Podłoga interaktywna jako narzędzie wspierające naukę kodowania

  • Rafał Petryniak z zespołem LavaVision
  • /
  • 20 Marzec 2021

Image Description

Wstęp

Przygotowując dzieci do funkcjonowania we współczesnym świecie, jak i do przemian w nim zachodzących, rodzice i nauczyciele starają się wspierać rozwój najmłodszych na wszystkich możliwych płaszczyznach. Wykorzystanie szerokich możliwości dzieci, już od etapu ich wczesnego dzieciństwa, ma kluczowe znaczenie dla ich dalszego rozwoju. Niewątpliwie, ważnym czynnikiem warunkującym dalsze sukcesy edukacyjne jest odpowiednie organizowanie środowiska edukacyjnego dziecka, sprzyjającego kształtowaniu umiejętności i zdobywaniu wiedzy. Wspieranie rozwoju dzieci poprzez wykorzystanie dostępnych technologii informacyjno-komunikacyjnych stało się ważnym elementem programów nauczania i wychowania wielu krajów, w których zasadniczą rolę odgrywa wspomaganie procesu nauczania i stymulowanie twórczych działań dzieci.

Sprawmy, by nauka kodowania była świetną zabawą i inspirującą przygodą.

Potencjał, jaki niosą ze sobą narzędzia technologii informacyjno-komunikacyjnych, dostrzegli autorzy zapisów Podstawy programowej kształcenia ogólnego dla szkoły podstawowej. Od 2017 roku, zgodnie z nadal obowiązującym dokumentem, nauczyciele uczniów klas I-III szkoły podstawowej w ramach realizacji obszaru edukacji informatycznej wprowadzają treści z zakresu rozumienia, analizowania, programowania i rozwiązywania problemów z wykorzystaniem komputera i innych urządzeń cyfrowych. Uznano, że uczniowie dzięki porządkowaniu obrazków, tekstów, tworzeniu poleceń lub planów działania, rozwiązywaniu zadań i łamigłówek zostaną przygotowani do wizualnego programowania. Autorzy Podstawy Programowej jako minimum programowe zakładają także, że uczniowie będą realizować swoje autorskie pomysły w postaci prostych historyjek lub sytuacji zapisanych w formie pojedynczych poleceń, a także ich sekwencji sterujących obiektem wyświetlonym na wybranym urządzeniu cyfrowym. W zapisach dotyczących zalecanych warunków i sposobów realizacji Podstawy Programowej jej autorzy opisują właściwy tok zajęć z zakresu edukacji informatycznej, podczas których uczniowie, wstępnie bez użycia komputerów czy innych urządzeń, będą kształtować umiejętność układania w sekwencje zdarzeń w logicznym porządku oraz poznają pojęcie liniowej kolejności i instrukcji poprzez formułowanie poleceń sterujących obiektem. Wszystko po to, aby później, już z użyciem odpowiednio dobranego sprzętu, mogli trenować zdobyte wcześniej umiejętności. Właściwy dobór narzędzi z szerokiej oferty różnych dostępnych technologii stanowi wyzwanie dla rodziców, nauczycieli, dyrektorów. W związku z tym, celem niniejszego opracowania będzie wskazanie możliwości, jakie dają aplikacje MotionCube™ na podłodze interaktywnej SmartFloor™, dedykowane dzieciom w wieku przedszkolnym i wczesnoszkolnym do nauki kodowania i algorytmiki.


