Projekt na dwie do trzech kolejnych lekcji albo na kółko robotyczne. Zespół rozwija robota z tej lekcji tak, żeby przewiózł ładunek dwiema różnymi trasami wyklejonymi taśmą, a każdą trasę przejechał trzy razy z rzędu bez poprawek między przejazdami. Zespół prowadzi jedną tabelę prób przez cały projekt i na końcu pokazuje, która zmiana dała największą poprawę.

Etapy

Lekcja 1 projektu: zespół rozpisuje obie trasy na etapy, mierzy odcinki miarką i przelicza je na obroty z użyciem drogi na jeden obrót. Programuje i testuje trasę pierwszą etap po etapie.
Lekcja 2 projektu: zespół programuje trasę drugą, wykorzystując gotowe etapy z pierwszej (na przykład ten sam skręt), i poprawia konstrukcję tak, żeby ładunek nie wypadał na skręcie. Każda zmiana trafia do tabeli.
Lekcja 3 projektu albo kółko: test powtarzalności, trzy przejazdy z rzędu na każdej trasie bez poprawek. Zespół liczy, ile z sześciu przejazdów się udało, i zapisuje wynik.
Prezentacja: każdy zespół pokazuje jeden przejazd, tabelę prób i wskazuje w niej wiersz z największą poprawą oraz wiersz, do którego musiał wrócić.

Co powstaje na końcu: Robot, który przejeżdża dwie trasy powtarzalnie, oraz tabela prób z całego projektu z zaznaczoną zmianą, która dała największą poprawę.

Dla rodzica

Krótka wiadomość do przekazania przez dziennik albo do wydruku na wywiadówkę. Ten sam tekst jest w PDF „Kartka dla rodzica”.

Czego dziecko nauczyło się na tej lekcji: Wasze dziecko potrafi rozłożyć duże zadanie, na przykład przewiezienie ładunku robotem, na krótkie etapy, które da się sprawdzić osobno, i podzielić pracę w zespole na role. Umie też testować po inżyniersku: zmienia jedną rzecz, zapisuje wynik i dopiero potem zmienia kolejną, więc wie, co naprawdę pomogło.

Pytanie na kolację: Dlaczego robot, który rano przejeżdżał dokładnie do linii, po południu jej nie dojeżdża, i co Wasz zespół zrobił, żeby to się nie powtarzało?

PDF dla rodzica: kartka dla rodzica, plik do pobrania

Wideo dla nauczyciela

Nagranie powstaje na podstawie tego skryptu. Do czasu publikacji wideo możecie przeczytać skrypt przed lekcją.

Czas	Treść
0:00 do 0:40	To lekcja projektowa i ma inny rytm niż zwykłe zajęcia. Wy mówicie mało, zespoły pracują dużo, a wynikiem nie jest efektowny robot, tylko trzy zapisane próby i etapy, które da się powtórzyć.
0:40 do 1:40	Przygotowanie sali zajmuje kwadrans przed lekcją. Wyklejcie trasę taśmą malarską, zaznaczcie strefę startu i mety, przygotujcie ładunek, który da się zgarnąć ścianką, bez budowania chwytaka. Chwytak zabiera zespołom całą lekcję i rzadko działa za pierwszym razem.
1:40 do 2:40	Role przydzielcie od razu i egzekwujcie je. Konstruktor, programista, tester. Największe ryzyko tej lekcji to jeden uczeń przy laptopie i dwóch patrzących. Po pierwszej próbie zmieńcie osobę przy klawiaturze, nawet jeśli zespół protestuje.
2:40 do 3:40	Wymagajcie listy etapów przed wydaniem zestawu. Zespół, który dostaje klocki bez planu, buduje efektowną maszynę i dopiero po dwudziestu minutach odkrywa, że nie mieści się w skręcie. Lista etapów na kartce to warunek wydania sprzętu.
3:40 do 4:40	Pokażcie pomiar drogi na jeden obrót silnika. Bez tej liczby uczniowie ustawiają ruch na sekundy i wynik zmienia się wraz z rozładowaniem baterii. To najczęstsza przyczyna sytuacji, w której ten sam program działa rano i nie działa po południu.
4:40 do 5:40	Zasada jednej zmiany na jedną próbę jest sercem tej lekcji. Zespoły będą ją łamać, bo pod koniec czasu chcą poprawić wszystko naraz. Wtedy każcie cofnąć jedną zmianę i uruchomić ponownie. Ta chwila uczy więcej niż udany przejazd.
5:40 do 6:30	Na sprawdzeniu pokazują dwa zespoły, nie wszystkie, bo na wszystkie nie ma czasu. Zespół bez pełnej trasy pokazuje działający pierwszy etap i mówi, co zmienił między próbami. Docenienie takiego wyniku ustawia całą kulturę pracy na kolejne lekcje.

Podoba się Wam ta lekcja?

Po uruchomieniu szkoły nauczyciel zapisuje przeprowadzenie lekcji jednym kliknięciem, a dyrektor dostaje z tego raport wykorzystania sprzętu.

Zgłoś szkołę do pilotażu