Kategoryzowanie, porównywanie, szeregowanie

W okresie przedszkolnym i wczesnoszkolnym, jedną z ważniejszych umiejętności kształtowanych na tym etapie jest umiejętność kategoryzowania. Jest to ważny proces poznawczy, podczas którego łączymy obiekty w klasy, uwzględniając pewne kryterium, na przykład posiadanie wspólnej cechy. W rozwoju poznawczym dziecka moment przejścia z etapu myślenia przedoperacyjnego do etapu operacji konkretnych charakteryzuje się istotnymi zmianami, które pozwalają zrozumieć wzajemne relacje zachodzące pomiędzy całością a jej częściami, a także w obszarze układu tychże części, co z kolei wpływa na zdolność dokonywania klasyfikacji w tym zakresie. Zabawy wspierające tą umiejętność są powszechnie stosowane w ramach zajęć przedszkolnych, szkolnych. Autorzy pakietów, firma LavaVision, mając na uwadze wsparcie tego ważnego procesu poznawczego, tworząc autorskie zabawy zastosowali w swoich aplikacjach treści, w których odpowiednie skategoryzowanie materiału jest jednym z ważniejszych celów osiąganych w czasie wykonywanych ćwiczeń. Wiele dostępnych aplikacji, w różnych pakietach skoncentrowanych jest na kształtowaniu tej ważnej umiejętności: „Świat Koderków”, „Na ratunek Koderkom”, „Koduj z Avą”. Dobrym przykładem będzie tu aplikacja z pakietu „Świat Koderków”, który powstał z myślą o wprowadzeniu dzieci w wieku przedszkolnym do świata wybranych pojęć programistycznych. W aplikacji „Łap światełka” (Fot. 1.) przy okazji oswajania z pojęciem informacji dziecko dokonuje klasyfikacji przedmiotów, a dokładnie kulek reprezentujących porcję informacji przekazywanych do baz danych. Informacjom zostały nadane kolory, które należy przyporządkować do odpowiedniego zbioru danych. Przyporządkowanie przedmiotu do konkretnego zbioru danych wspiera rozwój umiejętności kategoryzowania, leżącej u podstaw innych, bardziej złożonych procesów poznawczych, opisanych w kolejnych akapitach.

Obok umiejętności klasyfikowania, kolejną ważną czynnością myślową dziecka jest umiejętność porównywania i szeregowania przedmiotów. I tu warto wspomnieć o aplikacji „Złóż Koderka” (Fot. 2.) pochodzącej z pakietu „Na ratunek Koderkom”, w której zadaniem dziecka jest ułożenie postaci w kolejności od lewej do prawej, zgodnie z wyodrębnionymi wcześniej cechami – od Koderka posiadającego najmniejszą ilość elementów, do Koderka z największą ilością elementów. Dziecko tworzy tu swego rodzaju instrukcję montażu robocika, kształtując jednocześnie umiejętność klasyfikowania, porównywania i szeregowania przedmiotów – tu głównie ze względu na kryterium ilości wyodrębnionych elementów, z których składa się Koderek.

Image Description
Fot. 1. "Łap światełka" z pakietu "Świat Koderków"
Image Description
Fot. 2. "Złóż Koderka" z pakietu "Na ratunek Koderkom".

Rozpoznawanie wzorców

Identyfikacja rzeczywistych obiektów w otaczającym nas środowisku oraz tworzenie umysłowych odpowiedników tychże obiektów składa się na proces rozpoznawania wzorców. Umiejętność ta jest ogniwem niezbędnym w drodze do rozpoznawania i odtwarzania figur geometrycznych, kształtu liter, cyfr, umiejętności ważnych z punktu widzenia przygotowania dziecka do nauki czytania i pisania. Do opanowania tej sztuki niezbędne są określone zdolności percepcyjne, kształtowane za pomocą zabaw wymagających wizualnego różnicowania obiektów, a także rozwijających świadomość dźwięków mowy. Rozpoznawanie wzorców jest więc jednym z ważniejszych procesów, leżącym u podstaw umiejętności czytania i pisania. Zabawy wspierające umiejętność rozpoznawania i odtwarzania wzorców zostały mocno docenione przez twórców aplikacji z LavaVision. Ćwiczenia tego typu odnaleźć można w aplikacjach z serii „ Świat Koderków”, „Na ratunek Koderkom”, „Koduj z Avą”. W aplikacji „Zagubiony Koderek” (Fot. 3), będącej częścią pakietu „Na ratunek Koderkom”, podczas zabawy z pojęciem wzorca, zadaniem dziecka jest dopasowanie brakującego Koderka, zgodnie z rozpoznanym wcześniej przez niego wzorem-rytmem. Identyfikacja rytmu jest tu kluczową aktywnością, niezbędną do określenia, jaki przedmiot ma znaleźć się w pustym miejscu, uzupełniając jednocześnie braki. W pakiecie „Koduj z Avą” aplikacji bazujących na umiejętności rozpoznawania wzorców jest wiele. Przykładem, który najlepiej zobrazuje podejście autorów pakietu do wspierania opisywanej umiejętności, może być aplikacja „Odwzoruj kolorowe obrazy” (Fot. 4.). Dziecko rozpoznając wzór ułożony na planszy składającej się z kolorowych kwadratów, przenosi go na pustą planszę – zgodnie z wyodrębnionym wcześniej wzorem. Plansza w zależności od wybranego stopnia trudności może składać się z 9 lub nawet 100 elementów, co z kolei daje możliwość dostosowania poziomu złożoności wzoru oraz jego rozmiaru do możliwości rozwojowych dziecka.

Image Description
Fot. 3. "Zagubiony Koderek" z pakietu "Na ratunek Koderkom"
Image Description
Fot. 4. "Odwzoruj kolorowe obrazy" z pakietu "Koduj z Avą"

Myślenie przyczynowo-skutkowe, sekwencje

Na dziecięce rozumowanie przyczynowo-skutkowe składa się szereg różnych zagadnień. Począwszy od umiejętności ujmowania sekwencji zdarzeń w czasie, poprzez dostrzeganie i rozumienie transformacji obiektów, aż po umiejętność wskazywania różnic między stanami początkowymi i końcowymi. Jest ono możliwe głównie dzięki rozwinięciu zdolności do wewnętrznego odwracania przebiegu czynności lub odzwierciedlenia w wyobraźni pewnego stanu rzeczy. Na ten proces składa się także zdolność tzw. decentracji poznawczej, która pozwala dostrzegać cechy rzeczywistości z różnych punktów widzenia i integrować je w bardziej obiektywny sposób. Rozumowanie przyczynowo-skutkowe jest możliwe dzięki wytworzonej wcześniej umiejętności tworzenia sekwencji ruchowych, myślowych czy słownych, a także zdolności do tworzenia serii, oraz umiejętności porządkowania obiektów zgodnie z przyjętym kryterium.

Autorzy pakietów, biorąc pod uwagę istotę wspierania wymienionych wyżej umiejętności, a także uwzględniając zapisy Podstawy Programowej, której cele koncentrują się wokół umiejętności tworzenia sekwencji instrukcji sterujących obiektem, stworzyli szereg ćwiczeń bazujących na tej aktywności. W dostępnych pakietach znaleźć można wiele różnych zabaw, począwszy od prostych ćwiczeń, w których należy samodzielnie stworzyć instrukcję przejścia od punku A do punktu B złożoną ze strzałek, po zadania z kilkoma, dodatkowymi warunkami do spełnienia. Zadaniem pakietu „Koduj z Avą” uczyniono przede wszystkim kształtowanie umiejętności tworzenia sekwencji poleceń. Odbywa się to w kilku wariantach. Pierwszy wariant, to wspomniane wyżej wyznaczanie trasy. Dziecko układa drogę przejścia postaci od startu do mety, tworząc dowolną ścieżkę. Z dodatkowymi warunkami, które może zawrzeć w poleceniu np. nauczyciel, może to być ścieżka najkrótsza, lub najdłuższa, dzięki czemu zabawa tego typu może nie mieć końca. Przykładem takiej aktywności jest aplikacja „Zbierz plony” z pakietu „Koduj z Avą” (Fot. 5). Kolejnym, ważnym wariantem aktywności polegającym na tworzeniu sekwencji poleceń jest układanie ścieżki zgodnie z odczytaną sekwencją powtarzających się znaków. Tu w pierwszej kolejności należy rozpoznać wzór powtarzającej się sekwencji, odnaleźć go na planszy, a następnie na tej podstawie wyznaczyć trasę, stworzyć sekwencję ze strzałek dostępnych pod planszą. Mamy tu więc do czynienia zarówno z kształtowaniem umiejętności rozpoznawania sekwencji, a także jednoczesnego jej tworzenia. Ćwiczenia tego typu odnaleźć można w aplikacji „Wyznacz trasę na mapie” (Fot. 7), także w pakiecie „Koduj z Avą”. Kolejnymi przykładami aplikacji, z którymi można ćwiczyć dodatkowe warianty tworzenia sekwencji są aplikacje z grup: cyfry i działania oraz litery i słowa. W tych aplikacjach zastosowano kilka różnych sposobów wykorzystania działań matematycznych oraz wyrazów do określenia właściwego przebiegu trasy. Odpowiednie rozpoznanie, rozwiązanie lub odczytanie kolejności trasy jest elementem kluczowym do właściwego rozwiązania zadania, a więc ułożenia sekwencji strzałek (Fot. 6).

Tworzenie sekwencji jest podstawową umiejętnością, która stała się bazą większości ćwiczeń dostępnych w pakietach. Zabawy zostały rozbudowane o kolejne, ważne z punktu widzenia nauki algorytmiki i programowania pojęcia, dzięki którym stopniowanie trudności i odpowiedni dobór narzędzia do pracy z dziećmi daje szerokie możliwości zastosowania aplikacji, kreowania sytuacji problemowych.

Image Description
Fot. 5. "Zbierz plony" z pakietu "Koduj z Avą"
Image Description
Fot. 6. "Wyjdź z pułapki - rosnące" z pakietu "Koduj z Avą"
Image Description
Fot. 7. "Wyznacz trasę na mapie" z pakietu "Koduj z Avą"

Rozwiązywanie problemów – warunek, pętle

Przyjmuje się, że jednym z ważniejszych powodów wprowadzenia nauki programowania na etapie wczesnej edukacji dziecka jest stwarzanie okazji do kształtowania umiejętności rozwiązywania problemów. Psychologia rozwojowa mówi tu o aktywności związanej z realizacją zaplanowanej sekwencji operacji poznawczych, ukierunkowanej na zredukowanie różnicy pomiędzy stanem aktualnym danej sytuacji a jej pożądanym efektem. Z poznawczego punktu widzenia należy przyjąć, że problem rozwiązany to ten, którego sposób na rozwiązanie został już rozpoznany, a rozbieżności pomiędzy stanem wyjściowym sytuacji a docelowym zostały usunięte. Wiele problemów wymaga od nas kreatywności, testowania nowych pomysłów, logicznego myślenia, które pozwala zrozumieć i zaplanować struktury oraz przepływ informacji. Programowanie to zabawa, która czasem może stanowić wyzwanie, ale także wywoływać frustrację, gdy rozwiązywany problem wykracza poza nabyte umiejętności. Uważa się, że programowanie wspiera w kształtowaniu umiejętności podejmowania konstruktywnych dyskusji, rozwiązywania problemów, prezentowania własnych pomysłów, pracy w zespole i komunikacji. Dlatego też nauka programowania nie musi być celem samym w sobie, bo to przede wszystkim kształtowane umiejętności mogą być kluczowym elementem w tym procesie na etapie wczesnej edukacji dziecka.

Jeśli potrafisz rozwiązać jeden problem, to potrafisz rozwiązać wszystkie problemy.

misja kodowania

Sytuacje problemowe stawiane dzieciom w naszych aplikacjach zbudowane są wokół warunków, które należy spełnić, aby misje bohaterów zakończyły się sukcesem. Warunki te są związane z koniecznością przejścia przez wybrane pola w celu zebrania niezbędnych elementów, a także ominięcia pól, które powodują niepowodzenie przygody – dodatkowo cały czas istnieje warunek konieczności dojścia do mety. Tego typu ćwiczenia znaleźć można w aplikacji np. „Sezon w ogrodzie” (Fot. 8.) Kolejnym warunkiem, który dodatkowo pojawia się na planszach, wpływającym na przebieg układanej sekwencji ruchów, są ściany labiryntów. Należy je skutecznie omijać, więc decyzje dotyczące kierunku tworzonych tras zostają ograniczone, sytuacje problemowe wymagają znalezienia najskuteczniejszego rozwiązania, uwzględniającego wszystkie stawiane warunki. Przykładem będą tu aplikacje z pakietu „Koduj z Avą” (Fot. 9), ale także zabawy wchodzące w skład pakietu „Robot Bot” (Fot. 10).

Image Description
Fot. 8. "Sezon w ogrodzie" z pakietu "Koduj z Avą"
Image Description
Fot. 9. "Zbierz skarby, omijaj pułapki" z pakietu "Koduj z Avą"
Image Description
Fot. 10. "Mechaniczny labirynt" z pakietu "Robot Bot"

Do bardziej złożonych sytuacji problemowych należeć będą ćwiczenia, w których zadania stawiane dziecku wymagać będą umiejętności przewidywania następstw poczynionych kroków. W aplikacji „Dokąd to?” (Fot. 11), wchodzącej w skład pakietu „Robot Bot”, zadaniem dziecka jest wskazanie miejsca, w którym finalnie znajdzie się bohater. Śledzenie trasy ułożonej ze strzałek oraz uwzględnienie przesunięć wynikających z treści pól, na których po drodze staje Robot Bot sprawia, że rozwiązanie konkretnej sytuacji problemowej wymaga wypracowania odpowiedniej strategii, być może związanej z podjęciem współpracy, pracy w parach. Z kolei w aplikacji „Robocikowy magazyn” (Fot. 12.) z tejże serii, dziecko przesuwając skrzynie w odpowiednie miejsca musi uprzednio zaplanować kolejność swoich działań, a także odpowiednio wykorzystać przestrzeń dostępną w magazynie do tego, aby skrzynia znalazła się we wskazanym miejscu.

Image Description
Fot. 11. "Dokąd to?" z pakietu "Robot Bot"
Image Description
Fot. 12. "Robocikowy magazyn" z pakietu "Robot Bot"

Poziom rozwoju funkcji symbolicznych i posiadanie umiejętności dokonywania operacji konkretnych umożliwia tworzenie takiego modelu działania, który pozwala wyodrębnić nie tylko cele, ale także dobrać odpowiednie środki realizacji. Zdolność do koordynacji w obrębie różnych składowych problemu wzrasta wraz z wiekiem i pozwala kreować większą liczbę możliwych rozwiązań problemu. Stąd też, w sytuacji, gdy sprawność tworzenia sekwencji ze strzałek jest już możliwie dobrze opanowana, gdy sekwencje stają się rozbudowanymi ciągami symboli, warto zainspirować dzieci do stworzenia wzorca szybszego i sprawniejszego rozwiązywania problemu. Takim docelowym sposobem wspomagającym tworzenie kodu złożonego ze strzałek będzie wprowadzenie zapisu powtarzalności ruchów przy użyciu pętli iteracyjnej. Dzięki niej dzieci z wyższym poziomem funkcji percepcyjno-motorycznych mogą tworzyć rozbudowane kody, które będą przypominać algorytmy tworzone przez specjalistów z tej dziedziny. Aplikacje pakietu „Koduj z Avą”, posiadające w narzędziowniku funkcję pętli, zostały odpowiednio oznaczone, zawierając w nazwie aplikacji hasło „pętle”. W pakiecie “Robot Bot” w aplikacji “Programowanie Bota” (Fot.14) metoda pętli wykorzystywana jest do automatycznego liczenia powtórzeń takich samych kroków i wyświetlania ilości tych kroków w kodzie trasy. Jest to prosty i ciekawy sposób wprowadzenia najmłodszych w zagadnienie pętli.

Image Description
Fot. 13. "Odzyskaj skradzione skarby - pętle" z pakietu "Koduj z Avą"
Image Description
Fot. 14. "Programowanie Bota" z pakietu "Robot Bot"

Podsumowanie

Rozwój technologii informacyjno-komunikacyjnych daje wiele możliwości wspierania rozwoju dziecka. Umiejętności i procesy poznawcze, rozwijające się w okresie średniego i późnego dzieciństwa, wymagają odpowiedniego stymulowania różnymi aktywnościami. Zabawa jest tutaj najlepszą i najbardziej naturalną formą wsparcia, angażującą w pełni dziecko. Atrakcyjność prezentowanych narzędzi - aplikacji interaktywnych MotionCube™ do nauki kodowania i programowania - z pewnością pozytywnie może wpłynąć na motywację dzieci do wykonywania proponowanych ćwiczeń, które z kolei z użyciem dużego formatu podłogi interaktywnej SmartFloor™ zyskują jeszcze bardziej. Dlatego też, uwzględniając powyższe rozważania, warto zadbać o właściwy dobór narzędzia, które wesprze wielostronny rozwój najmłodszych w czasie zorganizowanych i bezpiecznych zabaw.


Bibliografia

  • Harwas-Napierała B., Trempała J., (2002), Psychologia rozwoju człowieka. Charakterystyka okresów życia człowieka. Tom I., Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

  • Nęcka E., Orzechowski J., Szymura B., (2006), Psychologia poznawcza, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

  • MotionCube™ - Oprogramowanie interaktywne wspierające wszechstronny rozwój dzieci, www.motioncube.io, tworzone przez firmę LavaVision.

  • SmartFloor™ - urządzenie podłogi interaktywnej www.smartfloor.edu.pl, produkowane przez firmę Mentor.


Rafał Petryniak - pasjonat programowania, kierownik projektu naukowo-badawczego Smart Kodowanie, właściciel firmy LavaVision, nauczyciel akademicki, dr inż. biocybernetyki i inżynierii biomedycznej.

O nas

Poznaj niezwykłe rozwiązania interaktywne dla edukacji!

Sprawdź nasze aplikacje w sklepie i przetestuj interaktywne oprogramowanie edukacyjne MotionCube.

Operatorem platformy MotionCube jest LavaVision - polska firma z długoletnim doświadczeniem w rozwoju systemów interaktywnych.

Kontakt

LavaVision
Kraków, 31-866
Skarżyńskiego 5/07
kontakt@motioncube.io
www.motioncube.io